JP4558026B2 - 船舶の発電及び推進システム - Google Patents

Description

本発明は、航走用内燃機関と、該内燃機関に接続される動力伝達装置との間に、船内電力供給を行う発電用機器を設置し、且つ、動力伝達装置に電動機を配設した機構を有する、船舶の発電及び推進システムの構成に関する。

従来、船舶の推進装置は、内燃機関及び動力伝達装置等により構成されており、内燃機関の駆動力を動力伝達装置により減速した後に、動力伝達装置に接続されるプロペラを駆動するものである。内燃機関によりプロペラを駆動して航走する船舶においては、最高船速時を除く各回転数にて、内燃機関の最大出力が船舶の負荷よりも大きく、余剰出力を有しているため、内燃機関の出力の一部を推進装置に設けられる発電用機器により電力に変換して、船内電力供給に用いたり、バッテリに充電したりすることが行われている。

また、航走用の駆動源として内燃機関と電動機が設けられ、該内燃機関と電動機により航走可能とした推進装置もある。
特開平１０−２１８０９４号公報 実開昭４８−０１１５９４号公報

しかし、内燃機関を設けた推進装置を有する船舶では、内燃機関の出力の一部を電力に変換してバッテリに充電することが行われているので、この推進装置にさらに電動機を設けて、電動機により内燃機関を補助してプロペラ駆動を行ったり、電動機によるプロペラを駆動をも行うことができるように構成すれば、出力を有効に使用することができる。

そこで、本発明においては、このように構成した場合の、機関出力と電動機出力との適切な分配や、操船者が要求する特性（例えば静粛性、加速性、対環境性）に応じた分配機構を確立することを目的とする。この場合、内燃機関による作動、電動機による作動、及び内燃機関と電動機とによる作動、を相互に切り換える際には、操船者が任意に、かつ容易に切り換えることができ、誤操作を引き起こさない機構を構築することが重要となる。更に、航走性等を向上させるために、操船者の意図を機関のレギュレータレバー操作状態等から読み取り、航走時や加速時における動力源の付加分担、又は電動機出力の最適化する機構を確立することも必要である。

上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
請求項１においては、航走用内燃機関（２）と、該内燃機関（２）に接続される動力伝達装置（３）を設け、該内燃機関（２）と動力伝達装置（３）との間に、船内電力供給を行う発電用機器（１０）を設置し、且つ、前記動力伝達装置（３）に該発電用機器（１０）とは別体である電動機（９）を配設した船舶の推進装置（１）において、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態を可能とし、前記駆動形態に加えて、内燃機関（２）に接続された発電用機器（１０）による発電及びバッテリ（１４）への充電の駆動形態も有し、該バッテリ（１４）をコントローラ（１５）を介して前記電動機（９）に接続し、該コントローラ（１５）は電動機（９）の他に内燃機関（２）にも接続し、該コントローラ（１５）に運転操作盤（２６）を接続し、該運転操作盤（２６）には駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を具備し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を切換操作することにより、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態の３種の駆動形態を切り換え可能とし、該運転操作盤（２６）には、前記内燃機関（２）の出力を調整するレギュレータレバー（２６ｂ）をも設けたものである。

請求項２においては、請求項１記載の船舶の発電及び推進システムにおいて、前記駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を内燃機関（２）のみによる航走である「エンジンドライブ」モードに切り換えた時は、該プロペラ（４）はコントローラ（１５）の制御の基に内燃機関（２）のみにより駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）の操作により、該内燃機関（２）の出力を調節し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走である「ハイブリッド」モードに切り換えた時は、前記電動機（９）はバッテリ（１４）に充電された電力により、コントローラ（１５）の制御の基に駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）は内燃機関（２）の出力を調節するレバーとして機能し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を、前記電動機（９）のみによる航走である「モータドライブ」モードに切り換えた場合は、前記電動機（９）はバッテリ（１４）の電力により、コントローラ（１５）の制御の基に駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）は前記電動機（９）の出力を調節するレバーとして機能すべく構成したことを特徴とする船舶の発電及び推進システム。

