車両制御装置
【課題】トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することのできる電気駆動ダンプトラックを提供する。
【解決手段】車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバーダ制御装置３０と、操舵制御装置３２は、カメラ１５により取得した画像情報に基づいて、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置を構成する。また、この制御装置は、カメラ１５により取得した画像を座標情報に変換し、その座標情報に基づいて車両本体１の少なくとも１つの代表点とトロリー線３Ｌ，３Ｒ上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、代表点が目標点に近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【解決手段】車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバーダ制御装置３０と、操舵制御装置３２は、カメラ１５により取得した画像情報に基づいて、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置を構成する。また、この制御装置は、カメラ１５により取得した画像を座標情報に変換し、その座標情報に基づいて車両本体１の少なくとも１つの代表点とトロリー線３Ｌ，３Ｒ上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、代表点が目標点に近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気駆動ダンプトラックに関わり、特に、トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山を走行するダンプトラックには、エンジンが発電機を駆動し、その発電機が発電する電力を後輪のモータに供給し、後輪を駆動するシリーズハイブリッド型のものが知られている。また、この電気的な構成を利用して、所定の上り坂区間にて、エンジン−発電機による電力供給ではなく、一般的には電車に見られるトロリー線を設置し、車両本体に設けた昇降可能な集電装置のすり板を上げてトロリー線に接触させ、電力を得て走行する（以下トロリー走行という）トロリー方式の走行技術が実現されている。このトロリー方式の走行技術は例えば特許文献１に記載されている。この場合、エンジンによって発電した電力よりもトロリー線から供給される電力の方が大きいため、トロリー走行が可能な上り坂区間での走行速度低下を回避することができる。
【０００３】
また、走行路を検出し、検出した結果に基づいて、車両が逸脱しないように車両を制御する従来技術として、特許文献２に記載されるものがある。これは自動車の走行技術に係わるものであり、カメラ等によって路面を撮像し、走行路に相当する白線やボッツドッツといったレーンマーカを画像処理によって抽出する。制御手法としては、抽出されたレーンマーカの間を走行するように、ステアリングや制駆動力を調整する。制御量としては、レーンマーカから所定の距離だけ内側（走行路と判定する領域）に所定の区間だけオフセットした仮想のレーンマーカを設置し、これから走行路外側に逸脱すればするほど、制御量を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許４，４８３，１４８号明細書
【特許文献２】特開平１１−９６４９７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に記載のようなトロリー方式の走行技術においては、ドライバが車両（ダンプトラック）がトロリー走行区間に入っているかを判断する。車両がトロリー走行区間に入り、すり板とトロリー線の位置関係をドライバが目視してすり板がトロリー線に接触できると判断されるときに、ドライバがトロリー走行開始ボタン等を操作し、トロリー走行が開始される。トロリー走行中は車両とトロリー線の変位を目視し、すり板の中心位置がトロリー線から横方向に大きく外れないようドライバがハンドル操作を行う。また、トロリー走行が終了するタイミングもドライバが判断してボタン等により操作される。
【０００６】
しかし、このようなドライバの目視による操作は、トロリー走行中にドライバに大きな負担をかけることになる。
【０００７】
特許文献２に記載の走行制御技術によれば、車両（自動車）が走行路から逸脱しないように車両を制御することができる。しかし、ダンプトラックが走行する鉱山の路面には、特許文献２に記載されているような一般道路にあるレーンマーカは存在しない。また、路面の状況は刻々と変化するものであり、従来の技術で画像処理やレーダといったセンサで走行可能な路面上の領域を検出することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することのできる電気駆動ダンプトラックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備えるものとする。
【００１０】
このように構成した本発明においては、トロリー線の下方からトロリー線をトロリー線検出装置で検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。これによりトロリー線に追従して走行するよう車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板の中心位置がトロリー線から横方向に大きく外れにくくなり、トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記カメラにより取得した画像を座標情報に変換し、その座標情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００１２】
これにより車両本体はトロリー線に追従して走行するようになる。
【００１３】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記座標情報に基づいて前記トロリー線に対する前記車両本体の傾きを算出し、前記傾きが小さくなるように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００１４】
これにより車両本体はトロリー線に追従して走行するようになる。
【００１５】
また請求項４記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記代表点と前記目標点の偏差を算出し、この偏差の絶対値が第１のしきい値よりも大きいとき、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００１６】
これによりヨーモーメント制御を行う機器の動作頻度が低減し、制御の安定性と快適な乗り心地を確保することができる。
【００１７】
また請求項５記載の発明は、請求項４記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記偏差の絶対値が前記第１のしきい値よりも大きいとき、前記偏差の絶対値が大きくなるにしたがって前記車両本体に与えるヨーモーメントを大きくする。
【００１８】
これにより走行中にトロリー線からすり板が横方向に大きく外れようとする場合は、車両本体はすり板の中心に速やかに戻るようになり、ダンプトラックがトロリー線の走行路から外れるのを確実に防止することができる。
【００１９】
また請求項６記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記偏差の絶対値が第２のしきい値よりも大きいとき、前記車両本体が道路外への逸脱傾向にあることを警告する。
【００２０】
これによりドライバに修正操舵を行うよう促すことができる。
【００２１】
また請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、走行用の左右の電動モータを更に備え、前記制御装置は、前記左右の電動モータを制御することで前記車両本体にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方を行う。
【００２２】
これにより電動モータ制御でヨーモーメントの生成と減速を両立することができ、効率的な制御を行うことができる。
【００２３】
また請求項８記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、走行用の左右の電動モータと、操舵装置とを更に備え、前記制御装置は、車両制御装置と、コントローラと、インバーダ制御装置と、操舵制御装置とを備え、前記車両制御装置は、前記カメラにより取得した画像情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバーダ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御する。
【００２４】
このように車両制御装置とコントローラを別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラが既存のコントローラであっても、車両制御装置を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
【００２５】
また請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記トロリー線検出装置は、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有する。
【００２６】
このようにトロリー線検出装置としてカメラを用いた場合でも、照明装置でトロリー線を照らすことで、空に対するトロリー線のコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線と空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線に追従して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、トロリー線の下方からトロリー線をトロリー線検出装置で検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。これによりトロリー線に追従して走行するよう車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板の中心位置がトロリー線から横方向に大きく外れにくくなり、トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態による電機駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【図２】ダンプトラックの後部外観を示す背面図である。
【図３】本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す図である。
【図４】トロリー線から電力を受ける集電装置の構成を示す図である。
【図５】操舵制御装置と操舵装置とから構成される操舵システムを示す図である。
【図６】操舵制御装置が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。
【図７】コントローラの車体速制御部の機能の説明を示すブロック図である。
【図８】コントローラのヨーモーメント制御部の機能の詳細を示すブロック図である。
【図９】モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。
【図１０】モータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】車両制御装置の構成及び車両制御装置とコントローラとの入出力関係を示す図である。
【図１２】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を車両の側面からみた場合の図である。
【図１３】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を上空（車両の上方）から見た場合の図である。
【図１４】カメラで撮像された画面を示す図である。
【図１５】撮像した画面の処理（エッジ抽出）を示す図である。
【図１６】撮像した画面の処理（中心線の抽出）を示す図である。
【図１７】トロリー線に対して車両が左にずれた場合のカメラの画面を示す図である。
【図１８】トロリー線に対して車両が斜めに走行している場合のカメラの画面を示す図である。
【図１９】車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、目標位置に対する現位置の偏差をヨーモーメント補正値にする計算の流れを示す図である。
【図２０】車両制御装置の他の実施例で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【図２１】車両制御装置の他の実施例におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】第１のしきい値を設定した場合のトロリー線検出領域と座標系を示す、図２０と同様な図である。
【図２３Ａ】目標点の位置に応じたヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２３Ｂ】目標点の位置に応じたヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す、図１９と同様なブロック図である。
【図２４】第１及び第２のしきい値を設定した場合のトロリー線検出領域と座標系を示す、図２０及び図２２と同様な図である。
【図２５】図２１に示したフローチャートのうち、トロリー線への追従制御ステップの他の例を示すフローチャートである。
【図２６】目標点の位置に応じて目標車速を減少側に補正するための目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２７】目標点の位置に応じて目標車速を増加側に補正するための目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２８】目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。
【図２９】判別のハンチングを防ぐためのカウンタ処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。
【図３０】カメラで撮像する方向をさらに前方に向けた場合の、図１２と同様な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（車両−ダンプトラック−の構成に関して）
図１は、本発明の一実施の形態による電機駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【００３０】
図１において、ダンプトラックは、車両本体１、土砂等を積載するためのベッセル２、左右２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒ（片方が高電圧、もう片方がアースに接続）から電力を受けるための昇降可能なすり板４Ｌａ，４Ｒａを備えた左右の集電装置４Ｌ，４Ｒ、受けた電力により駆動する左右の後輪（タイヤ）５Ｌ，５Ｒで構成されている。集電装置４Ｌ，４Ｒは車両本体１の前部に設けられている。また、ダンプトラックは、車両本体１の前部に設けられ、走行中に前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを連続的に検出するトロリー線検出装置１５を備えている。トロリー線検出装置１５は、本発明によって新たに取り付けられたものである。トロリー線検出装置１５は、図示の例では車両本体１の前部に配置されているが、車両本体１の屋根等に設置しても構わない。
【００３１】
図２はダンプトラックの後部外観を示す背面図である。後輪５Ｌ，５Ｒはベッセル２に積載される土砂等の荷重に耐えるため、ダブルタイヤの構造になっている。このダブルタイヤを、左右の電動モータ（例えば誘導モータ）６Ｌ，６Ｒにより制駆動する。
【００３２】
図３に本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す。
【００３３】
図３において、電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、アクセルペダル１１、リタードペダル１２、シフトレバー１３、前後加速度と横加速度とヨーレイトをセンシングするコンバインセンサ１４、エンジン２１、交流発電機２２、その他のエンジン負荷２８、整流回路２３、検出抵抗２４、コンデンサ２５、チョッパ回路２６、グリッド抵抗２７、上記集電装置４Ｌ，４Ｒ、上記後輪５Ｌ，５Ｒ及び電動モータ６Ｌ，６Ｒ、電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力軸６Ｌａ，６Ｒａに接続された減速機７Ｒ，７Ｌ、電磁ピックアップセンサ１６Ｒ，１６Ｌと、制御装置２００とを備えている。
【００３４】
制御装置２００は、トルク指令の入力で電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御するインバータ制御装置３０、ドライバのボタン操作や外部からの入力で集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降を行う昇降制御装置３１、ドライバの操舵操作を電気信号に変換し前輪の操舵を制御する操舵制御装置３２、本発明の特徴部である車両制御装置５０と、コントローラ１００とを有している。
【００３５】
インバータ制御装置３０は、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのそれぞれに対する公知のトルク指令演算部３０ａ、モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを有している。集電装置４Ｌ，４Ｒは、昇降制御装置３１の昇降指令信号ですり板４Ｌａ，４Ｒａを昇降させる昇降装置を備えている。集電装置４Ｌ，４Ｒ、昇降制御装置３１、操舵制御装置３２を含む操舵システム、車両制御装置５０の詳細は後述する。
（走行を含む基本動作）
アクセルペダル１１の踏込み量Ｐとリタードペダル１２の踏込み量Ｑはコントローラ１００の入力となり、それぞれ駆動力やリタード力（ブレーキ力）の大きさを制御する信号となる。例えばドライバがアクセルペダル１１を踏み込んでダンプトラックを前進又は後進させるときは、コントローラ１００からエンジン２１に対して目標回転数Ｎｒの指令を出力する。これはアクセル開度に対する目標エンジン回転数Ｎｒのテーブルが予め設定されており、これに基づいて出力される。エンジン２１は電子ガバナ２１ａを装着したディーゼルエンジンであり、電子ガバナ２１ａは目標回転数Ｎｒの指令を受け取ると、エンジン２１が目標回転数Ｎｒで回転するように燃料噴射量を制御する。
【００３６】
エンジン２１には交流発電機２２が接続されており、交流発電を行う。交流発電により発生した電力は整流回路２３によって整流され、コンデンサ２５に蓄電され、直流電圧値はＶとなる。交流発電機２２は直流電圧Ｖを検出抵抗２４で分圧された電圧値をフィードバックして当該電圧値が所定の一定電圧Ｖ０となるようにコントローラ１００によって制御される。
【００３７】
交流発電機２３により発生した電力はインバータ制御装置３０を介して左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒに供給される。コントローラ１００は、整流回路２３によって整流された直流電圧Ｖが所定の一定電圧Ｖ０となるように交流発電機２２を制御することで、電動モータ６Ｌ，６Ｒに必要な電力が供給されるよう制御している。一方、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａがトロリー線３Ｌ，３Ｒに接触した場合、直流電圧Ｖ０が直接トロリー線３Ｌ，３Ｒからインバータ制御装置３０に供給される。
【００３８】
コントローラ１００は、アクセルペダル１１及びリタードペダル１２の操作量に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＲ＿ａ，Ｔ＿ＭＬ＿ａを演算し、このトルク指令値Ｔ＿ＭＲ＿ａ，Ｔ＿ＭＬ＿ａと、車体速制御のトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ及びヨーモーメント制御のモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙに基づいて左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＲ，Ｔ＿ＭＬを生成し、出力する（後述）。この左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＲ，Ｔ＿ＭＬと電磁ピックアップ１６Ｒ，１６Ｌにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＲ，ωＬとはインバータ制御装置３０に入力され、インバータ制御装置３０は、トルク指令演算部３０ａ，モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを介して各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動する。
