JP2004257294A - ハイブリッドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッドシステムにおいて、電動機器による充分なエンジンアシストを追従性よく行うこと。
【解決手段】ハイブリッドシステムにおいて、エンジン２の駆動力を、モータ５の駆動力によりアシストして動力伝達装置３を駆動して加速アシストによる航走を行う場合には、操作レバー９の操作速度と、エンジン２のスロットル開度速度と、操作レバー９の操作時間と、エンジン２の回転変動時間とに基づいて、モータ５の出力を調節する。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッドシステムに関し、特に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストする駆動形態を有するハイブリッドシステムに関する。なお、本発明における「ハイブリッド」とは、エンジンと電動機器から機械的駆動力を得るという意味である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動力伝達装置の駆動源として、エンジンの他に、電動機器等を備えたハイブリッドシステムが知られており、例えば、自動車や船舶等の移動体に搭載されている。このハイブリッドシステムにおいては、エンジンのみの駆動力により移動（走行または航走）を行う形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして移動を行う形態とを、移動体が移動する際の条件によって切り換えることを可能としていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−８６３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして移動を行う場合には、次のような不具合があった。
レバーやアクセル等の操作具を操作することによって、エンジンおよび電動機器の回転数制御（調速制御）を行っていたが、レバー等の操作速度とエンジンのスロットル開度（スロットル位置）との間には、応答性に違いがあり、レバー等の操作速度に見合うだけのスロットル開度に達するのに時間を要し、十分な電動機器によるアシストを行うことができなかった。
また、エンジン回転数を検出し、検出されたエンジン回転数に基づいて、電動機器への回転数指示を行い、電動機器に供給する電機子電流を調節していたため、電動機器の追従性が十分でないという問題があった。そして、この追従性の問題に伴い、移動体の加減速時においては、次のような不具合があった。これについて、図１２を用いて説明する。図１２には、船舶に適用された従来のハイブリッドシステムにおけるエンジン回転数、電動機器に供給される電機子電流等の経時変化を示している。電動機器に供給される電機子電流により、電動機器の出力は、主として決定されるため、電動機器の出力の経時変化は、図１２に示す電機子電流の経時変化と、略同様となる。
図１２に示すように、移動体の減速時に、エンジンの回転数が減少すると、電動機器の追従性が不十分なために、エンジンが電動機器の負荷となり、電機子電流が瞬時に増加し、電動機器が余分な仕事をしてしまうという不具合が発生していた。逆に、加速時には、エンジンの回転数が増加すると、電動機器の追従性が不十分なために、電動機器の負荷が軽くなり、エンジンにより電動機器が回される回生状態になるという不具合が発生していた。
そこで、本発明では、レバー等の操作速度とエンジンのスロットル開度速度を検出し、検出された操作速度とスロットル開度速度に基づいて電動機器の出力を制御することにより、電動機器の追従性の向上を図り、電動機器による充分なアシストを実現することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、操作具の操作時間を検出する操作時間検出手段と、操作具の操作位置と操作時間とにより操作具の操作速度を演算する操作速度演算手段と、エンジンのスロットル位置を検出するスロットル位置検出手段と、エンジンのスロットル位置からスロットルの開度速度を演算するスロットル開度速度演算手段と、エンジンの回転数の変動時間を検出する回転変動時間検出手段と、電動機器の出力を調節する電動機器出力調節手段とを備えるとともに、移動体の加速時に、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして、動力伝達装置を駆動する場合には、操作具の操作速度と、エンジンのスロットル開度速度と、操作具の操作時間と、エンジンの回転変動時間とに基づいて、電動機器の出力を調節するものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、移動体の減速時には、電動機器を停止させるものである。
【０００７】
請求項３においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、エンジンのスロットル位置を調節するスロットル位置調節手段と、該スロットル位置調節手段の作動位置を検出する作動位置検出手段と、該作動位置検出手段により検出されるスロットル位置調節手段の作動位置を操作具の操作位置に換算する操作位置換算手段と、前記操作位置検出手段により検出される操作具の操作位置と操作位置換算手段により換算される操作具の操作位置との偏差を演算する操作位置偏差演算手段と、操作具の操作位置の偏差に基づいてスロットル位置調節手段の作動位置を多段階に変更する作動位置調節手段とを備えるものである。
【０００８】
請求項４においては、請求項３記載のハイブリッドシステムにおいて、前記操作具の操作位置の偏差が０となる目標値付近にて、作動位置調節手段を構成するモータを停止させないものである。
【０００９】
請求項５においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、通常の駆動域と、電動機器にとってエンジンが負荷となるエンジンブレーキ域と、電動機器がエンジンにより回される回生域とを有する制御マップに基づいて、電動機器の出力を制御するハイブリッドシステムにおいて、移動体の加速時に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストして動力伝達装置を駆動する際に、前記制御マップ上で、通常の駆動域とエンジンブレーキ域との境界線を超えて、エンジンブレーキ域にて電動機器が駆動される場合には、エンジンブレーキ域での電動機器の駆動を、所定時間経過前までは許容し、該所定時間経過後は、加速を継続しているならば、エンジンブレーキ域から前記境界線上まで引き戻し、該境界線上にて、電動機器を駆動させ、加速を終了しているならば、エンジンブレーキ域から前記境界線を超えて通常の駆動域まで引き戻し、通常の駆動域にて、電動機器を駆動させるものである。
【００１０】
請求項６においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、通常の駆動域と、電動機器にとってエンジンが負荷となるエンジンブレーキ域と、電動機器がエンジンにより回される回生域とを有する制御マップに基づいて、電動機器の出力を制御するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、移動体の船体の減速時に、操作具の操作位置に基づいてエンジンの減速目標回転数を演算する減速目標回転数演算手段と、減速目標回転数から電動機器の減速目標出力を演算する減速目標出力演算手段と前記制御マップ上で、エンジンの減速目標回転数における電動機器の減速目標出力が、通常の駆動域と回生域との境界線を下回るか否かを判定する判定手段とを備えるとともに、移動体の減速時に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストして動力伝達装置を駆動する際に、前記判定手段により、予め制御マップ上で、電動機器の減速目標出力が前記境界線を下回ると判定された場合には、電動機器の減速目標出力として、演算された減速目標出力に替えて、新たに前記境界線上の値を採用するものである。
【００１１】
請求項７においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、操作具の操作位置とエンジン回転数とに基づいてクラッシュアスターンを判定するクラッシュアスターン判定手段と、電動機器の出力を調節する電動機器出力調節手段とを備えるとともに、クラッシュアスターン判定手段によりクラッシュアスターンと判定された場合には、電動機器を最大出力にて逆回転で駆動させて、エンジンの駆動力をアシストするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について添付の図面を用いて説明する。
図１は本発明の一つである「エンジン、発電機、モータ、および動力伝達装置」よりなるハイブリッドシステム（以下、「ハイブリッドシステムＡ」という。）を示す図、図２はハイブリッドシステムＡの動作モードの一例を示す図、図３はエンジンアシスト（定常アシスト）制御を示す図、図４はモータ出力の制御マップを示す図、図５はスロットルアクチュエータの制御を示すブロック図、図６はレバー位置と出力電圧の関係を示す図、図７はレバー位置の偏差とＰＷＭ出力の関係を示す図、図８はエンジンアシスト（加速アシスト）制御を示す図、図９はエンジンのスロットル変位の演算を示す図、図１０はスロットルアクチュエータのスロットルモータへの指令値の演算を示す図、図１１はエンジン回転数、モータ回転数、電機子電流、モータ指令値等の経時変化を示す図、図１２は従来のシステムのエンジン回転数、電機子電流等の経時変化を示す図、図１３はエンジンの回転数についての目標値制御の手順を示す図、図１４はエンジンのスロットル位置についての目標値制御の手順を示す図、図１５は通常航走時とクラッシュアスターン時の動力伝達方向を示す図、図１６はクラッシュアスターン時のモータ指令値を示す図、図１７はクラッシュアスターン時の制御の手順を示す図、図１８は本発明の一つである「エンジン、モータジェネレータ、および動力伝達装置」よりなるハイブリッドシステム（以下、「ハイブリッドシステムＢ」という。）を示す図、図１９はハイブリッドシステムＢの動作モードの一例を示す図、図２０はハイブリッドシステムＢのスタータ機能を示す図、図２１はハイブリッドシステムＢのモータジェネレータによる動力アシスト機能を示す図、図２２はハイブリッドシステムＢの電力供給（発電あり）機能を示す図、図２３はハイブリッドシステムＢの電力供給（発電なし）機能を示す図である。
【００１３】
本発明の一つであるハイブリッドシステムＡについて説明する。
ハイブリッドシステムＡは、図１に示すような構成である。ハイブリッドシステムＡでは、水中推進用に備えられるプロペラ４の駆動をエンジン２とモータ５との両方により可能としている。なお、後述するように、図１８に示すハイブリッドシステムＢのような構成とすることも可能である。また、以下では、ハイブリッドシステムを船舶について適用した実施例について説明しているが、その他の移動体（例えば、自動車等）に適用することも可能である。
【００１４】
図１において、システム１は、エンジン２および動力伝達装置３を有しており、該動力伝達装置３としてはセイルドライブが用いられ、その後下部にはプロペラ４が接続されている。これにより、システム１は船舶の推進システムとして利用することができる。
エンジン２からの駆動力は動力伝達装置３によりプロペラ４に伝達され、その結果プロペラ４が回転駆動される。動力伝達装置３内にはクラッチが備えられており、該クラッチによりエンジン２からの駆動力の断接と動力伝達の回転方向（プロペラ４の回転方向）の切り換えを行うようにしている。
なお、本実施例においては、システム１は動力伝達装置３がエンジン２の下方へ大きく延出し、該動力伝達装置３に直接プロペラ４が取り付けられたセイルドライブに構成されているが、動力伝達装置３の後端部に、プロペラ４のプロペラ軸が装着されるマリンギアに構成することもできる。
【００１５】