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。
航走用内燃機関（２）と、該内燃機関（２）に接続される動力伝達装置（３）を設け、該内燃機関（２）と動力伝達装置（３）との間に、船内電力供給を行う発電用機器（１０）を設置し、且つ、前記動力伝達装置（３）に該発電用機器（１０）とは別体である電動機（９）を配設した船舶の推進装置（１）において、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態を可能とし、前記駆動形態に加えて、内燃機関（２）に接続された発電用機器（１０）による発電及びバッテリ（１４）への充電の駆動形態も有し、該バッテリ（１４）をコントローラ（１５）を介して前記電動機（９）に接続し、該コントローラ（１５）は電動機（９）の他に内燃機関（２）にも接続し、該コントローラ（１５）に運転操作盤（２６）を接続し、該運転操作盤（２６）には駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を具備し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を切換操作することにより、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態の３種の駆動形態を切り換え可能とし、 該運転操作盤（２６）には、前記内燃機関（２）の出力を調整するレギュレータレバー（２６ｂ）をも設けたので、内燃機関のみによる航走、内燃機関と電動機とによる航走、及び電動機のみによる航走、の駆動形態を切り換える駆動形態切換具を、船舶の運転操作部に配設したので、船舶の操縦を行う操船者に、現在の駆動形態を容易に認識させることができ、運転・操縦時の誤操作を防止することができる。
さらに、操船者が駆動形態の切換を容易に行うことが可能である。

また、請求項１記載の船舶の発電及び推進システムにおいて、前記駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を内燃機関（２）のみによる航走である「エンジンドライブ」モードに切り換えた時は、該プロペラ（４）はコントローラ（１５）の制御の基に内燃機関（２）のみにより駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）の操作により、該内燃機関（２）の出力を調節し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走である「ハイブリッド」モードに切り換えた時は、前記電動機（９）はバッテリ（１４）に充電された電力により、コントローラ（１５）の制御の基に駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）は内燃機関（２）の出力を調節するレバーとして機能し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を、前記電動機（９）のみによる航走である「モータドライブ」モードに切り換えた場合は、前記電動機（９）はバッテリ（１４）の電力により、コントローラ（１５）の制御の基に駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）は前記電動機（９）の出力を調節するレバーとして機能すべく構成したので、内燃機関のみによる航走、及び内燃機関と電動機とによる航走の駆動形態をとるときには内燃機関のレギュレータレバーとして機能する操作具を、電動機のみによる航走の駆動形態をとるときには、電動機の出力ボリューム調整レバーとして機能させるので、操船者が操作するレバー類の数を減らすことができ、誤操作を減少することができる。
さらに、操作部を構成する部品点数が抑制でき、組立の容易化及び低コスト化を図ることができる。

また、前記推進装置にかかる負荷の大きさに応じて、内燃機関のみによる航走、内燃機関と電動機とによる航走、及び電動機のみによる航走の駆動形態の切り換えを行い、内燃機関と電動機とによる航走時には、内燃機関のレギュレータの操作状態及びプロペラ回転数に基づいて電動機出力の大きさを決定するので、電動機が駆動される中低速域での内燃機関からの排ガスを抑制するとともに、振動・騒音を低減することができる。また、内燃機関と電動機とで駆動する際には、内燃機関の加速性を向上させることができる。
さらに、内燃機関と電動機とでの駆動形態をとって、内燃機関と電動機とで負荷を分担するときには、内燃機関のレギュレータレバーの操作速度等の操作状態、及びプロペラの回転数に基づいて電動機の出力の大きさを決定するように構成することで、レギュレータレバーの操作状態から、操船者の加速要求等の意思を読み取って、電動機の出力制御をすることができ、操船者の要求に応じた操船を行うことが可能となる。
また、内燃機関と電動機との負荷分担を適正化することも可能である。

また、内燃機関のみによる航走、内燃機関と電動機とによる航走、及び電動機のみによる航走の駆動形態の切り換えを、操船者の任意操作により行い、内燃機関と電動機とによる航走時には、操船者の任意操作により電動機出力の大きさを制御するので、電動機による内燃機関のアシスト加減をマニュアル操作的に調整することができて、操船者が、自動制御では得られないマニュアル的な操船の面白さや楽しさを味わうことが可能となる。

また、前記駆動形態の内、電動機が作動する駆動形態をとる場合は、電動機レギュレータの操作状態及び電動機回転数に基づいて、電動機出力を決定するので、電動機が駆動される中低速域での内燃機関からの排ガスを抑制するとともに、振動・騒音を低減し、静穏航走が可能となる。
また、中低速域での航走のレスポンスを向上することができる。