【００３９】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒにはそれぞれ減速機７Ｒ，７Ｌを介して左右の後輪（タイヤ）５Ｒ，５Ｌが接続されている。電磁ピックアップ１６Ｒ，１６Ｌは通常は減速機７Ｒ，７Ｌ内のギアの１枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右側駆動系を例に取ると、電動モータ６Ｒ内部の駆動軸や減速機７Ｒとタイヤ５Ｒを接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。
【００４０】
走行中にアクセルペダル１１を戻し、リタードペダル１２を踏み込んだときは、交流発電機２２が発電しないようコントローラ１００は制御する。また、コントローラ１００からのトルク指令Ｔ＿ＭＲ＿ａ，Ｔ＿ＭＬ＿ａは負となり、インバータ制御装置３０は各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動して走行するダンプトラックにブレーキ力を与える。この時、各電動モータ６Ｌ，６Ｒは発電機として作用し、インバータ制御装置３０に内蔵された整流機能によってコンデンサ２５を充電するように働く。直流電圧値Ｖは予め設定された直流電圧値Ｖ１以下になるようにチョッパ回路２６が作動し、電流をグリッド抵抗２７に流して電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
（集電装置のすり板の昇降）
次に、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降装置について説明する。図４にトロリー線３Ｌ，３Ｒから電力を受ける集電装置４Ｌ，４Ｒの構成を示す。集電装置４Ｌ，４Ｒは同じ構成を有しており、その構成を集電装置４Ｌで代表して説明する。集電装置４Ｌは、昇降装置として車両本体１に筐体を固定した油圧ピストン装置４ａを備え、油圧ピストン装置４ａの油圧ピストン４ｂのロッド４ｃの先端にすり板４Ｌａが取り付けられている。このすり板４Ｌａは、油圧配管４ｄを介して油圧ポンプを含む油圧機器４ｅから送られた油で油圧ピストン４ｂを上下させることで、トロリー線３Ｌとの接触、乖離を制御される。油圧ピストン４ｂのロッド４ｃとすり板４Ｌａは絶縁体４ｆによって絶縁されている。トロリー線３Ｌの電力はすり板４Ｌａ、電線４ｇを介して、図３に示したモータ駆動のためのインバータ制御装置３０の電源系統へ接続されている。昇降制御装置３１は、ドライバの昇降スイッチ操作や本発明の車両制御装置５０などの外部からのスイッチ（フラグ）操作や制御の指令信号に基づいて、油圧機器４ｅに昇降指令信号４ｈを送る仕組みとなっている。当然、油圧ピストン装置４ａによりすり板４Ｌａの昇降装置を構成する他に、一般的には電車で見られるような平行リンク、ばね、モータ等を利用したパンタグラフと呼ばれるシステムで昇降装置を構成してもよい。
（操舵システム）
次に図５を用いて操舵システムについて説明する。
【００４１】
操舵システムは、前述した操舵制御装置３２と操舵装置４０とから構成されている。操舵装置４０は、ハンドル４１、操舵角センサ付反力モータ４２、転舵角センサ付転舵モータ４３、ラック＆ピニオンギア４４を有している。
【００４２】
ドライバはハンドル４１を操作したとき、ハンドル４１の操作量を操舵角センサ付反力モータ４２の操舵角センサが検知し、これを操舵制御装置３２に送信する。操舵制御装置３２は現在の転舵角がドライバの操舵角に対応する転舵角になるように転舵角センサ付転舵モータ４３にトルク信号を送り、転舵角センサ付転舵モータ４３が生成する転舵トルクによって、ラック＆ピニオンギア４４を介し前輪４５Ｌ，４５Ｒを転舵する。また、この時のトルクの大きさに応じて、操舵角センサ付反力モータ４２に反力トルクを送信し、ハンドル４１に反力を伝える。またこのとき、操舵制御装置３２はコントローラ１００へ操舵角を送信する。一方、操舵制御装置３２は、コントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、これに応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる機能も持つ。同様に操舵制御装置３２が操舵角センサ付反力モータ４２に、反力を送信するかどうかは、そのときのモード（後述）やコントローラ１００からの指令によって任意に変更できる。例えば、操舵制御装置３２がコントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、この補正値に応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる一方で、操舵角センサ付反力モータ４２に反力指令値を送らなければ、車両（ダンプトラック）は操舵角に応じて旋回をするが、ドライバはそのときの操舵感覚がない状態になる。逆に、ドライバが操舵をしても、転舵角センサ付転舵モータ４３に指令を送らなければ、ハンドル４１を切っても曲がらないという現象となる。例えば、コントローラ１００が何らかの判断で、ハンドル４１を操作してはならない場合には、この手段は有効となる。さらにはこのときハンドル４１の操作をしてはならないということをドライバに報知する手段としては、操舵制御装置３２がドライバ４１が操舵をしている方向と逆方向にトルクを生成させることで、ドライバは一般的にはハンドル４１が重いと感じ、これによってドライバはその方向へハンドル操作をしてはならないと判断することができるようになるものもある。
【００４３】
本実施の形態では、ハンドル４１が前輪４５Ｌ，４５Ｒと直結していないステアバイワイヤ方式に関して説明したが、これに限らず、操舵角センサ付反力モータ４２と転舵角センサ付転舵モータ４３を一体化して直結させた電気式のパワーステアリング方式でも構わない。また、転舵角センサ付転舵モータ４３は油圧サーボ式のものでも構わない。さらにコントローラ１００から送られる補正値はトルクではなく補正角度でも良い。この場合、操舵制御装置３２は、転舵角センサで検知した角度と補正角度との偏差をなくすようトルクのフィードバック制御を行うものでもよい。
【００４４】
図６は、操舵制御装置３２が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。操舵制御装置３２は、変換部３２ａにおいて操舵角センサ付反力モータ４２から受信したドライバの操舵角にゲインをかけてドライバの転舵角に変換し、演算部３２ｂにおいてそのドライバの転舵角から現在の転舵角を減算し、変換部３２ｃにおいてその減算結果にゲインをかけてドライバ要求転舵トルクに変換する。次いで、演算部３２ｄにおいてそのドライバ要求転舵トルクにコントローラ１００から受け取った転舵トルク補正値を加算して転舵トルク指令値を求め、この転舵トルク指令値を転舵角センサ付転舵モータ４３に出力する。
（車体速制御）
図３に戻り、コントローラ１００は、車体速制御モードが選択された場合に、車体速制御モードで設定される目標車体速に対する現在の車体速のフィードバック制御を行い、車体速制御モードにて車体速を制御することを可能とする車体速制御部１０１を備えている。図７は車体速制御部１０１の機能の説明を示すブロック図である。図７に示すように、車体速制御部１０１は、車体速制御モードがＯｎ（１）（スイッチ部１０１ｃがＯｎ）のとき、目標車体速と現在の車体速を入力して演算部１０１ａにおいて減算し、変換部１０１ｂにおいてその減算値にゲインをかけてトルクに変換することで現車速を目標車体速にするためのトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖを求めて出力する。車体速制御部１０１は、電磁ピックアップ１６Ｒ，１６Ｌにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＲ，ωＬを入力し、この回転速度から車体速を演算する。車体速制御モードに入るか否かの指令は、例えば車両制御装置５０にスイッチを設け、ドライバからのスイッチ操作でも良いし、外部からの入力によってなされるものでも良い。車体速制御モードの解除は、ドライバがリタードペダルを踏むことで行ってもよいし、外部からの入力によって行ってもよい。車体速制御モードを解除した場合、車体速制御モードの指令をＯｆｆ（０）（スイッチ部１０１ｃをＯｆｆ）とし、ゼロ出力部１０１ｄから車体制御トルク指令値０を出力する。またコントローラ１００は、トルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖに応じたエンジン回転数指令値のテーブルがあらかじめ設定されており、このテーブルに基づいてエンジン回転数指令値をエンジン２１に対して出力する。
（ヨーモーメント制御）
さらに、コントローラ１００は、図３に示すように、車体の旋回方向を制御するためのヨーモーメント制御部１０２を備えている。図８はヨーモーメント制御部１０２の機能の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、ヨーモーメント制御部１０２に対する入力信号として、例えば横滑り防止制御といった他のヨーモーメント制御によって生成されるヨーモーメント制御値、本発明によって生成されるヨーモーメント補正値、車体速、前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角、ヨーモーメント制御モードの指令がある。出力信号は転舵トルク補正値とモータへのトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｙである。ヨーモーメント制御値とヨーモーメント補正値は演算部１０２ａにおいて加算され、ヨーモーメント指令値となる。このヨーモーメント指令値は操舵トルク制御部１０２ｂ、モータトルク制御部１０２ｃ、最適配分制御部１０２ｄに入力される。操舵トルク制御部１０２ｂ及びモータトルク制御部１０２ｃは、それぞれ入力されたヨーモーメント指令値に基づいて転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。また、最適配分制御部１０２ｄは入力されたヨーモーメント指令値、車体速、ヨーレイト、操舵角、前後加速度、横加速度に基づいてヨーモーメントの配分比を計算し、その配分比に応じた転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。ヨーモーメント制御モードの指令はスイッチ部１０２ｅに入力され、スイッチ部１０２ｅは、ヨーモーメント制御モードが１のときには操舵トルク制御部１０２ｂで演算した転舵トルク補正値を出力し、２のときにはモータトルク制御部１０２ｃで演算したモータトルク補正値を出力し、３のときには最適配分制御部１０２ｄで演算した操舵トルク補正値と左右モータへのトルク補正値を出力する。
（ヨーモーメント制御モードの設定）
ところで、ダンプが走行する鉱山では土砂等を運ぶ時間の短縮の要求が高い。かかる時間が短ければそれだけ一台当りの土砂を運ぶインターバルが短くなり、回数をこなせるからである。時間短縮に直接影響するのは車両速度であり、従って、車両速度が低くなるような制御を行うことは避けることが望ましい。
【００４５】
図９は、モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。例えば図９のａ側に示すように、車両が今駆動力を１００％の状態で、ある速度を保って走行しているものとする。この場合、車両の駆動力の合計は、走行抵抗（空気抵抗、摩擦抵抗、傾斜等）と釣り合っている。１００％というのは、本実施の形態の構成で言えば後輪のモータの出力限界であり、その速度で出力できるモータの駆動力の最大値を意味する。ここで、車両に制駆動力を与えてヨーモーメントを生成することを考える。この場合ヨーモーメントを生成するには、先に上げたように、モータが出力限界であるため、図９のｂ側に示すように、左右のどちらか片方のモータ駆動力を下げることでしかヨーモーメント生成を達成できない。この下げた分だけ車両にヨーモーメントが生成される一方で、駆動力が低下するため車速が低下する。これは先に述べたように、時間短縮の要求に反することになる。従って、このときヨーモーメントを生成すべきアクチュエータとしては、動作しても比較的速度低下が小さい操作が望ましく、図８に示すようにヨーモーメント制御モードを１にすることが適切である。一方、車両の駆動力が１００％よりも小さい場合は、その程度やその他の車両状態量に応じて、モータトルク制御（ヨーモーメント制御モード２）或いは最適配分制御（ヨーモーメント制御モード３）に切り換える。
（各部で生成したモータトルクの合成）
コントローラ１００におけるモータトルク指令の算出方法に関して図１０を用いて説明する。図１０はモータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。まず、前述のとおりドライバのアクセルペダル・リタードペダル操作に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａと車体速制御によって生成されたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖの一方を処理部１００ａで選択する。例えば、ドライバのトルク指令が有る場合はドライバのトルク指令、それ以外は車体速制御のトルク指令を処理部１００ａで選択する。その後、処理部１００ａで選択したトルク指令値に、ヨーモーメント制御部１０２によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを演算部１００ｂにおいて加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。なお、このモータトルクの合成方法は一例であり、公知の手法など、本実施の形態に示した手法以外の様々な手法を用いることができる。
（特徴部の全体構成）
次に、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの特徴部の全体構成を図１１を用いて説明する。
【００４６】
前述したように、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、トロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するトロリー線検出装置１５と、車両制御装置５０を有している。
【００４７】
トロリー線検出装置１５としては、代表的にはレーザレーダ、ミリ波レーダ、カメラ等のセンサが考えられる。車体の進行方向（車軸方向）をＸ軸、車体の横方向（車軸に対し鉛直方向）をＹ軸としたＸＹ平面において、本発明では、いずれのセンサでも車体とトロリー線の相対位置関係を検出する手段となる。レーザレーダの場合、好適には車体Ｘ軸方向に沿って探査する方が、トロリー線をより正確に検出することができる。またミリ波レーダの場合は、他のセンサより霧や雨といった天候の影響が小さくて済む。これらのレーダセンサはＸＹ方向だけでなく、車体とトロリー線の高さであるＺ軸方向も検出することができる。従って、高さ方向の検出が必要な他のシステムと本発明のシステムを併用する場合では、レーダセンサが好適な場合がある。
カメラの場合、トロリー線の下方からトロリー線を撮像するため、昼間で天候の良いときはトロリー線と空との高いコントラストが得られ、トロリー線を正確に検出することができる。また、車両本体１にトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らす照明装置５１を設けてもよい（請求項９）。この場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線を正確に検出することができる。
【００４８】
また、いずれか２つ以上のセンサを組み合わせてシステムを構築しても良い。
【００４９】
図１１は、車両制御装置５０の構成及び車両制御装置５０とコントローラ１００との入出力関係を示す図である。車両制御装置５０は、図１１に示すように、トロリー線検出装置１５によって検出された情報を処理して車体とトロリー線の相対位置関係に係わる情報を取得するトロリー線検出情報処理部５０ａ、ロリー線検出情報処理部５０ａによって得られた情報を元に車両の状態量を算出する車両状態量算出部５０ｂ、この結果に基づき車両状態量を制御する車両状態量制御部５０ｃによって構成される。トロリー線３Ｌ、３Ｒは、絶縁体５２を介して支柱５３によって支えられる。また車両制御装置５０は、目標速度補正値、ヨーモーメント補正値、ヨーモーメント制御モード、昇降制御装置昇降指令、制御・検知状態情報などを出力する。
【００５０】
本実施の形態では、トロリー線検出装置１５としてカメラを用い、画像処理を行ってＸＹ平面での車体との相対位置関係を検出する場合を説明する。すなわち、トロリー線検出装置１５はカメラとなり、トロリー線検出情報処理部５０ａは、カメラ１５によって撮像された画像情報を処理する画像情報処理部となる。
（カメラ１５及び画像情報処理部５０ａ）
カメラ１５はトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像する。この二本のトロリー線３Ｌ，３Ｒをカメラ一台で撮像する場合は、カメラ１５を左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央に配置することが好ましい。カメラ１５の構成としては、左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒをそれぞれ一台のカメラで撮像してもよい。カメラ１５により撮像された画像情報は、車両制御装置５０の画像情報処理部５０ａに送られる。画像情報は、カメラ１５が撮像した範囲のピクセル配列であり、画像情報処理部５０ａはその画像情報を必要な情報に変換する。
【００５１】
カメラ１５の撮像方向に強い光源がある場合、画像情報処理部５０ａに送られる画像はハレーションと呼ばれる白くぼやける現象が発生し、検知すべき対象を認識できなくなることがある。これに対応する方法として、カメラ１５を設置する箇所を、車両前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラと、車両後方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラの２箇所し、一方が画像情報処理部５０ａによってハレーションを起こしたと判断できる場合、もう一方のカメラにより補正する手法も考えられる。ハレーションの検知方法に関しては公知の手法に依る。また、ハレーションに限らず、画像情報処理部５０ａによって埃や泥等で片方のカメラの視界が遮られたと判断できる場合には、同様に他方のカメラで補正することもできる。また、カメラ１５を筐体で囲み、ガラス越しにトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像し、画像情報処理部５０ａによりガラスが埃や泥等で視界が悪くなったと判断できる場合には、ワイパーやウォッシャー液等によって洗浄してもよい。
【００５２】
また，薄暮時や暗闇において、画像情報処理部５０ａによってトロリー線３Ｌ，３Ｒを検知するのに十分な光量がないと判断される場合には、画像情報処理部５０ａは照明装置５１へ明滅指令を出し、トロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストを維持してもよい。
【００５３】
本実施の形態では、図１１のように斜め方向を撮像するのではなく、簡単のために、図１２のようにカメラ１５が車両の真上方向を撮像する場合を考える。このとき、図１３に示すように、車両の前方がカメラ１５の撮像領域（トロリー線検出装置の検出領域）ａ，ｂ，ｃ，ｄとなる。図１４は、その場合のカメラ１５が取得する画像を示す図である。図１４では、カメラ１５がトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から見上げるように撮像しているため、図１３に示すトロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た画像の撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して、前後関係（ａ−ｄとｂ−ｃの図示上下方向における位置関係）と車両の進行方向が逆に現れる。
【００５４】
図１４に示すように、カメラ１５が取得する画像情報は画面に対してトロリー線３Ｌ，３Ｒが縦方向に進行方向に平行に現れる。これを図１５に示すようにエッジ部を抽出する処理（エッジ処理）を行う。これにより、左側のトロリー線３ＬはエッジＬＬとエッジＬＲを、右側のトロリー線３ＲはエッジＲＬとエッジＲＲ部に分かれる。次に図１６において、左右のトロリー線３Ｌ、３Ｒにおいてそれぞれのエッジの中心線（左トロリー線３Ｌの中心線をＬＭ、右トロリー線３Ｒの中心線をＲＭ）を求める。このとき、画面の上部中央のＯｃを原点とするピクセル数に関する座標系（Ｙ軸をｄａ方向、Ｘ軸をａｂ方向）をとる。Ｏｃを原点として、ＬＭとａｄの交点Ｐ（０，Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのａｄとの交点Ｑ（０，Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ）、ＬＭとｂｃとの交点Ｒ（ｍ，Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのｂｃとの交点Ｓ（ｍ，Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｒｅｆ）をとる。そして、これらＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓの各点はトロリー線３Ｌ、３Ｒ上に位置する点であり、これらを目標点と定義する。また、ｍは縦方向のピクセル数、ｎは横方向のピクセル数を示す。
