JP2008069646A - 船舶推進機およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンおよび電動モータを簡単に制御できかつ後退時の排気ガスや騒音を抑制できる、船舶推進機およびその運転方法を提供する。
【解決手段】 船舶推進機１０は、運転モードの種類とともに前記駆動源の出力の大きさを指示するための操作レバー４６、および操作レバー４６による指示に応じてプロペラ駆動モードを設定するコントローラ４２を備える。コントローラ４２は、操作レバー４６によって後退モードが指示されているとき、プロペラ駆動モードを、プロペラ１２を電動モータ１６によって逆回転しかつ電動モータ１６の出力の大きさを操作レバー４６からの指示に応じて調整する第１モードに設定する。操作レバー４６は、回動可能でありかつその位置によって運転モードの種類および駆動源の出力の大きさを指示できる。
【選択図】 図６

Description

この発明は船舶推進機およびその運転方法に関し、より特定的には、エンジンと電動モータとをプロペラの駆動源として備えたハイブリッド型の船舶推進機およびその運転方法に関する。

この種の従来技術が特許文献１および２において開示されている。
特許文献１には、エンジンの駆動力を電動モータの駆動力によってアシストして動力伝達装置を駆動する技術について開示されている。

また、特許文献２では、バーハンドルには回動操作自在なスロットルグリップが設けられ、スロットルグリップの近傍に制御スイッチが設けられている。制御スイッチの操作によってエンジンと電動モータの運転と停止、および電動モータの回転方向を制御でき、スロットルグリップの回動操作に応じて電動モータとエンジンの回転数を調整できる。
特開２００４−２５７２９４号公報 特開２００６−３６０８６号公報

しかし、特許文献１は、航行中常にエンジンが駆動しているという前提で電動モータとの整合性をとるための技術であるので、後退時の排気ガスや騒音を防ぐことはできない。

また、特許文献２では、エンジンおよび電動モータの運転、停止および回転数といった制御を、制御スイッチおよびスロットルグリップの２つの操作手段によって行わなければならず、その操作が煩雑であった。

それゆえにこの発明の主たる目的は、エンジンおよび電動モータを簡単に制御できかつ後退時の排気ガスや騒音を抑制できる、船舶推進機およびその運転方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の船舶推進機は、プロペラの駆動源としてエンジンおよび電動モータを含む船舶推進機であって、運転モードの種類とともに前記駆動源の出力の大きさを指示するための指示手段、および前記指示手段による指示に応じてプロペラ駆動モードを設定する設定手段を備え、前記設定手段は、前記指示手段によって後退モードが指示されているとき、前記プロペラ駆動モードを、前記プロペラを前記電動モータを用いて逆回転しかつ前記電動モータの出力の大きさを前記指示手段からの指示に応じて調整する第１モードに設定することを特徴とする。

請求項２に記載の船舶推進機は、請求項１に記載の船舶推進機において、前記指示手段は、回動可能でありかつその位置によって前記運転モードの種類および前記駆動源の出力の大きさを指示可能な操作レバーを含むことを特徴とする。

請求項３に記載の船舶推進機は、請求項１に記載の船舶推進機において、前記電動モータに与える電力を蓄える電池、前記電池の残量を検出する残量検出手段、および前記第１モードにおいて前記残量検出手段の検出結果に基づいて、エンジン発電によって電力を前記電池へ充電するか否かを決定する第１決定手段をさらに含むことを特徴とする。

請求項４に記載の船舶推進機は、請求項３に記載の船舶推進機において、前記第１モードにおいて前記エンジンと前記プロペラとの接続が切り離されることを特徴とする。

請求項５に記載の船舶推進機は、請求項１に記載の船舶推進機において、前記第１モードにおいて前記電動モータを前記電池からの電力によって駆動するとき、前記エンジンをアイドリング運転させることを特徴とする。

請求項６に記載の船舶推進機は、請求項１に記載の船舶推進機において、前記電動モータに与える電力を蓄える電池、前記電池の残量を検出する残量検出手段、および前記第１モードにおいて前記残量検出手段の検出結果に基づいて、前記電動モータを出力制限して前記電池からの電力によって駆動するか前記電動モータを出力制限することなく前記電池からの電力によって駆動するかを決定する第２決定手段をさらに含むことを特徴とする。

請求項７に記載の船舶推進機は、請求項１に記載の船舶推進機において、前記駆動源と前記プロペラとの間に設けられ前記プロペラの回転方向を当該船舶推進機が前進する正回転または当該船舶推進機が後退する逆回転に設定する前後進切替装置、および前記指示手段による指示に応じて前記前後進切替装置の動作を制御する制御手段をさらに含むことを特徴とする。

請求項８に記載の船舶推進機は、請求項７に記載の船舶推進機において、前記電動モータに与える電力を蓄える電池、および前記電池の残量を検出する残量検出手段をさらに含み、前記プロペラ駆動モードは、前記プロペラを前記エンジンを用いて逆回転しかつ前記エンジンの出力の大きさを前記指示手段からの指示に応じて調整する第２モードをさらに含み、前記設定手段は、さらに前記残量検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果をも考慮して、前記プロペラ駆動モードを前記第１モードか前記第２モードかに設定することを特徴とする。

請求項９に記載の船舶推進機は、請求項８に記載の船舶推進機において、前記第１モードにおいて前記残量検出手段の検出結果と第２閾値との比較結果に基づいて、エンジン発電によって電力を前記電池へ充電するか否かを決定する第１決定手段をさらに含むことを特徴とする。

