JP7638810B2 - Ship control method, ship control program, ship control system, and ship - Google Patents
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Description
本開示は、エンジン及びモータを含む複数の動力源のうち船体の推進に用いられる動力源が異なる複数の推進モードを有する船舶の制御方法、船舶制御プログラム、船舶制御システム及び船舶に関する。 The present disclosure relates to a control method, a ship control program, a ship control system, and a ship having multiple propulsion modes in which different power sources, including engines and motors, are used to propel the hull.
関連技術として、エンジン及びモータ(電動機器)を備え、エンジンによる航走、エンジン及びモータによる航走、並びにモータによる航走を含む複数の推進モード(駆動形態)を有するハイブリッドシステムを搭載した船舶が知られている(例えば、特許文献1参照)。関連技術に係る船舶は、エンジン及びモータを含む複数の動力源と、プロペラとの間に介装される動力伝達部を更に備え、プロペラの駆動をエンジンとモータとの両方により可能する。ここで、ハイブリッドシステムは、動力伝達部に含まれるクラッチを切り替えることにより、上記推進モードを切替可能に構成されている。 As a related technology, a ship equipped with an engine and a motor (electrical equipment) and a hybrid system with multiple propulsion modes (drive configurations) including running by the engine, running by the engine and the motor, and running by the motor is known (see, for example, Patent Document 1). The ship according to the related technology further comprises a power transmission unit interposed between the propeller and multiple power sources including the engine and the motor, and enables the propeller to be driven by both the engine and the motor. Here, the hybrid system is configured to be able to switch the above propulsion modes by switching a clutch included in the power transmission unit.
関連技術に係る船舶では、操作レバーを操作して、その操作位置を調節することにより、船体の前進、中立、後進を切り替えるとともに、エンジンの駆動力(回転数)又はモータの駆動力(回転数)の調節を行う。 In a vessel according to the related art, the operating lever is operated and its operating position is adjusted to switch the vessel between forward, neutral and reverse, and the engine driving force (rpm) or motor driving force (rpm) is adjusted.
上記関連技術のように、船体の推進に用いられる動力源が異なる複数の推進モードを有する船舶では、モータ推進モード(モータによる航走)からハイブリッド推進モード(エンジン及びモータによる航走)への切り替え時、クラッチに過負荷が掛かる場合がある。つまり、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際し、エンジン側のクラッチに急激なトルク変化が生じ、当該トルク変化によりクラッチに過大な負荷が掛かる可能性がある。 In a ship that has multiple propulsion modes using different power sources to propel the hull, as in the related art mentioned above, the clutch may be overloaded when switching from the motor propulsion mode (running by motor) to the hybrid propulsion mode (running by engine and motor). In other words, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, a sudden torque change occurs in the clutch on the engine side, and this torque change may place an excessive load on the clutch.
本開示の目的は、推進モードの切り替えに際してクラッチに掛かる負荷を低減可能な船舶の制御方法、船舶制御プログラム、船舶制御システム及び船舶を提供することにある。 The objective of the present disclosure is to provide a ship control method, ship control program, ship control system, and ship that can reduce the load on the clutch when switching propulsion modes.
本開示の一態様に係る船舶の制御方法は、エンジン及びモータを含む複数の動力源を備え、前記複数の動力源のうち船体の推進に用いられる動力源が異なる複数の推進モードを有し、少なくとも前記エンジンと前記船体の推進力を出力する出力部との間にクラッチが設けられた船舶に用いられる。前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含む。前記船舶の制御方法は、前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させることと、前記回転数を同期させた後のトルク制御期間に、前記モータをトルク制御することと、を有する。 A method for controlling a ship according to one aspect of the present disclosure is used for a ship having a plurality of power sources including an engine and a motor, having a plurality of propulsion modes in which different power sources among the plurality of power sources are used to propel the ship's hull, and having a clutch provided between at least the engine and an output section that outputs the propulsive force of the ship's hull. The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the ship's hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the ship's hull. The method for controlling a ship includes, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, synchronizing the rotation speed of the engine with the rotation speed of the motor before switching the clutch from a disengaged state to a transmitted state, and torque controlling the motor during a torque control period after synchronizing the rotation speed.
