电驱动自卸卡车的制作方法

电驱动自卸卡车的制作方法
【专利摘要】本发明所提供的电驱动自卸卡车中，车辆控制装置（50）、控制器（100）、逆变器控制装置（30）和转舵控制装置（32）构成进行如下控制的控制装置（200），该控制为，基于由摄像机（15）取得的图像信息，而以使车辆主体（1）追随滑接导线（3L、3R）地行驶的方式对车辆主体（1）施加横摆力矩。另外，该控制装置（200）进行如下控制：将由摄像机（15）取得的图像转换成坐标信息，并基于该坐标信息来计算车辆主体（1）的至少一个代表点和位于滑接导线（3L、3R）上的至少一个目标点，并以使代表点向目标点接近的方式对车辆主体（1）施加横摆力矩。由此，提供一种能够减轻无轨行驶中的驾驶员的操作负担的电驱动自卸卡车。
【专利说明】电驱动自卸卡车
【技术领域】
[0001]本发明涉及电驱动自卸卡车，尤其涉及一种从滑接导线接收电力而行驶的电驱动自卸卡车。
【背景技术】
[0002]对于在矿山上行驶的自卸卡车而已知一种串联混合动力型的自卸卡车，其使发动机驱动发电机，并向后轮的电机供给该发电机所产生的电力来驱动后轮。另外，利用该电气结构而实现了一种无轨(tro 11 ey )式的行驶技术，在该行驶技术中，在规定的上坡路段中不由发动机-发电机进行电力供给，而设置通常在电车上看到的滑接导线，并将设在车辆主体上的能够升降的集电装置的接触板升起，使其与滑接导线接触，从而获得电力而行驶(以下称为无轨行驶)。该无轨式的行驶技术例如记载在专利文献I中。这种情况下，由于与由发动机产生的电力相比，从滑接导线供给的电力更大，所以能够避免在可无轨行驶的上坡路段中发生行驶速度的低下。
[0003]另外，专利文献2中记载了一种检测行驶道路、并基于所检测出的结果来控制车辆以使车辆不会偏移的现有技术。该技术涉及汽车的行驶技术，通过摄像机等拍摄路面，并通过图像处理来抽取相当于行驶道路的白线和道钉等车道标记(lane marker)。作为控制方法而具有如下情况:对转向和制动力、驱动力进行调整以在所抽取的车道标记之间行驶。作为控制量而具有如下情况:在从车道标记仅离开规定距离的内侧(判断为行驶道路的区域)设置仅位移了规定区间的虚拟车道标记，越从该虚拟车道标记向行驶道路外侧偏移，越使控制量增大。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:美国专利4，483，148号说明书
[0006]专利文献2:日本特开平11-96497号公报
[0007]在专利文献I记载的无轨式的行驶技术中，驾驶员判断车辆(自卸卡车)是否进入了无轨行驶区间。当车辆进入了无轨行驶区间，且驾驶员目视观察接触板与滑接导线的位置关系而判断为能够使接触板与滑接导线接触时，驾驶员操作无轨行驶开始键等而开始无轨行驶。在无轨行驶中，驾驶员目视观察车辆与滑接导线的位移，并以使接触板的中心位置不会从滑接导线向横向大幅偏移的方式进行方向盘操作。另外，驾驶员也判断无轨行驶结束的时机，并通过按键等来操作。
[0008]但是，这种通过驾驶员的目视进行的操作会在无轨行驶中对驾驶员造成很大的负担。
[0009]根据专利文献2记载的行驶控制技术，能够以使车辆(汽车)不会从行驶道路上偏移的方式控制车辆。然而，在自卸卡车所行驶的矿山的路面上，并不存在专利文献2记载的那种在一般道路上所存在的车道标记。另外，路面状况是时刻变化的，难以用现有技术进行图像处理或者用雷达等传感器检测能够行驶的路面上的区域。
【发明内容】

[0010]本发明的目的是提供一种能够减轻无轨行驶中的驾驶员的操作负担的电驱动自卸卡车。
[0011]为了达成上述目的，技术方案I记载的发明提供一种电驱动自卸卡车，将设在车辆主体上的能够升降的集电装置的接触板升起，并使该接触板与沿着道路而设的滑接导线接触，并从所述滑接导线接收电力而行驶，其中，所述电驱动自卸卡车具有:滑接导线检测装置，设在所述车辆主体上，且在行驶中从所述滑接导线的下方检测所述滑接导线；和控制装置，进行如下的控制:基于由所述滑接导线检测装置所检测出的信息，而以使所述车辆主体追随所述滑接导线地行驶的方式,对所述车辆主体施加横摆力矩。
[0012]在这样构成的本发明中，由于由滑接导线检测装置从滑接导线的下方来检测滑接导线，所以与以往那样地拍摄地面并检测车道标记等的情况相比，导致检测误差的因素很少，由此，检测精度提高。由于提高了在通过该方式进行以使车辆主体追随滑接导线地行驶的方式对车辆主体施加横摆力矩(yaw moment)的控制时的控制精度,所以,在行驶中接触板的中心位置变得难以从滑接导线向横向大幅偏移，能够减轻无轨行驶中驾驶员的操作负担。
[0013]另外，技术方案2所述的发明为，在技术方案I所述的电驱动自卸卡车中，所述控制装置进行如下的控制，将由所述摄像机取得的图像转换为坐标信息，基于该坐标信息来计算所述车辆主体的至少一个代表点、和位于所述滑接导线上的至少一个目标点，并以使所述代表点向所述目标点接近的方式对所述车辆主体施加横摆力矩。
[0014]由此，车辆主体追随滑接导线地行驶。
[0015]另外，技术方案3所述的发明为，在技术方案I所述的电驱动自卸卡车中，所述控制装置进行如下的控制:基于所述坐标信息来计算所述车辆主体相对于所述滑接导线的倾斜，并以使所述倾斜变小的方式对所述车辆主体施加横摆力矩。
[0016]由此，车辆主体追随滑接导线地行驶。
[0017]另外，技术方案4所述的发明为，在技术方案2所述的电驱动自卸卡车中，所述控制装置进行如下的控制:计算所述代表点与所述目标点之间的偏差，当该偏差的绝对值与第一阈值相比较大时，以使所述代表点向所述目标点接近的方式对所述车辆主体施加横摆力矩。
[0018]由此，降低进行横摆力矩控制的设备的动作频率，并能够确保控制的稳定性和舒适的乘坐感觉。
[0019]另外，技术方案5所述的发明为，在技术方案4所述的电驱动自卸卡车中，当所述偏差的绝对值与所述第一阈值相比较大时，所述控制装置随着所述偏差的绝对值变大而使对所述车辆主体施加的横摆力矩增大。
[0020]由此，在行驶中接触板从滑接导线向横向大幅偏移的情况下，车辆主体会快速返回至接触板的中心，能够确实地防止自卸卡车从滑接导线的行驶道路偏移。
[0021]另外，技术方案6所述的发明为，在技术方案2所述的电驱动自卸卡车中，所述控制装置当所述偏差的绝对值与第二阈值相比较大时，警告所述车辆主体有向道路外偏移的倾向。
[0022]由此，能够促使驾驶员进行转舵修正。[0023]另外，技术方案7所述的发明为，在技术方案I?6中任一项所述的电驱动自卸卡车中，还具有行驶用的左右的电动机，所述控制装置通过控制所述左右的电动机，而同时进行对所述车辆主体施加横摆力矩的控制、和行驶速度的控制。
[0024]由此，能够通过电动机控制而同时实现横摆力矩的生成和减速，能进行高效率的控制。
[0025]另外，技术方案8所述的发明为，在技术方案I?6中任一项所述的电驱动自卸卡车中，还具有行驶用的左右的电动机、和转舵装置，所述控制装置具有车辆控制装置、控制器、逆变器控制装置、和转舵控制装置，所述车辆控制装置基于由所述摄像机所取得的图像信息，来运算用于以使所述车辆主体追随所述滑接导线地行驶的方式对所述车辆主体施加横摆力矩的横摆力矩修正值，所述控制器基于所述横摆力矩修正值，并通过所述逆变器控制装置及所述转舵控制装置，来控制所述左右的电动机和所述转舵装置的至少一方。
[0026]这样，使车辆控制装置与控制器独立地进行横摆力矩控制，由此，即使控制器是现有的控制器，仅通过追加车辆控制装置，就能进行本发明的横摆力矩控制，或者，仅通过改变车辆控制装置的功能，就能调整横摆力矩控制的参数等，从而能够使控制系统具有灵活性。
[0027]另外，技术方案9所述的发明为，在技术方案I?8中任一项所述的电驱动自卸卡车中，所述滑接导线检测装置具有:摄像机，设在所述车辆主体上，且在行驶中连续拍摄所述滑接导线；和照明装置，设在所述车辆主体上，且照亮所述滑接导线。
[0028]这样，即使在使用摄像机来作为滑接导线检测装置的情况下，通过由照明装置照亮滑接导线，能够维持滑接导线相对于天空的对比度，不仅在白天天气好的时候，即使在傍晚、夜间、雨天等难以获得滑接导线与天空的高对比度的情况下，也能高精度地进行使车辆追随滑接导线地行驶的横摆力矩控制。
[0029]发明效果