請求項１０に記載の船舶推進機は、請求項１に記載の船舶推進機において、前記プロペラの駆動に前記電動モータを用いるか否かを切り替えるための切替手段をさらに含み、前記プロペラ駆動モードは、前記プロペラを前記エンジンを用いて逆回転しかつ前記エンジンの出力の大きさを前記指示手段からの指示に応じて調整する第２モードをさらに含み、前記設定手段は、さらに前記切替手段による設定をも考慮して、前記プロペラ駆動モードを前記第１モードか前記第２モードかに設定することを特徴とする。

請求項１１に記載の船舶推進機の運転方法は、プロペラの駆動源としてエンジンおよび電動モータを含む船舶推進機の運転方法であって、運転モードの種類とともに前記駆動源の出力の大きさの指示を受ける第１ステップ、および前記第１ステップにおける指示に応じてプロペラ駆動モードを設定する第２ステップを備え、前記第２ステップでは、前記第１ステップにおいて後退モードが指示されているとき、前記プロペラ駆動モードを、前記プロペラを前記電動モータを用いて逆回転しかつ前記電動モータの出力の大きさを前記第１ステップでの指示に応じて調整する第１モードに設定することを特徴とする。

請求項１に記載の船舶推進機では、運転モードの種類と駆動源の出力の大きさとを同時に指示することができるので、駆動源であるエンジンおよび電動モータを簡単に制御でき、簡単な操作で船舶推進機を後退させることができる。また、後退モードが指示されているとき、プロペラを電動モータを用いて逆回転することによって、後退時の排気ガスや騒音を抑制できる。請求項１１に記載の船舶推進機の運転方法についても同様である。

請求項２に記載の船舶推進機では、操作レバーの回動操作によって運転モードの種類と駆動源の出力の大きさとを簡単かつ連続的に指示することができ、操作性が格段に向上する。

請求項３に記載の船舶推進機では、第１モードにおいて、電池残量が十分である場合には電動モータを電池からの電力によって駆動し、電池残量が比較的少ない場合にはエンジン発電によって電池を充電しながら電動モータを駆動することによって、過放電による電池の劣化を防止できる。

請求項４に記載の船舶推進機では、第１モードにおいてエンジン発電によって電力を供給する場合、プロペラの回転速度に関係なくエンジン回転数を制御でき、十分な充電電力を得ることができる。

請求項５に記載の船舶推進機では、第１モードにおいて、電動モータを電池からの電力によって駆動するときエンジンをアイドリング運転させることによって、その後、エンジンを再始動することなく第２モードに迅速に移行できる。

請求項６に記載の船舶推進機では、第1モードにおいて、電池残量に応じて電動モータの出力を調整することによってプロペラを確実に駆動することができる。

請求項７に記載の船舶推進機では、前後進切替装置を用いることによって、電動モータの回転方向を切り替えることなく正回転させたままでプロペラの回転方向を切り替えることができる。

請求項８に記載の船舶推進機では、運転モードだけではなく残量検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果をも考慮して、プロペラ駆動モードを第１モードか第２モードかに設定する。たとえば、運転モードが後退モードに指示されていても電池残量がかなり少なければ、第１モードによってプロペラを電動モータで駆動するのは困難な場合があるが、このような場合に第２モードでプロペラを駆動できる。なお、後退モードにおいて、第２モードすなわちエンジンでプロペラを駆動する場合、エンジンは正回転のままで前後進切替装置が後退に設定される。

請求項９に記載の船舶推進機では、第１モードにおいて、電池残量が十分である場合には電動モータを電池からの電力によって駆動し、電池残量が比較的少ない場合にはエンジン発電によって電池を充電しながら電動モータを駆動することによって、過放電による電池の劣化を防止できる。

請求項１０に記載の船舶推進機では、電動モータを用いないように切替手段によって予め設定しておけば、たとえ後退モードであっても第２モードでプロペラを駆動できる。このようにオペレータの要求に柔軟に対応できる。

この発明によれば、エンジンおよび電動モータを簡単に制御できかつ後退時の排気ガスや騒音を抑制できる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態の船舶推進機１０は、プロペラ１２とプロペラ１２の駆動源としてのエンジン１４と電動モータ１６とを含むハイブリッド型であり、電動モータ１６がエンジン１４とプロペラ１２との間に設けられるモータ中央タイプの船舶推進機である。なお、船舶推進機１０および後述する船舶推進機１０ａ，１０ｂおよび１０ｃは、船外機として構成されても船舶の一部として構成されてもよい。

船舶推進機１０では、エンジン１４のクランクシャフト１８と電動モータ１６のロータ２０との間には電磁クラッチ２２が設けられ、電磁クラッチ２２のオン／オフによってクランクシャフト１８とロータ２０とが接続／離間される。電動モータ１６のロータ２０にはドライブシャフト２４が連結され、ドライブシャフト２４はかさ歯車２６を介してプロペラ１２に接続される。プロペラ１２の回転方向は、電動モータ１６の回転方向によって決定される。

エンジン１４の上部にはエンジン発電用の発電体２８が配置され、発電体２８はクランクシャフト１８の上端に設けられている。また、エンジン１４には、排気ガスを水中に排出するための排気管３０、エンジン１４の点火のため点火装置３２、エンジン１４への燃料供給量を調整するためのスロットルバルブ３４、およびエンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ３６が設けられている。スロットルバルブ３４には、スロットルバルブ３４を駆動するためのスロットルモータ３８およびスロットルバルブ３４の開度を検出するためのスロットル開度センサ４０が設けられている。排気管３０は、その排気口がプロペラ１２より後方に位置するように設けられる。