また、前記駆動形態に加えて、発電用機器による発電及びバッテリの充電、の駆動形態をも有するので、内燃機関の中速域における出力を電力に変換して有効に利用することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は本発明の発電および推進システムにかかる船舶の推進装置を示す図、図２はプロペラの駆動形態を内燃機関のみの駆動とした状態の推進装置を示す図、図３はプロペラの駆動形態を電動機のみの駆動とした状態の推進装置を示す図、図４はプロペラの駆動形態を内燃機関と電動機とによる駆動とした状態の推進装置を示す図、図５はレギュレータレバーにより出力を制御される推進装置を示す図。図６はレギュレータレバー角度と内燃機関の目標回転数との関係を示す図、図７はプロペラ回転速度と電動機出力との関係を示す図、図８はレギュレータレバーの操作速度を算出するためのレバー角度と時間との関係を示す図、図９はレギュレータレバーの操作速度と上乗せする電動機出力との関係を示す図。図１０は電動機の出力決定フローを示す図、図１１は電動機出力ルーチンを示す図、図１２は電動機の出力決定フローの別構成例を示す図、図１３はプロペラ回転速度による駆動形態の切換状態を示す図、図１４はボリュームレバーが設けられるレギュレータレバーを示す平面図、図１５は同じく側面図、図１６はボリュームダイアルを設けた運転操作盤を示す平面図である。

本発明の、発電および推進システムにかかる、船舶の推進装置について説明する。図１に示す推進装置１は、内燃機関２、及びセイルドライブに構成された動力伝達装置３を有しており、動力伝達装置３にはプロペラ４が接続されている。該内燃機関２からの駆動力は動力伝達装置３により減速されながらプロペラ４に伝達され、その結果プロペラ４が回転駆動される。また、推進装置１においては、内燃機関２と動力伝達装置３との間に、発電機や発電機特性を有する機器である、発電用機器１０を介装している。そして、内燃機関２により発電用機器１０を駆動して、該発電用機器１０により発電された電力は、後述の電動機駆動用に用いたり、船内電力として供給したりするようにしている。

内燃機関２からプロペラ４までの動力伝達経路について説明すると、まず、内燃機関２のクランク軸２ａと、略水平方向に配置される動力伝達装置３の入力軸３ａとが接続されている。動力伝達装置３内においては、入力軸３ａは、略垂直方向に配置される伝達軸３ｂの上端部と、クラッチ３ｄを介して第一ベベルギア部３ｅにより連結され、伝達軸３ｂの下端部と出力軸３ｃとが第二ベベルギア部３ｆにより連結されている。

動力伝達装置３の出力軸３ｃは、プロペラ４の駆動軸４ａと接続されている。そして、内燃機関２の駆動出力は、クランク軸２ａから動力伝達装置３の入力軸３ａに伝達され、その後、クラッチ３ｄ、伝達軸３ｂ及び出力軸３ｃを通じて、プロペラ４の駆動軸４ａに伝えられる。クラッチ３ｄは、入力軸３ａと伝達軸３ｂとの連結・非連結を切り換えるとともに、入力軸３ａの回転を伝達軸３ｂへ伝達する際に、その回転方向を切り換える機能を有している。また、動力伝達装置３の上端部には電動機９が設置されている。電動機９の出力軸９ａは、伝達軸３ｂと接続されている。

前記発電用機器１０は、例えば高周波発電機に構成されており、該発電用機器１０の出力部には、リレー（電磁開閉器）１１、整流機器１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、バッテリ１４が、順に接続されており、該バッテリ１４はコントローラ１５を介して前記電動機９に接続されている。そして、発電用機器１０により発電された交流電力は、整流機器１２により整流・平滑化されて直流に変換された後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により所定の電圧に変圧されてバッテリ１４に充電される。この発電用機器１０を駆動しての発電、及びバッテリ１４への充電は、主に内燃機関２の出力の一部を用いて行うようにしている。また、リレー１１は、コントローラ１５により開閉制御することで、発電用機器１０の出力を、船内へ供給するか否か、及びバッテリ１４への充電を行うか否かの切り換えができる。

電動機９は、バッテリ１４に充電された電力により駆動され、該電動機９の駆動はコントローラ１５により制御されている。また、整流機器１２により整流・平滑化された発電用機器１０からの電力は、インバータ１６により交流に変換され、交流電力として船内供給可能とされている。尚、本推進装置１は、本例においては、動力伝達装置３が内燃機関２の下方へ大きく延出し、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。