[0030]根据本发明，由于由滑接导线检测装置从滑接导线的下方来检测滑接导线，所以与以往那样地拍摄地面并检测车道标记等的情况相比，导致检测误差的因素很少，由此，检测精度提高。由于提高了在通过该方式进行以使车辆主体追随滑接导线地行驶的方式对车辆主体施加横摆力矩的控制时的控制精度，所以，在行驶中接触板的中心位置变得难以从滑接导线向横向大幅偏移，能够减轻无轨行驶中驾驶员的操作负担。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1是表示本发明的一个实施方式的电驱动自卸卡车的侧部外观的侧视图。
[0032]图2是表示自卸卡车的后部外观的后视图。
[0033]图3是表示本实施方式中的电驱动自卸卡车的驱动系统的图。
[0034]图4是表示从滑接导线接收电力的集电装置的构成的图。
[0035]图5是表示由转舵控制装置和转舵装置构成的转舵系统的图。
[0036]图6是表示到转舵控制装置计算转向扭矩指令值为止的功能的框图。
[0037]图7是表示控制器的车速控制部的功能的说明的框图。
[0038]图8是表示控制器的横摆力矩控制部的具体功能的框图。
[0039]图9是表示通过驱动力差来实现横摆力矩修正值的情况对以电机驱动力100%行驶时的总驱动力的影响的图。
[0040]图10是表示电机扭矩指令值的计算方法的一例的图。
[0041]图11是表示车辆控制装置的构成以及车辆控制装置与控制器的输入输出关系的图。
[0042]图12是从车辆的侧面观察车辆与摄像机的拍摄范围(滑接导线检测装置的检测范围)的位置关系的情况下的图。
[0043]图13是从上空(车辆的上方)观察车辆与摄像机的拍摄范围(滑接导线检测装置的检测范围)的位置关系的情况下的图。
[0044]图14是表示用摄像机拍摄到的画面的图。
[0045]图15是表示拍摄到的画面的处理(边缘抽取)的图。
[0046]图16是表示拍摄到的画面的处理(中心线的抽取)的图。
[0047]图17是表示车辆相对于滑接导线向左位移了的情况下的摄像机的画面的图。
[0048]图18是表示车辆相对于滑接导线倾斜行驶的情况下的摄像机的画面的图。
[0049]图19是表示车辆状态量控制部的具体功能的框图，并是表示将当前位置相对于目标位置的偏差作为横摆力矩修正值的计算流程的图。
[0050]图20是表示车辆控制装置的其他实施例中使用的滑接导线检测区域和坐标系的图。
[0051]图21是表示车辆控制装置的其他实施例中的从用摄像机拍摄上方之后到控制输出为止的处理流程的流程图。
[0052]图22是表示设定了第一阈值的情况下的滑接导线检测区域和坐标系的、与图20相同的图。
[0053]图23A是表示与目标点的位置相对应的横摆力矩修正值的计算方法的一例的图。
[0054]图23B是表示与目标点的位置相对应的横摆力矩修正值的计算方法的一例的、与图19相同的框图。
[0055]图24是表示设定了第一及第二阈值的情况下的滑接导线检测区域和坐标系的、与图20及图22相同的图。
[0056]图25是表示图21所示的流程图中的向滑接导线的追随控制步骤的其他示例的流程图。
[0057]图26是表示用于根据目标点的位置将目标车速向减小侧修正的目标车速修正值的计算方法的一例的图。
[0058]图27是表示用于根据目标点的位置将目标车速向增加侧修正的目标车速修正值的计算方法的一例的图。
[0059]图28是表示通过目标车速的修正值进行的电机扭矩的生成方法的、与图10相同的图。
[0060]图29是表示用于防止辨别偏差(hunting)的、代替计时处理的滞后(hysteresis)处理的图。
[0061]图30是使由摄像机拍摄的方向进一步朝向前方的情况下的、与图12相同的图。【具体实施方式】[0062]以下，使用附图来说明本发明的实施方式。
[0063](关于车辆一自卸卡车一的构成)
[0064]图1是表示本发明的一个实施方式的电驱动自卸卡车的侧部外观的侧视图。
[0065]在图1中，自卸卡车由如下部分构成:车辆主体I ;用于装载砂土等的装载容器(VeSSel)2 ;左右的集电装置4L、4R，具有用于从左右两根滑接导线3L、3R (—根为高电压，另一根接地)接收电力的能够升降的接触板4La、4Ra ;和通过所接收的电力而驱动的左右的后轮(车轮)5L、5R。集电装置4L、4R设在车辆主体I的前部。另外，自卸卡车具有设在车辆主体I的前部、且在行驶中连续检测前方的滑接导线3L、3R的滑接导线检测装置15。滑接导线检测装置15是根据本发明而首次安装的。滑接导线检测装置15在图示例中配置在车辆主体I的前部，但也可以设置在车辆主体I的顶板等上。
[0066]图2是表示自卸卡车的后部外观的后视图。后轮5L、5R为了能够承受装载容器2中装载的砂土等的载荷，而是双轮胎的结构。通过左右的电动机(例如感应电机)6L、6R制动、驱动该双轮胎。
[0067]图3表示本实施方式中的电驱动自卸卡车的驱动系统。
[0068]在图3中，电驱动自卸卡车的驱动系统具有:加速踏板11 ;减速踏板12 ;变速杆13 ;感测前后加速度、横向加速度和横摆率(yaw rate)的组合传感器14 ;发动机21 ;交流发电机22 ;其他的发动机负载28 ;整流电路23 ;检测电阻24 ;电容器25 ;斩波电路26 ;栅极电阻27 ;与上述集电装置4L、4R、上述后轮5L、5R及电动机6L、6R、电动机6L、6R的输出轴6La、6Ra连接的减速器7R、7L ;电磁拾取传感器16R、16L ;和控制装置200。
[0069]控制装置200具有:以扭矩指令的输入来控制电动机6L、6R的逆变器控制装置30 ;以驾驶员的按键操作或来自外部的输入来进行集电装置4L、4R的接触板4La、4Ra的升降的升降控制装置31 ;将驾驶员的转舵操作转换成电气信号并控制前轮转舵的转舵控制装置32 ;作为本发明的特征部的车辆控制装置50 ;和控制器100。
[0070]逆变器控制装置30对左右的电动机6L、6R而具有公知的扭矩指令运算部30a、电机控制运算部30b、和逆变器(开关元件)30c。集电装置4L、4R具有以升降控制装置31的升降指令信号而使接触板4La、4Ra升降的升降装置。后述具体说明集电装置4L、4R、升降控制装置31、包括转舵控制装置32的转舵系统、和车辆控制装置50。
[0071 ](包括行驶在内的基本动作)
[0072]加速踏板11的踏入量P和减速踏板12的踏入量Q成为控制器100的输入，并成为分别控制驱动力和阻止力(制动力)的大小的信号。例如当驾驶员踏入加速踏板11而使自卸卡车前进或后退时，从控制器100对发动机21输出目标转速Nr的指令。该指令是通过预先设定目标发动机转速Nr相对于加速器开度的表，并基于该表而输出的。发动机21是安装有电子调速器21a的柴油发动机，若电子调速器21a接收到目标转速Nr的指令，则控制燃料喷射量以使发动机21以目标转速Nr进行旋转。
[0073]在发动机21上连接有交流发电机22，进行交流发电。通过交流发电产生的电力由整流电路23进行整流，并存储到电容器25中，直流电压值成为V。交流发电机22通过控制器100来进行控制，以对将直流电压V由检测电阻24分压后的电压值进行反馈(feedback)并使该电压值成为规定的固定电压V0。
[0074]通过交流发电机23产生的电力经由逆变器控制装置30供给至左右的电动机6L、6R。控制器100以使由整流电路23整流后的直流电压V成为规定的固定电压VO的方式控制交流发电机22，由此，以向电动机6L、6R供给必需的电力的方式进行控制。另一方面，在集电装置4L、4R的接触板4La、4Ra与滑接导线3L、3R接触的情况下，直流电压VO直接从滑接导线3L、3R供给至逆变器控制装置30。
[0075]控制器100运算与加速踏板11及减速踏板12的操作量相对应的扭矩指令值T_MR_a、T_ML_a，根据该扭矩指令值T_MR_a、T_ML_a、车速控制的扭矩修正值T_MR_V、T_ML_V以及横摆力矩控制的电机扭矩修正值T_ML_Y、T_MR_Y，来生成并输出左右的电动机6L、6R的扭矩指令值T_MR、T_ML (后述)。该左右的电动机6L、6R的扭矩指令值T_MR、T_ML和由电磁拾取器16R、16L检测出的各电动机6L、6R的转速coR、ωL输入至逆变器控制装置30内，逆变器控制装置30经由扭矩指令运算部30a、电机控制运算部30b和逆变器(开关元件)30c来驱动各电动机6L、6R。