本開示の他の一態様に係る船舶の制御方法は、エンジン及びモータを含む複数の動力源を備え、前記複数の動力源のうち船体の推進に用いられる動力源が異なる複数の推進モードを有し、少なくとも前記エンジンと前記船体の推進力を出力する出力部との間にクラッチが設けられた船舶に用いられる。前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含む。前記船舶の制御方法は、前記ハイブリッド推進モードから前記モータ推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを伝達状態から遮断状態に切り替える前に、前記モータをトルク制御すること、を有する。 A method for controlling a ship according to another aspect of the present disclosure is used for a ship having a plurality of power sources including an engine and a motor, having a plurality of propulsion modes in which different power sources among the plurality of power sources are used to propel the hull, and having a clutch provided between at least the engine and an output section that outputs the propulsive force of the hull. The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull. The method for controlling a ship includes torque controlling the motor before switching the clutch from a transmission state to a disengagement state when switching from the hybrid propulsion mode to the motor propulsion mode.
本開示の一態様に係る船舶制御プログラムは、前記船舶の制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。 A ship control program according to one aspect of the present disclosure is a program for causing one or more processors to execute the ship control method.
本開示の一態様に係る船舶制御システムは、船舶に用いられ、エンジン回転数処理部と、モータトルク処理部と、を備える。前記船舶は、エンジン及びモータを含む複数の動力源を備え、前記複数の動力源のうち船体の推進に用いられる動力源が異なる複数の推進モードを有し、少なくとも前記エンジンと前記船体の推進力を出力する出力部との間にクラッチが設けられる。前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含む。前記エンジン回転数処理部は、前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させる。前記モータトルク処理部は、前記回転数を同期させた後のトルク制御期間に、前記モータをトルク制御する。 A vessel control system according to one aspect of the present disclosure is used in a vessel and includes an engine speed processor and a motor torque processor. The vessel includes a plurality of power sources including an engine and a motor, and has a plurality of propulsion modes in which different power sources among the plurality of power sources are used to propel the hull, and a clutch is provided between at least the engine and an output unit that outputs the propulsive force of the hull. The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull. When switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, the engine speed processor synchronizes the engine speed with the motor speed before switching the clutch from a disengaged state to a transmitted state. The motor torque processor torque controls the motor during a torque control period after synchronizing the speeds.
本開示の一態様に係る船舶は、前記船舶制御システムと、前記船体と、を備える。 A vessel according to one aspect of the present disclosure includes the vessel control system and the hull.
本発明によれば、推進モードの切り替えに際してクラッチに掛かる負荷を低減可能な船舶の制御方法、船舶制御プログラム、船舶制御システム及び船舶を提供することができる。 The present invention provides a ship control method, ship control program, ship control system, and ship that can reduce the load on the clutch when switching propulsion modes.
以下、添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本開示を具体化した一例であって、本開示の技術的範囲を限定する趣旨ではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the attached drawings. The following embodiments are examples of the present disclosure and are not intended to limit the technical scope of the present disclosure.
(実施形態1)
[1]全体構成
まず、本実施形態に係る船舶10の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。
(Embodiment 1)
[1] Overall Configuration First, the overall configuration of a marine vessel 10 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
船舶10は、海、湖又は河川等の水上を航行(航走)する移動体である。本実施形態では一例として、船舶10は、主としてスポーツ又はレクリエーション等に用いられる小型船舶である「プレジャーボート」である。また、本実施形態では、船舶10は、人(操縦者)の操作(遠隔操作を含む)に応じて動作する構成であって、特に、操縦者である人が搭乗可能な有人タイプであることとする。 The vessel 10 is a mobile body that navigates (sails) on water such as the sea, a lake, or a river. In this embodiment, as an example, the vessel 10 is a "pleasure boat," a small vessel used primarily for sports or recreation. In this embodiment, the vessel 10 is configured to operate in response to operation (including remote operation) by a person (pilot), and is particularly a manned type that can be boarded by a human pilot.
船舶10は、図1に示すように、船体1と、船舶制御システム2と、を備えている。船体1は、動力を発生する駆動ユニット3と、船体1を推進させるための推進力を出力する出力部4と、人(操縦者)の操作を受け付ける操作装置5と、を備えている。これに加えて、船体1は、舵機構、表示装置、通信装置、及び照明設備等を含む種々の船内設備等を更に備えている。 As shown in FIG. 1, the ship 10 comprises a hull 1 and a ship control system 2. The hull 1 comprises a drive unit 3 that generates power, an output section 4 that outputs a propulsive force for propelling the hull 1, and an operation device 5 that receives operations from a person (pilot). In addition, the hull 1 further comprises various onboard equipment, including a steering mechanism, a display device, a communication device, and lighting equipment.