以上の如く構成される推進装置１においては、プロペラ４の駆動を、（１）内燃機関２のみにより駆動する、（２）内燃機関２により駆動しつつ、電動機９により駆動をアシストする、（３）電動機９のみにより駆動する、の３種類のパターンにより行うことが可能となっている。以下に、これらの駆動形態の切り換えについて説明する。

図２に示すように、前記コントローラ１５は電動機９及び内燃機関２に接続されており、該コントローラ１５には運転操作盤２６が接続されている。運転操作盤２６には駆動形態切換スイッチ２６ａが備えられており、駆動形態切換スイッチ２６ａを切換操作することにより、前述の３種の駆動形態を切り換えることができる。図２においては、駆動形態切換スイッチ２６ａは「エンジンドライブ」モードに切り換えられており、コントローラ１５の制御により、プロペラ４は内燃機関２のみにより駆動されている。また、運転操作盤２６にはレギュレータレバー２６ｂが設けられており、該レギュレータレバー２６ｂの操作により、内燃機関２の出力を調整するようにしている。

図３には、駆動形態切換スイッチ２６ａを「モータドライブ」モードに切り換えて、プロペラ４が電動機９のみにより駆動される駆動状態を示している。この場合、電動機９はバッテリ１４に蓄えられた電力により、コントローラ１５の制御の基に駆動される。また、本駆動形態においては、レギュレータレバー２６ｂが、電動機９の出力調節をするレバーとして機能するように構成されている。

図４には、駆動形態切換スイッチ２６ａを「ハイブリッド」モードに切り換えて、プロペラ４が内燃機関２と電動機９との両方で駆動される駆動状態を示している。この場合、電動機９はバッテリ１４に蓄えられた電力により、コントローラ１５の制御の基に駆動され、レギュレータレバー２６ｂは内燃機関２の出力調節をするレバーとして機能するように構成されている。

このように、内燃機関２の出力を利用して充電したバッテリ１４により電動機９を駆動し、上述のような３種類のパターンの駆動形態をとることができるように構成することで、トローリング等の低速航走時には、電動機９のみの駆動による航走で、排気ガスや振動・騒音の発生を抑えて、静粛性や対環境性を向上させることができる。また、内燃機関２の出力に電動機９の出力を加えて航走することで、内燃機関２の出力のみで航走した場合よりも加速性を向上させることができる。

また、推進装置１では、プロペラ４を駆動する前述の３種のパターンに加えて、内燃機関２の運転中に、該内燃機関２により発電用機器１０を駆動して発電及びバッテリ１４への充電を行う駆動パターンを併せて有することができる。この内燃機関２による発電及びバッテリ１４の充電の駆動形態を有することで、内燃機関２の中速域における出力を有効に利用することを可能としている。

また、３種の駆動形態を切り換えるための切換具である駆動形態切換スイッチ２６ａは、レギュレータレバー２６ｂ等が配設される運転操作盤２６に配設されているので、船舶の操縦を行う操船者に、現在の駆動形態を容易に認識させることができ、運転・操縦時の誤操作を防止することができる。さらに、操船者が駆動形態の切換を容易に行うことが可能である。

また、レギュレータレバー２６ｂは、駆動形態が内燃機関２のみによる駆動、及び内燃機関と電動機とによる駆動の場合は、内燃機関２の出力調整レバーとして機能し、電動機９のみによる駆動の場合は、電動機９の出力調整用レバーとして機能するように構成されているので、操船者が操作するレバー類の数を減らすことができ、誤操作を減少することができる。さらに、操作部を構成する部品点数が抑制でき、組立の容易化及び低コスト化を図ることができる。

本推進装置１においては、プロペラ４等の推進装置１にかかる負荷に応じて、プロペラ４の駆動形態を切り換えるように構成されており、例えば負荷が小さなときには電動機９のみにより駆動し、負荷が大きなときには内燃機関２のみにより駆動し、その間は内燃機関２と電動機９とで駆動するように、コントローラ１５により制御されている。そして、内燃機関２と電動機９とで航走している場合には、以下のように電動機９の出力を決定し、内燃機関２と電動機９との間で負荷分担を行うようにしている。