また、本システムにおいては、エンジン２と動力伝達装置（セイルドライブ）３との間に、発電機器である発電機１０を介装している。エンジン２により発電機１０を駆動して、該発電機１０により発電された電力は、電動機駆動用に用いられたり、船内電力として供給されたりするようにしている。
【００１６】
発電機１０は、例えば、高周波発電機に構成されており、該発電機１０の出力部には、リレー（電磁開閉器）１１、整流機器１２、インバータ１５が接続されている。
また、発電機１０は前記整流機器１２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流／直流コンバータ）１３と接続されている。
【００１７】
整流機器１２は、例えば、平滑用コンデンサで構成されており、発電機１０により発電された交流電力を整流・平滑化して、直流に変換する。整流機器１２からＤＣ／ＤＣコンバータ１３に送られた電力は、該ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により所定の電圧に変圧されて、リレー１７を介してバッテリ１４を充電する。
【００１８】
一方、整流機器１２からインバータ１５に送られた電力は、該インバータ１５により交流に変換されて、切換機器１９を介して出力ソケット２０から交流電力として船内供給可能とされ、商用電源（外部電源）から電力を供給できない場合であっても、船室内に備えられた電化製品等に対しても電力を供給することができる。また、切換機器１９にて商用電源とインバータ１５により変換された交流電力とを切換可能としている。このように、インバータ１５を介して電気負荷（ＡＣ出力）が接続できるようにしている。なお、切換機器１９を切換スイッチで構成して手動により切り換えを行ってもよく、また、電磁接触器で構成してインバータ出力と商用電源との切り換えを自動で行ってもよい。電磁接触器で構成する場合には、該電磁接触器にシステムコントローラ７からオン・オフ信号が入力されるように、システムコントローラ７と接続しておく。そして、インバータ１５には、リレー１５ａが内蔵されており、該リレー１５ａはシステムコントローラ７と接続されている。
【００１９】
動力伝達装置３の上端部には電動機器（モータ）５が設置されており、該モータ５の出力軸は動力伝達装置３の伝達軸と接続されている。モータ５はモータコントローラ６と接続されており、該モータコントローラ６によりモータ５を制御する構成としている。また、モータコントローラ６はシステムコントローラ７と接続されており、該システムコントローラ７からの指令がモータコントローラ６へ入力されるようにしている。
また、モータコントローラ６は、リレー１８を介して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とバッテリ１４に接続されており、バッテリ１４、またはＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して発電機１０から電力供給を受けて、フィールド電流（界磁電流）で発生させた磁界とアマチュア電流（電機子電流）によりモータ５を駆動する。そして、モータコントローラ６がこれらの電流または電圧を制御してモータ５の回転数およびトルクを制御する。モータコントローラ６は、モータ５の出力調節手段として機能する。
【００２０】
船体の前後進の切り換えやエンジン２の駆動力の調節は、船舶の操作部８に配設されるモード切換スイッチ（図示せず）や操作レバー９等の操作具を操作することによって行われる。また、操作レバー９の近傍には、該操作レバー９の操作位置を検出する位置センサ（図示せず）が付設されており、該位置センサはシステムコントローラ７と接続されている。位置センサは、操作レバー９の操作位置検出手段として機能する。
【００２１】
モード切換スイッチはシステムコントローラ７と接続されており、該モード切換スイッチを操作すると、モード切換スイッチの切換位置に対応したモード信号がシステムコントローラ７に入力され、該システムコントローラ７により本システムの航走モード（駆動形態）が切り換えられて、各航走モードに対応した制御が行われるようにしている。
具体的には、図２に示すように、モード切換スイッチの操作による「航走モード」の切り換えにより、プロペラ４をエンジン２のみにより駆動するモードと、プロペラ４をエンジン２により駆動しつつ、モータ５により駆動をアシストするモードと、プロペラ４をモータ５のみにより駆動するモードと、の３種類のパターンにより行うことを可能としている。
【００２２】
操作レバー９を操作すると、該操作レバー９の操作位置が位置センサにより検出され、操作位置に応じた信号がシステムコントローラ７に入力され、該システムコントローラ７は入力された信号に基づいてシフトアクチュエータ２１およびスロットルアクチュエータ２２を作動させる。
シフトアクチュエータ２１は動力伝達装置３のクラッチに接続されており、該シフトアクチュエータ２１の作動によりクラッチを作動させるように制御している。こうして、前述したように、クラッチを作動させることにより、エンジン２の駆動力が断接され、あるいは正転・逆転を切り換えられて、プロペラ４へ伝達される。なお、シフトアクチュエータ２１には、該シフトアクチュエータ２１の作動位置を検出するポテンショ（図示せず）が付設されている。ポテンショは、システムコントローラ７と接続されており、該ポテンショにより検出されたシフトアクチュエータ２１の作動位置がシステムコントローラ７に入力される。
【００２３】
スロットルアクチュエータ２２はエンジン２のスロットルに接続されており、該スロットルアクチュエータ２２の作動により、エンジン２のスロットル位置（スロットル開度）を調節して、燃料噴射量を調節し、エンジン２の駆動力（回転数）を調節可能としている。スロットルアクチュエータ２２は、エンジン２のスロットル位置調節手段として機能する。なお、スロットルアクチュエータ２２には、該スロットルアクチュエータ２２の作動位置を検出するポテンショ（図示せず）が付設されている。ポテンショは、システムコントローラ７と接続されており、該ポテンショにより検出されたスロットルアクチュエータ２２の作動位置がシステムコントローラ７に入力される。ポテンショは、スロットルアクチュエータ２２の作動位置検出手段として機能する。
ただし、本システムの航走モードがモータ単独航走となっている場合には、スロットルアクチュエータ２２の作動によるエンジン２の燃料噴射量の調節は行われない。モータ単独航走の場合には、スロットルアクチュエータ２２の作動に替えて、モータコントローラ６の制御が行われる。モータコントローラ６の制御により、前述したように界磁電流で発生させた磁界と電機子電流を制御してモータ５の回転数を調節する。
このように、操作レバー５１を操作して、その操作位置を調節することにより、船体の前進・中立・後進を切り換えるとともに、エンジン２の駆動力（回転数）またはモータ５の駆動力（回転数）の調節を行っている。なお、本システムの航走モードがエンジンアシストとなっている場合には、モータ５の回転数をエンジン２の回転数に連動させて制御することとしている。
【００２４】
エンジン２内にはエンジン２始動用のスタータモータ２ａと機関付発電機であるオルタネータ２ｂが備えられており、該スタータモータ２ａはリレー２５を介してスタータバッテリ２４と接続され、該スタータバッテリ２４はオルタネータ２ｂと接続されている。また、スタータモータ２ａ、オルタネータ２ｂ、スタータバッテリ２４はメインリレー２６を介して前記システムコントローラ７と接続されている。オルタネータ２ｂからの発電出力は、エンジン２のスタータモータ２ａを駆動するためのスタータバッテリ２４に充電され、該スタータバッテリ２４に蓄積された電力をエンジン２始動の際に用いるようにしている。
【００２５】
以上のように構成される本システムにおいて、メインコントローラとしてのシステムコントローラ７は次のように機能して、本システムの制御を行う。前述したように、システムコントローラ７は操作部８の操作レバー９に付設される位置センサおよびモード切換スイッチと接続されている。また、システムコントローラ７は、パワーユニット６１・６２（図５）を介してシフトアクチュエータ２１およびスロットルアクチュエータ２２、並びに該シフトアクチュエータ２１およびスロットルアクチュエータ２２にそれぞれ付設されるポテンショと接続されている。
【００２６】
また、システムコントローラ７はエンジン２と接続されており、該エンジン２からシステムコントローラ７にエンジン回転数が入力される。エンジン２の回転数は、エンジン２に付設される回転数センサ３５により検出される。回転数センサ３５は、エンジン２の回転数検出手段として機能する。
【００２７】
また、システムコントローラ７はモータ５と接続されており、該モータ５からシステムコントローラ７にモータ回転数およびモータ５の温度が入力される。モータ５の回転数は、モータ５に付設される回転数センサ３６により検出され、モータ５の温度は、サーミスタ等の温度センサ（図示せず）により検出される。
【００２８】
また、システムコントローラ７はモータコントローラ６と接続されており、該システムコントローラ７はモータコントローラ６に対して回転方向信号、出力信号、モード信号等を出力する。一方、モータコントローラ６は、モータ５に異常が発生した場合には、アラーム信号をシステムコントローラ７へ送る。
また、システムコントローラ７は発電機１０と接続されており、該発電機１０からシステムコントローラ７に発電機１０の温度が入力される。発電機１０の温度は、サーミスタ等の温度センサ（図示せず）により検出される。
【００２９】
また、システムコントローラ７はリレー１１・１５ａ・１７・１８と接続されており、該システムコントローラ７は、図２に示すように、リレー１１・１５ａ・１７・１８のオン・オフ（開閉）を制御する。このオン・オフ制御は、船舶の航走状態、バッテリ１４の充放電状態、インバータ１５に接続される電気負荷（インバータ負荷）等の状態に基づいて行われている。また、システムコントローラ７はＤＣ／ＤＣコンバータ１３に接続されており、該システムコントローラ７はＤＣ／ＤＣコンバータ１３に対して充電電流指示を送る。
【００３０】
また、システムコントローラ７はバッテリ１４と接続されており、該バッテリ１４からシステムコントローラ７にバッテリ１４の充放電状態を表す電圧値・電流値が入力される。バッテリ１４の電圧値および電流値はそれぞれ、電圧センサ３３、電流センサ３４により検出される。
【００３１】
また、システムコントローラ７はインバータ１５に接続されており、該システムコントローラ７はインバータ１５（リレー１５ａ）に対してオン・オフ信号を出力する。一方、インバータ１５はシステムコントローラ７に対してインバータ１５に接続される電気負荷の状態を表すインバータ入力電圧値、インバータ入力電流値、アラーム信号を出力する。インバータ入力電圧値およびインバータ入力電流値は、それぞれ、電圧センサ３１および電流センサ３２により検出される。
【００３２】
また、システムコントローラ７は表示モニタ２３と接続されており、該表示モニタ２３はシステムコントローラ７に入力される種々の検出値等を表示して、操船者が本システムの状態を把握できるようにしている。
【００３３】
更に、システムコントローラ７は、後述するように、本システムにおいて、操作レバー９の操作時間を検出する操作時間検出手段、操作レバー９の操作位置と操作時間とにより操作レバー９の操作速度を演算する操作速度演算手段、エンジン２のスロットル位置からスロットル開度速度を演算するスロットル開度速度演算手段、エンジン２の回転数の変動時間を検出する回転変動時間検出手段、スロットルアクチュエータ２２の作動位置を操作レバー９の操作位置に換算する操作位置換算手段、操作レバー９の操作位置の偏差を演算する操作位置偏差演算手段、スロットルアクチュエータ２２の作動位置を多段階に変更する作動位置調節手段、操作レバー９の操作位置に基づいてエンジン２の減速目標回転数を演算する減速目標回転数演算手段、減速目標回転数からモータ５の減速目標出力を演算する減速目標出力演算手段、操作レバー９の操作位置とエンジン２の回転数とに基づいてクラッシュアスターンを判定するクラッシュアスターン判定手段としても機能している。
【００３４】
本システムでは、例えば、図２に示すようなＨ１からＨ１６までの動作モードがある。以下、各モードについて説明する。