駆動ユニット3は、図2に示すように、複数の動力源31,32と、動力伝達部33と、を有している。出力部4は、本実施形態ではプロペラを含み、駆動ユニット3で発生する動力を受けて、回転軸(プロペラシャフト)を中心にプロペラを回転させることにより、船体1を前進又は後進させるための推進力を出力する。 As shown in FIG. 2, the drive unit 3 has multiple power sources 31, 32 and a power transmission section 33. In this embodiment, the output section 4 includes a propeller, and receives power generated by the drive unit 3 and rotates the propeller around a rotation axis (propeller shaft), thereby outputting a propulsive force for moving the hull 1 forward or backward.
複数の動力源31,32は、少なくとも第1動力源31及び第2動力源32を含み、それぞれ船体1の推進に用いられる動力(機械的エネルギー)を発生する。これら複数の動力源31,32は互いに出力特性が異なっており、第1動力源31と第2動力源32とでも、少なくとも最大出力(最高回転数及び最大トルク)が異なる。本実施形態では、第1動力源31と第2動力源32とは、その方式及び種類等が完全に異なる異種の動力源である。要するに、本実施形態に係る船舶10は、複数種類の動力源31,32を有するハイブリッド式の駆動ユニット3を備えている。 The multiple power sources 31, 32 include at least a first power source 31 and a second power source 32, each of which generates power (mechanical energy) used to propel the hull 1. These multiple power sources 31, 32 have different output characteristics, and the first power source 31 and the second power source 32 also differ in at least maximum output (maximum rotation speed and maximum torque). In this embodiment, the first power source 31 and the second power source 32 are different types of power sources that are completely different in terms of their system and type. In short, the ship 10 according to this embodiment is equipped with a hybrid drive unit 3 having multiple types of power sources 31, 32.
本実施形態では一例として、第1動力源31は燃料の燃焼により動力を発生するエンジン(内燃機関)であって、第2動力源32は電力(電気エネルギー)の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)である。より詳細には、第1動力源31は、軽油を燃料として駆動されるディーゼルエンジンであって、第2動力源32は、交流電力により駆動される交流モータである。 In this embodiment, as an example, the first power source 31 is an engine (internal combustion engine) that generates power by burning fuel, and the second power source 32 is a motor (electric motor) that generates power by receiving a supply of electric power (electrical energy). More specifically, the first power source 31 is a diesel engine that uses diesel as fuel, and the second power source 32 is an AC motor that is driven by AC power.
第1動力源31と第2動力源32とは、個別に駆動され、それぞれ動力を発生する。そのため、複数の動力源31,32は、例えば、第1動力源31及び第2動力源32のうちの第1動力源31のみが駆動される状態、第2動力源32のみが駆動される状態、及び第1動力源31及び第2動力源32の両方が駆動される状態等を切替可能である。ここで、第1動力源31で発生する動力と第2動力源32で発生する動力とは、動力伝達部33にて合成され、合成された動力が出力部4に供給される。そのため、例えば、エンジンからなる第1動力源31の動力にモータからなる第2動力源32の動力が合成されることにより、第2動力源32が第1動力源31をアシストして、より大きな動力で出力部4を駆動することが可能である。 The first power source 31 and the second power source 32 are driven individually and generate power. Therefore, the multiple power sources 31, 32 can be switched between, for example, a state in which only the first power source 31 of the first power source 31 and the second power source 32 is driven, a state in which only the second power source 32 is driven, and a state in which both the first power source 31 and the second power source 32 are driven. Here, the power generated by the first power source 31 and the power generated by the second power source 32 are combined in the power transmission unit 33, and the combined power is supplied to the output unit 4. Therefore, for example, by combining the power of the first power source 31 consisting of an engine with the power of the second power source 32 consisting of a motor, the second power source 32 can assist the first power source 31 and drive the output unit 4 with a larger power.
動力伝達部33は、複数の動力源31,32と出力部4との間に設けられている。動力伝達部33は、複数の動力源31,32で発生する動力が入力され、この動力を出力部4に伝達する機能を有している。ここで、動力伝達部33は、複数の動力源31,32からの動力を合成し、合成された動力を出力部4へと出力する。 The power transmission unit 33 is provided between the multiple power sources 31, 32 and the output unit 4. The power transmission unit 33 has the function of receiving the power generated by the multiple power sources 31, 32 and transmitting this power to the output unit 4. Here, the power transmission unit 33 combines the power from the multiple power sources 31, 32 and outputs the combined power to the output unit 4.