【００５５】
ここで、２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央をトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して平行して直進しているとき、トロリー線３Ｌ，３Ｒがすり板４Ｌａ，４Ｒａの中央に位置する場合、左右の設置ずれや車両のゆれによるずれに対してロバストになる。従って車両はそのような状態で走行することが望ましい。
【００５６】
図１７に、左に車両がずれた場合を示す。すり板４Ｌａ，４Ｒａの中央を通るＸ軸に平行な直線（車両本体１の進行方向の直線）と撮像領域のａｄ及びｂｃとの交点に車両本体１の代表点を設定すると、代表点は図１７の点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。この代表点は、トロリー線３Ｌ，３Ｒに対する車両の位置を制御するために用いる点である。したがって、代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’は制御点であると言うこともできる。各代表点の座標は、Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｃｏｎｔと定義する。
【００５７】
図１８に車両がトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して斜めに走行している場合を示す。この場合も、代表点は点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。
【００５８】
画像情報処理部５０ａはこれら座標情報を車両状態量算出部５０ｂへ送る。
（車両状態量算出部５０ｂ）
車両状態量算出部５０ｂは、代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’と目標点Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓとの偏差を算出する。ここで、代表点と目標点との偏差をそれぞれｅ＿Ｌａｄ、ｅ＿Ｒａｄ、ｅ＿Ｌｂｃ、ｅ＿Ｒｂｃとすると、これらは以下のように計算する。
【００５９】
ｅ＿Ｌａｄ＝Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ ・・・（１）
ｅ＿Ｒａｄ＝Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ ・・・（２）
ｅ＿Ｌｂｃ＝Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｃｏｎｔ ・・・（３）
ｅ＿Ｒｂｃ＝Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｃｏｎｔ ・・・（４）
これらの偏差は、車両がトロリー線に対して左にずれた場合に正、右にずれた場合に負となる。
【００６０】
次に、図１８に示すように、車両がトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して斜めに走行している場合も同様にずれ量を定義する。このとき、左トロリー線３Ｌに対する車両の傾きｅθ＿Ｌ、右トロリー線３Ｒに対する車両の傾きｅθ＿Ｒは次のように算出できる。
【００６１】
ｅθ＿Ｌ＝ （ｅ＿Ｌｂｃ−ｅ＿Ｌａｄ）／ｍ ・・・（５）
ｅθ＿Ｒ＝ （ｅ＿Ｒｂｃ−ｅ＿Ｒａｄ）／ｍ ・・・（６）
カメラが本実施の形態のように左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒを検知できている場合、式（１）、式（３）、式（５）に対し、式（２）、式（４）、式（６）は冗長となる。従って好適には、どちらか一方が何らかの理由でずれ量や傾きが算出できない場合は、算出できている方の情報を用いて計算する。
（車両状態量制御部５０ｃ）
次に車両状態量制御部５０ｃに関して説明する。車両状態量制御部５０ｃの目的は、代表点の少なくとも１つを対応する目標点に一致させるためのヨーモーメント補正値を算出することである。ここで、式（１）で示されるずれ量や傾きにゲインをかけてそれをヨーモーメント補正値とする処理を図１９に示す。図１９は、車両状態量制御部５０ｃの機能の詳細を示すブロック図である。この例は、目標点をＰまたはＱとし、代表点をＰ’またはＱ’とした例である。
【００６２】
図１９に示すように、車両状態量算出部５０ｂは、演算部５０ｃ１において車両状態量算出部５０ｂから入力した目標点Ｐ（Ｑ）の座標値Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ（Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ）から代表点Ｐ’（Ｑ’）の座標値Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ（Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ）を減算して代表点Ｐ’（Ｑ’）と目標点Ｐ（Ｑ）との偏差ｅ＿Ｌａｄ（ｅ＿Ｒａｄ）を求める。車両状態量制御部５０ｃは、変換部５０ｃ２において偏差ｅ＿Ｌａｄ（ｅ＿Ｒａｄ）にゲインをかけて偏差の値をヨーモーメント量に変換する。また変換部５０ｃ３において、車両状態量算出部５０ｂから入力した車両の傾きｅθ＿Ｌ（ｅθ＿Ｒ）にゲインをかけてヨーモーメント量に変換する。これらの２つのヨーモーメント量を演算部５０ｃ４において加算してヨーモーメント補正値を求め、このヨーモーメント補正値をヨーモーメント制御部１０２に出力する。
【００６３】
また、車両状態量制御部５０ｃは、図８を用いて説明したヨーモーメント制御モードを決定する。そしてコントローラ１００の前述したヨーモーメント制御部１０２は、この車両状態量制御部５０ｃで決定されたヨーモーメント補正値とヨーモーメント制御モードに基づいて、モータトルク指令値と転舵トルク補正値とを演算し、インバータ制御装置３０と操舵制御装置３２にそれぞれ出力する。
【００６４】
これにより車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバーダ制御装置３０と、操舵制御装置３２とで構成される制御装置は、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行うものとなる（請求項１）。また、そのとき、制御装置は代表点Ｐ’（Ｑ’）が目標点Ｐ（Ｑ）に近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う（請求項２）。更に、制御装置は傾きｅθ＿Ｌが小さくなるように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う（請求項３）。
【００６５】
なお、図１９に示すような単純なゲインの制御に限らず、積分制御や微分制御等を加えても良い。
（効果）
以上のように構成した本実施の形態によれば、トロリー線３Ｌ，３Ｒの下方からトロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。これによりトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するようヨーモーメント制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心位置がトロリー線３Ｌ，３Ｒから横方向に大きく外れにくくなり、トロリー走行区間を走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【００６６】
また、トロリー線検出装置としてカメラ１５を用いた場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【００６７】
更に、制御装置２００は、車両制御装置５０とコントローラ１００を別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラ１００が既存のコントローラであっても、車両制御装置５０を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置５０の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
（車両制御装置５０の他の実施の形態）
次に、車両制御装置５０の他の実施の形態を説明する。
【００６８】
本実施の形態における先の実施の形態との主たる相違点は、先の実施の形態が、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御（以下、適宜トロリー線追従制御という）を行うだけであるのに対して、本実施の形態では、更に、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａの昇降制御を行うとともに、トロリー線追従制御を行うとき、代表点と目標点の偏差に不感帯を設け、偏差が不感帯を超えた場合のみトロリー線追従制御を行うようにした点である。
（画像情報処理部５０ａ）
画像情報処理部５０ａの処理内容は先の実施の形態と同じであり、画像情報処理部５０ａは代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’の座標情報を車両状態量算出部５０ｂへ送る。
（車両状態量算出部５０ｂ及び車両状態量制御部５０ｃ）
車両状態量算出部５０ｂは、トロリー線追従制御を行うためのヨーモーメント補正値、すり板昇降制御を行うための昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成するための車両状態量を算出すし、車両状態量制御部５０ｃはその算出結果に基づいてヨーモーメント補正値、昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成し出力する。
（トロリー線検出領域と座標系）
まず、本実施の形態における車両状態量算出部５０ｂで用いるトロリー線検出領域と座標系について説明する。
【００６９】
図２０は、本実施の形態で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【００７０】
車両状態算出部５０ｂは、画像情報処理部５０ａにおいてカメラ１５により取得した図１６〜図１８に示すような撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報から図２０のａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に示すような領域をトロリー線検出領域として切り出して取得する。辺ａ１，ｄ１は、図１６〜図１８に示す撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ａ，ｄの一部に対応し、辺ｂ１，ｃ１は、撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ｂ，ｃの一部に対応する。トロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は、トロリー線３Ｌ又は３Ｒを上から見た場合のすり板とトロリー線の位置関係を示しており、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの左右の中心を通り車両の進行方向に伸びる直線が、辺ａ１，ｄ１の中心と辺ｂ１，ｃ１の中心を通る領域である。前述したように、カメラ１５が取得する撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報はトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から撮像した画像情報であり、トロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た場合のトロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄとは前後関係（図面では上下方向）が逆に現れる。
【００７１】
また、車両状態算出部５０ｂは、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心を原点Ｏｐとし、進行方向をＸ軸、進行方向左をＹ軸とする座標系を設定し、Ｘ軸と辺ｂ１−ｃ１の交点Ｚに代表点を設定し、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ｂ１−ｃ１との交点Ｔと、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ａ１−ｄ１との交点Ｕに２つの目標点を設定する。ここで、カメラ１５と集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａは共に車両本体に取り付けられ、両者の位置関係は既知であるので、図１６〜図１８に示すＯｃ点を原点とする座標系における点Ｐ’，Ｐ，Ｒの値を図２０のＯｐ点を原点とする座標系の値に座標変換することにより、交点Ｚ，Ｔ，Ｕの座標は容易に求めることができる。
（トロリー線追従制御）
車両状態量量算出部５０ｂは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差を算出する。ここで、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しいため、車両状態量量算出部５０ｂは目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃを代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差とする。偏差Ｙ＿Ｃｂｃは、車両がトロリー線に対して右にずれた場合に正、左にずれた場合に負となる。
【００７２】
車両がトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対して斜めに走行している場合は、車両の傾きに対しても同様にずれ量を定義する。このとき、ある時間ｔにおけるトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対する車両の傾きθ＿ｔは、２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて次の式で表される。
【００７３】
θ＿ｔ＝（Ｙ＿Ｃｂｃ−Ｙ＿Ｃａｄ）／（Ｘ＿Ｃｂｃ−Ｘ＿Ｃａｄ） ・・・（７）
車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは車両の傾きθ＿ｔを用いて代表点Ｚを目標点Ｔに一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する。
【００７４】
偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは傾きθ＿ｔを用いてヨーモーメント補正値を算出する処理を図２３Ｂに示す。図２３Ｂは、ヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す、図１９と同様なブロック図である。前述したように、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しく、この偏差Ｙ＿Ｃｂｃは図１９の演算部５０ｃ1で演算される代表点Ｐ’と目標点Ｐの偏差ｅ＿Ｌａｄに相当する。このため図２３Ｂのブロック図では、演算部５０ｃ1は設けられていない。車両状態量制御部５０ｃは、変換部５０ｃ２において偏差Ｙ＿Ｃｂｃにゲインをかけて偏差Ｙ＿Ｃｂｃをヨーモーメント量に変換する。また変換部５０ｃ３において、傾きθ＿ｔにゲインをかけてヨーモーメント量に変換する。これらの２つのヨーモーメント量を演算部５０ｃ４において加算してヨーモーメント補正値を求め、このヨーモーメント補正値をヨーモーメント制御部１０２に出力する。
【００７５】
車両状態量制御部５０ｃのトロリー線追従制御に係わるその他の機能は最初の実施の形態と同じである。
（すり板昇降制御）
車両状態量量算出部５０ｂは、ある時間ｔにおける車両の傾きθ＿ｔを計算する。この傾きθ＿ｔは、前述したようにある、図２０に示す２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて上述した式（７）にて計算することができる。
【００７６】
また、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒとの交点をＷとすると、車両状態量量算出部５０ｂは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔを計算する。
【００７７】
点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔは次のように近似できる。
【００７８】
Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃｂｃ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃｂｃ もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃａｄ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃａｄ ・・・（８）
ここで、Ｙ＿ｐ＿ｔの１ステップ後（時間Δ後）の値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１は車両速度Ｖを用いて、次のように表される。
【００７９】
Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＝Ｙ＿ｐ＿ｔ＋Ｖ×ｔａｎθ＿ｔ ・・・（９）
すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲を点Ｃと点Ｄの間のＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＜Ｙ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）とすると、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても差し支えないと言える。
【００８０】
車両状態量量算出部５０ｂは、現在時間ｔのときに、次の制御ステップｔ＋１のときに点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるかどうかを判定し、その判定結果を車両状態量制御部５０ｃに出力する。車両状態量制御部５０ｃは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるときは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを下げるもしくは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する指令信号を出力する。逆に、範囲内にあるときにはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げる、もしくはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する指令信号を出力する。また、このＹ＿ｐ＿ｔの位置に応じて車両状態量制御部５０ｃは操舵装置４０の反力用モータ４２（図５）に反力の補正をかけても良い。この補正量は、例えば、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を小さく、Ｙ＿ｍｉｎ≧Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≧Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を大きくしてもよい。
【００８１】
ここで、車両制御装置５０は、トロリー線追従制御とすり板昇降制御の両方を行っている。トロリー線追従制御では、車両状態量制御部５０ｃは偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔにゲインをかけたヨーモーメント補正値を出力する。このヨーモーメント補正値は偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔがゼロになるまで出力されるため、いずれすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔや車両の傾きθ＿ｔはゼロに収束する傾向になる。
（車両制御装置５０の制御処理の詳細）
上述したすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御を含む車両制御装置５０の制御処理の詳細を図２１に示すフローチャートを用いて説明する。図２１は、カメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。カメラは図１２のように車軸の延長線上で車両本体１の前方に設置し、撮像するトロリー線は一本とする。図２２は、トロリー線追従制御の不感帯を設定した図２０と同様な図である。前述したように、検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に対して目標点Ｔ，Ｕ及び代表点Ｚが設定されている。また、代表点Ｚから所定の距離Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ（第１のしきい値）だけ離れた位置にトロリー線追従制御の不感帯を規定する点Ａ及び点Ｂが設定されている。