[0076]在各电动机6L、6R上分别经由减速器7R、7L而连接有左右的后轮(车轮)5R、5L。电磁拾取器16R、16L通常是检测减速器7R、7L内的齿轮的一个齿的圆周速度的传感器。另夕卜，例如，若以右侧驱动系统为例，则将检测用的齿轮安装在电动机6R内部的驱动轴、或将减速器7R与车轮5R连接起来的驱动轴上，设置在该位置上也没有关系。
[0077]当在行驶中复原加速踏板11并踏入减速踏板12时，控制器100以使交流发电机22不发电的方式进行控制。另外，来自控制器100的扭矩指令T_MR_a、T_ML_a变为负，逆变器控制装置30驱动各电动机6L、6R并对行驶的自卸卡车施加制动力。此时，各电动机6L、6R作为发电机而发挥作用，并以通过内置在逆变器控制装置30中的整流功能来将电容器25充电的方式工作。斩波电路26以使直流电压值V变成预先设定的直流电压值Vl以下的方式工作，使电流流动至栅极电阻27而将电能转换成热能。
[0078](集电装置的接触板的升降)
[0079]接着，对集电装置4L、4R的接触板4La、4Ra的升降装置进行说明。图4表示从滑接导线3L、3R接收电力的集电装置4L、4R的构成。集电装置4L、4R具有相同的构成，以集电装置4L为代表说明其构成。集电装置4L具有将框体固定在车辆主体I上的液压活塞装置4a来作为升降装置，在液压活塞装置4a的液压活塞4b的活塞杆4c的前端安装有接触板4La。通过经由液压配管4d从包括液压泵的液压设备4e输送来的液压油，而使液压活塞4b上下动作，由此，控制该接触板4La与滑接导线3L的接触、分离。液压活塞4b的活塞杆4c与接触板4La通过绝缘体4f而绝缘。滑接导线3L的电力经由接触板4La和电线4g，而向图3所示的用于电机驱动的逆变器控制装置30的电源系统连接。升降控制装置31构成为，基于驾驶员的升降开关操作、来自本发明的车辆控制装置50等的外部的开关(标志；flag)操作或控制的指令信号，而向液压设备4e发送升降指令信号4h。当然，除通过液压活塞装置4a构成接触板4La的升降装置以外，还可以用通常在电车上看到的那种利用平行连杆、弹簧、电机等的称为导电架(pantograph)的系统来构成升降装置。
[0080](转舵系统)
[0081]接着，用图5对转舵系统进行说明。
[0082]转舵系统由前述的转舵控制装置32和转舵装置40构成。转舵装置40具有方向盘41、带转舵角(steering angle)传感器的反作用电机(reaction motor) 42、带转向角(turning angle)传感器的转向电机43、和齿条及小齿轮44。[0083]驾驶员在操作方向盘41时，带转舵角传感器的反作用电机42的转舵角传感器检测方向盘41的操作量，并将其发送给转舵控制装置32。转舵控制装置32以使当前的转向角成为与驾驶员的转舵角对应的转向角的方式，向带转向角传感器的转向电机43发送扭矩信号，并通过带转向角传感器的转向电机43所生成的转向扭矩，经由齿条及小齿轮44而将前轮45L、45R转舵。另外，根据此时的扭矩的大小，向带转舵角传感器的反作用电机42发送反作用扭矩，并向方向盘41传递反作用力。另外，此时，转舵控制装置32向控制器100发送转舵角。另一方面，转舵控制装置32还具有如下功能:从控制器100接收转向扭矩修正值，并根据该修正值使带转向角传感器的转向电机43动作。同样地，转舵控制装置32是否向带转舵角传感器的反作用电机42发送反作用力，是能够根据当时的模式(后述)和来自控制器100的指令而任意改变的。例如，转舵控制装置32从控制器100接收转向扭矩修正值，并根据该修正值使带转向角传感器的转向电机43动作，另一方面，不向带转舵角传感器的反作用电机42发送反作用力指令值，若这样做的话，虽然车辆(自卸卡车)会根据转舵角旋转，但驾驶员会处于没有当时的转舵感觉的状态。相反地，若即使驾驶员进行了转舵，也不向带转向角传感器的转向电机43发送指令的话，则会造成即使放开方向盘41也不会转弯的现象。该方法例如在控制器100通过某些判断而不能操作方向盘41的情况下，变为有效。进一步地，还存在如下这样将此时不能操作方向盘41的情况通知驾驶员的方法:通过使转舵控制装置32在与驾驶员41转舵的方向相反的的方向上生成扭矩，而使驾驶员通常会感觉方向盘41很沉，由此，驾驶员能够判断出不能向那个方向进行方向盘操作。
[0084]在本实施方式中，说明了方向盘41不与前轮45L、45R直接连结的线控转向(Steer-by-wire)方式,但并不限定于此,还可以是使带转舵角传感器的反作用电机42与带转向角传感器的转向电机43—体化并直接连结的电动动力转向方式。另外，带转向角传感器的转向电机43还可以是液压伺服式的。进一步地，从控制器100发送的修正值还可以不是扭矩而是修正角度。这种情况下，转舵控制装置32还可以进行扭矩的反馈控制，以消除由转向角传感器检测出的角度与修正角度的偏差。
[0085]图6是表示到转舵控制装置32计算转向扭矩指令值为止的功能的框图。转舵控制装置32在转换部32a中，对从带转舵角传感器的反作用电机42接收的驾驶员的转舵角施加增益(gain)，并转换成驾驶员的转向角，在运算部32b中用该驾驶员的转向角减去当前的转向角，在转换部32c中对该减算后的结果施加增益，并转换成驾驶员要求转向扭矩。接着，在运算部32d中，将从控制器100接收到的转向扭矩修正值与该驾驶员要求转向扭矩相力口，而求出转向扭矩指令值，并将该转向扭矩指令值输出给带转向角传感器的转向电机43。
[0086](车速控制)
[0087]返回图3，控制器100具有车速控制部101，其在选择了车速控制模式的情况下，能够进行当前车速相对于由车速控制模式设定的目标车速的反馈控制，并通过车速控制模式控制车速。图7是表示车速控制部101的功能的说明的框图。如图7所示，车速控制部101在车速控制模式开启(1)(开关部IOlc开启)时，输入目标车速和当前车速，并在运算部IOla中进行减法运算，在转换部IOlb中对该减法运算值施加增益并转换成扭矩，由此求出用于使当前车速成为目标车速的扭矩修正值T_MR_V、T_ML_V并将其输出。车速控制部101输入由电磁拾取器16R、16L检测出的各电动机6L、6R的转速coR、coL，并根据该转速运算车速。是否进入车速控制模式的指令例如可以通过在车辆控制装置50上设置开关，且由来自驾驶员的开关操作而发出，还可以通过来自外部的输入而发出。车速控制模式的解除可以通过驾驶员踏入减速踏板来进行，还可以通过来自外部的输入来进行。在解除了车速控制模式的情况下，将车速控制模式的指令设为关闭(O)(将开关部IOlC设为关闭)，并从零值输出部IOId输出车身控制扭矩指令值O。另外，控制器100预先设定了与扭矩修正值τ_MR_V、T_ML_V相对应的发动机转速指令值的表格，根据该表格向发动机21输出发动机转速指令值。
[0088](横摆力矩控制)
[0089]进一步地，如图3所示，控制器100具有用于控制车身的旋转方向的横摆力矩控制部102。图8是表示横摆力矩控制部102的具体功能的框图。如图8所示，作为对横摆力矩控制部102的输入信号，具有例如由防侧滑控制等其他横摆力矩控制所生成的横摆力矩控制值、由本发明所生成的横摆力矩修正值、车速、前后加速度、横向加速度、横摆率、转舵角、横摆力矩控制模式的指令。输出信号是转向扭矩修正值、和对电机的扭矩修正值T_MR_Y、T_ML_Y。横摆力矩控制值和横摆力矩修正值在运算部102a中进行加法运算，而成为横摆力矩指令值。该横摆力矩指令值被输入到转舵扭矩控制部102b、电机扭矩控制部102c、和最佳分配控制部102d。转舵扭矩控制部102b及电机扭矩控制部102c分别基于所输入的横摆力矩指令值来计算转向扭矩修正值和电机扭矩修正值。另外，最佳分配控制部102d基于所输入的横摆力矩指令值、车速、横摆率、转舵角、前后加速度、横向加速度，来计算横摆力矩的分配比例，并计算与该分配比例相对应的转向扭矩修正值和电机扭矩修正值。横摆力矩控制模式的指令被输入至开关部102e，开关部102e在横摆力矩控制模式为I时，输出由转舵扭矩控制部102b所运算的转向扭矩修正值，在横摆力矩控制模式为2时，输出由电机扭矩控制部102c所运算的电机扭矩修正值，在横摆力矩控制模式为3时，输出由最佳分配控制部102d所运算的转舵扭矩修正值和对左右电机的扭矩修正值。