図５に示すように、レギュレータレバー２６ｂは、例えばＰ１位置からＰ２位置まで、といったようにレバー角度を操作することができ、操作したレバー角度のデータが、該レギュレータレバー２６ｂに接続されるコントローラ１５へ入力されるように構成されている。コントローラ１５内では、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度に対する内燃機関２の目標回転数が、図６に示すようにマップにて設定されている。

また、図７に示すように、駆動されるプロペラ４の回転速度に対する電動機９の出力の大きさが、コントローラ１５にマップにて設定されている。例えば、回転速度がＲｖであるときには、電動機９は出力がＯａとなるように制御される。通常、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度を一定に保持している場合は、このマップに従って電動機出力が決定されている。

また、レギュレータレバー２６ｂの操作速度Ｖが、コントローラ１５により検知されるように構成している。例えば、図８に示すように、レギュレータレバー２６ｂをレバー角度Ｐ１の位置からレバー角度Ｐ２の位置まで操作するのに、時間Ｔ１から時間Ｔ２までかかった場合、そのレバー角度と操作時間とがコントローラ１５により検出され、次式（１）により操作速度Ｖが算出される。
Ｖ＝ｄＰ／ｄｔ＝（Ｐ２−Ｐ１）／（Ｔ２−Ｔ１） ・・・（１）

そして、レギュレータレバー２６ｂを操作した場合には、操作速度Ｖの大きさに応じて、図７に示すマップにより求められた電動機９の出力値に、さらに出力値を上乗せするようにしている。例えば、プロペラ４の回転速度がＲｖであった場合、電動機９の出力値はＯａと求められるが（図７参照）、図９に示すように、この場合にレギュレータレバー２６ｂを操作速度Ｖａで操作すると、電動機出力値ＯａにΔＯだけ出力が上乗せされて、出力値Ｏｂが電動機９の制御出力として決定される。

このように決定された電動機出力により電動機９を駆動し、その後、内燃機関２の実回転数が、図６で示したレギュレータレバー２６ｂのレバー角度に対する内燃機関２の目標回転数となっていれば（例えば、レギュレータレバー２６ｂをレバー角度Ｐ２まで操作した場合は、レバー角度Ｐ２に対応する目標回転数に達していれば）、電動機出力は、再度図７に示すマップに従って決定されることとなる。

以上の如くの、電動機９の出力決定フローを図１０により説明する。まず、コントローラ１５によって、モードスイッチの切換状態（ＭＳ）、内燃機関２の回転速度（ＥＳ）、電動機９の温度（ＭＴ）、電動機９の入力電圧及び入力電流（ＭＶ・ＭＣ）、動力伝達装置３のシフト位置（ＣＳＰ）、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度（ＥＲＰ）、バッテリ１４の状態（ＢＳ）、及びインバータ１６の負荷（ＩＬ）が、読み込まれる（Ｓ１）。

次に、何か誤りがあるか否かの判定が行われ（Ｓ２）、なければ、モードスイッチが内燃機関２と電動機９とでの駆動形態に切換られているかの判定を行い（Ｓ３）、切り換えられていればスタンバイシグナルが出力される（Ｓ４）。この状態でレギュレータレバー２６ｂを操作すると（Ｓ５）、電動機９の温度（ＭＴ）、電動機９の入力電圧及び入力電流（ＭＶ・ＭＣ）、動力伝達装置３のシフト位置（ＣＳＰ）、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度（ＥＲＰ）、バッテリ１４の状態（ＢＳ）、及びインバータ１６の負荷（ＩＬ）が、コントローラ１５により読み込まれ（Ｓ６）、出力算出が行われる（Ｓ７）。

出力算出は、図１１に示すルーチンにより行われる。まず、図６に示すマップから、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度に基づいて、内燃機関２の目標回転数が算出される（Ｓ７１）。算出された目標回転数が現在の実回転数よりも大きいか否かが判断され（Ｓ７２）、目標回転数の方が大きければ、前述のように、図９に示すマップにより電動機９の出力値の上乗分が算出される（Ｓ７３）。これに対し、実回転数の方が大きければ、前述のように、図７に示すマップによりプロペラ４の回転速度に対応した電動機出力値が算出される（Ｓ７４）。