【００８２】
まずステップ２００で、画像情報処理部５０ａは、カメラによって車両本体１の上方を撮像する。ステップ２０１にて撮像した画像の中からトロリー線３Ｌ又は３Ｒを探索する。ステップ２０１で探索する際、初めてトロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知する場合は撮像画面の全領域から探索するが、一度トロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知した場合、再度全領域から探索する必要はなく、検知していたトロリー線３Ｌ又は３Ｒの座標付近を探索することは、探索時間の短縮につながるため有効となる。ステップ２０２にて撮像画面内にトロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものが存在するかを判断する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがない場合は処理を終了する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがある場合は、画像情報処理部５０ａは、ステップ２０３Ａにてエッジ抽出して、トロリー線３Ｌ又は３Ｒの中線を算出する画像処理を行う。
【００８３】
その後の処理は車両状態量算出部５０ｂに移り、ステップ２０３Ｂにて、車両状態量算出部５０ｂは、前述した目標点Ｔ、Ｕを設定し、それらの座標を算出する。ここで目標点Ｔ、Ｕの座標情報を用いた処理がトロリー線３Ｌ，３Ｒへの追従制御ステップ３００と、すり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御ステップ４００の二系統に分かれる。
（トロリー線追従制御）
まず、トロリー線追従制御ステップ３００に関して説明する。
【００８４】
ステップ３１０にて、車両状態量算出部５０ｂは、目標点Ｔが、図２２で示した代表点Ｚから所定の距離（Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ）だけ離れた位置に設定された点Ａと点Ｂの間（Ｙ＿ｌ≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定する。点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合、ステップ３２０に移り、車両状態量制御部５０ｃは、ヨーモーメント補正値を算出し出力する。
【００８５】
図２３Ａはそのときのヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。図２３Ａの点Ａと点Ｂの外側の特性線の傾きは図２３Ｂの変換部５０ｃ２（図１９の変換部５０ｃ２）のゲインに相当する。
【００８６】
図２３Ａに示すように、点Ａと点Ｂの外側において、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃ（代表点Ｚと目標点Ｔの偏差）に応じたヨーモーメント補正値を算出する。すなわち、点Ａの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがってヨーモーメント補正値を大きくする。点Ｂの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがってヨーモーメント補正値を小さくする。これにより点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第１のしきい値である点ＡのＹ座標値Ｙ＿ｌ或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒの絶対値よりも大きいときは）、代表点Ｚが目標点Ｔに近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御が行われる（請求項４）。また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御される（請求項５）。ヨーモーメント補正値が最大補正値或いは最小補正値に達すると、急激な旋回を防ぐために、ヨーモーメント補正値は一定とする。なお、このように点Ａと点Ｂ間に目標点Ｔがない場合に、ヨーモーメント補正値を可変値として算出して出力する代わりに、一定のヨーモーメント補正値を出力してもよい。
【００８７】
ここで、図２３に示す点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とする意図に関して説明する（請求項４）。目標点Ｔと代表点Ｚが一致させるように制御することで、車両本体１が前方に走行していれば点Ｗはすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心に位置するようになる。しかしこの場合、点Ｗがすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心から少しずれただけでもヨーモーメント補正値が算出されるため、これによってヨーモーメント補正を実現するアクチュエータ（本実施の形態の場合、操舵装置４０の反力用モータ４２や転舵モータ４３（図５）、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒ（図３））の動作頻度が増すことになる。点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とすることで、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒの動作頻度が低減し、制御の安定性と快適な乗り心地を確保することができる。このヨーモーメント補正をする必要のない点ＡＢの範囲は、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの幅に応じて決定すればよい。
【００８８】
また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御することにより（請求項５）、走行中にトロリー線３Ｌ，３Ｒからすり板４Ｌａ，４Ｒａが横方向に大きく外れようとする場合は、車両本体１はすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心に速やかに戻るようになり、ダンプトラックがトロリー線３Ｌ，３Ｒの走行路から外れるのを確実に防止することができる。
【００８９】
次いで、ステップ３３０にて、ヨーモーメント制御モードを選択し出力する。このとき、通常の走行では、車体速を落とす要求（ドライバのリタード操作や他の制御による減速）がないため、ヨーモーメント制御モードとして「１」を選択する。
（トロリー線への追従制御の他の例）
次に、トロリー線への追従制御の他の例を図２４〜図２７を用いて説明する。図２４は、トロリー線追従制御の逸脱監視点を設定した図２０及び図２２と同様な図である。図２５は、図２１に示したフローチャートのうち、トロリー線への追従制御ステップ３００に代わるステップ３００’を示すフローチャートである。
【００９０】
図２４に示すように、トロリー線追従制御の逸脱監視点として、点Ａの外側（Ｙ座標の大きい側）のＹ座標値Ｙ＿ｌ’の位置に点Ａ’（第２のしきい値）、点Ｂの外側（Ｙ座標の負の値の小さい側）のＹ座標値Ｙ＿r’の位置に点Ｂ’（第２のしきい値）が設定されている。
【００９１】
図２５において、ヨーモーメント補正値を算出するステップ３２０までの処理は、先に説明した図２１と同じである。ステップ３２０の処理後、ステップ３２１にて目標点Ｔの位置がさらに、目標点Ｔが点Ａ’と点Ｂ’の間（Ｙ＿ｌ’≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ’≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定し、真の場合は車両がトロリー走行路から外れる可能性があるため、ステップ３２２にて修正操舵を行うよう、音声かつ／または表示でドライバに警告する（請求項６）。
【００９２】
次のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正する。図２６はそのときの目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。この図に示すように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は、点Ａ’と点Ｂ’からの逸脱度合いに応じて目標車速を小さくするよう目標車速の補正値を算出する。すなわち、点Ａ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を大きくする。点Ｂ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも大きいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって走行速度が小さくなるよう制御される。このように車速を低くすることは、ドライバへの操作負担量軽減と、安心感付与の効果がある。
【００９３】
図２７は目標車速補正値の算出方法の他の例を示す図である。図２７のように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は、目標点Ｔが代表点Ｚに近づくにつれて目標車速を増大する補正をしてもよい。すなわち、点Ａ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を大きくする。点Ｂ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも小さいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が小さくなるにしたがって走行速度が大きくなるよう制御される。このように車速を大きくすることは、作業効率向上の効果がある。
【００９４】
図２８は、目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。図２８に示すように、上記のように算出した目標車速の補正値に変換部１００ｃにおいてゲインをかけてモータトルク指令値に変換する。次いで、演算部１００ｂにおいて算出されたモータトルク指令値（ヨーモーメント制御部１０２（図８）によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを処理部１００ａで選択したトルク指令値に加算した値）に変換部１００ｃで算出した目標車速の補正値に応じたモータトルク指令値を加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。
【００９５】
次に、図２６に示す目標車速の補正値により目標車速が低く補正される場合におけるヨーモーメント制御モードに関して説明する。図９に示したように、モータトルクが１００％で出力されているような場合で、ヨーモーメントを生成する場合は、左右のどちらか一方のモータトルクを小さくする必要がある。これによって車両はそのとき出していた車体速を維持できなくなるので、速度の低下が起きる。つまり、目標車速を低くするよう補正される場合は、転舵トルク補正によりヨーモーメント補正を行うのではなく、モータトルクの補正によってヨーモーメント補正を行えば、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御することで車両本体１にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方が行われる（請求項７）。これによりヨーモーメントの生成と減速を両立することができ、効率的な制御を行うことができる。
（すり板の昇降制御）
次にすり板の昇降制御ステップ４００に関して説明する。
【００９６】
図２０、図２２及び図２４に示すように、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲として点Ｃと点Ｄが設定される。
【００９７】
図２１のステップ４１０にて、式（７）に従って目標点Ｔ、Ｕからトロリー線３Ｌ又は３Ｒの傾きを算出する。この傾きと目標点Ｔの座標から、ステップ４２０にてすり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒの交点Ｗの座標を算出する。これは式（８）に従って算出する。次に、ステップ４３０にて交点ＷのＹ座標の次ステップにおける推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１を算出する。そして、ステップ４４０にて、この推定値が所定の範囲である点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態の継続時間をカウンタにて計測し、その状態が、例えば１秒以上続いたかを判別する。ステップ４４０にて、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にある状態が１秒以上続いた場合、ステップ４５０に処理を移行し、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良いことを音声かつ／または表示で知らせてもよい。ドライバがスイッチ操作を行うと、車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。また、例えば、すり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている場合は、ドライバに昇降の操作を委ねるのではなく、自動的にすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良い。車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で上昇することを音声かつ／または表示で知らせてもよい。
【００９８】
一方、ステップ４４０にて所定の範囲にある状態が１秒以下だった場合は、処理はステップ４６０へ移行し、もしすり板４Ｌａ，４Ｒａが上がっていれば下げるようドライバに音声或いは表示で示唆する。また自動的に下げても良い。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で下がることを音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。さらにすり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている状態であれば、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する。このとき、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることが禁止状態であることをドライバに音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。これらの場合も、ドライバのスイッチ操作あるいは自動で車両制御装置５０は指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを下降制御する。これによりダンプトラックがトロリー走行区間に入ってすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げ下げするときのオペレータの負担を軽減することができる。
【００９９】
図２１のステップ４４０では、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態が、例えば１秒以上続いたかを判別したが、そのような判別をせず、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある場合は、直ちにステップ４５０の処理に移行し、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にない場合は、直ちにステップ４５０の処理に移行してもよい。しかし、ステップ４４０の処理は、路面のでこぼこや、画像処理におけるノイズの影響でＹ＿ｐ＿ｔが安定しないとき、所定の範囲を超えたり、範囲内になったりを繰り返すことによる判別のハンチングを防ぐ目的としては有効である。
【０１００】
図２９は、ステップ４４０のカウンタを用いた処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。図２９に示すように、点Ｃと点Ｄ間に点Ｗがあるときは、点Ｃと点Ｄ間の距離を大きくするように点Ｃと点Ｄの設定を変更する。一方、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にないときは、点Ｃと点Ｄ間距離を小さくするよう。このように点Ｃと点Ｄ間の距離にヒステリシスを設けても、ステップ４４０のカウンタ処理と同様の効果が得られる。
（その他）
本実施の形態では、トロリー線検出装置としてカメラを用いる場合、カメラの向いている方向を真上としたが、図３０に示すように、車両の前方上方を撮像するようにしても良い。このようにすることで、車両の進行方向に撮像されるトロリー線が長いため、対象とするトロリー線を判別しやすくなる。一方で、前方に撮像範囲を移すほど、撮像範囲に入る景色によるノイズが増大する。本発明を用いる環境に応じて、カメラの撮像範囲は調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 車両本体
２ ベッセル
３Ｌ，３Ｒ トロリー線
４Ｌ，４Ｒ 集電装置
４Ｌａ，４Ｒａ すり板
４ａ 油圧ピストン装置
４ｂ 油圧ピストン
４ｃ ロッド
４ｄ 油圧配管
４ｅ 油圧機器
４ｆ 絶縁体
４ｇ 電線
４ｈ 昇降指令信号
５Ｌ，５Ｒ 後輪
６Ｌ，６Ｒ 電動モータ
６Ｌａ，６Ｒａ 出力軸
７Ｌ，７Ｒ 減速機
１１ アクセルペダル
１２ リタードペダル
１３ シフトレバー
１４ コンバインセンサ
１５ カメラ
１６Ｌ，１６Ｒ 電磁ピックアップセンサ
２１ エンジン
２１ａ 電子ガバナ
２２ 交流発電機
２３ 整流回路
２４ 検出抵抗
２５ コンデンサ
２６ チョッパ回路
２７ グリッド抵抗
２８ その他のエンジン負荷
３０ インバータ制御装置
３０ａ トルク指令演算部
３０ｂ モータ制御演算部
３０ｃ インバータ（スイッチング素子）
３１ 昇降制御装置
３２ 操舵制御装置
３２ａ 変換部
３２ｂ 演算部
３２ｃ 変換部
３２ｄ 演算部
４０ 操舵装置
４１ ハンドル
４２ 操舵角センサ付反力モータ
４３ 転舵角センサ付転舵モータ
４４ ラック＆ピニオンギア
４５Ｌ，４５Ｒ 前輪
５０ 車両制御装置
５０ａ 画像情報処理部
５０ｂ 車両状態量算出部
５０ｃ 車両状態量制御部
５０ｃ１ 演算部
５０ｃ２ 変換部
５０ｃ３ 変換部
５０ｃ４ 演算部
５１ 照明装置
５２ 絶縁体
５３ 支柱
１００ コントローラ
１００ａ 処理部
１００ｂ 演算部
１０１ 車体速制御部
１０１ａ 演算部
１０１ｂ 変換部
１０１ｃ スイッチ部
１０１ｄ ゼロ出力部
１０２ ヨーモーメント制御部
１０２ａ 演算部
１０２ｂ 操舵トルク制御部
１０２ｃ モータトルク制御部
１０２ｄ 最適配分制御部
１０２ｅ スイッチ部
２００ 制御装置
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ 目標点
Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’ 代表点
Ｔ 目標点
Ｚ 代表点（制御点）
ｅ＿Ｌａｄ 偏差
θ＿Ｌ 傾き
Ｙ＿Ｃｂｃ 偏差
θ＿ｔ 傾き
Ｙ＿ｌ，Ｙ＿ｒ 点Ａ，ＢのＹ座標値（第１のしきい値）
Ｙ＿ｌ’，Ｙ＿ｒ 点Ａ’，Ｂ’のＹ座標値（第２のしきい値）
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気駆動ダンプトラックに関わり、特に、トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山を走行するダンプトラックには、エンジンが発電機を駆動し、その発電機が発電する電力を後輪のモータに供給し、後輪を駆動するシリーズハイブリッド型のものが知られている。また、この電気的な構成を利用して、所定の上り坂区間にて、エンジン−発電機による電力供給ではなく、一般的には電車に見られるトロリー線を設置し、車両本体に設けた昇降可能な集電装置のすり板を上げてトロリー線に接触させ、電力を得て走行する（以下トロリー走行という）トロリー方式の走行技術が実現されている。このトロリー方式の走行技術は例えば特許文献１に記載されている。この場合、エンジンによって発電した電力よりもトロリー線から供給される電力の方が大きいため、トロリー走行が可能な上り坂区間での走行速度低下を回避することができる。
【０００３】
また、走行路を検出し、検出した結果に基づいて、車両が逸脱しないように車両を制御する従来技術として、特許文献２に記載されるものがある。これは自動車の走行技術に係わるものであり、カメラ等によって路面を撮像し、走行路に相当する白線やボッツドッツといったレーンマーカを画像処理によって抽出する。制御手法としては、抽出されたレーンマーカの間を走行するように、ステアリングや制駆動力を調整する。制御量としては、レーンマーカから所定の距離だけ内側（走行路と判定する領域）に所定の区間だけオフセットした仮想のレーンマーカを設置し、これから走行路外側に逸脱すればするほど、制御量を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許４，４８３，１４８号明細書