[0090](横摆力矩控制模式的设定)
[0091]但是，在自卸卡车所行驶的矿山中，缩短运输砂土等的时间的要求很高。这是因为，若上述时间较短，则与其对应地，运输每辆车的砂土的间隔就变短，则能掌控次数。直接影响时间缩短的是车速，因此，希望避免进行会使车速降低的控制
[0092]图9是表示通过驱动力差来实现横摆力矩修正值的情况对以电机驱动力100%行驶时的总驱动力的影响的图。例如，如图9的a侧所示，目前车辆在使驱动力为100%的状态下保持某个速度而行驶。这种情况下，车辆的驱动力的总和与行驶阻力(空气阻力、摩擦阻力、倾斜等)平衡。以本实施方式的构成来说，所谓的100%就是指后轮的电机的输出极限，意味着能够以该速度输出的电机的驱动力的最大值。在此，考虑对车辆施加制动力、驱动力而生成横摆力矩的情况。在这种情况下为了生成横摆力矩，由于如上文所述地，电机处于输出极限，所以只有通过如图9的b侧所示地降低左右某一方的电机驱动力才能实现横摆力矩的生成。在车辆上与该降低量对应地生成横摆力矩，另一方面，由于驱动力降低所以车速降低。该情况如之前所述地违背了缩短时间的要求。因此，对于应该在此时生成横摆力矩的执行机构，希望即使工作也使速度降低较小的操作，则如图8所示地将横摆力矩控制模式设为I是恰当的。另一方面，当车辆的驱动力比100%小时，根据其程度和其他车辆状态量，而切换为电机扭矩控制(横摆力矩控制模式2)或最佳分配控制(横摆力矩控制模式3)。
[0093](由各部分所生成的电机扭矩的合成)[0094]使用图10说明控制器100中的电机扭矩指令的计算方法。图10是表示电机扭矩指令值的计算方法的一例的图。首先，如上所述，由处理部IOOa选择与驾驶员的加速踏板/减速踏板操作相对应的扭矩指令值T_ML_a、T_MR_a、和由车速控制所生成的扭矩指令值T_ML_V、T_MR_V中的一方。例如，在具有驾驶员的扭矩指令的情况下，由处理部IOOa选择驾驶员的扭矩指令，除此之外的情况下，由处理部IOOa选择车速控制的扭矩指令。然后，在运算部IOOb中，将与由横摆力矩控制部102所生成的横摆力矩指令值相对应的电机扭矩修正值T_ML_Y、T_MR_Y与由处理部IOOa所选择的扭矩指令值进行加法运算，来计算电机扭矩指令值T_ML、T_MR。此外，该电机扭矩的合成方法是一个示例，也能够使用公知方法等本实施方式所示的方法以外的各种方法。
[0095](特征部的整体构成)
[0096]接着，使用图11说明本实施方式的电驱动自卸卡车的特征部的整体构成。
[0097]如上所述，本实施方式的电驱动自卸卡车的驱动系统具有检测滑接导线3L、3R的滑接导线检测装置15、和车辆控制装置50。
[0098]作为滑接导线检测装置15，代表性地考虑有激光雷达、毫米波雷达、摄像机等传感器。在以车身的行进方向(车轴方向)为X轴并以车身的横向(相对于车轴的垂直方向)为Y轴的XY平面上，本发明使用任何传感器，都能够成为检测车身与滑接导线的相对位置关系的机构。在激光雷达的情况下，优选为，沿着车身X轴方向进行探测的机构能够更准确地检测滑接导线。另外，在毫米波雷达的情况下，与其他的传感器相比受到雾或雨等天气的影响较小。这些雷达传感器不仅能够检测XY方向，还能检测车身和滑接导线的高度即Z轴方向。因此，在同时使用需要检测高度方向的其他系统、和本发明的系统的情况下，具有雷达传感器为优选的情况。
[0099]在摄像机的情况下，由于从滑接导线的下方拍摄滑接导线，所以在白天天气好的时候能够获得滑接导线与天空之间的高对比度，从而能准确地检测滑接导线。另外，还可以在车辆主体I上设置照亮滑接导线3L、3R的照明装置51 (技术方案9)。这种情况下，通过用照明装置51照亮滑接导线3L、3R，能够维持滑接导线3L、3R相对于天空的对比度，即使在傍晚、夜间、雨天等难以获得滑接导线3L、3R与天空之间的高对比度的情况下，也能准确地检测滑接导线。
[0100]另外，还可以使任意两种以上的传感器组合来构建系统。
[0101]图11是表示车辆控制装置50的构成以及车辆控制装置50与控制器100的输入输出关系的图。如图11所示，车辆控制装置50包括:滑接导线检测信息处理部50a，处理由滑接导线检测装置15检测出的信息，而获得有关车身与滑接导线的相对位置关系的相关信息；车辆状态量计算部50b，以由滑接导线检测信息处理部50a获得的信息为基础来计算车辆的状态量；和基于该结果来控制车辆状态量的车辆状态量控制部50c。滑接导线3L、3R经由绝缘体52而由支柱53支承。另外，车辆控制装置50输出目标速度修正值、横摆力矩修正值、横摆力矩控制模式、升降控制装置升降指令、和控制/检测状态信息等。
[0102]在本实施方式中，说明作为滑接导线检测装置15而使用摄像机，来进行图像处理而检测在XY平面上的与车身的相对位置关系的情况。即，滑接导线检测装置15为摄像机，滑接导线检测信息处理部50a为处理由摄像机15拍摄到的图像信息的图像信息处理部。
[0103](摄像机15及图像信息处理部50a)[0104]摄像机15拍摄滑接导线3L、3R。在由一台摄像机来拍摄这两根滑接导线3L、3R的情况下，优选为，将摄像机15配置在左右的滑接导线3L、3R的中央。作为摄像机15的构成，还可以分别由一台摄像机来拍摄左右的滑接导线3L、3R。由摄像机15拍摄到的图像信息被发送至车辆控制装置50的图像信息处理部50a。图像信息是摄像机15所拍摄的范围的像素排列，图像信息处理部50a将该图像信息转换成需要的信息。
[0105]在摄像机15的拍摄方向上具有较强的光源的情况下，发送至图像信息处理部50a的图像可能会产生被称为晕影(halation)的白色模糊现象，从而无法识别应检测的对象。作为与此应对的方法，还考虑到如下方法:将设置摄像机15的位置设为拍摄车辆前方的滑接导线3L、3R的摄像机、和拍摄车辆后方的滑接导线3L、3R的摄像机这两个位置，在一个摄像机能够由图像信息处理部50a而判断为产生了晕影的情况下，通过另一个摄像机来修正。有关晕影的检测方法可依照公知方法。另外，并不限定于晕影，在能够由图像信息处理部50a判断为一个摄像机的视野被灰尘或泥等遮挡的情况下，也能同样地用另一个摄像机进行修正。另外，在用框体包围摄像机15，而透过玻璃拍摄滑接导线3L、3R，且能够由图像信息处理部50a判断为因玻璃上的灰尘或泥而导致视野变差的情况下，还可以用刮水器和清洗液等进行清洁。
[0106]另外，在黄昏时或黑暗中，在由图像信息处理部50a判断为没有足够的光量用于检测滑接导线3L、3R的情况下，图像信息处理部50a还可以向照明装置51发出亮灭指令，通过照亮滑接导线3L、3R，而维持滑接导线3L、3R相对于天空的对比度。
[0107]在本实施方式中，不是如图11所示地沿着倾斜方向拍摄，而为了简便，考虑如图12所示地摄像机15拍摄车辆的正上方的情况。此时，如图13所示，车辆的前方成为摄像机15的拍摄区域(滑接导线检测装置的检测区域)a、b、c、d。图14是表示这种情况下摄像机15所取得的图像的图。在图14中，由于摄像机15以从下方仰视的方式拍摄滑接导线3L、3R，所以相对于图13所示的从上方俯视滑接导线3L、3R而得到的图像的拍摄区域a、b、C、d，前后关系(a-d和b-c在图示的上下方向中的位置关系)和车辆的行进方向相反地表现。
[0108]如图14所示，摄像机15所取得的图像信息中，滑接导线3L、3R表现为相对于画面而沿纵向与行进方向平行。如图15所示对其进行抽取边缘部的处理(边缘处理)。由此，左侧的滑接导线3L分成边缘LL部和边缘LR部，右侧的滑接导线3R分成边缘RL部和边缘RR部。接着，图16中，在左右的滑接导线3L、3R中求出各自的边缘的中心线(将左滑接导线3L的中心线设为LM，将右滑接导线3R的中心线设为RM)。此时，获得以画面的上部中央的Oc为原点的关于像素数的坐标系(Y轴为da方向,X轴为ab方向)。以Oc为原点而获得LM与ad 的交点 P (O, M_Lad_Ref)、RM 与 ad 的交点 Q (O, M_Rad_Ref)、LM 与 be 的交点 R (m, M_Lbc_Ref)、RM与be的交点S (m, M_Rbc_Ref)。而且，这些P、Q、R、S各点是位于滑接导线3L、3R上的点,将它们定义为目标点。另外，m表示纵向的像素数，η表示横向的像素数。