【００３５】
Ｈ１およびＨ２は、モータ５のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するモードであり、モータ５の駆動源はバッテリ１４である。これらのモードによりエンジン停止状態でも航行可能となる。
【００３６】
Ｈ３およびＨ８は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するモードであり、モータ５の駆動源はバッテリ１４である。これらのモードにより、発電機１０が損傷等でその電力が使用できない場合であっても、モータ５によるエンジンアシストが可能となる。なお、本実施例で「エンジンアシスト」とは、セイルドライブ３およびプロペラ４の駆動負荷の一部をモータ５により賄うことを意味し、エンジンアシストには、「定常アシスト」と「加速アシスト」がある。
【００３７】
Ｈ４およびＨ９は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するモードであり、モータ５の駆動源は発電機１０の電力である。これらのモードにより、バッテリ１４が損傷等でその電力が使用できない場合であっても、モータ５によるエンジンアシストが可能となる。
【００３８】
Ｈ５およびＨ１０は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動し、モータ５を駆動するに当たって発電機１０の電力が不足するときはバッテリ１４の放電により不足電力を補い、発電機１０の電力に余裕があるときはバッテリ１４を充電するモードである。これらのモードにより、モータ５の所要駆動力を確保してバッテリ１４の充電が可能となる。
【００３９】
Ｈ６およびＨ１１は、エンジン２および発電機１０の電力により駆動されるモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、インバータ１５を介して発電機１０の電力を供給するモードである。これらのモードにより、インバータ１５の電気負荷への電力供給とモータ５によるエンジンアシストの両立が可能となる。
【００４０】
Ｈ７およびＨ１２は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、インバータ１５を介して発電機１０の電力を供給し、モータ５を駆動するに当たって発電機１０の電力が不足するときはバッテリ１４の放電により不足電力を補い、モータ５の駆動およびインバータ１５を介しての電力供給に当たって発電機１０の電力に余裕があるときはバッテリ１４を充電するモードである。これらのモードにより、インバータ１５を介しての電力供給を安定化できるとともに、モータ５の所要駆動力を確保してエンジンアシストが可能となる。
【００４１】
Ｈ１３はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するのみであり発電機１０はエンジン２と同期回転するが実質停止しているモードである。このモードにより、インバータ１５を介しての電力供給およびモータ５の駆動が不要またはこれらの機器の損傷等により不能の場合にあってもエンジン航行が可能となる。
【００４２】
Ｈ１４はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、発電機１０の電力でバッテリ１４を充電するモードである。このモードにより、航行しながらバッテリ１４の充電が可能となる。
【００４３】
Ｈ１５はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、発電機１０の電力でバッテリ１４を充電およびインバータ１５を介して電力供給を行うモードである。このモードにより、航行、インバータ１５を介しての電力供給およびバッテリ１４の充電を並立できる。
【００４４】
Ｈ１６はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、インバータ１５を介して発電機１０の電力を供給するモードである。このモードにより、航行およびインバータ１５を介しての電力供給を並立できる。
【００４５】
なお、Ｈ１とＨ２との違いは、本システムを搭載した船舶が定常（＝定速）航行状態（定常アシスト）か、加速航行状態（加速アシスト）かの違いである。Ｈ３とＨ８との違い、Ｈ４とＨ９との違い、Ｈ５とＨ１０との違い、Ｈ６とＨ１１との違い、およびＨ７とＨ１２との違いについても同様である。
また、モータ５によるエンジンアシストによりエンジン２を燃費の良い回転域で使用することができ、かつ、モータ５の駆動源もバッテリ１４またはエンジン２により駆動される発電機１０の電力であるので本システムの燃費性を向上できる。
一方、エンジン２により駆動される発電機１０の電力を、インバータ１５を介して電気負荷へ供給できるので別個の発電機が不要とでき、本システムを搭載した船舶の空間利用性を向上できる。
【００４６】
次に、エンジンアシストによる航走を行う場合の本システムの制御について説明する。この制御は、図２の動作モードＨ３からＨ１２までにおける制御である。エンジンアシストによる航走を行う場合には、エンジン２の駆動とともに、モータ５を駆動させて、該モータ５の駆動力を動力伝達装置３に伝達することにより、動力伝達装置３およびプロペラ４を駆動する。
モータ５の駆動力（モータ出力）は、モータ５の回転数を調節することによって、制御される。モータ５の回転数の制御は、該モータ５にモータコントローラ６から供給される電流（主として電機子電流）を調節することにより制御される。このように、モータコントローラ６からモータ５への電機子電流を調節することにより、モータ５のアシスト量およびアシスト時間が決定されて、エンジンアシストによる円滑な航走が行われる。この場合、システムコントローラ７からモータコントローラ６に、モータ５の出力特性（アシスト量およびアシスト時間）を決定するモータ指令値が出力されており、該モータコントローラ６はこのモータ指令値に基づいて電機子電流を制御する。また、システムコントローラ７からスロットルアクチュエータ２２に、エンジン２のスロットル位置（スロットル開度）を変化させて燃料噴射量を調節する指令（ＰＷＭ信号）が出力されており、該スロットルアクチュエータ２２はこの指令に基づいて作動する。
【００４７】
図３を用いて、定常アシスト時（図２のＨ３からＨ７まで）のモータ５の制御について説明する。この制御は、エンジン２の回転数に見合ったモータ指令値を演算する制御である。
操作レバー９の操作位置（レバー位置）は、位置センサにより検出されて、システムコントローラ７に入力される。操作レバー９が、例えば、中立位置Ｐ１から前進側（Ｆ側）のＰ２まで、操作されると、該操作レバー９の作動が検出されて、操作レバー９の操作量がシステムコントローラ７に入力される。システムコントローラ７からの指令により、スロットルアクチュエータ２２が作動すると、エンジン２のスロットル位置（スロットル開度）が変化する。エンジン２のスロットル位置は、位置センサ（図示せず）により検出されて、システムコントローラ７に入力される。位置センサは、エンジン２のスロットル位置検出手段として機能する。システムコントローラ７は、入力されたエンジン２のスロットル位置を操作レバー９のレバー位置に換算する。また、システムコントローラ７は、操作レバー９の位置センサにより検出されたレバー位置から、エンジン２のスロットル位置から換算されたレバー位置を、差し引くことによりレバー位置の偏差を演算する。
なお、図３において、Ｃ１１、Ｃ１２は所定の定数であり、位置センサにより検出されるエンジン２のスロットル位置に対してリミット処理を行う場合の下限値および上限値を表している。スロットル位置に対するリミット処理とは、スロットル位置が、予め設定された下限値Ｃ１１と上限値Ｃ１２との間に属するか否かを判定し、属する場合には、そのまま検出されたスロットル位置を採用し、属しない場合には、検出されたスロットル位置に替えて下限値Ｃ１１（下回る場合）、または上限値Ｃ１２（上回る場合）を採用するという処理である。
【００４８】
次に、システムコントローラ７は、演算されたレバー位置の偏差が０となるように、スロットルアクチュエータ２２を作動させることにより、エンジン２のスロットル位置を調節し、エンジン２の調速制御（回転数制御）を行う。つまり、スロットルアクチュエータ２２の作動位置に応じて、エンジン２のスロットル位置が調節されて（燃料噴射量が調節されて）、エンジン２の回転数が増減される。エンジン２の回転数は、回転数センサ３５により検出されて、システムコントローラ７に入力される。
【００４９】
スロットルアクチュエータ２２を作動させてのエンジン回転数、およびこれに伴うモータ回転数（モータ指令値）の調節は、図３中の制御マップに基づいて行われる。この制御マップは、図４と同様の制御マップであり、この制御マップには、左上にエンジンブレーキ域、右下に回生域がそれぞれ表されており、エンジンブレーキ域および回生域に入らないように、モータ指令値およびエンジン回転数が調節される。詳しくは、後述する。そして、検出されたエンジン回転数に基づいて、モータ指令値は、例えば、次の（式１）のように算出される。
（モータ指令値）＝Ｃ２１×（エンジン回転数）＋Ｃ２２ ・・・ （式１）
【００５０】
なお、Ｃ２１、Ｃ２２は所定の定数であり、この（式１）は、図３中の制御マップでは、直線Ｌ１として表されている。このように、定常アシスト時には、操作レバー９のレバー位置の偏差が０となるように一連の制御を行って、エンジン２の回転数に見合ったモータ指令値を算出することとしている。そして、システムコントローラ７は、モータコントローラ６にモータ指令値を出力し、該モータコントローラ６はこのモータ指令値に基づいて、モータ５に供給する電機子電流を制御する。
図１１においては、定常アシスト航走を時刻ｔ６から時刻ｔ７まで行っており、このとき、エンジン回転数、モータ回転数、およびモータ５に供給される電機子電流は略一定となっている。
【００５１】
図５、図６、図７を用いて、スロットルアクチュエータ２２の制御について詳しく説明する。この制御により、エンジン２のスロットル位置（スロットル開度）が調節される。
図５に示すように、システムコントローラ７は、シフトアクチュエータ２１およびスロットルアクチュエータ２２と、パワーユニット６１・６２を介してそれぞれ接続されている。システムコントローラ７はパワーユニット６１・６２に対して、ＰＷＭ（パルス幅変調）出力の電流信号および接点出力信号を送る。これにより、システムコントローラ７は、パワーユニット６１を介してシフトアクチュエータ２１を制御し、また、パワーユニット６２を介してスロットルアクチュエータ２２を制御する。
【００５２】
操作レバー９を操作すると、該操作レバー９の操作位置（レバー位置）が位置センサにより検出されて、システムコントローラ７に入力される。このとき、操作レバー９の操作位置が電圧値として、システムコントローラ７へ出力される。操作レバー９の操作位置と、該操作レバー９の出力電圧との間には、図６に示すような関係があり、操作レバー９の位置（前進・中立・後進）に対応する電圧値がシステムコントローラ７に出力される。システムコントローラ７に、入力された操作レバー９の操作位置を、目標値として記憶させておく。
システムコントローラ７は入力された電圧値に基づいて、パワーユニット６２にＰＷＭ信号および接点出力信号を送る。パワーユニット６２は、スロットルアクチュエータ２２にＰＷＭ出力の電流信号を送り、該スロットルアクチュエータ２２を作動させる。スロットルアクチュエータ２２の作動位置は、ポテンショにより検出されて、システムコントローラ７に入力される。
【００５３】
スロットルアクチュエータ２２はラックピニオン式のＤＣモータ（スロットルモータ）により構成され、パワーユニット６２から入力されるＰＷＭ信号の電流の向きにより、該スロットルモータの回転方向（正転・逆転）が切り換わる。なお、システムコントローラ７からパワーユニット６２へのＰＷＭ信号については、電流の向きを一定としており、前記接点出力信号によりパワーユニット６２から出力されるＰＷＭ信号の電流の向きを決定して、スロットルモータの回転方向を切り換えるようにしている。スロットルアクチュエータ２２が作動されると、エンジン２のスロットルが作動され、該スロットルの位置が変化する。つまり、スロットルモータに電流（ＰＷＭ信号）を流すことにより、スロットルアクチュエータ２２を作動させ、エンジン２のスロットル位置を変化させて、燃料噴射量を変化させ、エンジン回転数を変動させる。