電動モータ１６、電磁クラッチ２２、発電体２８、点火装置３２、エンジン回転数センサ３６、スロットルモータ３８およびスロットル開度センサ４０にはコントローラ４２が接続される。また、コントローラ４２には、船舶推進機１０の運転をオン／オフためのメインスイッチ４４、運転モードの種類とともに駆動源の出力の大きさを指示するための操作レバー４６、駆動か発電かを設定するための駆動／発電スイッチ４８、異常を報知するための異常ランプ５０、たとえば２４Ｖバッテリからなる電池５２、および電池５２の電圧を検出するための電池電圧センサ５４が接続される。

コントローラ４２には、スロットル開度センサ４０からスロットルバルブ３４の開度を示す信号が与えられ、エンジン回転数センサ３６からエンジン１４の回転数を示す信号が与えられ、メインスイッチ４４からのオン／オフ信号が入力され、操作レバー４６から運転モードの種類および駆動源の出力の大きさを示すレバー位置信号が与えられ、駆動／発電スイッチ４８から駆動か発電かの設定信号が与えられ、電池電圧センサ５４から電池電圧を示す信号が与えられる。また、発電体２８でのエンジン発電によって得られた電力はコントローラ４２を介して電池５２を充電する。

また、コントローラ４２は、点火装置３２へ点火指示を与え、スロットルモータ３８へ駆動信号を与え、電磁クラッチ２２へオン／オフ信号を与え、電動モータ１６へ駆動信号や電池５２からの電力を与え、異常ランプ５０へランプ点灯信号を与える。

さらに、コントローラ４２はメモリ４２ａを含む。メモリ４２ａには、図４〜図７に示す動作を実行するためのプログラムが格納されている。また、メモリ４２ａには、演算データ、電池電圧と比較される規定値、および図３に示す操作レバー４６の位置と駆動源の出力との対応関係を示すテーブルデータ等が格納されている。

この実施形態において、操作レバー４６が指示手段に相当する。コントローラ４２が、設定手段、第１および第２決定手段に相当する。電池電圧センサ５４が残量検出手段に相当する。

ついで、図２および図３を参照して、操作レバー４６の位置と運転モードの種類および駆動源からの出力との関係について説明する。
操作レバー４６は、図２に示すように前後方向に回動可能でありかつその位置によって運転モードの種類（通常航行、トローリング、停止、後退）を指示でき、かつ図３に示すようにその位置によって駆動源の出力の大きさを指示できる。

操作レバー４６の中立点を挟む前後所定範囲は停止モード、それより前進方向の所定範囲がトローリングモード、さらにそれより前進方向が通常航行モードとなる。また、停止モードより後退方向が後退モードとなる。

これによれば、操作レバー４６の回動操作によって運転モードの種類と駆動源の出力の大きさとを簡単かつ連続的に指示することができ、操作性が格段に向上する。

また、図３に示すように、操作レバー４６を中立点から遠ざける開操作時と中立点に近づける閉操作時とでは、操作レバー４６のモード切替位置が異なり所謂ヒステリシスが設けられている。これによって、モード切替処理に「遊び」を設けることができ、隣接するモードの境目付近でモード切替が頻繁に生じることを防ぐことができる。

図４を参照して、このような船舶推進機１０の全体動作について説明する。
まず、メインスイッチ４４が押されると（ステップＳ１）、システムが初期化される（ステップＳ３）。システム初期化ではたとえば電磁クラッチ２２がオフに設定される。

ついで、コントローラ４２に、操作レバー４６のレバー位置信号が入力され（ステップＳ５）、電池電圧センサ５４によって検出された電池電圧を示す信号が入力される（ステップＳ７）。さらに、コントローラ４２に、駆動／発電スイッチ４８からの設定信号が入力され（ステップＳ９）、スロットル開度センサ４０によって検出されたスロットルバルブ３４の開度（スロットル位置）を示す信号が入力され（ステップＳ１１）、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数を示す信号が入力される（ステップＳ１３）。コントローラ４２では、これらの入力情報に基づいて船舶推進機１０の異常の有無が検出され（ステップＳ１５）、異常がなければ運転モードが判断される（ステップＳ１７）。

運転モードが停止モードであれば停止処理が施され（ステップＳ１９）、前進モードであれば前進処理が施され（ステップＳ２１）、後退モードであれば後退処理が施され（ステップＳ２３）、発電モードであれば発電処理が施され（ステップＳ２５）、その後ステップＳ５に戻る。

一方、ステップＳ１５において、船舶推進機１０に異常が検出されればコントローラ４２からの指示によって異常ランプ５０が点灯され（ステップＳ２７）、異常停止処理が施され（ステップＳ２９）、終了する。

ここで、図４のステップＳ１７における運転モードの判定処理について、図５を参照して詳しく説明する。
まず、コントローラ４２によって、駆動／発電スイッチ４８からの設定信号が発電を示すか駆動を示すかが判断され（ステップＳ５１）、駆動に設定されていれば、操作レバー４６の位置に変化があるか否かが判断される（ステップＳ５３）。レバー位置に変化があれば、操作レバー４６の位置は中立点またはそれより前進側に位置しているか否かが判断される（ステップＳ５５）。操作レバー４６の位置が中立点またはそれより前進側に位置していれば、操作レバー４６の操作方向は前進の開方向か否かが判断される（ステップＳ５７）。操作レバー４６の操作方向は、前回の制御サイクルと今回の制御サイクルとにおけるレバー位置に基づいて判断できる。

ステップＳ５７において、レバー操作方向が前進の開方向であれば、操作レバー４６の位置は前進開操作時の停止範囲か否かが判断される（ステップＳ５９）。レバー位置がその停止範囲であれば、運転モードは停止モードであると判定される（ステップＳ６１）。一方、ステップＳ５９において、レバー位置が前進開操作時の停止範囲でなければ、運転モードは前進モードであると判定される（ステップＳ６３）。なお、運転モードが前進モードと判定されたとき初期的には運転モードはトローリングモードと判定される。