このように算出された出力値に対して、何か誤りがあるか否かの判定が行われ（Ｓ８）、なければ、算出された出力値が出力され電動機９の駆動が制御される。尚、Ｓ２で誤りがあった場合、Ｓ３でモードスイッチが内燃機関２と電動機９とでの駆動形態に切換られていない場合には、レギュレータレバー２６ｂを行ってもその操作状態に基づく電動機出力の算出は行われずに、その旨の信号が出力される（Ｓ１０）。また、Ｓ８にて誤りがあった場合は、算出された電動機出力は出力されずに、その旨の信号が出力される（Ｓ１１）。

このように、負荷に応じてプロペラ４の駆動形態を切り換えることで、電動機９が駆動される中低速域での内燃機関２からの排ガスを抑制するとともに、振動・騒音を低減することができる。また、内燃機関２と電動機９とで駆動する際には、内燃機関２の加速性を向上させることができる。さらに、内燃機関２と電動機９とでの駆動形態をとって、内燃機関２と電動機９とで負荷を分担するときには、内燃機関２のレギュレータレバー２６ｂの操作速度等の操作状態、及びプロペラ４の回転数に基づいて電動機９の出力の大きさを決定するように構成することで、レギュレータレバー２６ｂの操作状態から、操船者の加速要求等の意思を読み取って、電動機９の出力制御をすることができ、操船者の要求に応じた操船を行うことが可能となる。また、内燃機関２と電動機９との負荷分担を適正化することも可能である。

また、電動機９の出力決定は、電動機９により航走する場合、電動機９のレギュレータとして機能するレギュレータレバー２６ｂの操作状態及び電動機９の回転数に基づいて行うこともできる。この場合の、電動機９の出力決定フローを図１２により説明する。まず、コントローラ１５によって、モードスイッチの切換状態（ＭＳ）、内燃機関２の回転速度（ＥＳ）、電動機９の温度（ＭＴ）、電動機９の入力電圧及び入力電流（ＭＶ・ＭＣ）、動力伝達装置３のシフト位置（ＣＳＰ）、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度（ＥＲＰ）、及びバッテリ１４の状態（ＢＳ）、が読み込まれる（Ｓ２１）。

次に、何か誤りがあるか否かの判定が行われ（Ｓ２２）、なければ、モードスイッチが電動機９による駆動の形態に切り換えられているか、及びレギュレータレバー２６ｂが初期位置にあるかの判定を行い（Ｓ２３）、電動機９による駆動の形態に切り換えられており、且つレギュレータレバー２６ｂが初期位置にあれば、スタンバイシグナルが出力される（Ｓ２４）。この状態でレギュレータレバー２６ｂを操作すると（Ｓ２５）、電動機９の温度（ＭＴ）、電動機９の入力電圧及び入力電流（ＭＶ・ＭＣ）、動力伝達装置３のシフト位置（ＣＳＰ）、レギュレータレバー２６ｂのレバー角度（ＭＲＰ）、及びバッテリ１４の状態（ＢＳ）が、コントローラ１５により読み込まれ（Ｓ２６）、出力算出が行われる（Ｓ２７）。この出力算出は、前述の図１１に示すルーチンにより行われる。

このように算出された出力値に対して、何か誤りがあるか否かの判定が行われ（Ｓ２８）、なければ、算出された出力値が出力され電動機９の駆動が制御される。尚、Ｓ２２で誤りがあった場合、Ｓ２３でモードスイッチが内燃機関２と電動機９とでの駆動形態に切り換えられていない場合には、レギュレータレバー２６ｂを行ってもその操作状態に基づく電動機出力の算出は行われずに、その旨の信号が出力される（Ｓ３０）。また、Ｓ２８にて誤りがあった場合は、算出された電動機出力は出力されずに、その旨の信号が出力される（Ｓ３１）。

このように構成することで、電動機９が駆動される中低速域での内燃機関２からの排ガスを抑制するとともに、振動・騒音を低減し、静穏航走が可能となる。また、中低速域での航走のレスポンスを向上することができる。

プロペラ４の駆動形態は、プロペラ４の回転速度に応じて切り換えるように構成することもできる。例えば、図１３に示すように、プロペラ４の回転速度が低速域の場合は電動機９のみによる駆動を行い、中速域の場合は内燃機関２と電動機９とでの駆動を行い、高速域では内燃機関２のみによる駆動を行うように、コントローラ１５により制御されている。