[0109]在此，当使两根滑接导线3L、3R的中央相对于滑接导线3L、3R而平行地直行时，在滑接导线3L、3R位于接触板4La、4Ra的中央的情况下，相对于由左右的设置偏差或车辆晃动所造成的错位，而变得稳固。因此，优选为车辆以这种状态行驶。
[0110]图17表示车辆向左位移的情况。若将车辆主体I的代表点设定在从接触板4La、4Ra的中央通过且与X轴平行的直线(车辆主体I的行进方向的直线)、与拍摄区域的ad及be之间的交点上，则代表点为图17的点P’、点Q’、点R’、点S’。该代表点是用于控制车辆相对于滑接导线3L、3R的位置的点。因此，代表点P’、Q’、R’、S’也可以称为控制点。各代表点的坐标定义为 M_Lad_Cont、M_Rad_Cont、M_Lbc_Cont、M_Rbc_Cont。
[0111]图18表示车辆相对于滑接导线3L、3R而倾斜行驶的情况。这种情况下，代表点也是点P’、点Q’、点R’、点S’。
[0112]图像信息处理部50a将这些坐标信息发送给车辆状态量计算部50b。
[0113](车辆状态量计算部50b)
[0114]车辆状态量计算部50b计算代表点P’、Q’、R’、S’与目标点P、Q、R、S之间的偏差。在此，若将代表点与目标点之间的偏差分别设为e_Lad、e_Rad、e_LbC、e_RbC，则如下所述地计算。
[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]这些偏差在车辆相对于滑接导线向左位移后的情况下为正，在向右位移后的情况下为负。
[0120]接着，如图18所示，当车辆相对于滑接导线3L、3R而倾斜行驶时，也同样地定义位移量。此时，车辆相对于左滑接导线3L倾斜e Θ _L、车辆相对于右滑接导线3R的倾斜e Θ _R能够如下所述地计算。
[0121]e Θ-L= (e_Lbc_e_Lad)/m...(5)
[0122]e Θ _R= (e_Rbc_e_Rad)/m...(6)
[0123]当摄像机如本实施方式所示地能够检测左右的滑接导线3L、3R时，算式(2)、算式
(4)、算式(6)相对于算式(I)、算式(3)、算式(5)而变得冗长。因此优选为，在某一方因某些理由而无法算出位移量和倾斜的情况下，使用能够算出的一方的信息来进行计算。
[0124](车辆状态量控制部50c)
[0125]接着，说明车辆状态量控制部50c。车辆状态量控制部50c的目的，是计算用于使至少一个代表点与所对应的目标点一致的横摆力矩修正值。在此，图19表示对算式(I)所示的位移量和倾斜施加增益并将其作为横摆力矩修正值的处理。图19是表示车辆状态量控制部50c的具体功能的框图。该例将目标点设为P或Q，并将代表点设为P’或Q’。
[0126]如图19所示，车辆状态量计算部50b在运算部50Cl中，从由车辆状态量计算部50b输入的目标点P (Q)的坐标值M_Lad_Ref (M_Rad_Ref )，减去代表点P’(Q’)的坐标值M_Lad_Cont (M_Rad_Cont)，而求出代表点P’(Q’)与目标点P (Q)之间的偏差e_Lad (e_Rad)。车辆状态量控制部50c在转换部50c2中，对偏差e_Lad (e_Rad)施加增益，而将偏差的值转换成横摆力矩量。另外，在转换部50c3中，对从车辆状态量计算部50b输入的车辆倾斜e0_L (e0_R)施加增益，而转换成横摆力矩量。将这两个横摆力矩量在运算部50c4中相加而求出横摆力矩修正值，并将该横摆力矩修正值输出至横摆力矩控制部102。
[0127]另外，车辆状态量控制部50c决定使用图8所说明的横摆力矩控制模式。而且，控制器100的前述横摆力矩控制部102基于由该车辆状态量控制部50c所决定的横摆力矩修正值和横摆力矩控制模式，来运算电机扭矩指令值和转向扭矩修正值，并将其分别输出至逆变器控制装置30和转舵控制装置32。[0128]由此，由车辆控制装置50、控制器100、逆变器控制装置30、和转舵控制装置32所构成的控制装置进行如下的控制:以使车辆主体I追随滑接导线3L、3R地行驶的方式对车辆主体I施加横摆力矩(技术方案I)。另外，此时，控制装置进行如下控制:以使代表点P’(Q’)向目标点P (Q)接近的方式对车辆主体I施加横摆力矩(技术方案2)。进一步地，控制装置进行如下控制:以使倾斜e Θ立变小的方式对车辆主体I施加横摆力矩(技术方案3)。
[0129]此外，并不限定于图19所示的那种单纯的增益的控制，还可以增加积分控制和微分控制等。
[0130](效果)
[0131]根据如上所述构成的本实施方式，由于从滑接导线3L、3R的下方检测滑接导线3L、3R，所以与如以往那样地拍摄地面并检测车道标记等的情况相比，导致检测误差的因素很少，因此检测精度提高。由此，以追随滑接导线3L、3R地行驶的方式进行横摆力矩控制时的控制精度提高，因此，在行驶中接触板4La、4Ra的中心位置变得不容易从滑接导线3L、3R向横向大幅偏移，能够减轻在无轨行驶区间行驶的过程中的驾驶员的操作负担。
[0132]另外，在使用摄像机15作为滑接导线检测装置的情况下，通过用照明装置51照亮滑接导线3L、3R，来维持滑接导线3L、3R相对于天空的对比度，不仅在白天天气状态良好的时候，即使在傍晚、夜间、雨天等难以获得滑接导线3L、3R与天空之间的高对比度的情况下，也能高精度地进行使车辆追随滑接导线3L、3R地行驶的横摆力矩控制。
[0133]进一步地，控制装置200使车辆控制装置50与控制器100独立地进行横摆力矩控制，由此，即使控制器100是现有的控制器，仅通过追加车辆控制装置50，就能进行本发明的横摆力矩控制，或者，仅通过改变车辆控制装置50的功能，就能调整横摆力矩控制的参数等，从而能够使控制系统具有灵活性。
[0134](车辆控制装置50的其他实施方式)
[0135]接着，说明车辆控制装置50的其他实施方式。
[0136]本实施方式与上述实施方式的主要区别是，上述实施方式仅进行以使车辆主体I追随滑接导线3L、3R地行驶的方式对车辆主体I施加横摆力矩的控制(以下适当地称为滑接导线追随控制)，相对于此，在本实施方式中，进一步进行集电装置4L、4R的接触板4La或4Ra的升降控制，并且在进行滑接导线追随控制时，对于代表点与目标点之间的偏差设置盲区，仅在偏差超过盲区时进行滑接导线追随控制。
[0137](图像信息处理部50a)
[0138]图像信息处理部50a的处理内容与上述实施方式相同，图像信息处理部50a将代表点P’、Q’、R’、S’的坐标信息发送给车辆状态量计算部50b。
[0139](车辆状态量计算部50b及车辆状态量控制部50c)
[0140]车辆状态量计算部50b计算车辆状态量，该车辆状态量用于生成用于进行滑接导线追随控制的横摆力矩修正值、用于进行接触板升降控制的升降控制装置升降指令、横摆力矩控制模式、目标速度修正值等控制量或指令值，车辆状态量控制部50c基于该计算结果，来生成并输出横摆力矩修正值、升降控制装置升降指令、横摆力矩控制模式、目标速度修正值等控制量或指令值。
[0141](滑接导线检测区域和坐标系)
[0142]首先，说明本实施方式的车辆状态量计算部50b中所使用的滑接导线检测区域和坐标系。
[0143]图20是表示本实施方式所使用的滑接导线检测区域和坐标系的图。
[0144]车辆状态量计算部50b从在图像信息处理部50a中由摄像机15取得的如图16?图18所示的拍摄区域a、b、c、d的图像信息中，作为滑接导线检测区域，而截取并获取如图20的al、bl、cl、dl所示的区域。边al、dl与图16?图18所示的拍摄区域a、b、C、d的边a、d的一部分对应,边bl、cl与拍摄区域a、b、c、d的边b、c的一部分对应。滑接导线检测区域al、bl、Cl、dl表示从上方观察滑接导线3L或3R的情况下的接触板与滑接导线之间的位置关系，是使从接触板4La或4Ra的左右的中心通过并沿车辆的行进方向延伸的直线，从边al、dl的中心和边bl、cl的中心通过的区域。如上所述,摄像机15所取得的拍摄区域
a、b、c、d的图像信息是从下方拍摄滑接导线3L、3R得到的图像信息，从上方观察滑接导线3L、3R的情况下的滑接导线检测区域al、bl、cl、dl与拍摄区域a、b、C、d相比，前后方向相反地表现(在图中为上下方向)。