【００５４】
システムコントローラ７からのＰＷＭ出力の電流信号は、図７に示すように出力される。図７においては、縦軸をＰＷＭ出力のＤＵＴＹ（デューティー）とし、横軸をレバー位置の偏差としている。このレバー位置の偏差は、操作レバー９の実際の操作位置（目標値）と、スロットルアクチュエータ２２の作動位置から換算される操作レバー９の操作位置との差である。前述したように、操作レバー９の操作位置は電圧値としてシステムコントローラ７に入力され、レバー位置の目標値として記憶される。また、スロットルアクチュエータ２２の作動位置はポテンショにより検出されて、システムコントローラ７に入力され、操作レバー９の操作位置に換算される。レバー位置の偏差は、目標値として記憶されたレバー位置から、換算されたレバー位置を差し引くことにより演算される。
【００５５】
そして、このように演算されるレバー位置の偏差の大きさに従って、システムコントローラ７は、ＰＷＭ出力の電流信号のＤＵＴＹを多段階（図７では４段階）に変更する。ＰＷＭ出力の大きさは、ＤＵＴＹによって決定され、ＤＵＴＹが大きいほどＰＷＭ出力の電流量が多くなり、スロットルアクチュエータ２２に供給される電流量が多くなる。また、レバー位置の偏差の正負によって、システムコントローラ７は、スロットルアクチュエータ２２へのＰＷＭ出力の電流信号の向きを制御するように、パワーユニット６２への接点出力信号を制御する。偏差が正の場合にはスロットルモータを正回転させて、エンジン２のスロットル開度を大きくし、逆に、負の場合にはスロットルモータを逆回転させて、スロットル開度を小さくする。
【００５６】
図７では、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹは、４段階（１００％、５０％、２５％、５％）に変更可能となっており、偏差が大きい場合にはＤＵＴＹを大きくしてスロットルアクチュエータ２２に供給される電流量を多くし、偏差が小さい場合にはＤＵＴＹを小さくしてスロットルアクチュエータ２２に供給される電流量を少なくする制御としている。スロットルアクチュエータ２２に供給される電流量、つまり、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹによってスロットルアクチュエータ２２の作動量が決定する。また、ＰＷＭ出力の向きによってスロットルアクチュエータ２２の作動方向が決定する。これにより、スロットルアクチュエータ２２の作動位置が定まり、エンジン２のスロットル位置が決定される。このように、レバー位置の偏差の大きさに従って、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹを変更している。偏差が大きいほどＤＵＴＹを大きくし、スロットルアクチュエータ２２を大きく作動させて、偏差ができる限り小さくなるような制御としている。このとき、スロットルアクチュエータ２２の作動位置はポテンショにより検出されて、システムコントローラ７に入力され、操作レバー９の操作位置に換算される。そして、再度、目標値との偏差が演算されて、この偏差の大きさに従いＰＷＭ出力のＤＵＴＹが変更される。この制御を繰り返して行うことにより、レバー位置の偏差をできる限り０に近づけることが可能である。レバー位置の偏差が小さくなると、ＰＷＭ出力は小さくなる（ＤＵＴＹは小さくなる）。このように、レバー位置の偏差に従いＰＷＭ出力のＤＵＴＹを多段階に変更して、エンジン２のスロットル位置を変化させることにより、操作レバー９の操作位置に対するエンジン２のスロットル位置の追従性を向上させることができ、操作性の向上が図れる。
【００５７】
また、演算されたレバー位置の偏差に応じたＰＷＭ出力を行う場合、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹを０％とはせず、最低でも数％（図７では、５％）としている。図７では、レバー位置の偏差０となる目標値付近の偏差が−２から＋２までの範囲では、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹは最小である５％としている。ここで、スロットルアクチュエータ２２のスロットルモータは、該スロットルモータに電流が流れていない状態では停止し、電流が流れている状態では作動する。このため、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹを０％としないようにすると、スロットルモータに対して常に電流（ＰＷＭ出力）が流れている状態となり、該スロットルモータは作動し続ける。
ここで、スロットルモータを停止させた場合には、次に作動させるためには静摩擦力よりも大きい力が必要となるが、スロットルモータを常に作動し続けた場合には、動摩擦力（＜静摩擦力）よりも大きい力を作用させればよい。
【００５８】
また、スロットルモータの作動方向は、レバー位置の偏差の正負によって決定され、偏差が正の場合には、エンジン２のスロットル開度を大きくする正転方向となり、逆に、偏差が負の場合には、スロットル開度を小さくする逆転方向となる。よって、レバー位置の偏差が、−２から０までの範囲においては、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹが５％で、スロットルモータは逆転方向に作動し、偏差が、０から＋２までの範囲においては、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹが５％で、スロットルモータは正転方向に作動する。そして、レバー位置の偏差の目標値制御を行う場合、偏差が０となる目標値を挟んで、偏差の正負が切り換わると、スロットルモータの正転逆転が切り換わる。本システムでは、レバー位置の偏差が目標値（偏差０）を挟んで、正→負→正→負→・・・のように交互に切り換わるように制御している。これにより、スロットルモータは停止することなく、正転→逆転→正転→逆転→・・・を交互に切り換えて作動する。このような状態から、例えば操作レバー９が操作されて、レバー位置の偏差が変化して、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹが５％から１０％（図７）に増加したとすると、スロットルモータの追従は、スロットルモータの停止時に比べて、速くなる。つまり、静摩擦力が働く停止時よりも、動摩擦力が働く作動時のほうが、スロットルモータの応答性が速くなる。
このように、レバー位置の偏差が小くなる範囲においても、ＰＷＭ出力を０としてスロットルモータを停止させず、ＰＷＭ出力を０とせずにスロットルモータを作動し続けていることにより、レバー位置の偏差が変化してＰＷＭ出力が大きくなった場合に、スロットルモータを応答性よく作動させることができる。
【００５９】
次に、加速アシスト時（図２のＨ８からＨ１２まで）のモータ５の制御等について説明する。この制御は、加速アシスト時においてのモータ５の出力特性を決定するモータ指令値（アシスト量およびアシスト時間）を演算する制御である。加速アシストによる航走を行う場合、モータ指令値は、操作レバー９の操作速度、エンジン２のスロットルの開度速度、操作レバー９の操作時間、およびエンジン２の回転変動時間に基づいて、モータ５のアシスト量およびアシスト時間が演算される。
【００６０】
操作レバー９の操作速度は、操作レバー９の操作量の時間変化率である。操作レバー９の操作位置は位置センサにより検出され、電圧値としてシステムコントローラ７に入力される（図５、図６）。図８に示すように、操作レバー９が中立位置Ｐ１から前進側（Ｆ側）のＰ２まで操作されると、操作位置Ｐ１とＰ２に対応する電圧値が出力されて、システムコントローラ７に入力される。システムコントローラ７は、入力された操作レバー９の操作位置（Ｐ１とＰ２とに対応する電圧値）と操作時間から操作レバー９の操作速度を演算する。操作レバー９の操作速度ｄＰ／ｄｔは、図８に示すように、操作レバー９の操作量（Ｐ２−Ｐ１）の時間変化率として演算され、次の（式２）により表される。
ｄＰ／ｄｔ＝（Ｐ２−Ｐ１）／（ｔａ−ｔｂ） ・・・ （式２）
【００６１】
操作レバー９の操作時間は、操作レバー９の操作開始時刻ｔａから操作完了時刻ｔｂまでに要する時間であり、システムコントローラ７により計測される。なお、このとき、システムコントローラ７により演算された操作レバー９の操作速度ｄＰ／ｄｔが、予め設定された所定速度（図８では、Ｖａ）以上である場合、「加速アシスト」と判定され、所定速度Ｖａ未満である場合には、「定常アシスト」と判定される。
【００６２】
そして、図８に示すように、加速アシスト時のモータ指令値（モータ指令電圧値）は、定常アシスト時のモータ指令値に対して、演算された操作レバー９の操作速度ｄＰ／ｄｔに見合う分だけの上乗せをして演算される。つまり、加速アシスト時のモータ指令値は、Ｇを係数として、定常状態でのモータ指令値に、Ｇ・（ｄＰ／ｄｔ）を加えた値となっている。ただし、モータ指令値の上限をＭＡＸとして設定しており、この上限値ＭＡＸを超えないようにしている。モータ指令値が上限値ＭＡＸのときは、モータ５は最大出力で駆動する。
【００６３】
このように、システムコントローラ７は、操作レバー９の操作速度ｄＰ／ｄｔに見合う値を、定常アシスト時のモータ指令値に上乗せすることにより、加速アシスト時のモータ指令値を算出している。また、システムコントローラ７は、モータコントローラ６に算出されたモータ指令値を出力し、該モータコントローラ６はこのモータ指令値に基づいて、モータ５に供給する電機子電流を制御する。
【００６４】
図８においては、時刻ｔａから時刻ｔｂまでが、モータ５のアシスト時間であり、これは、操作レバー９の操作開始時刻ｔａから操作完了時刻ｔｂまでである。
また、図１１では、操作レバー９の操作速度に基づくモータ上乗せ指令により、（ロ）の部分が上乗せ分として表されている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までがアシスト時間となっており、時刻ｔ２の後に、モータコントローラ６からモータ５に供給される電機子電流が増加し、モータ５の回転数が上昇し始める。なお、図１１では、エンジン２の回転数は動力伝達装置３のクラッチの嵌入まで、アイドル回転数を維持している。
【００６５】
エンジン２のスロットル開度速度は、エンジン２のスロットル位置の変化量（スロットル変位）の時間変化率である。加速アシスト時には、スロットル開度が大きくなるようにスロットル位置が変化して、燃料噴射量が増加し、回転数が上昇する。エンジン２のスロットル位置は位置センサにより検出され、システムコントローラ７に入力される（図５）。図９に示すようにして、エンジン２のスロットル変位は演算される。エンジン２のスロットル位置は、所定時間ｔｃ毎に検出され、システムコントローラ７に入力される。スロットル変位は、現在のスロットル位置から前回のスロットル位置を差し引いた量である。そして、このように求められたスロットル変位を、時間ｔｃで除することにより、エンジン２のスロットル開度速度が演算される。
【００６６】
操作レバー９の操作速度の場合と同様に、加速アシスト時のモータ指令値は、定常アシスト時のモータ指令値に対して、演算されたエンジン２のスロットル開度速度に見合う分だけの上乗せをして演算される（図８参照）。つまり、加速アシスト時のモータ指令値は、定常状態でのモータ指令値に、スロットル開度速度の上乗せ分を加えた値となっている。なお、この場合にも、モータ指令値に対して上限値が設けられている。また、エンジン２のスロットル位置の検出を所定時間ｔｃ毎に行うため、スロットル開度速度は時間ｔｃ毎に変化し、これに従い、モータ指令値も時間ｔｃ毎に変化する。
エンジン２の回転変動時間は、スロットル位置が変化することによるエンジン２の回転数の変動開始時刻（例えば図１１のｔ４）から、変動終了時刻（例えば図１１のｔ６）までの時間であり、システムコントローラ７により計測される。
【００６７】