【特許文献２】特開平１１−９６４９７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に記載のようなトロリー方式の走行技術においては、ドライバが車両（ダンプトラック）がトロリー走行区間に入っているかを判断する。車両がトロリー走行区間に入り、すり板とトロリー線の位置関係をドライバが目視してすり板がトロリー線に接触できると判断されるときに、ドライバがトロリー走行開始ボタン等を操作し、トロリー走行が開始される。トロリー走行中は車両とトロリー線の変位を目視し、すり板の中心位置がトロリー線から横方向に大きく外れないようドライバがハンドル操作を行う。また、トロリー走行が終了するタイミングもドライバが判断してボタン等により操作される。
【０００６】
しかし、このようなドライバの目視による操作は、トロリー走行中にドライバに大きな負担をかけることになる。
【０００７】
特許文献２に記載の走行制御技術によれば、車両（自動車）が走行路から逸脱しないように車両を制御することができる。しかし、ダンプトラックが走行する鉱山の路面には、特許文献２に記載されているような一般道路にあるレーンマーカは存在しない。また、路面の状況は刻々と変化するものであり、従来の技術で画像処理やレーダといったセンサで走行可能な路面上の領域を検出することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することのできる電気駆動ダンプトラックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備えるものとする。
【００１０】
このように構成した本発明においては、トロリー線の下方からトロリー線をトロリー線検出装置で検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。これによりトロリー線に追従して走行するよう車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板の中心位置がトロリー線から横方向に大きく外れにくくなり、トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記カメラにより取得した画像を座標情報に変換し、その座標情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００１２】
これにより車両本体はトロリー線に追従して走行するようになる。
【００１３】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記座標情報に基づいて前記トロリー線に対する前記車両本体の傾きを算出し、前記傾きが小さくなるように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００１４】
これにより車両本体はトロリー線に追従して走行するようになる。
【００１５】
また請求項４記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記代表点と前記目標点の偏差を算出し、この偏差の絶対値が第１のしきい値よりも大きいとき、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う。
【００１６】
これによりヨーモーメント制御を行う機器の動作頻度が低減し、制御の安定性と快適な乗り心地を確保することができる。
【００１７】
また請求項５記載の発明は、請求項４記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記偏差の絶対値が前記第１のしきい値よりも大きいとき、前記偏差の絶対値が大きくなるにしたがって前記車両本体に与えるヨーモーメントを大きくする。
【００１８】
これにより走行中にトロリー線からすり板が横方向に大きく外れようとする場合は、車両本体はすり板の中心に速やかに戻るようになり、ダンプトラックがトロリー線の走行路から外れるのを確実に防止することができる。
【００１９】
また請求項６記載の発明は、請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記制御装置は、前記偏差の絶対値が第２のしきい値よりも大きいとき、前記車両本体が道路外への逸脱傾向にあることを警告する。
【００２０】
これによりドライバに修正操舵を行うよう促すことができる。
【００２１】
また請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、走行用の左右の電動モータを更に備え、前記制御装置は、前記左右の電動モータを制御することで前記車両本体にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方を行う。
【００２２】
これにより電動モータ制御でヨーモーメントの生成と減速を両立することができ、効率的な制御を行うことができる。
【００２３】
また請求項８記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、走行用の左右の電動モータと、操舵装置とを更に備え、前記制御装置は、車両制御装置と、コントローラと、インバーダ制御装置と、操舵制御装置とを備え、前記車両制御装置は、前記カメラにより取得した画像情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバーダ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御する。
【００２４】
このように車両制御装置とコントローラを別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラが既存のコントローラであっても、車両制御装置を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
【００２５】
また請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、前記トロリー線検出装置は、前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有する。
【００２６】
このようにトロリー線検出装置としてカメラを用いた場合でも、照明装置でトロリー線を照らすことで、空に対するトロリー線のコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線と空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線に追従して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、トロリー線の下方からトロリー線をトロリー線検出装置で検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。これによりトロリー線に追従して走行するよう車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板の中心位置がトロリー線から横方向に大きく外れにくくなり、トロリー走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態による電機駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【図２】ダンプトラックの後部外観を示す背面図である。
【図３】本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す図である。
【図４】トロリー線から電力を受ける集電装置の構成を示す図である。
【図５】操舵制御装置と操舵装置とから構成される操舵システムを示す図である。
【図６】操舵制御装置が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。
【図７】コントローラの車体速制御部の機能の説明を示すブロック図である。
【図８】コントローラのヨーモーメント制御部の機能の詳細を示すブロック図である。
【図９】モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。
【図１０】モータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】車両制御装置の構成及び車両制御装置とコントローラとの入出力関係を示す図である。
【図１２】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を車両の側面からみた場合の図である。
【図１３】車両とカメラの撮像範囲（トロリー線検出装置の検出範囲）の位置関係を上空（車両の上方）から見た場合の図である。
【図１４】カメラで撮像された画面を示す図である。
【図１５】撮像した画面の処理（エッジ抽出）を示す図である。
【図１６】撮像した画面の処理（中心線の抽出）を示す図である。
【図１７】トロリー線に対して車両が左にずれた場合のカメラの画面を示す図である。
【図１８】トロリー線に対して車両が斜めに走行している場合のカメラの画面を示す図である。
【図１９】車両状態量制御部の機能の詳細を示すブロック図であって、目標位置に対する現位置の偏差をヨーモーメント補正値にする計算の流れを示す図である。
【図２０】車両制御装置の他の実施例で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【図２１】車両制御装置の他の実施例におけるカメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】第１のしきい値を設定した場合のトロリー線検出領域と座標系を示す、図２０と同様な図である。
【図２３Ａ】目標点の位置に応じたヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２３Ｂ】目標点の位置に応じたヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す、図１９と同様なブロック図である。
【図２４】第１及び第２のしきい値を設定した場合のトロリー線検出領域と座標系を示す、図２０及び図２２と同様な図である。
【図２５】図２１に示したフローチャートのうち、トロリー線への追従制御ステップの他の例を示すフローチャートである。
【図２６】目標点の位置に応じて目標車速を減少側に補正するための目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２７】目標点の位置に応じて目標車速を増加側に補正するための目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図２８】目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。
【図２９】判別のハンチングを防ぐためのカウンタ処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。
【図３０】カメラで撮像する方向をさらに前方に向けた場合の、図１２と同様な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（車両−ダンプトラック−の構成に関して）
図１は、本発明の一実施の形態による電機駆動ダンプトラックの側部外観を示す側面図である。
【００３０】
図１において、ダンプトラックは、車両本体１、土砂等を積載するためのベッセル２、左右２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒ（片方が高電圧、もう片方がアースに接続）から電力を受けるための昇降可能なすり板４Ｌａ，４Ｒａを備えた左右の集電装置４Ｌ，４Ｒ、受けた電力により駆動する左右の後輪（タイヤ）５Ｌ，５Ｒで構成されている。集電装置４Ｌ，４Ｒは車両本体１の前部に設けられている。また、ダンプトラックは、車両本体１の前部に設けられ、走行中に前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを連続的に検出するトロリー線検出装置１５を備えている。トロリー線検出装置１５は、本発明によって新たに取り付けられたものである。トロリー線検出装置１５は、図示の例では車両本体１の前部に配置されているが、車両本体１の屋根等に設置しても構わない。
【００３１】
図２はダンプトラックの後部外観を示す背面図である。後輪５Ｌ，５Ｒはベッセル２に積載される土砂等の荷重に耐えるため、ダブルタイヤの構造になっている。このダブルタイヤを、左右の電動モータ（例えば誘導モータ）６Ｌ，６Ｒにより制駆動する。
【００３２】
図３に本実施の形態における電気駆動ダンプトラックの駆動システムを示す。
【００３３】
図３において、電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、アクセルペダル１１、リタードペダル１２、シフトレバー１３、前後加速度と横加速度とヨーレイトをセンシングするコンバインセンサ１４、エンジン２１、交流発電機２２、その他のエンジン負荷２８、整流回路２３、検出抵抗２４、コンデンサ２５、チョッパ回路２６、グリッド抵抗２７、上記集電装置４Ｌ，４Ｒ、上記後輪５Ｌ，５Ｒ及び電動モータ６Ｌ，６Ｒ、電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力軸６Ｌａ，６Ｒａに接続された減速機７Ｒ，７Ｌ、電磁ピックアップセンサ１６Ｒ，１６Ｌと、制御装置２００とを備えている。
【００３４】
制御装置２００は、トルク指令の入力で電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御するインバータ制御装置３０、ドライバのボタン操作や外部からの入力で集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降を行う昇降制御装置３１、ドライバの操舵操作を電気信号に変換し前輪の操舵を制御する操舵制御装置３２、本発明の特徴部である車両制御装置５０と、コントローラ１００とを有している。
【００３５】
インバータ制御装置３０は、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのそれぞれに対する公知のトルク指令演算部３０ａ、モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを有している。集電装置４Ｌ，４Ｒは、昇降制御装置３１の昇降指令信号ですり板４Ｌａ，４Ｒａを昇降させる昇降装置を備えている。集電装置４Ｌ，４Ｒ、昇降制御装置３１、操舵制御装置３２を含む操舵システム、車両制御装置５０の詳細は後述する。
（走行を含む基本動作）
アクセルペダル１１の踏込み量Ｐとリタードペダル１２の踏込み量Ｑはコントローラ１００の入力となり、それぞれ駆動力やリタード力（ブレーキ力）の大きさを制御する信号となる。例えばドライバがアクセルペダル１１を踏み込んでダンプトラックを前進又は後進させるときは、コントローラ１００からエンジン２１に対して目標回転数Ｎｒの指令を出力する。これはアクセル開度に対する目標エンジン回転数Ｎｒのテーブルが予め設定されており、これに基づいて出力される。エンジン２１は電子ガバナ２１ａを装着したディーゼルエンジンであり、電子ガバナ２１ａは目標回転数Ｎｒの指令を受け取ると、エンジン２１が目標回転数Ｎｒで回転するように燃料噴射量を制御する。
【００３６】
エンジン２１には交流発電機２２が接続されており、交流発電を行う。交流発電により発生した電力は整流回路２３によって整流され、コンデンサ２５に蓄電され、直流電圧値はＶとなる。交流発電機２２は直流電圧Ｖを検出抵抗２４で分圧された電圧値をフィードバックして当該電圧値が所定の一定電圧Ｖ０となるようにコントローラ１００によって制御される。
【００３７】
交流発電機２３により発生した電力はインバータ制御装置３０を介して左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒに供給される。コントローラ１００は、整流回路２３によって整流された直流電圧Ｖが所定の一定電圧Ｖ０となるように交流発電機２２を制御することで、電動モータ６Ｌ，６Ｒに必要な電力が供給されるよう制御している。一方、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａがトロリー線３Ｌ，３Ｒに接触した場合、直流電圧Ｖ０が直接トロリー線３Ｌ，３Ｒからインバータ制御装置３０に供給される。
【００３８】
コントローラ１００は、アクセルペダル１１及びリタードペダル１２の操作量に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＲ＿ａ，Ｔ＿ＭＬ＿ａを演算し、このトルク指令値Ｔ＿ＭＲ＿ａ，Ｔ＿ＭＬ＿ａと、車体速制御のトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ及びヨーモーメント制御のモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙに基づいて左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＲ，Ｔ＿ＭＬを生成し、出力する（後述）。この左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのトルク指令値Ｔ＿ＭＲ，Ｔ＿ＭＬと電磁ピックアップ１６Ｒ，１６Ｌにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＲ，ωＬとはインバータ制御装置３０に入力され、インバータ制御装置３０は、トルク指令演算部３０ａ，モータ制御演算部３０ｂ、インバータ（スイッチング素子）３０ｃを介して各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動する。
【００３９】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒにはそれぞれ減速機７Ｒ，７Ｌを介して左右の後輪（タイヤ）５Ｒ，５Ｌが接続されている。電磁ピックアップ１６Ｒ，１６Ｌは通常は減速機７Ｒ，７Ｌ内のギアの１枚の歯の周速を検出するセンサである。また、例えば、右側駆動系を例に取ると、電動モータ６Ｒ内部の駆動軸や減速機７Ｒとタイヤ５Ｒを接続する駆動軸に検出用の歯車をつけ、その位置に設置しても構わない。
【００４０】
走行中にアクセルペダル１１を戻し、リタードペダル１２を踏み込んだときは、交流発電機２２が発電しないようコントローラ１００は制御する。また、コントローラ１００からのトルク指令Ｔ＿ＭＲ＿ａ，Ｔ＿ＭＬ＿ａは負となり、インバータ制御装置３０は各電動モータ６Ｌ，６Ｒを駆動して走行するダンプトラックにブレーキ力を与える。この時、各電動モータ６Ｌ，６Ｒは発電機として作用し、インバータ制御装置３０に内蔵された整流機能によってコンデンサ２５を充電するように働く。直流電圧値Ｖは予め設定された直流電圧値Ｖ１以下になるようにチョッパ回路２６が作動し、電流をグリッド抵抗２７に流して電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。
（集電装置のすり板の昇降）
次に、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降装置について説明する。図４にトロリー線３Ｌ，３Ｒから電力を受ける集電装置４Ｌ，４Ｒの構成を示す。集電装置４Ｌ，４Ｒは同じ構成を有しており、その構成を集電装置４Ｌで代表して説明する。集電装置４Ｌは、昇降装置として車両本体１に筐体を固定した油圧ピストン装置４ａを備え、油圧ピストン装置４ａの油圧ピストン４ｂのロッド４ｃの先端にすり板４Ｌａが取り付けられている。このすり板４Ｌａは、油圧配管４ｄを介して油圧ポンプを含む油圧機器４ｅから送られた油で油圧ピストン４ｂを上下させることで、トロリー線３Ｌとの接触、乖離を制御される。油圧ピストン４ｂのロッド４ｃとすり板４Ｌａは絶縁体４ｆによって絶縁されている。トロリー線３Ｌの電力はすり板４Ｌａ、電線４ｇを介して、図３に示したモータ駆動のためのインバータ制御装置３０の電源系統へ接続されている。昇降制御装置３１は、ドライバの昇降スイッチ操作や本発明の車両制御装置５０などの外部からのスイッチ（フラグ）操作や制御の指令信号に基づいて、油圧機器４ｅに昇降指令信号４ｈを送る仕組みとなっている。当然、油圧ピストン装置４ａによりすり板４Ｌａの昇降装置を構成する他に、一般的には電車で見られるような平行リンク、ばね、モータ等を利用したパンタグラフと呼ばれるシステムで昇降装置を構成してもよい。
（操舵システム）
次に図５を用いて操舵システムについて説明する。
【００４１】
操舵システムは、前述した操舵制御装置３２と操舵装置４０とから構成されている。操舵装置４０は、ハンドル４１、操舵角センサ付反力モータ４２、転舵角センサ付転舵モータ４３、ラック＆ピニオンギア４４を有している。
【００４２】