[0145]另外，车辆状态量计算部50b设定以接触板4La或4Ra的中心为原点Op、并以行进方向为X轴、并以行进方向的左向为Y轴的坐标系，在X轴与边b1-CI的交点Z上设定代表点，并在滑接导线3L或3R与边bl-cl的交点T、和滑接导线3L或3R与边al_dl的交点U上设定两个目标点。在此，摄像机15与集电装置4L、4R的接触板4La或4Ra —同安装在车辆主体上，且两者的位置关系是已知的，因此，通过将图16?图18所示的以Oc点为原点的坐标系中的点P’、P、R的值转换成以图20的Op点为原点的坐标系的值，能够很容易地求出交点Z、T、U的坐标。
[0146](滑接导线追随控制)
[0147]车辆状态量计算部50b计算代表点Z与目标点T之间的偏差。在此，位于接触板4La或4Ra前方的目标点T的Y坐标值Y_Cbc，等于代表点Z与目标点T之间的偏差，因此，车辆状态量计算部50b将目标点T的Y坐标值Y_Cbc作为代表点Z与目标点T之间的偏差。偏差Y_Cbc在车辆相对于滑接导线向右位移后的情况下为正，在向左位移后的情况下为负。
[0148]当车辆相对于滑接导线3L或3R而倾斜行驶的情况下，对车辆倾斜也同样地定义位移量。此时，某个时间t的车辆相对于滑接导线3L或3R的倾斜0_t可以用两个目标点T、U的坐标值以下述算式表示。
[0149]Θ _t= (Y_Cbc_Y_Cad) / (X_Cbc_X_Cad)...(7)
[0150]车辆状态量控制部50c使用代表点Z与目标点T之间的偏差Y_Cbc或车辆倾斜Θ _t，来运算用于使代表点Z与目标点T 一致的横摆力矩修正值。
[0151]图23B表示使用偏差Y_Cbc或倾斜Θ _t来计算横摆力矩修正值的处理。图23B是表示横摆力矩修正值的计算方法的一例的、与图19相同的框图。如上所述，位于接触板4La或4Ra前方的目标点T的Y坐标值Y_Cbc等于代表点Z与目标点T之间的偏差，该偏差Y_Cbc相当于图19的由运算部50Cl所运算的代表点P’与目标点P之间的偏差e_Lad。因此，在图23B的框图中并未设置运算部50Cl。车辆状态量控制部50c在转换部50c2中，对偏差Y_Cbc施加增益而将偏差Y_Cbc转换成横摆力矩量。另外，在转换部50c3中，对倾斜Θ _t施加增益而转换成横摆力矩量。将这两个横摆力矩量在运算部50c4中相加而求出横摆力矩修正值，并将该横摆力矩修正值输出至横摆力矩控制部102。[0152]车辆状态量控制部50c的滑接导线追随控制的其他功能与第一个实施方式相同。
[0153](接触板升降控制)
[0154]车辆状态量计算部50b计算某个时间t的车辆的倾斜Θ _t。该倾斜Θ t能够如上所述地使用图20所示的两个目标点T、U的坐标值通过上述算式(7)进行计算。
[0155]另外，若将接触板4La或4Ra与滑接导线3L或3R的交点设为W，则车辆状态量计算部50b计算点W的Y坐标Y_p_t。
[0156]点W的Y坐标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的一个步骤后(时间Λ后)的值Y_p_t+1可以用车速V表示如下:
[0160]Y_p_t+1 = Y_p_t+VXtan Θ _t...(9)
[0161]若将接触板4La或4Ra与滑接导线3L或3R相接触而持续获得良好电力的接触板4La或4Ra上的点W的Y坐标Y _p_t的范围，设为点C与点D之间的Y_min(点D的Y坐标)< Y_p_t < Y_max (点C的Y坐标),则可以说,在Y_min < Y_p_t+1 < Y_max的区域中也可以将接触板4La、4Ra升起。
[0162]车辆状态量计算部50b在当前时间t时，判断在下一控制步骤t+Ι时，点W的Y坐标Y_P_t是否处于Y_min (点D的Y坐标)和Y_max (点C的Y坐标)的范围之外，并将该判断结果输出至车辆状态量控制部50c。当点W的Y坐标Y_p_t处于Y_min (点D的Y坐标)和Y_max (点C的Y坐标)的范围之外时，车辆状态量控制部50c输出将接触板4La、4Ra下降或者禁止将接触板4La、4Ra升起的指令信号。相反地，当处于范围之内时，输出将接触板4La、4Ra升起或者允许将接触板4La、4Ra升起的指令信号。另外，根据该Y_p_t的位置，车辆状态量控制部50c还可以对转舵装置40的反作用电机42 (图5)施加反作用力的修正。该修正量例如可以在成为Y_min < Y_p_t+1 < Y_max的区域中缩小反作用力，并在成为Y_min ^ Y_p_t+1或Y_p_t+1 ^ Y_max的区域中增大反作用力。
[0163]在此，车辆控制装置50同时进行滑接导线追随控制和接触板升降控制。在滑接导线追随控制中，车辆状态量控制部50c对偏差Y_Cbc和倾斜Θ _t施加增益而输出横摆力矩修正值。该横摆力矩修正值持续输出直到偏差Y_Cbc和倾斜Θ _t变成零为止，由此，某一接触板4La或4Ra上的点W的Y坐标Y_p_t和车辆倾斜Θ _t趋于收敛到零。
[0164](车辆控制装置50的具体控制处理)
[0165]用图21所示的流程图，来说明包括上述接触板4La、4Ra的升降控制在内的车辆控制装置50的具体控制处理。图21是表示从由摄像机拍摄上方开始到控制输出为止的处理流程的流程图。摄像机如图12所示在车轴的延长线上设置在车辆主体I的前方，所拍摄的滑接导线为一根。图22是设定了滑接导线追随控制的盲区的、与图20相同的图。如上所述，相对于检测区域al、bl、cl、dl而设定有目标点T、U及代表点Z。另外，在从代表点Z仅离开规定的距离Y_l、Y_r (第一阈值)的位置上，设定有规定滑接导线追随控制的盲区的点A及点B。
[0166]首先，在步骤200中，图像信息处理部50a通过摄像机拍摄车辆主体I的上方。从由步骤201所拍摄到的图像中检索滑接导线3L或3R。当在步骤201中进行检索时，在首次检测滑接导线3L或3R的情况下，从拍摄画面的整个区域进行检索，但在曾经检测到滑接导线3L或3R的情况下，不需要再次从整个区域进行检索，而只要检索已检测到的滑接导线3L或3R的坐标附近，该情况能有效地缩短检索时间。通过步骤202判断在拍摄画面内是否存在相当于滑接导线3L或3R的线。在没有相当于滑接导线3L或3R的线的情况下，结束处理。在具有相当于滑接导线3L或3R的线的情况下，图像信息处理部50a在步骤203A中进行如下图像处理:进行边缘抽取，并计算滑接导线3L或3R的中线。
[0167]之后的处理转移到车辆状态量计算部50b，在步骤203B中，车辆状态量计算部50b设定上述目标点T、u，并计算它们的坐标。在此，使用目标点τ、υ的坐标信息的处理分为向滑接导线3L、3R的追随控制步骤300、和接触板4La、4Ra的升降控制步骤400这两个系统。
[0168](滑接导线追随控制)
[0169]首先，说明滑接导线追随控制步骤300。
[0170]在步骤310中，车辆状态量计算部50b判断目标点T是否位于图22所示的在从代表点Z仅离开规定距离(Y_l、Y_r)的位置上所设定的点A与点B之间(Y_l ( Y_Cbc、Y_rY_Cbc)。在目标点T没有位于点A与点B之间的情况下，转移到步骤320，车辆状态量控制部50c计算并输出横摆力矩修正值。
[0171]图23A是表示此时的横摆力矩修正值的计算方法的一例的图。图23A的点A与点B的外侧的特征线的倾斜相当于图23B的转换部50c2 (图19的转换部50c2)的增益。
[0172]如图23A所示,在点A与点B的外侧,计算与目标点T的Y坐标值Y_Cbc (代表点Z与目标点T之间的偏差)相对应的横摆力矩修正值。即，在点A的外侧(Y_Cbc值为正)，随着Y_Cbc变大而增大横摆力矩修正值。在点B的外侧(Y_Cbc值为负)，随着Y_Cbc变小而减小横摆力矩修正值。由此，在目标点T没有位于点A与点B之间的情况下(即，当代表点Z与目标点T之间的偏差Y_Cbc的绝对值，与作为第一阈值的、点A的Y坐标值Y_1或点B的Y坐标值Y_r的绝对值相比更大时)，进行以使代表点Z向目标点T接近的方式对车辆主体I施加横摆力矩的控制(技术方案4)。另外，以使对车辆主体I施加的横摆力矩随着偏差Y_Cbc的绝对值变大而变大的方式进行控制(技术方案5)。当横摆力矩修正值达到最大修正值或最小修正值时，为了防止急剧旋转，横摆力矩修正值设为固定。此外，在这种目标点T没有处于点A与点B之间的情况下，也可以代替将横摆力矩修正值作为变量值来计算并输出的情况，而输出固定的横摆力矩修正值。