ステップＳ５７において、操作レバー４６の操作方向が前進の閉方向であると判断されれば、レバー位置は前進閉操作時の停止範囲か否かが判断される（ステップＳ６５）。レバー位置がその停止範囲であれば、運転モードは停止モードと判定される（ステップＳ６７）。一方、ステップＳ６５において、レバー位置が前進閉操作時の停止範囲でなければ、運転モードは前進モードと判定される（ステップＳ６９）。

また、ステップＳ５５において、操作レバー４６の位置が中立点より後退側であれば、ステップＳ７１に進む。ステップＳ７１において、操作レバー４６の操作方向は後退の開方向か否かが判断され、後退の開方向であれば、レバー位置は後退開操作時の停止範囲か否かが判断される（ステップＳ７３）。レバー位置がその停止範囲であれば、運転モードは停止モードと判定される（ステップＳ７５）。一方、ステップＳ７３において、レバー位置が後退開操作時の停止範囲でなければ、運転モードは後退モードと判定される（ステップＳ７７）。

ステップＳ７１において、操作レバー４６の操作方向が後退の閉方向であると判断されれば、レバー位置は後退閉操作時の停止範囲か否かが判断される（ステップＳ７９）。そして、レバー位置がその停止範囲にあれば、運転モードは停止モードと判定される（ステップＳ８１）。一方、ステップＳ７９において、レバー位置が後退閉操作時の停止範囲になければ、運転モードは後退モードと判定される（ステップＳ８３）。

また、ステップＳ５１において、駆動／発電スイッチ４８が発電に設定されていれば、運転モードは発電モードと判定される（ステップＳ８５）。

ステップＳ５３において、操作レバー４６の位置に変化がなければ、現モードは発電モードか否かが判断される（ステップＳ８７）。現モードが発電モードであれば、運転モードは停止モードと判定される（ステップＳ８９）。一方、ステップＳ８７において、現モードが発電モードでなければ、現モードが維持される（ステップＳ９１）。

ついで、図４のステップＳ２３の後退処理の一動作例について、図６を参照して説明する。
コントローラ４２によって、運転モードが後退モードと判定されると、プロペラ駆動モードが、プロペラ１２を電動モータ１６を用いて逆回転しかつ電動モータ１６の出力の大きさを操作レバー４６からの指示に応じて調整する第１モードに設定される。すなわち、ステップＳ１０１以降の処理が行われる。

まず、電磁クラッチ２２がオフされているか否かがコントローラ４２によって判断される（ステップＳ１０１）。電磁クラッチ２２がオンされていれば、電磁クラッチ２２をオフする処理が行われ（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０５へ進む。電磁クラッチ２２がオフされていれば直接ステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５では、電池５２の電圧は規定値以下か否かがコントローラ４２によって判断される（ステップＳ１０５）。

電池電圧が規定値以下であれば、コントローラ４２によってモータ駆動モードが、電池５２からの電力によって電動モータ１６が駆動され、並行してエンジン発電による電力を電池５２へ充電する第３モードに決定される。すなわち、ステップＳ１０７に進む。そして、ステップＳ１０７においてエンジン始動前か否かが判断され、エンジン始動前であれば、エンジン始動処理が行われ（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１１に進む。

一方、ステップＳ１０７においてエンジン始動前でなければ、所定の発電量が得られるようにエンジン回転数を制御し、エンジン発電が行われ（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１１に進む。

一方、ステップＳ１０５において電池電圧が規定値を超えていれば、コントローラ４２によってモータ駆動モードが、電池５２からの電力によって電動モータ１６が駆動される第４モードに決定される。すなわち、ステップＳ１１５に進む。第４モードではエンジンを始動する必要がないので、ステップＳ１１５においてエンジン１４が停止しているか否かが判断される。エンジン１４が停止していればステップＳ１１１に進み、一方、エンジン１４が稼働中であれば、点火装置３２をオフする処理が行われ（ステップＳ１１７）、スロットルバルブ３４が閉鎖され（ステップＳ１１９）、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように、電動モータ１６に与えられる電動モータ駆動電流が計算される。そして、その電動モータ駆動電流が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ１２１）、電動モータ１６の逆回転出力処理が行われる（ステップＳ１２３）。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０を後退させ、終了する。

上述の動作例によれば、１本の操作レバー４６の回動操作によって運転モードの種類とともに駆動源の出力の大きさを簡単かつ連続的に指示することができ、エンジン１４および電動モータ１６を簡単に制御できる。特に、１本の操作レバー４６によって前進モードまたは停止モードから後退モードへと簡単な操作で切り替えることができる。そして、後退モードでは、電動モータ１６によるプロペラ駆動によって、船舶推進機１０を円滑に後退させることができかつ後退時の排気ガスや騒音を抑制できる。

また、第１モードにおいて電池電圧が規定値を超えている場合には電動モータ１６を電池５２からの電力によって駆動し、一方、電池電圧が規定値以下の場合には電池５２からの電力によって電動モータ１６を駆動し、並行してエンジン発電による電力を電池５２へ充電することによって、過放電による電池５２の劣化を防止することができる。

さらに、第１モードにおいて、電磁クラッチ２２をオフしてエンジン１４とプロペラ１２とを切り離すことによって、エンジン発電によって電力を供給する場合、プロペラ１２の回転速度に関係なくエンジン回転数を制御でき、十分な充電電力を得ることができる。