ドライバはハンドル４１を操作したとき、ハンドル４１の操作量を操舵角センサ付反力モータ４２の操舵角センサが検知し、これを操舵制御装置３２に送信する。操舵制御装置３２は現在の転舵角がドライバの操舵角に対応する転舵角になるように転舵角センサ付転舵モータ４３にトルク信号を送り、転舵角センサ付転舵モータ４３が生成する転舵トルクによって、ラック＆ピニオンギア４４を介し前輪４５Ｌ，４５Ｒを転舵する。また、この時のトルクの大きさに応じて、操舵角センサ付反力モータ４２に反力トルクを送信し、ハンドル４１に反力を伝える。またこのとき、操舵制御装置３２はコントローラ１００へ操舵角を送信する。一方、操舵制御装置３２は、コントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、これに応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる機能も持つ。同様に操舵制御装置３２が操舵角センサ付反力モータ４２に、反力を送信するかどうかは、そのときのモード（後述）やコントローラ１００からの指令によって任意に変更できる。例えば、操舵制御装置３２がコントローラ１００から転舵トルク補正値を受信し、この補正値に応じて転舵角センサ付転舵モータ４３を動作させる一方で、操舵角センサ付反力モータ４２に反力指令値を送らなければ、車両（ダンプトラック）は操舵角に応じて旋回をするが、ドライバはそのときの操舵感覚がない状態になる。逆に、ドライバが操舵をしても、転舵角センサ付転舵モータ４３に指令を送らなければ、ハンドル４１を切っても曲がらないという現象となる。例えば、コントローラ１００が何らかの判断で、ハンドル４１を操作してはならない場合には、この手段は有効となる。さらにはこのときハンドル４１の操作をしてはならないということをドライバに報知する手段としては、操舵制御装置３２がドライバ４１が操舵をしている方向と逆方向にトルクを生成させることで、ドライバは一般的にはハンドル４１が重いと感じ、これによってドライバはその方向へハンドル操作をしてはならないと判断することができるようになるものもある。
【００４３】
本実施の形態では、ハンドル４１が前輪４５Ｌ，４５Ｒと直結していないステアバイワイヤ方式に関して説明したが、これに限らず、操舵角センサ付反力モータ４２と転舵角センサ付転舵モータ４３を一体化して直結させた電気式のパワーステアリング方式でも構わない。また、転舵角センサ付転舵モータ４３は油圧サーボ式のものでも構わない。さらにコントローラ１００から送られる補正値はトルクではなく補正角度でも良い。この場合、操舵制御装置３２は、転舵角センサで検知した角度と補正角度との偏差をなくすようトルクのフィードバック制御を行うものでもよい。
【００４４】
図６は、操舵制御装置３２が転舵トルク指令値を算出するにいたる機能を示すブロック図である。操舵制御装置３２は、変換部３２ａにおいて操舵角センサ付反力モータ４２から受信したドライバの操舵角にゲインをかけてドライバの転舵角に変換し、演算部３２ｂにおいてそのドライバの転舵角から現在の転舵角を減算し、変換部３２ｃにおいてその減算結果にゲインをかけてドライバ要求転舵トルクに変換する。次いで、演算部３２ｄにおいてそのドライバ要求転舵トルクにコントローラ１００から受け取った転舵トルク補正値を加算して転舵トルク指令値を求め、この転舵トルク指令値を転舵角センサ付転舵モータ４３に出力する。
（車体速制御）
図３に戻り、コントローラ１００は、車体速制御モードが選択された場合に、車体速制御モードで設定される目標車体速に対する現在の車体速のフィードバック制御を行い、車体速制御モードにて車体速を制御することを可能とする車体速制御部１０１を備えている。図７は車体速制御部１０１の機能の説明を示すブロック図である。図７に示すように、車体速制御部１０１は、車体速制御モードがＯｎ（１）（スイッチ部１０１ｃがＯｎ）のとき、目標車体速と現在の車体速を入力して演算部１０１ａにおいて減算し、変換部１０１ｂにおいてその減算値にゲインをかけてトルクに変換することで現車速を目標車体速にするためのトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖを求めて出力する。車体速制御部１０１は、電磁ピックアップ１６Ｒ，１６Ｌにより検出される各電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転速度ωＲ，ωＬを入力し、この回転速度から車体速を演算する。車体速制御モードに入るか否かの指令は、例えば車両制御装置５０にスイッチを設け、ドライバからのスイッチ操作でも良いし、外部からの入力によってなされるものでも良い。車体速制御モードの解除は、ドライバがリタードペダルを踏むことで行ってもよいし、外部からの入力によって行ってもよい。車体速制御モードを解除した場合、車体速制御モードの指令をＯｆｆ（０）（スイッチ部１０１ｃをＯｆｆ）とし、ゼロ出力部１０１ｄから車体制御トルク指令値０を出力する。またコントローラ１００は、トルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｖに応じたエンジン回転数指令値のテーブルがあらかじめ設定されており、このテーブルに基づいてエンジン回転数指令値をエンジン２１に対して出力する。
（ヨーモーメント制御）
さらに、コントローラ１００は、図３に示すように、車体の旋回方向を制御するためのヨーモーメント制御部１０２を備えている。図８はヨーモーメント制御部１０２の機能の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、ヨーモーメント制御部１０２に対する入力信号として、例えば横滑り防止制御といった他のヨーモーメント制御によって生成されるヨーモーメント制御値、本発明によって生成されるヨーモーメント補正値、車体速、前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角、ヨーモーメント制御モードの指令がある。出力信号は転舵トルク補正値とモータへのトルク補正値Ｔ＿ＭＲ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＬ＿Ｙである。ヨーモーメント制御値とヨーモーメント補正値は演算部１０２ａにおいて加算され、ヨーモーメント指令値となる。このヨーモーメント指令値は操舵トルク制御部１０２ｂ、モータトルク制御部１０２ｃ、最適配分制御部１０２ｄに入力される。操舵トルク制御部１０２ｂ及びモータトルク制御部１０２ｃは、それぞれ入力されたヨーモーメント指令値に基づいて転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。また、最適配分制御部１０２ｄは入力されたヨーモーメント指令値、車体速、ヨーレイト、操舵角、前後加速度、横加速度に基づいてヨーモーメントの配分比を計算し、その配分比に応じた転舵トルク補正値とモータトルク補正値を算出する。ヨーモーメント制御モードの指令はスイッチ部１０２ｅに入力され、スイッチ部１０２ｅは、ヨーモーメント制御モードが１のときには操舵トルク制御部１０２ｂで演算した転舵トルク補正値を出力し、２のときにはモータトルク制御部１０２ｃで演算したモータトルク補正値を出力し、３のときには最適配分制御部１０２ｄで演算した操舵トルク補正値と左右モータへのトルク補正値を出力する。
（ヨーモーメント制御モードの設定）
ところで、ダンプが走行する鉱山では土砂等を運ぶ時間の短縮の要求が高い。かかる時間が短ければそれだけ一台当りの土砂を運ぶインターバルが短くなり、回数をこなせるからである。時間短縮に直接影響するのは車両速度であり、従って、車両速度が低くなるような制御を行うことは避けることが望ましい。
【００４５】
図９は、モータ駆動力１００％で走行しているときの総駆動力に対する、ヨーモーメント補正値を駆動力差によって実現する場合の影響を示す図である。例えば図９のａ側に示すように、車両が今駆動力を１００％の状態で、ある速度を保って走行しているものとする。この場合、車両の駆動力の合計は、走行抵抗（空気抵抗、摩擦抵抗、傾斜等）と釣り合っている。１００％というのは、本実施の形態の構成で言えば後輪のモータの出力限界であり、その速度で出力できるモータの駆動力の最大値を意味する。ここで、車両に制駆動力を与えてヨーモーメントを生成することを考える。この場合ヨーモーメントを生成するには、先に上げたように、モータが出力限界であるため、図９のｂ側に示すように、左右のどちらか片方のモータ駆動力を下げることでしかヨーモーメント生成を達成できない。この下げた分だけ車両にヨーモーメントが生成される一方で、駆動力が低下するため車速が低下する。これは先に述べたように、時間短縮の要求に反することになる。従って、このときヨーモーメントを生成すべきアクチュエータとしては、動作しても比較的速度低下が小さい操作が望ましく、図８に示すようにヨーモーメント制御モードを１にすることが適切である。一方、車両の駆動力が１００％よりも小さい場合は、その程度やその他の車両状態量に応じて、モータトルク制御（ヨーモーメント制御モード２）或いは最適配分制御（ヨーモーメント制御モード３）に切り換える。
（各部で生成したモータトルクの合成）
コントローラ１００におけるモータトルク指令の算出方法に関して図１０を用いて説明する。図１０はモータトルク指令値の算出方法の一例を示す図である。まず、前述のとおりドライバのアクセルペダル・リタードペダル操作に応じたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿ａ，Ｔ＿ＭＲ＿ａと車体速制御によって生成されたトルク指令値Ｔ＿ＭＬ＿Ｖ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｖの一方を処理部１００ａで選択する。例えば、ドライバのトルク指令が有る場合はドライバのトルク指令、それ以外は車体速制御のトルク指令を処理部１００ａで選択する。その後、処理部１００ａで選択したトルク指令値に、ヨーモーメント制御部１０２によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを演算部１００ｂにおいて加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。なお、このモータトルクの合成方法は一例であり、公知の手法など、本実施の形態に示した手法以外の様々な手法を用いることができる。
（特徴部の全体構成）
次に、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの特徴部の全体構成を図１１を用いて説明する。
【００４６】
前述したように、本実施の形態の電気駆動ダンプトラックの駆動システムは、トロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するトロリー線検出装置１５と、車両制御装置５０を有している。
【００４７】
トロリー線検出装置１５としては、代表的にはレーザレーダ、ミリ波レーダ、カメラ等のセンサが考えられる。車体の進行方向（車軸方向）をＸ軸、車体の横方向（車軸に対し鉛直方向）をＹ軸としたＸＹ平面において、本発明では、いずれのセンサでも車体とトロリー線の相対位置関係を検出する手段となる。レーザレーダの場合、好適には車体Ｘ軸方向に沿って探査する方が、トロリー線をより正確に検出することができる。またミリ波レーダの場合は、他のセンサより霧や雨といった天候の影響が小さくて済む。これらのレーダセンサはＸＹ方向だけでなく、車体とトロリー線の高さであるＺ軸方向も検出することができる。従って、高さ方向の検出が必要な他のシステムと本発明のシステムを併用する場合では、レーダセンサが好適な場合がある。
カメラの場合、トロリー線の下方からトロリー線を撮像するため、昼間で天候の良いときはトロリー線と空との高いコントラストが得られ、トロリー線を正確に検出することができる。また、車両本体１にトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らす照明装置５１を設けてもよい（請求項９）。この場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線を正確に検出することができる。
【００４８】
また、いずれか２つ以上のセンサを組み合わせてシステムを構築しても良い。
【００４９】
図１１は、車両制御装置５０の構成及び車両制御装置５０とコントローラ１００との入出力関係を示す図である。車両制御装置５０は、図１１に示すように、トロリー線検出装置１５によって検出された情報を処理して車体とトロリー線の相対位置関係に係わる情報を取得するトロリー線検出情報処理部５０ａ、ロリー線検出情報処理部５０ａによって得られた情報を元に車両の状態量を算出する車両状態量算出部５０ｂ、この結果に基づき車両状態量を制御する車両状態量制御部５０ｃによって構成される。トロリー線３Ｌ、３Ｒは、絶縁体５２を介して支柱５３によって支えられる。また車両制御装置５０は、目標速度補正値、ヨーモーメント補正値、ヨーモーメント制御モード、昇降制御装置昇降指令、制御・検知状態情報などを出力する。
【００５０】
本実施の形態では、トロリー線検出装置１５としてカメラを用い、画像処理を行ってＸＹ平面での車体との相対位置関係を検出する場合を説明する。すなわち、トロリー線検出装置１５はカメラとなり、トロリー線検出情報処理部５０ａは、カメラ１５によって撮像された画像情報を処理する画像情報処理部となる。
（カメラ１５及び画像情報処理部５０ａ）
カメラ１５はトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像する。この二本のトロリー線３Ｌ，３Ｒをカメラ一台で撮像する場合は、カメラ１５を左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央に配置することが好ましい。カメラ１５の構成としては、左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒをそれぞれ一台のカメラで撮像してもよい。カメラ１５により撮像された画像情報は、車両制御装置５０の画像情報処理部５０ａに送られる。画像情報は、カメラ１５が撮像した範囲のピクセル配列であり、画像情報処理部５０ａはその画像情報を必要な情報に変換する。
【００５１】
カメラ１５の撮像方向に強い光源がある場合、画像情報処理部５０ａに送られる画像はハレーションと呼ばれる白くぼやける現象が発生し、検知すべき対象を認識できなくなることがある。これに対応する方法として、カメラ１５を設置する箇所を、車両前方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラと、車両後方のトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像するカメラの２箇所し、一方が画像情報処理部５０ａによってハレーションを起こしたと判断できる場合、もう一方のカメラにより補正する手法も考えられる。ハレーションの検知方法に関しては公知の手法に依る。また、ハレーションに限らず、画像情報処理部５０ａによって埃や泥等で片方のカメラの視界が遮られたと判断できる場合には、同様に他方のカメラで補正することもできる。また、カメラ１５を筐体で囲み、ガラス越しにトロリー線３Ｌ，３Ｒを撮像し、画像情報処理部５０ａによりガラスが埃や泥等で視界が悪くなったと判断できる場合には、ワイパーやウォッシャー液等によって洗浄してもよい。
【００５２】
また，薄暮時や暗闇において、画像情報処理部５０ａによってトロリー線３Ｌ，３Ｒを検知するのに十分な光量がないと判断される場合には、画像情報処理部５０ａは照明装置５１へ明滅指令を出し、トロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストを維持してもよい。
【００５３】
本実施の形態では、図１１のように斜め方向を撮像するのではなく、簡単のために、図１２のようにカメラ１５が車両の真上方向を撮像する場合を考える。このとき、図１３に示すように、車両の前方がカメラ１５の撮像領域（トロリー線検出装置の検出領域）ａ，ｂ，ｃ，ｄとなる。図１４は、その場合のカメラ１５が取得する画像を示す図である。図１４では、カメラ１５がトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から見上げるように撮像しているため、図１３に示すトロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た画像の撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して、前後関係（ａ−ｄとｂ−ｃの図示上下方向における位置関係）と車両の進行方向が逆に現れる。
【００５４】
図１４に示すように、カメラ１５が取得する画像情報は画面に対してトロリー線３Ｌ，３Ｒが縦方向に進行方向に平行に現れる。これを図１５に示すようにエッジ部を抽出する処理（エッジ処理）を行う。これにより、左側のトロリー線３ＬはエッジＬＬとエッジＬＲを、右側のトロリー線３ＲはエッジＲＬとエッジＲＲ部に分かれる。次に図１６において、左右のトロリー線３Ｌ、３Ｒにおいてそれぞれのエッジの中心線（左トロリー線３Ｌの中心線をＬＭ、右トロリー線３Ｒの中心線をＲＭ）を求める。このとき、画面の上部中央のＯｃを原点とするピクセル数に関する座標系（Ｙ軸をｄａ方向、Ｘ軸をａｂ方向）をとる。Ｏｃを原点として、ＬＭとａｄの交点Ｐ（０，Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのａｄとの交点Ｑ（０，Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ）、ＬＭとｂｃとの交点Ｒ（ｍ，Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｒｅｆ）、ＲＭのｂｃとの交点Ｓ（ｍ，Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｒｅｆ）をとる。そして、これらＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓの各点はトロリー線３Ｌ、３Ｒ上に位置する点であり、これらを目標点と定義する。また、ｍは縦方向のピクセル数、ｎは横方向のピクセル数を示す。
【００５５】
ここで、２本のトロリー線３Ｌ，３Ｒの中央をトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して平行して直進しているとき、トロリー線３Ｌ，３Ｒがすり板４Ｌａ，４Ｒａの中央に位置する場合、左右の設置ずれや車両のゆれによるずれに対してロバストになる。従って車両はそのような状態で走行することが望ましい。
【００５６】
図１７に、左に車両がずれた場合を示す。すり板４Ｌａ，４Ｒａの中央を通るＸ軸に平行な直線（車両本体１の進行方向の直線）と撮像領域のａｄ及びｂｃとの交点に車両本体１の代表点を設定すると、代表点は図１７の点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。この代表点は、トロリー線３Ｌ，３Ｒに対する車両の位置を制御するために用いる点である。したがって、代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’は制御点であると言うこともできる。各代表点の座標は、Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｃｏｎｔ、Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｃｏｎｔと定義する。
【００５７】
図１８に車両がトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して斜めに走行している場合を示す。この場合も、代表点は点Ｐ’，点Ｑ’，点Ｒ’，点Ｓ’となる。
【００５８】
画像情報処理部５０ａはこれら座標情報を車両状態量算出部５０ｂへ送る。
（車両状態量算出部５０ｂ）
車両状態量算出部５０ｂは、代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’と目標点Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓとの偏差を算出する。ここで、代表点と目標点との偏差をそれぞれｅ＿Ｌａｄ、ｅ＿Ｒａｄ、ｅ＿Ｌｂｃ、ｅ＿Ｒｂｃとすると、これらは以下のように計算する。
【００５９】
ｅ＿Ｌａｄ＝Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ ・・・（１）
ｅ＿Ｒａｄ＝Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ ・・・（２）
ｅ＿Ｌｂｃ＝Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｌｂｃ＿Ｃｏｎｔ ・・・（３）
ｅ＿Ｒｂｃ＝Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｒｅｆ−Ｍ＿Ｒｂｃ＿Ｃｏｎｔ ・・・（４）
これらの偏差は、車両がトロリー線に対して左にずれた場合に正、右にずれた場合に負となる。
【００６０】
次に、図１８に示すように、車両がトロリー線３Ｌ，３Ｒに対して斜めに走行している場合も同様にずれ量を定義する。このとき、左トロリー線３Ｌに対する車両の傾きｅθ＿Ｌ、右トロリー線３Ｒに対する車両の傾きｅθ＿Ｒは次のように算出できる。
【００６１】
ｅθ＿Ｌ＝ （ｅ＿Ｌｂｃ−ｅ＿Ｌａｄ）／ｍ ・・・（５）
ｅθ＿Ｒ＝ （ｅ＿Ｒｂｃ−ｅ＿Ｒａｄ）／ｍ ・・・（６）
カメラが本実施の形態のように左右のトロリー線３Ｌ，３Ｒを検知できている場合、式（１）、式（３）、式（５）に対し、式（２）、式（４）、式（６）は冗長となる。従って好適には、どちらか一方が何らかの理由でずれ量や傾きが算出できない場合は、算出できている方の情報を用いて計算する。
（車両状態量制御部５０ｃ）
次に車両状態量制御部５０ｃに関して説明する。車両状態量制御部５０ｃの目的は、代表点の少なくとも１つを対応する目標点に一致させるためのヨーモーメント補正値を算出することである。ここで、式（１）で示されるずれ量や傾きにゲインをかけてそれをヨーモーメント補正値とする処理を図１９に示す。図１９は、車両状態量制御部５０ｃの機能の詳細を示すブロック図である。この例は、目標点をＰまたはＱとし、代表点をＰ’またはＱ’とした例である。