[0173]在此，对在图23所示的点AB之间将横摆力矩修正值设为O的提案进行说明(技术方案4)。通过以使目标点T与代表点Z—致的方式进行控制，而若车辆主体I向前方行驶，则点W变得位于接触板4La或4Ra的中心。但是,这种情况下，即使点W从接触板4La或4Ra的中心仅稍微偏移了一点，就计算出横摆力矩修正值，因此，通过该方式来实现横摆力矩修正的执行机构(本实施方式的情况下，转舵装置40的反作用电机42或转向电机43 (图5)、后轮的电动机6L、6R (图3))的动作频率会增加。通过在点AB之间将横摆力矩修正值设为0，能够降低后轮的电动机6L、6R的动作频率，从而能够确保控制的稳定性和舒适的乘坐感觉。根据接触板4La或4Ra的宽度，来决定不需要进行该横摆力矩修正的点AB的范围即可。
[0174]另外，通过以使对车辆主体I施加的横摆力矩随着偏差Y_Cbc的绝对值变大而变大的方式进行控制(技术方案5)，从而在行驶中接触板4La、4Ra从滑接导线3L、3R向横向大幅偏移的情况下，车辆主体I会快速返回至接触板4La、4Ra的中心,能够确实地防止自卸卡车从滑接导线3L、3R的行驶道路偏移。
[0175] 接着，通过步骤330选择并输出横摆力矩控制模式。此时，在通常的行驶中，由于没有降低车速的要求(由驾驶员的减速操作或其他控制导致的减速)，所以选择“ I ”作为横摆力矩控制模式。
[0176](向滑接导线的追随控制的其他例)
[0177]接着，使用图24~图27来说明向滑接导线的追随控制的其他例。图24是设定了滑接导线追随控制的偏移监控点的、与图20及图22相同的图。图25是表示图21所示的流程图中的代替向滑接导线的追随控制步骤300的步骤300’的流程图。
[0178]如图24所示，作为滑接导线追随控制的偏移监控点，在点A的外侧(Y坐标较大的一侧)的Y坐标值Y_l’的位置上设定有点Α’(第二阈值)，在点B的外侧(Y坐标的负值较小的一侧)的Y坐标值Y_r’的位置上设定有点B’(第二阈值)。
[0179]在图25中，直到计算横摆力矩修正值的步骤320为止的处理都与上文说明的图21相同。在步骤320的处理之后，通过步骤321进一步判断目标点T的位置，即判断目标点T是否位于点A’与点B’之间(Y_l’≤Y_Cbc、Y_r’≥Y_Cbc)。若判断结果为肯定，则由于车辆可能会从无轨行驶道路偏移，所以通过步骤322用声音及/或显示向驾驶员发出警告，以进行转舵修正(技术方案6)。
[0180]通过接下来的步骤323的处理，根据目标点T的位置来修正目标车速。图26是表示此时的目标车速修正值的计算方法的一例的图。如该图所示，在目标点T没有位于点A’与点B’之间的情况下，以根据从点A’和点B’的偏移程度，而使目标车速减小的方式计算目标车速的修正值。即，在点A’的外侧(Y_Cbc值为正)，随着Y_Cbc变大而增大目标车速的减小侧的修正值。在点B’的外侧(Y_Cbc值为负)，随着Y_Cbc变小而减小目标车速的减小侧的修正值。由此，在目标点T没有位于点A’与点B’之间的情况下(即，当代表点Z与目标点T之间的偏差Y_Cbc的绝对值，与作为第二阈值的、点A’的Y坐标值Y_1 ’或点B’的Y坐标值Y_r’的绝对值相比更大时)，以使行驶速度随着偏差Y_Cbc的绝对值变大而变小的方式进行控制。这样地降低车速的方式，具有减轻驾驶员的操作负担、和带来安全感的效果。
[0181]图27是表示目标车速修正值的计算方法的其他例的图。如图27所示，在目标点T位于点A’与点B’之间的情况下，还可以进行随着目标点T向代表点Z接近而增大目标车速的修正。即，在点A’的内侧(Y_Cbc值为正)，随着Y_Cbc变小而增大目标车速的增加侧的修正值。在点B’的内侧(Y_Cbc值为负)，随着Y_Cbc变大而减小目标车速的增加侧的修正值。由此，在目标点T位于点A’与点B’之间的情况下(即，当代表点Z与目标点T之间的偏差Y_Cbc的绝对值，与作为第二阈值的、点A’的Y坐标值Y_l’或点B’的Y坐标值Υ_r’的绝对值相比更小时)，以使行驶速度随着偏差Y_Cbc的绝对值变小而变大的方式进行控制。这样地增大车速的方式，具有提高作业效率的效果。
[0182]图28是表示通过目标车速的修正值进行的电机扭矩的生成方法的、与图10相同的图。如图28所示，在转换部IOOc中对如上所述计算的目标车速的修正值施加增益，而转换成电机扭矩指令值。接着，在由运算部IOOb计算出的电机扭矩指令值(将与由横摆力矩控制部102 (图8)所生成的横摆力矩指令值相对应的电机扭矩修正值1'_1^_￥、1'_1?_￥与由处理部IOOa所选择的扭矩指令值相加而得到的值)中，加上由转换部IOOc计算出的与目标车速的修正值相对应的电机扭矩指令值，而计算电机扭矩指令值T_ML、T_MR。
[0183]接着，说明通过图26所示的目标车速的修正值而将目标车速修正得较低的情况下的横摆力矩控制模式。如图9所示，在电机扭矩以100%输出的情况下，当生成横摆力矩时，需要缩小左右的某一方的电机扭矩。由此车辆无法维持此时的车速，因此，会造成速度降低。也就是说，在以降低目标车速的方式进行修正的情况下，如果不是通过转向扭矩修正进行横摆力矩修正，而是通过电机扭矩的修正来进行横摆力矩修正的话，则通过控制左右的电动机6L、6R就能同时进行对车辆主体I施加横摆力矩的控制、和行驶速度的控制(技术方案7)。由此，能够同时实现横摆力矩的生成和减速，还能进行高效率的控制。
[0184](接触板的升降控制)
[0185]接着，对接触板的升降控制步骤400进行说明。
[0186]如图20、图22及图24所示，作为接触板4La或4Ra与滑接导线3L或3R相接触而持续获得良好电力的接触板4La或4Ra上的点W的Y坐标Y_p_t的范围，设定点C和点D。
[0187]在图21的步骤410中，根据算式(7)从目标点T、U中计算滑接导线3L或3R的倾斜。根据该倾斜和目标点T的坐标，通过步骤420计算接触板4La或4Ra与滑接导线3L或3R的交点W的坐标。该坐标根据算式(8)计算。接着,通过步骤430计算交点W的Y坐标的在下一步骤中的估计值Y_P_t+l。然后，在步骤440中，用计时器测量该估计值位于规定范围、即点C与点D之间(Y_min ( Y_p_t+1 ( Y_max)的状态的持续时间，并判断该状态是否持续了例如I秒以上。在步骤440中，若点W位于点C与点D之间的状态持续了 1秒以上，则将处理转移到步骤450，允许将接触板4La、4Ra升起。此时，例如还可以通过声音及/或显示来告知驾驶员可以升起接触板4La、4Ra。若驾驶员进行开关操作，则车辆控制装置50输出上升控制的指令信号，升降控制装置31根据该指令信号对接触板4La、4Ra进行上升控制。另外，例如还可以为，当接触板4La、4Ra正在下降时，不依靠驾驶员进行升降的操作，而是自动地将接触板4La、4Ra升起。车辆控制装置50输出上升控制的指令信号，升降控制装置31根据该指令信号对接触板4La、4Ra进行上升控制。此时，例如还可以通过声音及/或显示来告知驾驶员接触板4La、4Ra会自动上升。
[0188]另一方面，若步骤440中位于规定范围的状态不足I秒，则处理转移到步骤460，如果接触板4La、4Ra正在上升，则通过声音及/或显示来提示驾驶员使其下降。另外，还可以使其自动下降。此时，优选为，例如通过声音及/或显示来告知驾驶员接触板4La、4Ra会自动下降。进一步地，若接触板4La、4Ra是正在下降的状态的话，则禁止将接触板4La、4Ra升起。此时，优选为，通过声音及/或显示来告知驾驶员目前正处于禁止升起接触板4La、4Ra的状态。在这些情况下，车辆控制装置50通过驾驶员的开关操作或者自动地输出指令信号，升降控制装置31根据该指令信号对接触板4La、4Ra进行下降控制。由此，能够减轻自卸卡车进入无轨行驶区间后在将接触板4La、4Ra升起或下降时给操作人员造成的负担。