このように、システムコントローラ７は、エンジン２のスロットル開度速度に見合う値を、定常アシスト時のモータ指令値に上乗せすることにより、加速アシスト時のモータ指令値を演算している。また、システムコントローラ７は、モータコントローラ６に演算されたモータ指令値を出力し、該モータコントローラ６はこのモータ指令値に基づきモータ５に供給する電機子電流を制御する。
また、図１１では、エンジン２のスロットル変位によるモータ上乗せ指令により、（ハ）の部分が上乗せ分として表されている。時刻ｔ４から時刻ｔ６までがアシスト時間となっており、この間に、モータコントローラ６からモータ５に供給される電機子電流が増加して、モータ５の回転数は、エンジン２の回転数とともに上昇する。
【００６８】
また、加速アシスト時のスロットルアクチュエータ２２を作動させるＰＷＭ用のモータ指令値は、図１０に示すように演算される。システムコントローラ７は、前述のように上乗せされたモータ指令値とエンジン２のスロットル変位とにより、ＰＷＭ用のモータ指令値を演算する。ＰＷＭ用のモータ指令値とは、スロットルアクチュエータ２２のスロットルモータへのＰＷＭ出力の電流信号に対する指令値であり、ＰＷＭ出力のＤＵＴＹを変更可能としている。ＰＷＭ出力のＤＵＴＹは、図７に示す場合と同様に、多段階（４段階）に変更可能である。これにより、スロットルモータに供給される電流量が変更され、スロットルアクチュエータ２２の作動位置が定まり、エンジン２のスロットル位置が決定される。なお、図１０において、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４、Ｃ３５、Ｃ３６、Ｃ３７は所定の定数である。また、リミッター（下限値Ｃ３６、上限値Ｃ３７）は、図３における場合と同様に、リミット処理を行うものである。
【００６９】
そして、モータ５のアシストにより加速を行って、船体が充分な速度に達した場合には、加速アシスト航走を終了して、定常アシストによる航走に切り換える。図１１では、時刻ｔ６において、切り換えを行っている。また、逆に、加速が必要な場合に、定常アシスト航走から加速アシスト航走に切り換えることも可能である。加速が必要な場合とは、操作レバー９の操作により加速アシストと判定された場合であり、前述したように操作レバー９の操作速度を検出することにより行う。
更に、エンジン単独のみによる航走時に、加速が必要な場合に、モータ５を駆動させて、加速アシスト航走に切り換えて、加速を行うことも可能である。そして、加速アシスト航走の終了後に、モータ５を停止させて、エンジン単独航走に切り換えることも可能である。
【００７０】
そして、本システムの減速時における制御を、次のように行っている。船体の減速は、操作レバー９を、前進側の位置から中立側へ引き戻すことにより行う。減速時に、定常アシストを行わない場合には、モータコントローラ６からモータ５に電機子電流を供給せず、モータ５を停止させて、モータ出力をオフとする。また、このとき、前述した界磁電流も０としている。図１１では、時刻ｔ７において、定常アシスト航走から減速させており、モータ５に電機子電流を流さないようにしている。このため、モータ５の回転数は徐々に下がっている。減速時に、定常アシストを行う場合については、後述する。
このように、減速時にモータ５を停止させることにより、モータ５がエンジン２に回される回生状態に陥ることを回避し、モータ５の損傷を防止できる。
【００７１】
図１１には、エンジンアシスト時の操作レバー９の操作位置（レバー位置）、エンジン２のスロットル位置、エンジン２の回転数、モータ指令値、モータ５の回転数、およびモータ５に供給される電機子電流の経時変化を示している。この図１１を用いて、エンジンアシスト（定常アシスト、加速アシスト）時の制御について説明する。
時刻ｔ１において、操作レバー９が中立位置から前進側へ操作され、操作レバー９の操作速度が所定速度以上である場合には、加速アシストと判定されて、該操作レバー９の操作速度に基づいてモータ指令値の上乗せが行われる（図１１の（ロ）の部分）。これにより、モータコントローラ６からモータ５に供給される電機子電流が増加して、モータ５の回転数の上昇が始まり、モータ５の回転数の上昇による分の加速が行われ、船体の加速がアシストされる。このとき、モータ５のアシスト時間は、操作レバー９の操作が開始される時刻ｔ１から操作完了の時刻ｔ２までとなっている。
【００７２】
操作レバー９の操作に伴うモータ指令値の上乗せの後、時刻ｔ３で動力伝達装置３のクラッチが嵌入開始され、時刻ｔ５で嵌入完了されている。クラッチが嵌入されるまでの間は、エンジン２の回転数は最低回転数であるアイドル回転数に維持されている。また、クラッチ嵌入の間は、モータ５の回転数は上昇をやめ、略一定に保たれている。
【００７３】
時刻ｔ３で、エンジン２のスロットル位置が変化し（スロットル開度が大きくなり）、これにより、クラッチが嵌入されている時刻ｔ３から時刻ｔ５の間の時刻ｔ４で、エンジン２の回転数が上昇し始める。このエンジン２のスロットル開度速度に応じて、モータ指令値の上乗せが行われる（図１１の（ハ）の部分）。これにより、モータコントローラ６からモータ５に供給される電機子電流が再び増加し、モータ５の回転数はエンジン２の回転数とともに上昇する。このとき、モータ５のアシスト時間は、エンジン２の回転数が変動（上昇）している時刻ｔ４から時刻ｔ６までとなっている。
【００７４】
時刻ｔ６において、加速アシストから定常アシストによる航走に切り換わる。このため、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間は、エンジン２の回転数、モータ５の回転数、およびモータ５に供給される電機子電流はそれぞれ略一定の値で推移する。また、時刻ｔ７において、操作レバー９が前進側の位置から中立側へ操作され、船体の減速が開始される。減速状態では、電機子電流は０になり、モータ５は回転数を下げ、停止し、また、エンジン２の回転数も下降する。減速状態は、時刻ｔ８を経て、時刻ｔ９まで続く。
【００７５】
このように、本システムでは、操作レバー９を操作した時刻ｔ１に遅れて、時刻ｔ３でスロットル位置が変化し始めることに対応させて、操作レバー９の操作速度に基づくモータ指令値の上乗せを時刻ｔ１から時刻ｔ２まで行い、エンジン２のスロットル開度速度に基づくモータ指令値の上乗せを時刻ｔ４から時刻ｔ６まで行っている。つまり、レバー操作と、エンジン回転のそれぞれと連動したモータ指令値の上乗せを行っている。これにより、レバー操作とエンジン回転変動への追従性を向上させたモータ５の出力制御が可能となり、充分かつ円滑な加速アシスト航走の実現を図ることができる。
【００７６】
以上のように、エンジンアシストによる航走を行う場合において、操作レバー９の操作量から目標値（目標回転数、目標スロットル位置）を定め、この目標値に対する実際の操作量（実回転数、実スロットル位置）の偏差を０に近づける制御（目標値制御）を行うことも可能である。この目標値制御について説明する。なお、前述した操作レバー９のレバー位置の偏差を０に近づけるという制御も目標値制御の一つである。
【００７７】
まず、図１３を用いて、エンジン２の回転数の偏差を０に近づける目標値制御について説明する。操作レバー９が操作されると、スロットルアクチュエータ２２が作動され、エンジン２のスロットルが作動し、エンジン２の回転数が変動する。エンジン２の回転数（実回転数）Ｎｒｐｍが回転数センサ３５により検出されて、システムコントローラ７に入力される（ステップＳ１）。また、システムコントローラ７は、位置センサにより検出された操作レバー９の操作位置に基づいてエンジン２の目標回転数Ｎｓｅｔを演算する（ステップＳ２）。次に、システムコントローラ７は補正係数Ｋを設定する（ステップＳ３）。補正係数Ｋは、後述するステップＳ９での補正のとき用いる値であり、エンジン２の回転数が低い場合には、大きく設定され、エンジン２の回転数が高い場合には、小さく設定される値である。
【００７８】
次に、システムコントローラ７は、目標回転数Ｎｓｅｔから実回転数Ｎｒｐｍを減ずることにより、回転数の偏差ΔＮを演算する（ステップＳ４）。そして、この偏差ΔＮが予め設定されたΔＮｍａｘ以下であるか否かが判定される（ステップＳ５）。偏差ΔＮがΔＮｍａｘ以下でない場合には（ΔＮ＞ΔＮｍａｘ）、偏差ΔＮをΔＮｍａｘとして（ステップＳ７）、ステップＳ９へ移行し、補正を実行する。一方、偏差ΔＮがΔＮｍａｘ以下である場合には（ΔＮ≦ΔＮｍａｘ）、偏差ΔＮが予め設定されたΔＮｍｉｎ以上であるか否かが判定される（ステップＳ６）。偏差ΔＮがΔＮｍｉｎ以上でない場合には（ΔＮ＜ΔＮｍｉｎ）、偏差ΔＮをΔＮｍｉｎとして（ステップＳ８）、ステップＳ９へ移行し、補正を実行する。一方、偏差ΔＮがΔＮｍｉｎ以上である場合には（ΔＮ≧ΔＮｍｉｎ）、ステップＳ９へ移行する。このように、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８により、偏差ΔＮの値が、ΔＮｍｉｎ≦ΔＮ≦ΔＮｍａｘ、となるようにしている。
【００７９】
そして、システムコントローラ７は、次の（式３）に従ってＰＷＭ出力の補正を実行する（ステップＳ９）。
ＰＷＭｎ＝ＰＷＭｎ−１＋ΔＮ・Ｋ ・・・ （式３）
ＰＷＭｎ−１は前回（補正前）のＰＷＭ出力であり、ＰＷＭｎは現在（補正後）のＰＷＭ出力である。つまり、（式３）では、前回のＰＷＭ出力にΔＮ・Ｋを加えた値を、現在のＰＷＭ出力としている。補正係数Ｋは、エンジン回転数が低い場合には、大きい値に設定されてスロットル開度補正値ΔＮ・Ｋの変化量を大きくする。逆に、エンジン回転数が高い場合には、小さい値に設定されてスロットル開度補正値ΔＮ・Ｋの変化量を小さくする。システムコントローラ７は、補正後のＰＷＭ出力をスロットルアクチュエータ２２に送り、この補正後のＰＷＭ出力に基づいてスロットルアクチュエータ２２のスロットルモータを作動させる（ステップＳ１０）。スロットルモータが作動することにより、エンジン２のスロットル位置が変化して、エンジン２の回転数が変動する。このとき、回転数センサ３５により検出されるエンジン２の回転数をＮｒｐｍ´とすると、この回転数Ｎｒｐｍ´と目標回転数Ｎｓｅｔとの偏差ΔＮ´は、回転数ＮｒｐｍとＮｓｅｔとの偏差ΔＮよりも０に近い値となっている。つまり、エンジン２の回転数は目標回転数に近づき、その偏差は０に近づいている。
そして、このようなエンジン２の回転数に対する目標値制御を、繰り返して行うことにより、更にエンジン２の回転数を目標回転数に近づけ、その偏差を０に近づけることができ、操作レバー９のレバー操作に対する追従性を向上させることができる。
【００８０】
次に、図１４を用いて、エンジン２のスロットル位置の偏差を０に近づける目標値制御について説明する。操作レバー９が操作されると、スロットルアクチュエータ２２が作動され、エンジン２のスロットル位置が変化する。エンジン２のスロットル位置Ｓｎ（実スロットル位置）は、位置センサにより検出されて、システムコントローラ７に入力される。また、システムコントローラ７は、位置センサにより検出された操作レバー９の操作位置に基づいてエンジン２の目標スロットル位置Ｓｍを演算する（ステップＴ１）。システムコントローラ７は、位置センサにより検出されたエンジン２の現在の実スロットル位置Ｓｎに対して、リミット処理を施す（ステップＴ２）。このリミット処理は、前述したエンジン回転数の目標値制御におけるステップＳ５〜ステップＳ８（図１３）と同様の制御である。この処理では、まず、実スロットル位置Ｓｎが、予め設定された下限値Ｓｍｉｎと上限値Ｓｍａｘとの間に属するか否かを判定する。そして、属する場合には（Ｓｍｉｎ≦Ｓｎ≦Ｓｍａｘ）、そのまま検出されたＳｎを採用し、Ｓｎが上限値Ｓｍａｘを上回る場合には（Ｓｎ＞Ｓｍａｘ）、Ｓｎの値として上限値Ｓｍａｘを採用し、Ｓｎが下限値Ｓｍｉｎを下回る場合に（Ｓｎ＜Ｓｍｉｎ）、Ｓｎの値として下限値Ｓｍｉｎを採用している。
【００８１】