さらに、動力伝達部33は、複数の動力源31,32の各々から出力部4に動力を伝達するか否かを、つまり「伝達状態」と「遮断状態」とを切り替える機能を有している。本開示でいう「伝達状態」は、各動力源31,32と出力部4との間を機械的に接続し、各動力源31,32から出力部4に動力を伝達する状態である。動力伝達部33が伝達状態にあるときに各動力源31,32が駆動することにより、各動力源31,32で発生する動力によって出力部4が駆動される。本開示でいう「遮断状態」は、各動力源31,32と出力部4との間を機械的に遮断し、各動力源31,32から出力部4に動力を伝達しない状態である。動力伝達部33が遮断状態にあるときに各動力源31,32が駆動しても、各動力源31,32で発生する動力は出力部4に伝達されないため出力部4は駆動されない。 Furthermore, the power transmission unit 33 has a function of switching whether or not to transmit power from each of the multiple power sources 31, 32 to the output unit 4, that is, between a "transmission state" and a "disconnection state". The "transmission state" in this disclosure is a state in which each power source 31, 32 and the output unit 4 are mechanically connected to transmit power from each power source 31, 32 to the output unit 4. When the power transmission unit 33 is in the transmission state, each power source 31, 32 is driven, and the output unit 4 is driven by the power generated by each power source 31, 32. The "disconnection state" in this disclosure is a state in which each power source 31, 32 is mechanically disconnected from the output unit 4 to not transmit power from each power source 31, 32 to the output unit 4. Even if each power source 31, 32 is driven when the power transmission unit 33 is in the disconnection state, the power generated by each power source 31, 32 is not transmitted to the output unit 4, so that the output unit 4 is not driven.
駆動ユニット3について詳しくは「[2]駆動ユニットの構成」の欄で説明する。 More details about the drive unit 3 are explained in section "[2] Configuration of the drive unit."
出力部4で発生する船体1の推進力に関する出力値は、駆動ユニット3から出力部4に伝達される動力に応じて変化する。本開示でいう「出力値」は、船体1の推進力に関する値であればよく、例えば、出力部4におけるプロペラの回転数(回転速度)、又は船体1の速度(船速)等である。本実施形態では一例として、出力部4のプロペラの回転数が「出力値」であることとする。つまり、基本的には、駆動ユニット3から出力される動力が大きくなるほど、出力値(プロペラの回転数)は大きく(高速回転に)なる。 The output value related to the propulsive force of the hull 1 generated in the output section 4 changes depending on the power transmitted from the drive unit 3 to the output section 4. In this disclosure, the "output value" may be any value related to the propulsive force of the hull 1, such as the rotation speed (rotational speed) of the propeller in the output section 4 or the speed (ship speed) of the hull 1. In this embodiment, as an example, the rotation speed of the propeller in the output section 4 is the "output value". In other words, basically, the greater the power output from the drive unit 3, the greater the output value (propeller rotation speed) (faster rotation).
船舶制御システム2は、CPU(Central Processing Unit)等の1以上のプロセッサと、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等の1以上のメモリとを有するコンピュータシステムを主構成とし、種々の処理(情報処理)を実行する。船舶制御システム2における1以上のメモリには、1以上のプロセッサに船舶10の制御方法を実行させるためのプログラム(船舶制御プログラム)が記録されている。 The ship control system 2 mainly comprises a computer system having one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) and one or more memories such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and executes various processes (information processing). The one or more memories in the ship control system 2 store a program (ship control program) for causing the one or more processors to execute a control method for the ship 10.
船舶制御システム2は、少なくとも駆動ユニット3の制御を行う。つまり、船舶制御システム2は、例えば、第1動力源31及び第2動力源32の各々の駆動状況、並びに動力伝達部33の状態(伝達状態/遮断状態等)を制御する。 The vessel control system 2 controls at least the drive unit 3. That is, the vessel control system 2 controls, for example, the drive status of each of the first power source 31 and the second power source 32, and the state of the power transmission unit 33 (transmission state/disconnection state, etc.).