【００６２】
図１９に示すように、車両状態量算出部５０ｂは、演算部５０ｃ１において車両状態量算出部５０ｂから入力した目標点Ｐ（Ｑ）の座標値Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｒｅｆ（Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｒｅｆ）から代表点Ｐ’（Ｑ’）の座標値Ｍ＿Ｌａｄ＿Ｃｏｎｔ（Ｍ＿Ｒａｄ＿Ｃｏｎｔ）を減算して代表点Ｐ’（Ｑ’）と目標点Ｐ（Ｑ）との偏差ｅ＿Ｌａｄ（ｅ＿Ｒａｄ）を求める。車両状態量制御部５０ｃは、変換部５０ｃ２において偏差ｅ＿Ｌａｄ（ｅ＿Ｒａｄ）にゲインをかけて偏差の値をヨーモーメント量に変換する。また変換部５０ｃ３において、車両状態量算出部５０ｂから入力した車両の傾きｅθ＿Ｌ（ｅθ＿Ｒ）にゲインをかけてヨーモーメント量に変換する。これらの２つのヨーモーメント量を演算部５０ｃ４において加算してヨーモーメント補正値を求め、このヨーモーメント補正値をヨーモーメント制御部１０２に出力する。
【００６３】
また、車両状態量制御部５０ｃは、図８を用いて説明したヨーモーメント制御モードを決定する。そしてコントローラ１００の前述したヨーモーメント制御部１０２は、この車両状態量制御部５０ｃで決定されたヨーモーメント補正値とヨーモーメント制御モードに基づいて、モータトルク指令値と転舵トルク補正値とを演算し、インバータ制御装置３０と操舵制御装置３２にそれぞれ出力する。
【００６４】
これにより車両制御装置５０と、コントローラ１００と、インバーダ制御装置３０と、操舵制御装置３２とで構成される制御装置は、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行うものとなる（請求項１）。また、そのとき、制御装置は代表点Ｐ’（Ｑ’）が目標点Ｐ（Ｑ）に近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う（請求項２）。更に、制御装置は傾きｅθ＿Ｌが小さくなるように車両本体１にヨーモーメントを与える制御を行う（請求項３）。
【００６５】
なお、図１９に示すような単純なゲインの制御に限らず、積分制御や微分制御等を加えても良い。
（効果）
以上のように構成した本実施の形態によれば、トロリー線３Ｌ，３Ｒの下方からトロリー線３Ｌ，３Ｒを検出するため、従来のように地表面を撮像しレーンマーカ等を検知する場合と比べ、検知誤差に繋がる因子が少ないため、検知精度が向上する。これによりトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するようヨーモーメント制御を行うときの制御精度が向上するため、走行中にすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心位置がトロリー線３Ｌ，３Ｒから横方向に大きく外れにくくなり、トロリー走行区間を走行中のドライバの操作負担を軽減することができる。
【００６６】
また、トロリー線検出装置としてカメラ１５を用いた場合は、照明装置５１でトロリー線３Ｌ，３Ｒを照らすことで、空に対するトロリー線３Ｌ，３Ｒのコントラストが維持され、昼間の天候状態が良好なときだけでなく、夕方、夜間、雨天など、トロリー線３Ｌ，３Ｒと空との高いコントラストが得にくい場合でも、トロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行させるヨーモーメント制御を精度良く行うことができる。
【００６７】
更に、制御装置２００は、車両制御装置５０とコントローラ１００を別体としてヨーモーメント制御を行うことにより、コントローラ１００が既存のコントローラであっても、車両制御装置５０を付加するだけで本発明のヨーモーメント制御が行える、或いは、車両制御装置５０の機能を変更するだけでヨーモーメント制御のパラメータを調整することができるなど、制御系に柔軟性を持たせることができる。
（車両制御装置５０の他の実施の形態）
次に、車両制御装置５０の他の実施の形態を説明する。
【００６８】
本実施の形態における先の実施の形態との主たる相違点は、先の実施の形態が、車両本体１がトロリー線３Ｌ，３Ｒに追従して走行するよう車両本体１にヨーモーメントを与える制御（以下、適宜トロリー線追従制御という）を行うだけであるのに対して、本実施の形態では、更に、集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａの昇降制御を行うとともに、トロリー線追従制御を行うとき、代表点と目標点の偏差に不感帯を設け、偏差が不感帯を超えた場合のみトロリー線追従制御を行うようにした点である。
（画像情報処理部５０ａ）
画像情報処理部５０ａの処理内容は先の実施の形態と同じであり、画像情報処理部５０ａは代表点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’の座標情報を車両状態量算出部５０ｂへ送る。
（車両状態量算出部５０ｂ及び車両状態量制御部５０ｃ）
車両状態量算出部５０ｂは、トロリー線追従制御を行うためのヨーモーメント補正値、すり板昇降制御を行うための昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成するための車両状態量を算出すし、車両状態量制御部５０ｃはその算出結果に基づいてヨーモーメント補正値、昇降制御装置昇降指令、ヨーモーメント制御モード、目標速度補正値等の制御量或いは指令値を生成し出力する。
（トロリー線検出領域と座標系）
まず、本実施の形態における車両状態量算出部５０ｂで用いるトロリー線検出領域と座標系について説明する。
【００６９】
図２０は、本実施の形態で用いるトロリー線検出領域と座標系を示す図である。
【００７０】
車両状態算出部５０ｂは、画像情報処理部５０ａにおいてカメラ１５により取得した図１６〜図１８に示すような撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報から図２０のａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に示すような領域をトロリー線検出領域として切り出して取得する。辺ａ１，ｄ１は、図１６〜図１８に示す撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ａ，ｄの一部に対応し、辺ｂ１，ｃ１は、撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの辺ｂ，ｃの一部に対応する。トロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は、トロリー線３Ｌ又は３Ｒを上から見た場合のすり板とトロリー線の位置関係を示しており、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの左右の中心を通り車両の進行方向に伸びる直線が、辺ａ１，ｄ１の中心と辺ｂ１，ｃ１の中心を通る領域である。前述したように、カメラ１５が取得する撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの画像情報はトロリー線３Ｌ，３Ｒを下から撮像した画像情報であり、トロリー線３Ｌ，３Ｒを上から見た場合のトロリー線検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は撮像領域ａ，ｂ，ｃ，ｄとは前後関係（図面では上下方向）が逆に現れる。
【００７１】
また、車両状態算出部５０ｂは、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心を原点Ｏｐとし、進行方向をＸ軸、進行方向左をＹ軸とする座標系を設定し、Ｘ軸と辺ｂ１−ｃ１の交点Ｚに代表点を設定し、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ｂ１−ｃ１との交点Ｔと、トロリー線３Ｌ又は３Ｒと辺ａ１−ｄ１との交点Ｕに２つの目標点を設定する。ここで、カメラ１５と集電装置４Ｌ，４Ｒのすり板４Ｌａ又は４Ｒａは共に車両本体に取り付けられ、両者の位置関係は既知であるので、図１６〜図１８に示すＯｃ点を原点とする座標系における点Ｐ’，Ｐ，Ｒの値を図２０のＯｐ点を原点とする座標系の値に座標変換することにより、交点Ｚ，Ｔ，Ｕの座標は容易に求めることができる。
（トロリー線追従制御）
車両状態量量算出部５０ｂは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差を算出する。ここで、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しいため、車両状態量量算出部５０ｂは目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃを代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差とする。偏差Ｙ＿Ｃｂｃは、車両がトロリー線に対して右にずれた場合に正、左にずれた場合に負となる。
【００７２】
車両がトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対して斜めに走行している場合は、車両の傾きに対しても同様にずれ量を定義する。このとき、ある時間ｔにおけるトロリー線３Ｌ又は３Ｒに対する車両の傾きθ＿ｔは、２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて次の式で表される。
【００７３】
θ＿ｔ＝（Ｙ＿Ｃｂｃ−Ｙ＿Ｃａｄ）／（Ｘ＿Ｃｂｃ−Ｘ＿Ｃａｄ） ・・・（７）
車両状態量制御部５０ｃは、代表点Ｚと目標点Ｔとの偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは車両の傾きθ＿ｔを用いて代表点Ｚを目標点Ｔに一致させるためのヨーモーメント補正値を算出する。
【００７４】
偏差Ｙ＿Ｃｂｃ或いは傾きθ＿ｔを用いてヨーモーメント補正値を算出する処理を図２３Ｂに示す。図２３Ｂは、ヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す、図１９と同様なブロック図である。前述したように、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの前方にある目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃは代表点Ｚと目標点Ｔの偏差に等しく、この偏差Ｙ＿Ｃｂｃは図１９の演算部５０ｃ1で演算される代表点Ｐ’と目標点Ｐの偏差ｅ＿Ｌａｄに相当する。このため図２３Ｂのブロック図では、演算部５０ｃ1は設けられていない。車両状態量制御部５０ｃは、変換部５０ｃ２において偏差Ｙ＿Ｃｂｃにゲインをかけて偏差Ｙ＿Ｃｂｃをヨーモーメント量に変換する。また変換部５０ｃ３において、傾きθ＿ｔにゲインをかけてヨーモーメント量に変換する。これらの２つのヨーモーメント量を演算部５０ｃ４において加算してヨーモーメント補正値を求め、このヨーモーメント補正値をヨーモーメント制御部１０２に出力する。
【００７５】
車両状態量制御部５０ｃのトロリー線追従制御に係わるその他の機能は最初の実施の形態と同じである。
（すり板昇降制御）
車両状態量量算出部５０ｂは、ある時間ｔにおける車両の傾きθ＿ｔを計算する。この傾きθ＿ｔは、前述したようにある、図２０に示す２つの目標点Ｔ，Ｕの座標値を用いて上述した式（７）にて計算することができる。
【００７６】
また、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒとの交点をＷとすると、車両状態量量算出部５０ｂは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔを計算する。
【００７７】
点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔは次のように近似できる。
【００７８】
Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃｂｃ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃｂｃ もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＝Ｙ＿Ｃａｄ−θ＿ｔ×Ｘ＿Ｃａｄ ・・・（８）
ここで、Ｙ＿ｐ＿ｔの１ステップ後（時間Δ後）の値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１は車両速度Ｖを用いて、次のように表される。
【００７９】
Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＝Ｙ＿ｐ＿ｔ＋Ｖ×ｔａｎθ＿ｔ ・・・（９）
すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲を点Ｃと点Ｄの間のＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＜Ｙ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）とすると、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても差し支えないと言える。
【００８０】
車両状態量量算出部５０ｂは、現在時間ｔのときに、次の制御ステップｔ＋１のときに点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるかどうかを判定し、その判定結果を車両状態量制御部５０ｃに出力する。車両状態量制御部５０ｃは、点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔがＹ＿ｍｉｎ（点ＤのＹ座標）とＹ＿ｍａｘ（点ＣのＹ座標）の範囲外になるときは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを下げるもしくは、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する指令信号を出力する。逆に、範囲内にあるときにはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げる、もしくはすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する指令信号を出力する。また、このＹ＿ｐ＿ｔの位置に応じて車両状態量制御部５０ｃは操舵装置４０の反力用モータ４２（図５）に反力の補正をかけても良い。この補正量は、例えば、Ｙ＿ｍｉｎ＜Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１＜Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を小さく、Ｙ＿ｍｉｎ≧Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１もしくは、Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≧Ｙ＿ｍａｘとなる領域では反力を大きくしてもよい。
【００８１】
ここで、車両制御装置５０は、トロリー線追従制御とすり板昇降制御の両方を行っている。トロリー線追従制御では、車両状態量制御部５０ｃは偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔにゲインをかけたヨーモーメント補正値を出力する。このヨーモーメント補正値は偏差Ｙ＿Ｃｂｃや傾きθ＿ｔがゼロになるまで出力されるため、いずれすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔや車両の傾きθ＿ｔはゼロに収束する傾向になる。
（車両制御装置５０の制御処理の詳細）
上述したすり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御を含む車両制御装置５０の制御処理の詳細を図２１に示すフローチャートを用いて説明する。図２１は、カメラで上方を撮像してから制御出力されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。カメラは図１２のように車軸の延長線上で車両本体１の前方に設置し、撮像するトロリー線は一本とする。図２２は、トロリー線追従制御の不感帯を設定した図２０と同様な図である。前述したように、検出領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に対して目標点Ｔ，Ｕ及び代表点Ｚが設定されている。また、代表点Ｚから所定の距離Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ（第１のしきい値）だけ離れた位置にトロリー線追従制御の不感帯を規定する点Ａ及び点Ｂが設定されている。
【００８２】
まずステップ２００で、画像情報処理部５０ａは、カメラによって車両本体１の上方を撮像する。ステップ２０１にて撮像した画像の中からトロリー線３Ｌ又は３Ｒを探索する。ステップ２０１で探索する際、初めてトロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知する場合は撮像画面の全領域から探索するが、一度トロリー線３Ｌ又は３Ｒを検知した場合、再度全領域から探索する必要はなく、検知していたトロリー線３Ｌ又は３Ｒの座標付近を探索することは、探索時間の短縮につながるため有効となる。ステップ２０２にて撮像画面内にトロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものが存在するかを判断する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがない場合は処理を終了する。トロリー線３Ｌ又は３Ｒに相当するものがある場合は、画像情報処理部５０ａは、ステップ２０３Ａにてエッジ抽出して、トロリー線３Ｌ又は３Ｒの中線を算出する画像処理を行う。
【００８３】
その後の処理は車両状態量算出部５０ｂに移り、ステップ２０３Ｂにて、車両状態量算出部５０ｂは、前述した目標点Ｔ、Ｕを設定し、それらの座標を算出する。ここで目標点Ｔ、Ｕの座標情報を用いた処理がトロリー線３Ｌ，３Ｒへの追従制御ステップ３００と、すり板４Ｌａ，４Ｒａの昇降制御ステップ４００の二系統に分かれる。
（トロリー線追従制御）
まず、トロリー線追従制御ステップ３００に関して説明する。
【００８４】
ステップ３１０にて、車両状態量算出部５０ｂは、目標点Ｔが、図２２で示した代表点Ｚから所定の距離（Ｙ＿ｌ、Ｙ＿ｒ）だけ離れた位置に設定された点Ａと点Ｂの間（Ｙ＿ｌ≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定する。点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合、ステップ３２０に移り、車両状態量制御部５０ｃは、ヨーモーメント補正値を算出し出力する。
【００８５】
図２３Ａはそのときのヨーモーメント補正値の算出方法の一例を示す図である。図２３Ａの点Ａと点Ｂの外側の特性線の傾きは図２３Ｂの変換部５０ｃ２（図１９の変換部５０ｃ２）のゲインに相当する。
【００８６】
図２３Ａに示すように、点Ａと点Ｂの外側において、目標点ＴのＹ座標値Ｙ＿Ｃｂｃ（代表点Ｚと目標点Ｔの偏差）に応じたヨーモーメント補正値を算出する。すなわち、点Ａの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがってヨーモーメント補正値を大きくする。点Ｂの外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがってヨーモーメント補正値を小さくする。これにより点Ａと点Ｂの間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第１のしきい値である点ＡのＹ座標値Ｙ＿ｌ或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒの絶対値よりも大きいときは）、代表点Ｚが目標点Ｔに近づくように車両本体１にヨーモーメントを与える制御が行われる（請求項４）。また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御される（請求項５）。ヨーモーメント補正値が最大補正値或いは最小補正値に達すると、急激な旋回を防ぐために、ヨーモーメント補正値は一定とする。なお、このように点Ａと点Ｂ間に目標点Ｔがない場合に、ヨーモーメント補正値を可変値として算出して出力する代わりに、一定のヨーモーメント補正値を出力してもよい。
【００８７】
ここで、図２３に示す点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とする意図に関して説明する（請求項４）。目標点Ｔと代表点Ｚが一致させるように制御することで、車両本体１が前方に走行していれば点Ｗはすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心に位置するようになる。しかしこの場合、点Ｗがすり板４Ｌａ又は４Ｒａの中心から少しずれただけでもヨーモーメント補正値が算出されるため、これによってヨーモーメント補正を実現するアクチュエータ（本実施の形態の場合、操舵装置４０の反力用モータ４２や転舵モータ４３（図５）、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒ（図３））の動作頻度が増すことになる。点ＡＢ間でヨーモーメント補正値を０とすることで、後輪の電動モータ６Ｌ，６Ｒの動作頻度が低減し、制御の安定性と快適な乗り心地を確保することができる。このヨーモーメント補正をする必要のない点ＡＢの範囲は、すり板４Ｌａ又は４Ｒａの幅に応じて決定すればよい。