[0189]在图21的步骤440中，判断估计值Y_p_t+1位于点C与点D之间(Y_min ( Y_p_t+1 < Y_max)的状态是否持续了例如I秒以上，但还可以不进行这种判断，而是当估计值￥_p_t+l位于点C与点D之间(Y_min ( Y_p_t+1 ( Y_max)时,直接转移到步骤450的处理，当估计值Y_P_t+l没有位于点C与点D之间(Y_min ( Y_p_t+1 ( Y_max)时,直接转移到步骤450的处理。但是，步骤440的处理作为防止判断偏差的目的是有效的，该判断偏差是在由于路面的凹凸不平或图像处理中杂讯的影响而导致Y_p_t不稳定时，重复发生超过规定范围、或进入规定范围的情况而产生的。
[0190]图29是表示代替步骤440的使用计时器的处理的、滞后(hysteresis)处理的图。如图29所示，当点W位于点C与点D之间时，以增大点C与点D之间的距离的方式改变点C与点D的设定。另一方面，当点W没有处于点C与点D之间时，以缩小点C与点D之间的距离的方式改变点C与点D的设定。这样，即使对点C与点D之间的距离设置了滞后，也能得到与步骤440的计时处理相同的效果。
[0191](其他)
[0192]在本实施方式中，在使用摄像机来作为滑接导线检测装置的情况下，将摄像机朝向的方向设为正上方，但如图30所示，也可以拍摄车辆的前上方。由此，在车辆的行进方向上所拍摄的滑接导线较长，因此变得易于判断作为对象的滑接导线。另一方面，越向前方移动拍摄范围，由进入至拍摄范围的景色所造成的杂讯就越增多。也可以根据使用本发明的环境来调整摄像机的拍摄徂围。
[0193]附图标记说明
[0194]I车辆主体
[0195]2装载容器
[0196]3L、3R滑接导线
[0197]4L、4R集电装置
[0198]4La、4Ra 接触板
[0199]4a液压活塞装置
[0200]4b液压活塞
[0201]4c活塞杆
[0202]4d液压配管
[0203]4e液压设备
[0204]4f 绝缘体
[0205]4g 电线
[0206]4h升降指令信号
[0207]5L、5R 后轮
[0208]6L、6R 电动机
[0209]6La、6Ra 输出轴
[0210]7L、7R 减速器
[0211]11加速踏板
[0212]12减速踏板
[0213]13变速杆
[0214]14组合传感器
[0215]15摄像机
[0216]16L、16R电磁拾取传感器
[0217]21发动机
[0218]21a 电子调速器
[0219]22交流发电机[0220]23整流电路
[0221]24检测电阻
[0222]25 电容器
[0223]26斩波电路
[0224]27栅极电阻
[0225]28其他的发动机负载
[0226]30逆变器控制装置
[0227]30a扭矩指令运算部
[0228]30b 电机控制运算部
[0229]30c逆变器(开关元件)
[0230]31升降控制装置
[0231]32转舵控制装置
[0232]32a转换部
[0233]32b运算部
[0234]32c转换部
[0235]32d运算部
[0236]40转舵装置
[0237]41 方向盘
[0238]42带转舵角传感器的反作用电机
[0239]43带转向角传感器的转向电机
[0240]44齿条和小齿轮
[0241]45L、45R 前轮
[0242]50车辆控制装置
[0243]50a图像信息处理部
[0244]50b车辆状态量计算部
[0245]50c车辆状态量控制部
[0246]50Cl 运算部
[0247]50c2 转换部
[0248]50c3 转换部
[0249]50c4 运算部
[0250]51照明装置
[0251]52绝缘体
[0252]53 支柱
[0253]100控制器
[0254]IOOa 处理部
[0255]IOOb 运算部
[0256]101车速控制部
[0257]IOla 运算部
[0258]IOlb 转换部[0259]IOlc 开关部
[0260]IOld零值输出部
[0261]102横摆力矩控制部
[0262]102a 运算部
[0263]102b转舵扭矩控制部
[0264]102c电机扭矩控制部
[0265]102d最佳分配控制部
[0266]102e 开关部
[0267]200控制装置
[0268]P、Q、R、S 目标点
[0269]P’、Q’、R’、S’ 代表点
[0270]T目标点
[0271]Z代表点(控制点)
[0272]e_Lad 偏差
[0273]Θ _L 倾斜
[0274]Y_Cbc 偏差
[0275]Θ _t 倾斜
[0276]Y_1、Y_r点A、B的Y坐标值(第一阈值)
[0277]Y_l’、Y_r’点A’、B’的Y坐标值(第二阈值)
【权利要求】
1.一种电驱动自卸卡车，将设在车辆主体(1)上的能够升降的集电装置(4L、4R)的接触板(4La、4Ra)升起，并使该接触板与沿着道路而设的滑接导线接触，并从所述滑接导线接收电力而行驶，其特征在于，所述电驱动自卸卡车具有: 滑接导线检测装置(15)，设在所述车辆主体上，且在行驶中从所述滑接导线的下方检测所述滑接导线；和 控制装置(200)，进行如下的控制:基于由所述滑接导线检测装置所检测出的信息，而以使所述车辆主体追随所述滑接导线地行驶的方式，对所述车辆主体施加横摆力矩。
2.根据权利要求1所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，所述控制装置进行如下的控制:基于由所述滑接导线检测装置所检测出的信息，来计算所述车辆主体的至少一个代表点、和位于所述滑接导线上的至少一个目标点，并以使所述代表点向所述目标点接近的方式对所述车辆主体施加横摆力矩。
3.根据权利要求1所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，所述控制装置进行如下的控制:基于由所述滑接导线检测装置所检测出的信息，来计算所述车辆主体相对于所述滑接导线的倾斜，并以使所述倾斜变小的方式对所述车辆主体施加横摆力矩。
4.根据权利要求2所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，所述控制装置进行如下的控制:计算所述代表点与所述目标点之间的偏差，当该偏差的绝对值比第一阈值大时，以使所述代表点向所述目标点接近的方式对所述车辆主体施加横摆力矩。
5.根据权利要求4所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，当所述偏差的绝对值比所述第一阈值大时，所述控制装置随着所述偏差的绝对值变大而使对所述车辆主体施加的横摆力矩增大。
6.根据权利要求2所述的`电驱动自卸卡车，其特征在于，所述控制装置计算所述代表点与所述目标点之间的偏差，当该偏差的绝对值比第二阈值大时，警告所述车辆主体有向道路外偏移的倾向。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，还具有行驶用的左右的电动机(6L、6R)， 所述控制装置通过控制所述左右的电动机，而同时进行对所述车辆主体施加横摆力矩的控制、和行驶速度的控制。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，还具有行驶用的左右的电动机(6L、6R)、和转舵装置(40 )， 所述控制装置具有车辆控制装置(50)、控制器(100)、逆变器控制装置(30)、和转舵控制装置(32)， 所述车辆控制装置基于由所述滑接导线检测装置所检测出的信息，来运算用于以使所述车辆主体追随所述滑接导线地行驶的方式对所述车辆主体施加横摆力矩的横摆力矩修正值， 所述控制器基于所述横摆力矩修正值，并通过所述逆变器控制装置及所述转舵控制装置，来控制所述左右的电动机和所述转舵装置的至少一方。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的电驱动自卸卡车，其特征在于，所述滑接导线检测装置具有: 摄像机(15)，设在所述车辆主体上，且在行驶中连续拍摄所述滑接导线；和照明装置(51 )，设在所 述车辆主体上，且照亮所述滑接导线。
【文档编号】B60L5/24GK103596799SQ201280025586
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年6月2日
【发明者】斋藤真二郎, 中岛吉男 申请人:日立建机株式会社