本実施形態では、船舶制御システム2は、操作装置5と電気的に接続されており、操作装置5からの操作信号に応じて、駆動ユニット3等の制御を行う。例えば、船舶制御システム2は、操作装置5からの操作信号に応じて駆動ユニット3を制御して、出力部4のプロペラを回転させることにより、船体1を前進又は後進させることが可能である。さらに、船舶制御システム2は、第1動力源31又は第2動力源32の出力(回転数又はトルク)を制御することにより、出力部4のプロペラの回転数を調節し、船体1の移動速度(船速)を調節することが可能である。 In this embodiment, the vessel control system 2 is electrically connected to the operating device 5 and controls the drive unit 3 and the like in response to an operation signal from the operating device 5. For example, the vessel control system 2 controls the drive unit 3 in response to an operation signal from the operating device 5, and can move the vessel 1 forward or backward by rotating the propeller of the output unit 4. Furthermore, the vessel control system 2 can adjust the rotation speed of the propeller of the output unit 4 and adjust the moving speed (ship speed) of the vessel 1 by controlling the output (rotation speed or torque) of the first power source 31 or the second power source 32.
また、船舶制御システム2は、複数の推進モードを切替可能である。本開示でいう「推進モード」は、複数の動力源31,32のうち、船体1の推進に用いられる動力源31,32が異なるモードである。つまり、船舶制御システム2は、複数の動力源31,32のいずれを船体1の推進に用いるかを切り替えることにより、複数の推進モードを切替可能である。 The vessel control system 2 can also switch between multiple propulsion modes. In this disclosure, a "propulsion mode" is a mode in which a different power source 31, 32 is used to propel the vessel hull 1, out of the multiple power sources 31, 32. In other words, the vessel control system 2 can switch between multiple propulsion modes by switching which of the multiple power sources 31, 32 is used to propel the vessel hull 1.
本実施形態では一例として、複数の推進モードは、ハイブリッド推進モード、モータ推進モード及びエンジン推進モードの3つの推進モードを含んでいる。ハイブリッド推進モードは、第1動力源31(エンジン)及び第2動力源32(モータ)の両方を船体1の推進に用いる推進モードである。モータ推進モードは、第1動力源31及び第2動力源32のうちの第2動力源32(モータ)のみを船体1の推進に用いる推進モードである。エンジン推進モードは、第1動力源31及び第2動力源32のうちの第1動力源31(エンジン)のみを船体1の推進に用いる推進モードである。 In this embodiment, as an example, the multiple propulsion modes include three propulsion modes: a hybrid propulsion mode, a motor propulsion mode, and an engine propulsion mode. The hybrid propulsion mode is a propulsion mode in which both the first power source 31 (engine) and the second power source 32 (motor) are used to propel the hull 1. The motor propulsion mode is a propulsion mode in which only the second power source 32 (motor) of the first power source 31 and the second power source 32 is used to propel the hull 1. The engine propulsion mode is a propulsion mode in which only the first power source 31 (engine) of the first power source 31 and the second power source 32 is used to propel the hull 1.
本実施形態では、船舶制御システム2は、船体1全体の制御を行う統合コントローラであって、例えば、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)からなる。ただし、船舶制御システム2は、統合コントローラと別に設けられていてもよい。船舶制御システム2について詳しくは「[3]船舶制御システムの構成」の欄で説明する。 In this embodiment, the vessel control system 2 is an integrated controller that controls the entire vessel 1, and is composed of, for example, an electronic control unit (ECU). However, the vessel control system 2 may be provided separately from the integrated controller. Details of the vessel control system 2 are explained in the section "[3] Configuration of the vessel control system".
操作装置5は、人(操縦者)の操作を受け付けるユーザインタフェースであって、一例として、船体1のうちの操縦者が搭乗する操縦室に配置されている。操作装置5は、例えば、操縦者による各種の操作を受け付けて、当該操作に応じた電気信号(操作信号)を船舶制御システム2に出力する。本実施形態では一例として、操作装置5は、回転操作可能な操作レバーからなる操作部51(図2参照)を含んでいる。操作装置5は、操作部51の位置(回転角度)を検知するエンコーダ等の検知部を含んでおり、操作部51の位置にから操作部51の操作量を検知し、操作量を表す操作信号を出力する。また、操作装置5は、複数の機械式スイッチ、タッチパネル及び操作ダイヤル等を更に含んでいてもよい。 The operation device 5 is a user interface that accepts operations by a person (pilot), and is arranged, for example, in the cockpit of the hull 1 where the pilot sits. The operation device 5 accepts, for example, various operations by the pilot, and outputs an electric signal (operation signal) corresponding to the operation to the vessel control system 2. In this embodiment, as an example, the operation device 5 includes an operation unit 51 (see FIG. 2) consisting of a rotationally operable operation lever. The operation device 5 includes a detection unit such as an encoder that detects the position (rotation angle) of the operation unit 51, detects the amount of operation of the operation unit 51 from the position of the operation unit 51, and outputs an operation signal representing the amount of operation. The operation device 5 may further include a plurality of mechanical switches, a touch panel, an operation dial, and the like.