そして、内燃機関２と電動機９とで航走している中速域においては、内燃機関２の負荷分担と電動機９の負荷分担とが、プロペラ４の回転速度に応じて変化するようにしている。これは、検出したプロペラ４の回転速度をコントローラ１５に入力すると、その大きさに応じた電圧・電流が算出されて電動機９へ入力されることによるものであり、該電動機９の出力の大きさがプロペラ４の回転速度に基づいて決定されている。負荷分担の変化は、中速域における低速側から高速側へいくに従って、内燃機関２の負荷分担が増加していくように構成されている。

このように構成することで、電動機９が駆動される中低速域での内燃機関２からの排ガスを抑制するとともに、振動・騒音を低減することができる。また、内燃機関２と電動機９とで駆動する際には、内燃機関２の加速性を向上させることができる。さらに、内燃機関２と電動機９との負荷分担を適正化することも可能である。

また、内燃機関のみによる航走、内燃機関と電動機とによる航走、及び電動機のみによる航走の駆動形態の切り換えを、操船者の任意操作により行うように構成することができる。例えば、運転操作盤２６に前記駆動形態切換スイッチ２６ａを設けて、該スイッチを操船者が操作することにより切り換えるようにすることができる。さらに、内燃機関２と電動機９とによる航走を行う場合には、操船者の任意操作により電動機出力の大きさを制御するように構成することができる。

例えば、図１４、図１５に示す運転操作盤２６には、駆動形態切換スイッチ２６ａ及びレギュレータレバー２６ｂが設けられている。本例の駆動形態切換スイッチ２６ａは、操船者の任意操作により、駆動形態を内燃機関のみによる航走と、内燃機関と電動機とによる航走とに切換可能に構成してある。また、レギュレータレバー２６ｂのハンドル部２６ｃ側面には、ボリュームレバー２６ｄが設けられている。

レギュレータレバー２６ｂを操作した場合、電動機９の出力は、前述の図９に示すように、通常時の出力値（Ｏａ）に一定量の出力値（ΔＯ）を上乗せして決定した値（Ｏｂ）となるが、レギュレータレバー２６ｂの操作時に、ボリュームレバー２６ｄを操船者が操作することで、上乗せする出力の大きさを変化させることができ、例えば上乗せされた後の電動機出力値が、図９におけるＯｂや、Ｏｃや、Ｏｄ等となるように、制御することができる。この調整は、段階的又は無段階的に行うことができる。尚、上乗せする出力の大きさを変化させる操作具として、ボリュームレバー２６ｄの代わりに、図１６に示すようなボリュームダイアル２６ｅを運転操作盤２６に設けることもできる。

このように、電動機出力の大きさを操船者の任意操作により制御することができるように構成することで、電動機９による内燃機関２のアシスト加減をマニュアル操作的に調整することができて、操船者が、自動制御では得られないマニュアル的な操船の面白さや楽しさを味わうことが可能となる。

また、航走用内燃機関（２）と、該内燃機関（２）に接続される動力伝達装置（３）との間に、船内電力供給を行う発電用機器（１０）を設置し、且つ、前記動力伝達装置（３）に電動機（９）を配設した機構を有する推進装置（１）において、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態を有し、プロペラ（４）の回転速度に応じて、内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走の駆動形態の切り換えを行い、該プロペラ（４）の駆動形態は、プロペラ（４）の回転速度が高速域では内燃機関（２）のみによる駆動を行ない、中速域の場合は、内燃機関（２）と電動機（９）とでの駆動を行い、低速域の場合は、電動機（９）のみによる駆動を行うように、コントローラ（１５）により制御し、前記内燃機関（２）と電動機（９）とによる中速域の航走時には、検出したプロペラ（４）の回転速度を前記コントローラ（１５）に入力し、該回転速度の大きさに応じた電圧・電流を算出し、電動機（９）へ入力し、該内燃機関（２）の負荷分担と電動機（９）の負荷分担とを、該プロペラ（４）の回転速度に応じて変化させ、該負荷分担の変化は、中速域における低速側から高速側へいくに従って、該内燃機関（２）の負荷分担が増加していくように構成したので、トローリング等の低速航走時には、電動機のみの駆動による航走で、排気ガスや振動・騒音の発生を抑えて、静粛性や対環境性を向上させることができる。また、内燃機関の出力に電動機の出力を加えて航走することで、内燃機関の出力のみで航走した場合よりも加速性を向上させることができる。