また、電動モータ１６によるプロペラ駆動では排気ガスをプロペラ１２の後方に向けて排出することはないので、排気ガスの噴流による動力損失がない。さらに、排気ガスをプロペラ１２に巻き込むことがないので、キャビテーションも防止できる。

ついで、図７を参照して、船舶推進機１０の後退処理の他の動作例について説明する。
コントローラ４２によって、運転モードが後退モードと判定されると、プロペラ駆動モードが第１モードに設定され、ステップＳ２０１以降の処理が行われる。

まず、電磁クラッチ２２がオフされているか否かがコントローラ４２によって判断される（ステップＳ２０１）。電磁クラッチ２２がオンされていれば、電磁クラッチ２２をオフする処理が行われ（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０５へ進む。電磁クラッチ２２がオフされていれば直接ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５では、電池５２の電圧は規定値以下か否かがコントローラ４２によって判断される。

電池電圧が規定値以下であれば、所定の発電量が得られるようにエンジン回転数を制御し、エンジン発電が行われ（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０９に進む。

一方、ステップＳ２０５において電池電圧が規定値を超えていれば、コントローラ４２によってスロットルバルブ３４がアイドリング位置に制御され（ステップＳ２１１）、ステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０９において、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように電動モータ駆動電流が計算される。そして、その電動モータ駆動電流が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ２１３）、電動モータ１６の逆回転出力処理が行われる（ステップＳ２１５）。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０を後退させ、終了する。

この動作例では、第１モードにおいて、電動モータ１６を電池５２からの電力によって駆動するときエンジン１４をアイドリング運転させることによって、その後、エンジン１４を再始動することなく第２モードに迅速に移行できる。

ついで、図８を参照して、この発明の他の実施形態の船舶推進機１０ａについて説明する。
船舶推進機１０ａは、エンジン１４の上側に電動モータ１６が設けられるモータ上部タイプに構成され、電磁クラッチ２２を用いない。そして、エンジン１４のクランクシャフト１８の下端部にはドライブシャフト２４が連結され、クランクシャフト１８の上端部には電動モータ１６のロータ２０が連結され、ロータ２０の上端には発電体２８が設けられている。メモリ４２ａには、図９に示す動作を実行するためのプログラム等が格納されている。その他の構成については船舶推進機１０と同様であるので、その重複する説明は省略する。

図９を参照して、船舶推進機１０ａの後退処理の動作例について説明する。
コントローラ４２によって、運転モードが後退モードと判定されると、プロペラ駆動モードが第１モードに設定され、ステップＳ３０１以降の処理が行われる。

まず、電池５２の電圧は規定値以下か否かがコントローラ４２によって判断される（ステップＳ３０１）。

電池電圧が規定値以下であれば、コントローラ４２によってモータ駆動モードが、電動モータ１６を出力制限して電池５２からの電力によって駆動する第５モードに決定される。すなわち、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、電動モータ１６の出力制限が設定され、ステップＳ３０５に進む。

一方、電池電圧が規定値以下でなければ、コントローラ４２によってモータ駆動モードが、電動モータ１６を出力制限することなく電池５２からの電力によって駆動する第６モードに決定される。すなわち、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、電動モータ１６の出力制限が解除され、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５において、エンジン１４が停止しているか否かが判断される。エンジン１４が稼働中であれば、点火装置３２のオフ処理が行われ（ステップＳ３０９）、スロットルバルブ３４が閉鎖される（ステップＳ３１１）。

一方、ステップＳ３０５においてエンジン１４が停止していれば、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように電動モータ駆動電流が計算される（ステップＳ３１３）。そして、電動モータ駆動電流の急変制限処理が行われ（ステップＳ３１５）、電動モータ１６の逆回転出力処理が行われる（ステップＳ３１７）。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０ａを後退させ、終了する。

この動作例によれば、第1モードにおいて、電池電圧に応じて電動モータ１６の出力を調整することによってプロペラ１２を電動モータ１６によって確実に駆動することができる。

ついで、図１０を参照して、この発明の他の実施形態の船舶推進機１０ｂについて説明する。
船舶推進機１０ｂは、かさ歯車２６に替わる前後進切替装置５６、およびコントローラ４２に接続されるエンジンスイッチ５８をさらに備える。

前後進切替装置５６は、コントローラ４２からの指示に応じて、プロペラ１２の回転方向を、船舶推進機１０ｂが前進する正回転または船舶推進機１０ｂが後退する逆回転に設定する。前後進切替装置５６は、たとえば船外機における周知のドッグクラッチ機構を電動アクチュエータによって作動させるものである。エンジンスイッチ５８は、プロペラ駆動に電動モータ１６を用いるか否かを切り替えるための切替手段に相当する。また、メモリ４２ａには、図１１および図１２に示す動作を実行するためのプログラム、電池電圧と比較される第１および第２閾値、エンジン１４の回転数と比較される第１および第２所定値等が格納されている。コントローラ４２が制御手段に相当する。その他の構成については船舶推進機１０と同様であるので、その重複する説明は省略する。

図１１を参照して、船舶推進機１０ｂの後退処理の動作例について説明する。
まず、電磁クラッチ２２がオフされているか否かがコントローラ４２によって判断され（ステップＳ４０１）、電磁クラッチ２２がオンされていれば、コントローラ４２によって、電磁クラッチ２２をオフする処理が行われ（ステップＳ４０３）、前後進切替装置５６が後退に（プロペラ１２が逆回転するように）設定され（ステップＳ４０５）、ステップＳ４０７に進む。電磁クラッチ２２がオフされていれば、直接ステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７において、電池５２の電圧と第１閾値および第２閾値とがコントローラ４２によって比較される。第１閾値＜電池電圧であれば、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第１モードに設定される。