【００８８】
また、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって車両本体１に与えるヨーモーメントが大きくなるよう制御することにより（請求項５）、走行中にトロリー線３Ｌ，３Ｒからすり板４Ｌａ，４Ｒａが横方向に大きく外れようとする場合は、車両本体１はすり板４Ｌａ，４Ｒａの中心に速やかに戻るようになり、ダンプトラックがトロリー線３Ｌ，３Ｒの走行路から外れるのを確実に防止することができる。
【００８９】
次いで、ステップ３３０にて、ヨーモーメント制御モードを選択し出力する。このとき、通常の走行では、車体速を落とす要求（ドライバのリタード操作や他の制御による減速）がないため、ヨーモーメント制御モードとして「１」を選択する。
（トロリー線への追従制御の他の例）
次に、トロリー線への追従制御の他の例を図２４〜図２７を用いて説明する。図２４は、トロリー線追従制御の逸脱監視点を設定した図２０及び図２２と同様な図である。図２５は、図２１に示したフローチャートのうち、トロリー線への追従制御ステップ３００に代わるステップ３００’を示すフローチャートである。
【００９０】
図２４に示すように、トロリー線追従制御の逸脱監視点として、点Ａの外側（Ｙ座標の大きい側）のＹ座標値Ｙ＿ｌ’の位置に点Ａ’（第２のしきい値）、点Ｂの外側（Ｙ座標の負の値の小さい側）のＹ座標値Ｙ＿r’の位置に点Ｂ’（第２のしきい値）が設定されている。
【００９１】
図２５において、ヨーモーメント補正値を算出するステップ３２０までの処理は、先に説明した図２１と同じである。ステップ３２０の処理後、ステップ３２１にて目標点Ｔの位置がさらに、目標点Ｔが点Ａ’と点Ｂ’の間（Ｙ＿ｌ’≦Ｙ＿Ｃｂｃ，Ｙ＿ｒ’≧Ｙ＿Ｃｂｃ）にあるかどうかを判定し、真の場合は車両がトロリー走行路から外れる可能性があるため、ステップ３２２にて修正操舵を行うよう、音声かつ／または表示でドライバに警告する（請求項６）。
【００９２】
次のステップ３２３の処理にて、目標点Ｔの位置に応じて目標車速を補正する。図２６はそのときの目標車速補正値の算出方法の一例を示す図である。この図に示すように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は、点Ａ’と点Ｂ’からの逸脱度合いに応じて目標車速を小さくするよう目標車速の補正値を算出する。すなわち、点Ａ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を大きくする。点Ｂ’の外側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の減少側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがない場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも大きいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が大きくなるにしたがって走行速度が小さくなるよう制御される。このように車速を低くすることは、ドライバへの操作負担量軽減と、安心感付与の効果がある。
【００９３】
図２７は目標車速補正値の算出方法の他の例を示す図である。図２７のように、点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は、目標点Ｔが代表点Ｚに近づくにつれて目標車速を増大する補正をしてもよい。すなわち、点Ａ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は正）、Ｙ＿Ｃｂｃが小さくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を大きくする。点Ｂ’の内側では（Ｙ＿Ｃｂｃ値は負）、Ｙ＿Ｃｂｃが大きくなるにしたがって目標車速の増加側の補正値を小さくする。これにより点Ａ’と点Ｂ’の間に目標点Ｔがある場合は（すなわち、代表点Ｚと目標点Ｔの偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が第２のしきい値である点Ａ’のＹ座標値Ｙ＿ｌ’或いは点ＢのＹ座標値Ｙ＿ｒ’の絶対値よりも小さいときは）、偏差Ｙ＿Ｃｂｃの絶対値が小さくなるにしたがって走行速度が大きくなるよう制御される。このように車速を大きくすることは、作業効率向上の効果がある。
【００９４】
図２８は、目標車速の補正値によるモータトルクの生成方法を示す、図１０と同様な図である。図２８に示すように、上記のように算出した目標車速の補正値に変換部１００ｃにおいてゲインをかけてモータトルク指令値に変換する。次いで、演算部１００ｂにおいて算出されたモータトルク指令値（ヨーモーメント制御部１０２（図８）によって生成されたヨーモーメント指令値に応じたモータトルク補正値Ｔ＿ＭＬ＿Ｙ，Ｔ＿ＭＲ＿Ｙを処理部１００ａで選択したトルク指令値に加算した値）に変換部１００ｃで算出した目標車速の補正値に応じたモータトルク指令値を加算し、モータトルク指令値Ｔ＿ＭＬ，Ｔ＿ＭＲを算出する。
【００９５】
次に、図２６に示す目標車速の補正値により目標車速が低く補正される場合におけるヨーモーメント制御モードに関して説明する。図９に示したように、モータトルクが１００％で出力されているような場合で、ヨーモーメントを生成する場合は、左右のどちらか一方のモータトルクを小さくする必要がある。これによって車両はそのとき出していた車体速を維持できなくなるので、速度の低下が起きる。つまり、目標車速を低くするよう補正される場合は、転舵トルク補正によりヨーモーメント補正を行うのではなく、モータトルクの補正によってヨーモーメント補正を行えば、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを制御することで車両本体１にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方が行われる（請求項７）。これによりヨーモーメントの生成と減速を両立することができ、効率的な制御を行うことができる。
（すり板の昇降制御）
次にすり板の昇降制御ステップ４００に関して説明する。
【００９６】
図２０、図２２及び図２４に示すように、すり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒが接触していて、良好な電力を得続けられるすり板４Ｌａ又は４Ｒａ上の点ＷのＹ座標Ｙ＿ｐ＿ｔの範囲として点Ｃと点Ｄが設定される。
【００９７】
図２１のステップ４１０にて、式（７）に従って目標点Ｔ、Ｕからトロリー線３Ｌ又は３Ｒの傾きを算出する。この傾きと目標点Ｔの座標から、ステップ４２０にてすり板４Ｌａ又は４Ｒａとトロリー線３Ｌ又は３Ｒの交点Ｗの座標を算出する。これは式（８）に従って算出する。次に、ステップ４３０にて交点ＷのＹ座標の次ステップにおける推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１を算出する。そして、ステップ４４０にて、この推定値が所定の範囲である点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態の継続時間をカウンタにて計測し、その状態が、例えば１秒以上続いたかを判別する。ステップ４４０にて、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にある状態が１秒以上続いた場合、ステップ４５０に処理を移行し、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを許可する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良いことを音声かつ／または表示で知らせてもよい。ドライバがスイッチ操作を行うと、車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。また、例えば、すり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている場合は、ドライバに昇降の操作を委ねるのではなく、自動的にすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げても良い。車両制御装置５０は上昇制御の指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを上昇制御する。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で上昇することを音声かつ／または表示で知らせてもよい。
【００９８】
一方、ステップ４４０にて所定の範囲にある状態が１秒以下だった場合は、処理はステップ４６０へ移行し、もしすり板４Ｌａ，４Ｒａが上がっていれば下げるようドライバに音声或いは表示で示唆する。また自動的に下げても良い。このとき、例えばドライバにすり板４Ｌａ，４Ｒａが自動で下がることを音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。さらにすり板４Ｌａ，４Ｒａが下がっている状態であれば、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることを禁止する。このとき、すり板４Ｌａ，４Ｒａを上げることが禁止状態であることをドライバに音声かつ／または表示で知らせることが好ましい。これらの場合も、ドライバのスイッチ操作あるいは自動で車両制御装置５０は指令信号を出力し、昇降制御装置３１はその指令信号に基づいてすり板４Ｌａ，４Ｒａを下降制御する。これによりダンプトラックがトロリー走行区間に入ってすり板４Ｌａ，４Ｒａを上げ下げするときのオペレータの負担を軽減することができる。
【００９９】
図２１のステップ４４０では、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある状態が、例えば１秒以上続いたかを判別したが、そのような判別をせず、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にある場合は、直ちにステップ４５０の処理に移行し、推定値Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１が点Ｃと点Ｄの間（Ｙ＿ｍｉｎ≦Ｙ＿ｐ＿ｔ＋１≦Ｙ＿ｍａｘ）にない場合は、直ちにステップ４５０の処理に移行してもよい。しかし、ステップ４４０の処理は、路面のでこぼこや、画像処理におけるノイズの影響でＹ＿ｐ＿ｔが安定しないとき、所定の範囲を超えたり、範囲内になったりを繰り返すことによる判別のハンチングを防ぐ目的としては有効である。
【０１００】
図２９は、ステップ４４０のカウンタを用いた処理に代わるヒステリシス処理を示す図である。図２９に示すように、点Ｃと点Ｄ間に点Ｗがあるときは、点Ｃと点Ｄ間の距離を大きくするように点Ｃと点Ｄの設定を変更する。一方、点Ｗが点Ｃと点Ｄ間にないときは、点Ｃと点Ｄ間距離を小さくするよう。このように点Ｃと点Ｄ間の距離にヒステリシスを設けても、ステップ４４０のカウンタ処理と同様の効果が得られる。
（その他）
本実施の形態では、トロリー線検出装置としてカメラを用いる場合、カメラの向いている方向を真上としたが、図３０に示すように、車両の前方上方を撮像するようにしても良い。このようにすることで、車両の進行方向に撮像されるトロリー線が長いため、対象とするトロリー線を判別しやすくなる。一方で、前方に撮像範囲を移すほど、撮像範囲に入る景色によるノイズが増大する。本発明を用いる環境に応じて、カメラの撮像範囲は調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 車両本体
２ ベッセル
３Ｌ，３Ｒ トロリー線
４Ｌ，４Ｒ 集電装置
４Ｌａ，４Ｒａ すり板
４ａ 油圧ピストン装置
４ｂ 油圧ピストン
４ｃ ロッド
４ｄ 油圧配管
４ｅ 油圧機器
４ｆ 絶縁体
４ｇ 電線
４ｈ 昇降指令信号
５Ｌ，５Ｒ 後輪
６Ｌ，６Ｒ 電動モータ
６Ｌａ，６Ｒａ 出力軸
７Ｌ，７Ｒ 減速機
１１ アクセルペダル
１２ リタードペダル
１３ シフトレバー
１４ コンバインセンサ
１５ カメラ
１６Ｌ，１６Ｒ 電磁ピックアップセンサ
２１ エンジン
２１ａ 電子ガバナ
２２ 交流発電機
２３ 整流回路
２４ 検出抵抗
２５ コンデンサ
２６ チョッパ回路
２７ グリッド抵抗
２８ その他のエンジン負荷
３０ インバータ制御装置
３０ａ トルク指令演算部
３０ｂ モータ制御演算部
３０ｃ インバータ（スイッチング素子）
３１ 昇降制御装置
３２ 操舵制御装置
３２ａ 変換部
３２ｂ 演算部
３２ｃ 変換部
３２ｄ 演算部
４０ 操舵装置
４１ ハンドル
４２ 操舵角センサ付反力モータ
４３ 転舵角センサ付転舵モータ
４４ ラック＆ピニオンギア
４５Ｌ，４５Ｒ 前輪
５０ 車両制御装置
５０ａ 画像情報処理部
５０ｂ 車両状態量算出部
５０ｃ 車両状態量制御部
５０ｃ１ 演算部
５０ｃ２ 変換部
５０ｃ３ 変換部
５０ｃ４ 演算部
５１ 照明装置
５２ 絶縁体
５３ 支柱
１００ コントローラ
１００ａ 処理部
１００ｂ 演算部
１０１ 車体速制御部
１０１ａ 演算部
１０１ｂ 変換部
１０１ｃ スイッチ部
１０１ｄ ゼロ出力部
１０２ ヨーモーメント制御部
１０２ａ 演算部
１０２ｂ 操舵トルク制御部
１０２ｃ モータトルク制御部
１０２ｄ 最適配分制御部
１０２ｅ スイッチ部
２００ 制御装置
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ 目標点
Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’ 代表点
Ｔ 目標点
Ｚ 代表点（制御点）
ｅ＿Ｌａｄ 偏差
θ＿Ｌ 傾き
Ｙ＿Ｃｂｃ 偏差
θ＿ｔ 傾き
Ｙ＿ｌ，Ｙ＿ｒ 点Ａ，ＢのＹ座標値（第１のしきい値）
Ｙ＿ｌ’，Ｙ＿ｒ 点Ａ’，Ｂ’のＹ座標値（第２のしきい値）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、
前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備えることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項２】
請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項３】
請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて前記トロリー線に対する前記車両本体の傾きを算出し、前記傾きが小さくなるように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項４】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記代表点と前記目標点の偏差を算出し、この偏差の絶対値が第１のしきい値よりも大きいとき、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項５】
請求項４記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記偏差の絶対値が前記第１のしきい値よりも大きいとき、前記偏差の絶対値が大きくなるにしたがって前記車両本体に与えるヨーモーメントを大きくすることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項６】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記代表点と前記目標点の偏差を算出し、この偏差の絶対値が第２のしきい値よりも大きいとき、前記車両本体が道路外への逸脱傾向にあることを警告することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
走行用の左右の電動モータを更に備え、
前記制御装置は、前記左右の電動モータを制御することで前記車両本体にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
走行用の左右の電動モータと、
操舵装置とを更に備え、
前記制御装置は、
車両制御装置と、コントローラと、インバーダ制御装置と、操舵制御装置とを備え、
前記車両制御装置は、前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、
前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバーダ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記トロリー線検出装置は、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、
前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項１】
車両本体に設けられた昇降可能な集電装置のすり板を上げ、このすり板を道路に沿って設けられたトロリー線に接触させ、前記トロリー線から電力を受けて走行する電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線の下方から前記トロリー線を検出するトロリー線検出装置と、
前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行う制御装置とを備えることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項２】
請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて前記車両本体の少なくとも１つの代表点と前記トロリー線上に位置する少なくとも１つの目標点を算出し、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項３】
請求項１記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、
前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて前記トロリー線に対する前記車両本体の傾きを算出し、前記傾きが小さくなるように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項４】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記代表点と前記目標点の偏差を算出し、この偏差の絶対値が第１のしきい値よりも大きいとき、前記代表点が前記目標点に近づくように前記車両本体にヨーモーメントを与える制御を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項５】
請求項４記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記偏差の絶対値が前記第１のしきい値よりも大きいとき、前記偏差の絶対値が大きくなるにしたがって前記車両本体に与えるヨーモーメントを大きくすることを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項６】
請求項２記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記代表点と前記目標点の偏差を算出し、この偏差の絶対値が第２のしきい値よりも大きいとき、前記車両本体が道路外への逸脱傾向にあることを警告することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
走行用の左右の電動モータを更に備え、
前記制御装置は、前記左右の電動モータを制御することで前記車両本体にヨーモーメントを与える制御と走行速度の制御の両方を行うことを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
走行用の左右の電動モータと、
操舵装置とを更に備え、
前記制御装置は、
車両制御装置と、コントローラと、インバーダ制御装置と、操舵制御装置とを備え、
前記車両制御装置は、前記トロリー線検出装置により検出した情報に基づいて、前記車両本体が前記トロリー線に追従して走行するよう前記車両本体にヨーモーメントを与えるためのヨーモーメント補正値を演算し、
前記コントローラは、前記ヨーモーメント補正値に基づいて、前記インバーダ制御装置及び前記操舵制御装置により前記左右の電動モータと前記操舵装置の少なくとも一方を制御することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の電気駆動ダンプトラックにおいて、
前記トロリー線検出装置は、
前記車両本体に設けられ、走行中に前記トロリー線を連続的に撮像するカメラと、
前記車両本体に設けられ、前記トロリー線を照らす照明装置とを有することを特徴とする電気駆動ダンプトラック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−２５３９０６（Ｐ２０１２−２５３９０６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４６２４（Ｐ２０１１−１２４６２４）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]