また、プロペラ回転速度に応じて、内燃機関のみによる航走、内燃機関と電動機とによる航走、及び電動機のみによる航走の駆動形態の切り換えを行い、内燃機関と電動機とによる航走時には、プロペラ回転速度に応じて電動機出力の大きさを決定するので、電動機が駆動される中低速域での内燃機関からの排ガスを抑制するとともに、振動・騒音を低減することができる。また、内燃機関と電動機とで駆動する際には、内燃機関の加速性を向上させることができる。さらに、内燃機関と電動機との負荷分担を適正化することも可能である。

本発明の発電および推進システムにかかる船舶の推進装置を示す図である。 プロペラの駆動形態を内燃機関のみの駆動とした状態の推進装置を示す図である。 プロペラの駆動形態を電動機のみの駆動とした状態の推進装置を示す図である。 プロペラの駆動形態を内燃機関と電動機とによる駆動とした状態の推進装置を示す図である。 レギュレータレバーにより出力を制御される推進装置を示す図である。 レギュレータレバー角度と内燃機関の目標回転数との関係を示す図である。 プロペラ回転速度と電動機出力との関係を示す図である。 レギュレータレバーの操作速度を算出するためのレバー角度と時間との関係を示す図である。 レギュレータレバーの操作速度と上乗せする電動機出力との関係を示す図である。 電動機の出力決定フローを示す図である。 電動機出力ルーチンを示す図である。 電動機の出力決定フローの別構成例を示す図である。 プロペラ回転速度による駆動形態の切換状態を示す図である。 ボリュームレバーが設けられるレギュレータレバーを示す平面図である。 同じく側面図である。 ボリュームダイアルを設けた運転操作盤を示す平面図である。

１ 推進装置
２ 内燃機関
３ 動力伝達装置
４ プロペラ
１０ 発電用機器
１１ リレー
１４ バッテリ
１５ コントローラ
２６ 運転操作盤
２６ａ 駆動形態切換スイッチ
２６ｂ レギュレータレバー

Claims (2)

1. 航走用内燃機関（２）と、該内燃機関（２）に接続される動力伝達装置（３）を設け、該内燃機関（２）と動力伝達装置（３）との間に、船内電力供給を行う発電用機器（１０）を設置し、且つ、前記動力伝達装置（３）に該発電用機器（１０）とは別体である電動機（９）を配設した船舶の推進装置（１）において、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態を可能とし、前記駆動形態に加えて、内燃機関（２）に接続された発電用機器（１０）による発電及びバッテリ（１４）への充電の駆動形態も有し、該バッテリ（１４）をコントローラ（１５）を介して前記電動機（９）に接続し、該コントローラ（１５）は電動機（９）の他に内燃機関（２）にも接続し、該コントローラ（１５）に運転操作盤（２６）を接続し、該運転操作盤（２６）には駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を具備し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を切換操作することにより、前記内燃機関（２）のみによる航走、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走、及び電動機（９）のみによる航走、の駆動形態の３種の駆動形態を切り換え可能とし、該運転操作盤（２６）には、前記内燃機関（２）の出力を調整するレギュレータレバー（２６ｂ）をも設けたことを特徴とする船舶の発電及び推進システム。
2. 請求項１記載の船舶の発電及び推進システムにおいて、前記駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を内燃機関（２）のみによる航走である「エンジンドライブ」モードに切り換えた時は、該プロペラ（４）はコントローラ（１５）の制御の基に内燃機関（２）のみにより駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）の操作により、該内燃機関（２）の出力を調節し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を、内燃機関（２）と電動機（９）とによる航走である「ハイブリッド」モードに切り換えた時は、前記電動機（９）はバッテリ（１４）に充電された電力により、コントローラ（１５）の制御の基に駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）は内燃機関（２）の出力を調節するレバーとして機能し、該駆動形態切換スイッチ（２６ａ）を、前記電動機（９）のみによる航走である「モータドライブ」モードに切り換えた場合は、前記電動機（９）はバッテリ（１４）の電力により、コントローラ（１５）の制御の基に駆動し、前記レギュレータレバー（２６ｂ）は前記電動機（９）の出力を調節するレバーとして機能すべく構成したことを特徴とする船舶の発電及び推進システム。

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