次に、システムコントローラ７は、目標スロットル位置Ｓｍから、リミット処理後の実スロットル位置Ｓｎを減ずることにより、スロットル位置の偏差ΔＳを演算する（ステップＴ３）。そして、この偏差ΔＳが、正であるか負であるかの判定を行う（ステップＴ４）。つまり、目標スロットル位置Ｓｍが実スロットル位置Ｓｎより大きいか否かの判定を行う。偏差ΔＳが負でない場合には（Ｓｍ≧Ｓｎ）、スロットルアクチュエータ２２のスロットルモータの回転方向を正回転とし（ステップＴ５）、一方、偏差ΔＳが負である場合には（Ｓｍ＜Ｓｎ）、スロットルモータの回転方向を逆回転とする（ステップＴ６）。そして、システムコントローラ７は、偏差ΔＳに基づいてＰＷＭ出力を決定し（ステップＴ７）、このＰＷＭの出力信号をスロットルアクチュエータ２２に送り、スロットルモータを作動させる（ステップＴ８）。スロットルモータが正回転にて作動する場合には、エンジン２の燃料噴射量が増加するようにスロットル位置が変化し、エンジン回転数が上昇する。一方、逆回転にて作動する場合には、エンジン２の燃料噴射量が減少するようにスロットル位置が変化し、エンジン回転数が下降する。このとき、位置センサにより検出されるエンジン２のスロットル位置をＳｎ´とすると、このスロットル位置Ｓｎ´と目標スロットル位置Ｓｍとの偏差ΔＳ´は、偏差ΔＳよりも０に近い値となっている。つまり、エンジン２のスロットル位置は目標スロットル位置に近づき、その偏差は０に近づいている。
そして、このようなエンジン２のスロットル位置に対する目標値制御を、繰り返して行うことにより、更にエンジン２のスロットル位置を目標スロットル位置に近づけ、その偏差を０に近づけることができ、操作レバー９のレバー操作に対する追従性を向上させることができる。
なお、本システムで、エンジン２の回転数に対する目標値制御と、スロットル位置に対する目標値制御とを同時に行うこともできる。
【００８２】
次に、本システムのモータ出力制御について、図４を用いて説明する。
図４には、モータ出力の制御マップを示しており、この制御マップには、回生域とエンジンブレーキ域とが表されている。回生域とは、モータ５が回生状態となる領域であり、例えば、船体の減速時等にモータ５がエンジン２によって回され得る領域である。モータ５にとっては、この回生域での駆動を回避することが不可欠である。また、エンジンブレーキ域とは、例えば船体の加速時等にモータ５にとってエンジンが負荷となり得る領域である。モータ５にとっては、このエンジンブレーキ域での長時間の駆動を回避することが望ましい。
このため、モータ５の駆動を、回生域とエンジンブレーキ域とに挟まれた領域（イ）にて行わせるように制御する。図４に示すように、領域（イ）と回生域との境界を限度値ラインＬ２、領域（イ）とエンジンブレーキ域との境界を限度値ラインＬ３としている。また、直線Ｌ１は、定常アシスト時における所定のモータ出力（例えば、６０アンペア）を示すラインである。
【００８３】
加速アシストによる航走時には、加速アシストへの切り換え後、前述したモータアシスト量の上乗せ等のため、モータ５の出力が上昇し、限度値ラインＬ３を超えて、領域（イ）を逸脱し、エンジンブレーキ域に突入する場合がある。この場合に、エンジンブレーキ域での長時間のモータ５の駆動を回避するために、次のような制御を行う。
エンジンブレーキ域に突入した後、所定時間経過前は、モータ５のエンジンブレーキ域での駆動を許容する。つまり、エンジンブレーキ域に突入しても所定時間経過するまでに、エンジンブレーキ域から領域（イ）に戻る場合もあるため、この間は、モータ５に対して特に指令を行わず、放置しておく。
【００８４】
しかし、所定時間経過しても、モータ５がエンジンブレーキ域での駆動を続けている場合には、エンジンブレーキ域から領域（イ）に戻す制御を行う。加速アシストによる航走を続けている場合には、限度値ラインＬ３に戻し、これ以降の加速アシストは限度値ラインＬ３上で行うようにする。
加速アシストを終了し、定常アシストに切り換えられて航走を行っている場合には、前述した定常時における直線Ｌ１のラインまで引き戻す。また、加速アシストを終了している場合には、定常アシストによる航走に替えて、モータ５を停止させて、エンジン単独による航走に切り換えることも可能である。こうして、エンジンブレーキ域での長時間のモータ５の駆動を回避して、モータ５の保護を図っている。
【００８５】
減速時には、エンジン２の応答性よりもモータ５の応答性の方が速いため、エンジン２の回転数が下降するよりも、モータ５の回転数が下降する方が速くなり、限度値ラインＬ２を超えて、領域（イ）を逸脱し、回生域に突入する場合がある。この場合に、回生域でのモータ駆動を回避して、モータ５の損傷を防止するために、次のように、限度値ラインＬ２に漸近させる制御を行う。
【００８６】
減速時には、操作レバー９を前進側の位置から中立側に引き戻す。このレバー操作は、位置センサにより検出され、システムコントローラ７に入力される。システムコントローラ７は、検出されたレバー操作に基づいて減速時におけるエンジン２の減速目標回転数を演算し、また、この減速目標回転数でのモータ指令値（目標指令値）を演算する。演算された目標指令値からは、モータ出力（モータ回転数）を演算できる。そして、減速目標回転数において、演算されたモータ出力と、限度値ラインＬ２上の限度値とを比較する。モータ出力が限度値を下回ると判定された場合には、このまま減速を続けると、限度値ラインＬ２を超えて、回生域に入るため、目標指令値として、演算された指令値に替えて、限度値に相当する指令値を採用する。限度値に相当する指令値とは、モータ出力としての限度値ラインＬ２上の限度値を、モータ指令値に換算したものである。目標指令値として限度値に相当する指令値を採用すると、モータ出力は限度値を目標として減少することとなり、つまり限度値ラインＬ２に漸近することとなり、限度値ラインＬ２を下回ることはなくなる。このとき、システムコントローラ７が判定手段として機能する。
【００８７】
このように、減速時にモータ出力が減少することにより、限度値ラインＬ２を下回るか否かを予め判定して、下回ると判定された場合にも、実際には限度値ラインＬ２に漸近することとなり、限度値ラインＬ２を下回って回生域に入らないようにしている。こうして、回生域でのモータ５の駆動を避けることができ、モータ５の損傷を防止することができる。
なお、減速終了後には、定常アシスト（直線Ｌ１のライン）による航走やエンジン単独による航走に切り換わり、減速前の状態にて航走を行うようにできる。
【００８８】
次に、本システムのクラッシュターン時における制御について、図１５、図１６、図１７を用いて説明する。「クラッシュアスターン」とは、前進側に操作されていた操作レバー９を減速側へ急激に操作し、さらに中立位置で止めることなく、後進側まで急速に切り換える操作を行って、船体を急減速させることである。エンジン２が所定の回転数以上で航走している場合に、船体を急減速させると、エンストを起こす危険性があるために、この制御では、操作レバー９を一気に前進位置から後進位置まで切り換えたときに、機敏な応答性を有するモータ５を逆回転で駆動させて、エンストを防止しようとしている。
【００８９】
操作レバー９を前進側から後進側へ切り換えることにより、シフトアクチュエータ２１が作動し、動力伝達装置３のクラッチの切り換えが行われ、エンジン２の駆動力の伝達方向が、正転（前進する方向）から逆転（後進する方向）に切り換えられる（図１５）。このとき、正転方向から逆転方向へ急速な切り換えを行うと、エンジン２に負荷がかかり、エンストを引き起こす可能性がある。特に、エンジン２の回転数が所定の回転数以上である場合には、エンジン２にかかる負荷が大きくなり、エンストを誘発し易くなる。
このとき、モータ５を逆回転で駆動させて、この駆動力を動力伝達装置３に伝達して、動力伝達装置３内でエンジン２から伝達された駆動力（逆転方向）をアシストすることにより（図１５）、エンジン２の負荷を軽くして、エンストの防止を図ることができる。この場合、モータ５はエンジン２と比べて機敏な応答性を有するため、モータ５を高速で逆回転させることにより、スムースにエンジン２の負荷を軽減することができる。
【００９０】
クラッシュアスターン時のモータ指令値は、図１６に示すように、変化する。システムコントローラ７は、後述するようにクラッシュアスターンと判定された場合には、モータ指令値を上限値ＭＡＸとして、モータコントローラ６に出力する。モータコントローラ６は、モータ５への電機子電流等を制御して、該モータ５を逆回転、最大出力で駆動させる。
【００９１】
図１７を用いて、クラッシュアスターン時の制御について詳しく説明する。
図１７のステップＵ１からステップＵ５までは、クラッシュアスターンの判定を行っており、前進航走時に、急速に操作レバー９を前進側の位置から、後進側の位置へ切り換えた場合に、以下の条件に当てはまるとクラッシュアスターンと判定される。なお、以下の前進フラグおよび後進フラグは、このクラッシュアスターンの判定に用いられる信号である。
【００９２】
前進航走時に、急速に操作レバー９を前進側の位置から、後進側の位置へ切り換えて、クラッシュアスターンを行う場合には、まず、エンジン２の回転数は、回転数センサ３５により検出されて、システムコントローラ７に入力される。システムコントローラ７は、検出されるエンジン２の回転数が所定の回転数（図１７では、１５００ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する（ステップＵ１）。所定の回転数以上でない場合には、急減速をしたとしてもエンストの可能性が低いため、クラッシュアスターンを行わずに、この制御を終了する。一方、所定の回転数以上である場合には、操作レバー９の操作位置が検出され、前進位置にあるか否かが判定される（ステップＵ２）。前進位置にある場合には、システムコントローラ７は、前進フラグをオン、後進フラグをオフとして（ステップＵ３）、ステップＵ１へ移行する。一方、ステップＵ２において、前進位置にない場合、つまり、中立位置または後進位置にある場合には、システムコントローラ７は、操作レバー９の操作位置が後進位置、かつ、前進フラグがオンであるか否かを判定する（ステップＵ４）。操作レバー９の操作位置が後進位置でない場合、または、前進フラグがオンでない場合には、ステップＵ１へ移行する。一方、操作レバー９の操作位置が後進位置、かつ、前進フラグがオンである場合には、次に、システムコントローラ７は、前進フラグをオフ、後進フラグをオンとする（ステップＵ５）。
【００９３】
以上のように、エンジン２の回転数が所定の回転数以上であり、操作レバー９が前進位置から後進位置に切り換えられて、前進フラグがオンの状態から後進フラグがオンの状態に移った場合に、クラッシュアスターンの条件を満たし、以下のステップＵ６以降の制御が行われる。
なお、ステップＵ１、Ｕ２、Ｕ４の判定は、所定の周期にて行われているため、操作レバー９を前進位置から急速に後進位置に切り換える際に、今回の判定では、クラッシュアスターンと判定されなかったとしても、その後の判定で、クラッシュアスターンと判定される場合もあり得る。
【００９４】
次に、モータ５の回転方向を逆回転とする（ステップＵ６）。モータ５を駆動する際には、システムコントローラ７は、モータ指令値を上限値ＭＡＸとして（図１６）、モータコントローラ６に出力し、該モータコントローラ６はモータ５に電機子電流を供給する。こうして、モータ５は逆方向に最大出力で駆動する。この場合、電流センサ（図示せず）により検出される電機子電流が、所定値（図１７では、６０アンペア）以上であるか否かが判定される（ステップＵ７）。電機子電流が所定値以上でない場合には、この制御を終了する。一方、電機子電流が所定値以上である場合には、モータ指令値を上限値ＭＡＸとして（ステップＵ８）、ステップＵ７へ移行する。このステップＵ７、Ｕ８では、電機子電流が所定値以上ではなくなるまで、モータ指令値を上限値ＭＡＸとして、モータ５を駆動している。このとき、所定値としては、定常アシスト時のモータ５に供給される電機子電流の値が採用されており、電機子電流が所定値を下回った場合には、モータ５にかかる負荷が軽くなったものとして、クラッシュアスターンの制御を終了している。言い換えれば、電機子電流が所定値以下の軽負荷となるまで、モータ５のアシスト量をＭＡＸとして、クラッシュアスターンの制御を行っている。
このように、クラッシュアスターン時に、モータ５を高速で逆回転させて、この駆動力でエンジン２の駆動力（逆転方向）をアシストすることにより、エンジン２の負荷をスムースに軽減して、エンストの防止を図ることができる。