その中でも、第１閾値＜電池電圧＜第２閾値であれば、コントローラ４２によってモータ駆動モードが第３モードに決定され、エンジン始動前か否かが判断される（ステップＳ４０９）。エンジン始動前であれば、エンジン始動処理が行われ（ステップＳ４１１）、ステップＳ４１３に進む。

一方、ステップＳ４０９においてエンジン始動前でなければ、所定の発電量が得られるようにエンジン回転数を制御し、エンジン発電が行われ（ステップＳ４１５）、ステップＳ４１３に進む。

ステップＳ４０７において電池電圧≧第２閾値であれば、コントローラ４２によってモータ駆動モードが第４モードに決定され、エンジン１４が停止しているか否かが判断される（ステップＳ４１７）。エンジン１４が停止していればステップＳ４１３に進み、一方、エンジンが稼働中であれば、点火装置３２をオフする処理が行われ（ステップＳ４１９）、スロットルバルブ３４が閉鎖され（ステップＳ４２１）、ステップＳ４１３に進む。

ステップＳ４１３において、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように電動モータ駆動電流が計算される。そして、その電動モータ駆動電流が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ４２３）、電動モータ１６の正回転出力処理が行われる（ステップＳ４２５）。

一方、ステップＳ４０７において電池電圧≦第１閾値のときには、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが、プロペラ１２をエンジン１４を用いて逆回転しかつエンジン１４の出力の大きさを操作レバー４６からの指示に応じて調整する第２モードに設定される。すなわち、ステップＳ４２７以降の処理が行われる。

ステップＳ４２７では、電動モータ１６の停止処理が行われ、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたエンジン出力が得られるようにスロットルバルブ３４の開度が計算される（ステップＳ４２９）。そして、スロットルバルブ３４の開度が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ４３１）、エンジン１４の出力処理が施される（ステップＳ４３３）。そして、エンジン１４を接続するか否かすなわち電磁クラッチ２２をオンするか否かが決定される（ステップＳ４３５）。エンジン回転数が第１所定値（たとえば１２００ｒｐｍ）未満であれば終了し、一方、エンジン回転数が第１所定値以上であれば、エンジン１４を接続できると判断され、電磁クラッチ２２のオン処理が行われる（ステップＳ４３７）。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０ｂを後退させ、終了する。

この動作例によれば、前後進切替装置５６を用いることによって、電動モータ１６の回転方向を切り替えることなく正回転させたままでプロペラ１２の回転方向を切り替えることができる。

また、運転モードだけではなく電池電圧と第１閾値との比較結果をも考慮して、プロペラ駆動モードを第１モードか第２モードかに設定する。たとえば、運転モードが後退モードに指示されていても電池電圧≦第１閾値であれば、第１モードによってプロペラ１２を電動モータ１６で駆動するのは困難な場合があるが、このような場合に第２モードでプロペラ１２を駆動できる。

さらに、第１モードにおいて、電池電圧≧第２閾値である場合には電動モータ１６を電池５２からの電力によって駆動し、一方、第１閾値＜電池電圧≦第２閾値である場合には電池５２からの電力によって電動モータ１６を駆動し、並行してエンジン発電による電力を電池５２へ充電することによって、過放電による電池５２の劣化を防止することができる。

第２モードにおいて、エンジン１４の回転数が第１所定値以上になれば電磁クラッチ２２をオンしてエンジン１４をプロペラ１２に接続することによって、エンジン１４をプロペラ１２に円滑に接続できる。

また、図１２を参照して、船舶推進機１０ｂの後退処理の他の動作例について説明する。
まず、コントローラ４２によって、エンジンスイッチ５８がオフされているか否かが判断される（ステップＳ５０１）。エンジンスイッチ５８がオフされていれば、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第１モードに設定される。すなわち、ステップＳ５０３に進み、以下の処理が行われる。

ステップＳ５０３において、電磁クラッチ２２がオフされているか否かが判断される。電磁クラッチ２２がオンされていれば、コントローラ４２によって、電磁クラッチ２２をオフする処理が施され（ステップＳ５０５）、ステップＳ５０７に進む。電磁クラッチ２２がオフされていれば直接ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７では、エンジン１４が停止しているか否かが判断される。エンジン１４が稼働中であれば、点火装置３２をオフする処理が行われ（ステップＳ５０９）、スロットルバルブ３４が閉鎖され（ステップＳ５１１）、ステップＳ５１３に進む。エンジン１４が停止していれば直接ステップＳ５１３に進む。

ステップＳ５１３において、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように電動モータ駆動電流が計算される。そして、その電動モータ駆動電流が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ５１５）、電動モータ１６の逆回転出力処理が行われる（ステップＳ５１７）。

一方、ステップＳ５０１においてエンジンスイッチ５８がオンされているときには、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第２モードに設定される。すなわち、ステップＳ５１９に進み、以下の処理が行われる。

ステップＳ５１９において、電動モータ１６が停止しているか否かが判断される。電動モータ１６が停止していなければ、電動モータ１６を停止する処理が行われ（ステップＳ５２１）、スロットルバルブ３４の開度が予め決められたエンジン接続可能回転数となる開度に設定され（ステップＳ５２３）、ステップＳ５２５に進む。一方、ステップＳ５１９において電動モータ１６が停止していれば、直接ステップＳ５２５に進む。

ステップＳ５２５において、エンジン１４の回転数が、エンジン１４を接続することができる第２所定値（たとえば１２００ｒｐｍ）に達したか否かが判断される。エンジン１４の回転数が第２所定値に達していれば、前後進切替装置５６が後退に設定され（ステップＳ５２７）、ステップＳ５２９に進む。