【００９５】
以上に述べたハイブリッドシステムＡに替えて、図１８に示すようなハイブリッドシステムＢでも前述したような制御を行うことが可能である。
ハイブリッドシステムＢの構成は、ハイブリッドシステムＡの構成を変更したものとなっており、その機能は略同様のものとなっている。すなわち、ハイブリッドシステムＢにおけるモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４０が、ハイブリッドシステムＡのモータ５と発電機１０に相当する。また、ハイブリッドシステムＢにおけるＶＶＶＦインバータコンバータ（可変電圧可変周波数インバータコンバータ）４２と単相ＣＶＣＦインバータ（単相定電圧定周波数インバータ）４３と昇降圧チョッパ４４とにより構成されるインバータ部４１が、ハイブリッドシステムＡにおけるモータコントローラ６とＤＣ／ＤＣコンバータ１３と整流機器１２とインバータ１５に相当する。また、ハイブリッドシステムＢは、後述するようにスタータ機能を備えているため、ハイブリッドシステムＡにおけるエンジン２始動用のスタータモータ２ａ、スタータバッテリ２４等に相当するものを備えていない。
【００９６】
図１８に示すように、モータジェネレータ４０は、システム１において、エンジン２と動力伝達装置３との間に介装されている。モータジェネレータ４０が発電機器として機能する場合（図１９のＭ４からＭ７、および図２２の電力供給機能の場合）には、エンジン２の駆動によりモータジェネレータ４０が作動され、該モータジェネレータ４０により発電された電力（発電機出力）はインバータ部４１に入力され、該インバータ部４１からバッテリ１４への充電や、切換機器１９、出力ソケット２０を介して船内供給を行っている。また、モータジェネレータ４０が、モータとして機能する場合（図１９のＭ１からＭ３、図２０のスタータ機能、および図２１のアシスト機能の場合）には、エンジン２の始動や、航走のアシストを行っている。
【００９７】
インバータ部４１のＶＶＶＦインバータコンバータ４２は、モータジェネレータ４０が発電機器として機能する場合にはインバータ部４１に入力される発電機出力の整流・平滑を行い、また、モータジェネレータ４０がモータとして機能する場合にはモータ制御を行う。また、ＶＶＶＦインバータコンバータ４２はシステムコントローラ７と接続されており、該システムコントローラ７はＶＶＶＦインバータコンバータ４２に対し、モータとしてのモータジェネレータ４０の起動（回転数）指示、およびアシスト（トルク）指令を出力する。一方、ＶＶＶＦインバータコンバータ４２はシステムコントローラ７へモータとしてのモータジェネレータ４０の回転数、トルク、アラーム、直流電圧を送る。エンジン２の回転数は回転数センサ３５により検出される。
【００９８】
単相ＣＶＣＦインバータ４３は、該単相ＣＶＣＦインバータ４３に接続される電気負荷に電力を供給するときに作動して、その供給電力を所定の周波数の交流電力として供給できるようにしている。単相ＣＶＣＦインバータ４３には、該単相ＣＶＣＦインバータ４３に接続される電気負荷に供給される電流および電圧を検出するための電流センサおよび電圧センサ（図示せず）が備えられている。また、単相ＣＶＣＦインバータ４３はシステムコントローラ７と接続されており、該システムコントローラ７は単相ＣＶＣＦインバータ４３に対し、運転・停止指示を出力する。一方、単相ＣＶＣＦインバータ４３はシステムコントローラ７へ前記電圧センサにより検出した交流電圧、電流センサにより検出した交流電流、交流電力、アラームを送る。
【００９９】
昇降圧チョッパ４４はバッテリ１４と接続されており、該バッテリ１４が放電を行う場合には、昇圧チョッパとして機能してバッテリ１４の放電電圧を所定の電圧に昇圧し、また、バッテリ１４への充電を行う場合には、降圧チョッパとして機能して、バッテリ１４への充電電圧を所定の電圧に降圧する。また、昇降圧チョッパ４４はシステムコントローラ７と接続されており、該システムコントローラ７は昇降圧チョッパ４４に対し、運転・停止指示、充電電流指示、充電指示、バッテリ温度検出指示を出力する。一方、昇降圧チョッパ４４はシステムコントローラ７へバッテリ電圧、バッテリ充放電電流、バッテリ温度（バッテリ雰囲気温度）、アラームを送る。バッテリ電圧およびバッテリ充放電電流は電圧センサおよび電流センサにより検出される。また、バッテリ温度は、バッテリ１４に付設される温度センサにより検出される。
【０１００】
ハイブリッドシステムＢの動作モードを図１９から図２３により詳しく説明する。
図２０には、エンジン２を始動するときの電気回路の作動および駆動力の伝達状態が示されている。バッテリ１４から昇降圧チョッパ４４により昇圧された電力がＶＶＶＦインバータコンバータ４２により所要の電圧および周波数に変換されて、モータジェネレータ４０に供給され、モータジェネレータ４０がモータとして機能してエンジン２を始動する。これは、ハイブリッドシステムＡと比べてハイブリッドシステムＢ特有のモードである。ハイブリッドシステムＡに用いられる発電機１０並びにハイブリッドシステムＢに用いられるモータジェネレータ４０は、エンジン２のクランク軸と常時同期回転する構成である。このため、モータジェネレータ４０をモータとして駆動すればエンジン２の始動が可能となる。一方、ハイブリッドシステムＡの場合、モータ５はセイルドライブ３およびプロペラ４と常時同期回転する構成であり、エンジン２とはセイルドライブ３に内装されるクラッチにより断接されるからである。これにより、エンジン２を始動するためのスタータバッテリ２４等を削減できる。
【０１０１】
図２１には、モータジェネレータ４０によりエンジンアシストを行うときの電気回路の作動および駆動力の伝達状態が示されている。バッテリ１４からモータジェネレータ４０までの電気回路の作動状態は図１５と同様である。モータジェネレータ４０およびエンジン２の駆動力の和が、セイルドライブ３およびプロペラ４の駆動力となる。これにより、モータジェネレータ４０によるエンジンアシストによりエンジン２を燃費の良い回転域で使用することができ、かつ、モータジェネレータ４０の駆動源もバッテリ１４であるので本システムの燃費性を向上できる。
【０１０２】
図２２には、モータジェネレータ４０により発電された電力により単相ＣＶＣＦインバータ４３を介して電力供給、またはバッテリ１４の充電を行うときの電気回路の作動および駆動力の伝達状態が示されている。エンジン２によりセイルドライブ３およびプロペラ４並びにモータジェネレータ４０が駆動される。これにより、モータジェネレータ４０が発電を行い、その電力がＶＶＶＦインバータコンバータ４２により整流・平滑され、その後、単相ＣＶＣＦインバータ４３により所定の電圧および周波数に変換されて電気負荷へ供給される。このとき、整流・平滑後の電力に余剰があれば昇降圧チョッパ４４により降圧されてバッテリ１４の充電に費やされる。これにより、航行および単相ＣＶＣＦインバータ４３の電気負荷への電力供給が並立できる。更にバッテリ１４の充電も可能となる。
【０１０３】
図２３には、バッテリ１４により昇降圧チョッパ４４および単相ＣＶＣＦインバータ４３を介して電力供給を行うときの電気回路の作動状態が示されている。バッテリ１４から昇降圧チョッパ４４により昇圧された電力が単相ＣＶＣＦインバータ４３により所定の電圧および周波数に変換されて電気負荷へ供給される。これは、ハイブリッドシステムＡと比べてハイブリッドシステムＢ特有のモードである。これにより、モータジェネレータ４０で発電される電力が不足するときにその補償が可能となる。また、エンジン２の停止中でも単相ＣＶＣＦインバータ４３の電気負荷への電力供給が可能となる。
【０１０４】
そして、図１９で示すＭ１は、図２０または図２１で表される動作モードである。Ｍ２は、図２１で表される動作モードである。Ｍ３は、図２０または図２１、および図２３で表される動作モードの組合せモードである。Ｍ４は、図２のＨ１３と同様の動作モードである。Ｍ５は、図２２の内、単相ＣＶＣＦインバータ４３による電力供給が停止している動作モードである。Ｍ６は、図２２で表される動作モードである。Ｍ７は、図２２の内、バッテリ１４の充電が停止している動作モードである。Ｍ８は、図２３で表される動作モードである。
【０１０５】
ハイブリッドシステムＢでは、ハイブリッドシステムＡと比べてきめ細かなモードは実現できない代わりに配線を低減できるので本質的に生産性（特に組立性）および信頼性が向上できる。更に、ハイブリッドシステムＡと比べてエンジン２の始動のためのスタータバッテリ２４等が削減できるので、本システムを搭載した船舶の空間利用性を向上できる。また、モータジェネレータ４０で発電される電力が不足するときにその補償が可能となるとともに、エンジン２の停止中でも単相ＣＶＣＦインバータ４３の電気負荷への電力供給が可能となるので、電力使用の利便性が向上する。
【０１０６】
ハイブリッドシステムＢには、システム１にモータとして機能するモータジェネレータ４０が備えられており、前述したハイブリッドシステムＡと略同様の制御を行っている（図３乃至図１４参照）。
エンジンアシストによる航走を行う場合のモータジェネレータ４０の出力制御において、操作レバー９に付設される位置センサが操作レバー９の操作位置検出手段として、エンジン２のスロットルに付設される位置センサがエンジン２のスロットル位置検出手段として、ＶＶＶＦインバータコンバータ４２がモータとしてのモータジェネレータ４０の出力調節手段として、スロットルアクチュエータ２２がエンジン２のスロットル位置調節手段として、スロットルアクチュエータ２２に付設されるポテンショがスロットルアクチュエータ２２の作動位置検出手段として、それぞれ機能している。
また、システムコントローラ７が、操作レバー９の操作時間を検出する操作時間検出手段、操作レバー９の操作位置と操作時間とにより操作レバー９の操作速度を演算する操作速度演算手段、エンジン２のスロットル位置からスロットル開度速度を演算するスロットル開度速度演算手段、エンジン２の回転数の変動時間を検出する回転変動時間検出手段、スロットルアクチュエータ２２の作動位置を操作レバー９の操作位置に換算する操作位置換算手段、操作レバー９の操作位置の偏差を演算する操作位置偏差演算手段、スロットルアクチュエータ２２の作動位置を多段階に変更する作動位置調節手段として機能している。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、請求項１に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、操作具の操作時間を検出する操作時間検出手段と、操作具の操作位置と操作時間とにより操作具の操作速度を演算する操作速度演算手段と、エンジンのスロットル位置を検出するスロットル位置検出手段と、エンジンのスロットル位置からスロットルの開度速度を演算するスロットル開度速度演算手段と、エンジンの回転数の変動時間を検出する回転変動時間検出手段と、電動機器の出力を調節する電動機器出力調節手段とを備えるとともに、移動体の加速時に、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして、動力伝達装置を駆動する場合には、操作具の操作速度と、エンジンのスロットル開度速度と、操作具の操作時間と、エンジンの回転変動時間とに基づいて、電動機器の出力を調節するので、操作具の操作と、エンジン回転のそれぞれと連動した電動機器への指令値の上乗せを行うことにより、操作具の操作とエンジン回転変動への追従性を向上させた電動機器の出力制御が可能となり、充分かつ円滑な加速時のアシストの実現を図ることができる。
【０１０８】
請求項２に示す如く、請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、移動体の減速時には、電動機器を停止させるので、電動機器がエンジンに回される回生状態に陥ることを回避することができ、電動機器の損傷を防止できる。
【０１０９】