ステップＳ５２９において、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたエンジン出力が得られるようにスロットルバルブ３４の開度が計算される。そして、スロットルバルブ３４の開度が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ５３１）、エンジン１４の出力処理が施される（ステップＳ５３３）。一方、ステップＳ５２５において、エンジン１４の回転数が第２所定値に達していなければ、直接ステップＳ５３３に進む。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０ｂを後退させ、終了する。

この動作例によれば、電動モータ１６を用いないようにエンジンスイッチ５８を予めオンしておけば、たとえ後退モードであっても第２モードですなわちエンジン１４を用いてプロペラ１２を逆回転でき、オペレータの要求に柔軟に対応できる。

さらに、図１３を参照して、この発明の他の実施形態の船舶推進機１０ｃについて説明する。
船舶推進機１０ｃは、船舶推進機１０ａのかさ歯車２６に替わる前後進切替装置５６、およびコントローラ４２に接続されるエンジンスイッチ５８をさらに備える。メモリ４２ａには、図１４および図１５に示す動作を実行するためのプログラム等が格納されている。その他の構成については船舶推進機１０ａと同様であるので、その重複する説明は省略する。

図１４を参照して、船舶推進機１０ｃの後退処理の動作例について説明する。
コントローラ４２によって、運転モードが後退モードと判定されると、前後進切替装置５６が後退に設定され（ステップＳ６０１）、電池５２の電圧が規定値以下か否かが判断される（ステップＳ６０３）。電池電圧が規定値を超えていれば、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第１モードに設定され、エンジン１４が停止しているか否かが判断される（ステップＳ６０５）。エンジン１４が稼働中であれば、点火装置３２のオフ処理が行われ（ステップＳ６０７）、スロットルバルブ３４が閉鎖される（ステップＳ６０９）。

一方、ステップＳ６０５においてエンジン１４が停止していれば、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように電動モータ駆動電流が計算される（ステップＳ６１１）。そして、電動モータ駆動電流の急変制限処理が行われ（ステップＳ６１３）、電動モータ１６の正回転出力処理が行われる（ステップＳ６１５）。

一方、ステップＳ６０３において電池電圧が規定値以下のときには、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第２モードに設定され、エンジン始動前か否かが判断される（ステップＳ６１７）。エンジン始動前であれば、エンジン１４の上部に設けられた電動モータ１６を始動モータとしてエンジン始動処理が行われる（ステップＳ６１９）。一方、ステップＳ６１７においてエンジン始動前でなければ、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたエンジン出力が得られるようにスロットルバルブ３４の開度が計算される（ステップＳ６２１）。そして、スロットルバルブ３４の開度の急変制限処理が行われ（ステップＳ６２３）、エンジン１４の出力処理が行われる（ステップＳ６２５）。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０ｃを後退させ、終了する。

この動作例によれば、運転モードだけではなく電池電圧と規定値との比較結果をも考慮して、プロペラ駆動モードを第１モードか第２モードかに設定する。たとえば、運転モードが後退モードに指示されていても電池電圧が規定値以下であれば、第１モードによってプロペラ１２を電動モータ１６で駆動するのは困難な場合があるが、このような場合に第２モードでプロペラ１２を駆動できる。

さらに、図１５を参照して、船舶推進機１０ｃの後退処理の他の動作例について説明する。
まず、エンジンスイッチ５８がオフされているか否かが判断される（ステップＳ７０１）。エンジンスイッチ５８がオフされていれば、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第１モードに設定され、ステップＳ７０３に進み、コントローラ４２によって前後進切替装置５６が後退に設定される。

そして、エンジン１４が停止しているか否かが判断される（ステップＳ７０５）。エンジン１４が稼働中であれば、点火装置３２をオフする処理が行われ（ステップＳ７０７）、スロットルバルブ３４が閉鎖される（ステップＳ７０９）。

ステップＳ７０５においてエンジン１４が停止していれば、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたモータ出力が得られるように電動モータ駆動電流が計算される（ステップＳ７１１）。そして、その電動モータ駆動電流が急変しないように急変制限処理が行われ（ステップＳ７１３）、電動モータ１６の正回転出力処理が行われる（ステップＳ７１５）。

一方、ステップＳ７０１においてエンジンスイッチ５８がオンされているときには、コントローラ４２によってプロペラ駆動モードが第２モードに設定され、ステップＳ７１７に進み、エンジン始動前か否かが判断される。エンジン始動前であれば、エンジン１４の上部に設けられた電動モータ１６を始動モータとしてエンジン始動処理が行われ（ステップＳ７１９）、前後進切替装置５６が後退に設定される（ステップＳ７２１）。一方、ステップＳ７１７においてエンジン始動前でなければ、コントローラ４２によって、図３の対応関係を示すテーブルデータを参照して操作レバー４６の位置に応じたエンジン出力が得られるようにスロットルバルブ３４の開度が計算される（ステップＳ７２３）。そして、スロットルバルブ３４の開度の急変制限処理が行われ（ステップＳ７２５）、エンジン１４の出力処理が行われる（ステップＳ７２７）。

以上の処理によってプロペラ１２を逆回転させて船舶推進機１０ｃを後退させ、終了する。

この動作例によれば、電動モータ１６を用いないようにエンジンスイッチ５８を予めオンしておけば、たとえ後退モードであっても第２モードですなわちエンジン１４によってプロペラ１２を駆動でき、オペレータの要求に柔軟に対応できる。

なお、指示手段はジョイスティックレバーであってもよい。

また、上述の実施形態では、残量検出手段として電池電圧センサ５４を用いたが、これに限定されず、電流と時間とに基づいて電池残量を検出する手段等を用いてもよい。

この発明の一実施形態の船舶推進機を示す図解図である。 操作レバーを示す図解図である。 操作レバーの位置と駆動源の出力との対応関係を示すグラフである。 船舶推進機の全体動作を示すフロー図である。 図４のステップ１７における運転モードの判定処理を示すフロー図である。 図１に示す実施形態の後退処理の一例を示すフロー図である。 後退処理の他の例を示すフロー図である。 この発明の他の実施形態の船舶推進機を示す図解図である。 図８に示す実施形態の後退処理の一例を示すフロー図である。 この発明のその他の実施形態の船舶推進機を示す図解図である。 図１０に示す実施形態の後退処理の一例を示すフロー図である。 後退処理の他の例を示すフロー図である。 この発明のさらにその他の実施形態の船舶推進機を示す図解図である。 図１３に示す実施形態の後退処理の一例を示すフロー図である。 後退処理の他の例を示すフロー図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 船舶推進機
１２ プロペラ
１４ エンジン
１６ 電動モータ
２２ 電磁クラッチ
２６ かさ歯車
２８ 発電体
３２ 点火装置
３４ スロットルバルブ
３６ エンジン回転数センサ
３８ スロットル電動モータ
４０ スロット開度センサ
４２ コントローラ
４４ メインスイッチ
４６ 操作レバー
４８ 駆動／発電スイッチ
５０ 異常ランプ
５２ 電池
５４ 電池電圧センサ
５６ 前後進切替装置
５８ エンジンスイッチ

Claims (11)

1. プロペラの駆動源としてエンジンおよび電動モータを含む船舶推進機であって、
   運転モードの種類とともに前記駆動源の出力の大きさを指示するための指示手段、および
   前記指示手段による指示に応じてプロペラ駆動モードを設定する設定手段を備え、
   前記設定手段は、
   前記指示手段によって後退モードが指示されているとき、前記プロペラ駆動モードを、前記プロペラを前記電動モータを用いて逆回転しかつ前記電動モータの出力の大きさを前記指示手段からの指示に応じて調整する第１モードに設定することを特徴とする、船舶推進機。
2. 前記指示手段は、回動可能でありかつその位置によって前記運転モードの種類および前記駆動源の出力の大きさを指示可能な操作レバーを含む、請求項１に記載の船舶推進機。
3. 前記電動モータに与える電力を蓄える電池、
   前記電池の残量を検出する残量検出手段、および
   前記第１モードにおいて前記残量検出手段の検出結果に基づいて、エンジン発電によって電力を前記電池へ充電するか否かを決定する第１決定手段をさらに含む、請求項１に記載の船舶推進機。
4. 前記第１モードにおいて前記エンジンと前記プロペラとの接続が切り離される、請求項３に記載の船舶推進機。
5. 前記第１モードにおいて前記電動モータを前記電池からの電力によって駆動するとき、前記エンジンをアイドリング運転させる、請求項１に記載の船舶推進機。
6. 前記電動モータに与える電力を蓄える電池、
   前記電池の残量を検出する残量検出手段、および
   前記第１モードにおいて前記残量検出手段の検出結果に基づいて、前記電動モータを出力制限して前記電池からの電力によって駆動するか前記電動モータを出力制限することなく前記電池からの電力によって駆動するかを決定する第２決定手段をさらに含む、請求項１に記載の船舶推進機。
7. 前記駆動源と前記プロペラとの間に設けられ前記プロペラの回転方向を当該船舶推進機が前進する正回転または当該船舶推進機が後退する逆回転に設定する前後進切替装置、および
   前記指示手段による指示に応じて前記前後進切替装置の動作を制御する制御手段をさらに含む、請求項１に記載の船舶推進機。
8. 前記電動モータに与える電力を蓄える電池、および
   前記電池の残量を検出する残量検出手段をさらに含み、
   前記プロペラ駆動モードは、前記プロペラを前記エンジンを用いて逆回転しかつ前記エンジンの出力の大きさを前記指示手段からの指示に応じて調整する第２モードをさらに含み、
   前記設定手段は、さらに前記残量検出手段の検出結果と第１閾値との比較結果をも考慮して、前記プロペラ駆動モードを前記第１モードか前記第２モードかに設定する、請求項７に記載の船舶推進機。
9. 前記第１モードにおいて前記残量検出手段の検出結果と第２閾値との比較結果に基づいて、エンジン発電によって電力を前記電池へ充電するか否かを決定する第１決定手段をさらに含む、請求項８に記載の船舶推進機。
10. 前記プロペラの駆動に前記電動モータを用いるか否かを切り替えるための切替手段をさらに含み、
    前記プロペラ駆動モードは、前記プロペラを前記エンジンを用いて逆回転しかつ前記エンジンの出力の大きさを前記指示手段からの指示に応じて調整する第２モードをさらに含み、
    前記設定手段は、さらに前記切替手段による設定をも考慮して、前記プロペラ駆動モードを前記第１モードか前記第２モードかに設定する、請求項１に記載の船舶推進機。
11. プロペラの駆動源としてエンジンおよび電動モータを含む船舶推進機の運転方法であって、
    運転モードの種類とともに前記駆動源の出力の大きさの指示を受ける第１ステップ、および
    前記第１ステップにおける指示に応じてプロペラ駆動モードを設定する第２ステップを備え、
    前記第２ステップでは、
    前記第１ステップにおいて後退モードが指示されているとき、前記プロペラ駆動モードを、前記プロペラを前記電動モータを用いて逆回転しかつ前記電動モータの出力の大きさを前記第１ステップでの指示に応じて調整する第１モードに設定する、船舶推進機の運転方法。

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