請求項３に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、エンジンのスロットル位置を調節するスロットル位置調節手段と、該スロットル位置調節手段の作動位置を検出する作動位置検出手段と、該作動位置検出手段により検出されるスロットル位置調節手段の作動位置を操作具の操作位置に換算する操作位置換算手段と、前記操作位置検出手段により検出される操作具の操作位置と操作位置換算手段により換算される操作具の操作位置との偏差を演算する操作位置偏差演算手段と、操作具の操作位置の偏差に基づいてスロットル位置調節手段の作動位置を多段階に変更する作動位置調節手段とを備えるので、操作具の操作位置の偏差に基づいて、エンジンのスロットル開度を多段階に変化させることにより、操作具の操作位置に対するエンジンのスロットル開度の追従性を向上させることができ、操作性の向上が図れる。
【０１１０】
請求項４に示す如く、請求項３記載のハイブリッドシステムにおいて、前記操作具の操作位置の偏差が０となる目標値付近にて、作動位置調節手段を構成するモータを停止させないので、操作具の操作位置の偏差が小くなる範囲においても、前記モータを停止させず、作動させ続けていることにより、操作具が操作されることにより操作位置の偏差が大きく変化した場合にも、モータを応答性よく作動させることができる。
【０１１１】
請求項５に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、通常の駆動域と、電動機器にとってエンジンが負荷となるエンジンブレーキ域と、電動機器がエンジンにより回される回生域とを有する制御マップに基づいて、電動機器の出力を制御するハイブリッドシステムにおいて、移動体の加速時に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストして動力伝達装置を駆動する際に、前記制御マップ上で、通常の駆動域とエンジンブレーキ域との境界線を超えて、エンジンブレーキ域にて電動機器が駆動される場合には、エンジンブレーキ域での電動機器の駆動を、所定時間経過前までは許容し、該所定時間経過後は、加速を継続しているならば、エンジンブレーキ域から前記境界線上まで引き戻し、該境界線上にて、電動機器を駆動させ、加速を終了しているならば、エンジンブレーキ域から前記境界線を超えて通常の駆動域まで引き戻し、通常の駆動域にて、電動機器を駆動させるので、エンジンブレーキ域での長時間の電動機器の駆動を回避でき、電動機器の保護を図ることができる。
【０１１２】
請求項６に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、通常の駆動域と、電動機器にとってエンジンが負荷となるエンジンブレーキ域と、電動機器がエンジンにより回される回生域とを有する制御マップに基づいて、電動機器の出力を制御するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、移動体の船体の減速時に、操作具の操作位置に基づいてエンジンの減速目標回転数を演算する減速目標回転数演算手段と、減速目標回転数から電動機器の減速目標出力を演算する減速目標出力演算手段と前記制御マップ上で、エンジンの減速目標回転数における電動機器の減速目標出力が、通常の駆動域と回生域との境界線を下回るか否かを判定する判定手段とを備えるとともに、移動体の減速時に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストして動力伝達装置を駆動する際に、前記判定手段により、予め制御マップ上で、電動機器の減速目標出力が前記境界線を下回ると判定された場合には、電動機器の減速目標出力として、演算された減速目標出力に替えて、新たに前記境界線上の値を採用するので、回生域での電動機器の駆動を避けることができ、電動機器の損傷を防止することができる。
【０１１３】
請求項７に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、操作具の操作位置とエンジン回転数とに基づいてクラッシュアスターンを判定するクラッシュアスターン判定手段と、電動機器の出力を調節する電動機器出力調節手段とを備えるとともに、クラッシュアスターン判定手段によりクラッシュアスターンと判定された場合には、電動機器を最大出力にて逆回転で駆動させて、エンジンの駆動力をアシストするので、クラッシュアスターン時に、電動機器を高速で逆回転させて、この駆動力でエンジンの駆動力（逆転方向）をアシストすることにより、エンジンの負荷をスムースに軽減でき、エンストの防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッドシステムＡを示す図。
【図２】ハイブリッドシステムＡにおける動作モードの一例を示す図。
【図３】エンジンアシスト（定常アシスト）制御を示す図。
【図４】モータ出力の制御マップを示す図。
【図５】スロットルアクチュエータの制御を示すブロック図。
【図６】レバー位置と出力電圧の関係を示す図。
【図７】レバー位置の偏差とＰＷＭ出力の関係を示す図。
【図８】エンジンアシスト（加速アシスト）制御を示す図。
【図９】エンジンのスロットル変位の演算を示す図。
【図１０】スロットルアクチュエータのスロットルモータへの指令値の演算を示す図。
【図１１】エンジン回転数、モータ回転数、電機子電流、モータ指令値等の経時変化を示す図。
【図１２】従来のシステムのエンジン回転数、電機子電流等の経時変化を示す図。
【図１３】エンジンの回転数についての目標値制御の手順を示す図。
【図１４】エンジンのスロットル位置についての目標値制御の手順を示す図。
【図１５】通常航走時とクラッシュアスターン時の動力伝達方向を示す図。
【図１６】クラッシュアスターン時のモータ指令値を示す図。
【図１７】クラッシュアスターン時の制御の手順を示す図。
【図１８】ハイブリッドシステムＢを示す図。
【図１９】ハイブリッドシステムＢにおける動作モードの一例を示す図。
【図２０】ハイブリッドシステムＢにおけるスタータ機能を示す図。
【図２１】ハイブリッドシステムＢにおけるモータジェネレータによる動力アシスト機能を示す図。
【図２２】ハイブリッドシステムＢにおける電力供給（発電あり）機能を示す図。
【図２３】ハイブリッドシステムＢにおける電力供給（発電なし）機能を示す図。
【符号の説明】
１ システム
２ エンジン
３ 動力伝達装置
５ モータ
６ モータコントローラ
７ システムコントローラ
９ 操作レバー
２２ スロットルアクチュエータ

Claims (7)

1. エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、
   移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、操作具の操作時間を検出する操作時間検出手段と、操作具の操作位置と操作時間とにより操作具の操作速度を演算する操作速度演算手段と、エンジンのスロットル位置を検出するスロットル位置検出手段と、エンジンのスロットル位置からスロットルの開度速度を演算するスロットル開度速度演算手段と、エンジンの回転数の変動時間を検出する回転変動時間検出手段と、電動機器の出力を調節する電動機器出力調節手段とを備えるとともに、
   移動体の加速時に、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして、動力伝達装置を駆動する場合には、操作具の操作速度と、エンジンのスロットル開度速度と、操作具の操作時間と、エンジンの回転変動時間とに基づいて、電動機器の出力を調節することを特徴とするハイブリッドシステム。
2. 請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、移動体の減速時には、電動機器を停止させることを特徴とするハイブリッドシステム。
3. エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、
   移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、エンジンのスロットル位置を調節するスロットル位置調節手段と、該スロットル位置調節手段の作動位置を検出する作動位置検出手段と、該作動位置検出手段により検出されるスロットル位置調節手段の作動位置を操作具の操作位置に換算する操作位置換算手段と、前記操作位置検出手段により検出される操作具の操作位置と操作位置換算手段により換算される操作具の操作位置との偏差を演算する操作位置偏差演算手段と、操作具の操作位置の偏差に基づいてスロットル位置調節手段の作動位置を多段階に変更する作動位置調節手段とを備えることを特徴とするハイブリッドシステム。
4. 請求項３記載のハイブリッドシステムにおいて、前記操作具の操作位置の偏差が０となる目標値付近にて、作動位置調節手段を構成するモータを停止させないことを特徴とするハイブリッドシステム。
5. エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、通常の駆動域と、電動機器にとってエンジンが負荷となるエンジンブレーキ域と、電動機器がエンジンにより回される回生域とを有する制御マップに基づいて、電動機器の出力を制御するハイブリッドシステムにおいて、
   移動体の加速時に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストして動力伝達装置を駆動する際に、前記制御マップ上で、通常の駆動域とエンジンブレーキ域との境界線を超えて、エンジンブレーキ域にて電動機器が駆動される場合には、
   エンジンブレーキ域での電動機器の駆動を、所定時間経過前までは許容し、該所定時間経過後は、加速を継続しているならば、エンジンブレーキ域から前記境界線上まで引き戻し、該境界線上にて、電動機器を駆動させ、加速を終了しているならば、エンジンブレーキ域から前記境界線を超えて通常の駆動域まで引き戻し、通常の駆動域にて、電動機器を駆動させることを特徴とするハイブリッドシステム。
6. エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、通常の駆動域と、電動機器にとってエンジンが負荷となるエンジンブレーキ域と、電動機器がエンジンにより回される回生域とを有する制御マップに基づいて、電動機器の出力を制御するハイブリッドシステムにおいて、
   移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、移動体の船体の減速時に、操作具の操作位置に基づいてエンジンの減速目標回転数を演算する減速目標回転数演算手段と、減速目標回転数から電動機器の減速目標出力を演算する減速目標出力演算手段と前記制御マップ上で、エンジンの減速目標回転数における電動機器の減速目標出力が、通常の駆動域と回生域との境界線を下回るか否かを判定する判定手段とを備えるとともに、
   移動体の減速時に、エンジンの駆動力を、電動機器の駆動力によりアシストして動力伝達装置を駆動する際に、前記判定手段により、予め制御マップ上で、電動機器の減速目標出力が前記境界線を下回ると判定された場合には、
   電動機器の減速目標出力として、演算された減速目標出力に替えて、新たに前記境界線上の値を採用することを特徴とするハイブリッドシステム。
7. エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、動力伝達装置の駆動を、エンジンのみの駆動力により駆動する形態と、エンジンの駆動力を電動機器の駆動力によりアシストして駆動する形態とを有するハイブリッドシステムにおいて、
   移動体の進行方向を切り換える操作具の操作位置を検出する操作位置検出手段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、操作具の操作位置とエンジン回転数とに基づいてクラッシュアスターンを判定するクラッシュアスターン判定手段と、電動機器の出力を調節する電動機器出力調節手段とを備えるとともに、
   クラッシュアスターン判定手段によりクラッシュアスターンと判定された場合には、電動機器を最大出力にて逆回転で駆動させて、エンジンの駆動力をアシストすることを特徴とするハイブリッドシステム。

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