操縦室には、表示装置及び通信装置等も配置されている。表示装置は、人(操縦者)に種々の情報を出力するためのユーザインタフェースである。表示装置は、例えば、船舶制御システム2と電気的に接続されており、船舶制御システム2からの表示制御信号に従って、種々の画面を表示する。通信装置は、船体1の外部の別システム(サーバ等を含む)と通信可能に構成されており、別システムとの間でデータの授受が可能である。 The cockpit is also equipped with a display device and a communication device. The display device is a user interface for outputting various information to a person (pilot). The display device is, for example, electrically connected to the ship control system 2, and displays various screens in accordance with a display control signal from the ship control system 2. The communication device is configured to be able to communicate with another system (including a server, etc.) outside the hull 1, and is able to send and receive data between the other system.
[2]駆動ユニットの構成
次に、駆動ユニット3の構成について、図3~図5を参照してより詳細に説明する。
[2] Configuration of the Drive Unit Next, the configuration of the drive unit 3 will be described in more detail with reference to FIGS.
駆動ユニット3は、上述したように複数の動力源31,32(第1動力源31及び第2動力源32)と、動力伝達部33と、を有している。また、駆動ユニット3は、図3に示すように、アクチュエータ34、駆動回路351、主バッテリ352及び充電回路353等を更に有している。図3等において、駆動回路351と主バッテリ352との間のように電気的な接続関係については、破線にて示している。 As described above, the drive unit 3 has a plurality of power sources 31, 32 (first power source 31 and second power source 32) and a power transmission section 33. As shown in FIG. 3, the drive unit 3 further has an actuator 34, a drive circuit 351, a main battery 352, a charging circuit 353, and the like. In FIG. 3 and other figures, the electrical connection relationship, such as between the drive circuit 351 and the main battery 352, is indicated by dashed lines.
本実施形態では、第1動力源31は、ディーゼルエンジンであって、シリンダ等によって区画された燃焼室を有し、当該燃焼室内で燃料(軽油)が燃焼することによって、ピストンを往復運動する。第1動力源31には、ピストンの往復運動を受けて回転運動するクランクシャフトが出力軸として設けられており、クランクシャフトが動力伝達部33に接続されている。これにより、動力伝達部33には、クランクシャフトを通して第1動力源31からの動力が入力される。 In this embodiment, the first power source 31 is a diesel engine that has a combustion chamber partitioned by a cylinder or the like, and causes a piston to reciprocate when fuel (diesel) is burned in the combustion chamber. The first power source 31 is provided with a crankshaft as an output shaft that rotates in response to the reciprocating motion of the piston, and the crankshaft is connected to the power transmission unit 33. As a result, power from the first power source 31 is input to the power transmission unit 33 through the crankshaft.
本実施形態では、第2動力源32は、交流モータであって、インバータ回路からなる駆動回路351から供給される交流電力(交流電圧)によって駆動される。駆動回路351は、主バッテリ352に電気的に接続されており、主バッテリ352から出力される直流電圧を交流電圧に変換して第2動力源32に供給することで、第2動力源32を駆動する。第2動力源32の出力軸は動力伝達部33に接続されており、動力伝達部33には、出力軸を通して第2動力源32からの動力が入力される。主バッテリ352は、補機バッテリとは別に設けられており、一例として、リチウムイオンバッテリ等の大容量の二次電池(蓄電池)からなる。充電回路353は、主バッテリ352に電気的に接続されており、例えば、陸上電源(電力系統)又はオルタネータ等の出力電力を用いて、主バッテリ352を充電する。 In this embodiment, the second power source 32 is an AC motor and is driven by AC power (AC voltage) supplied from a drive circuit 351 consisting of an inverter circuit. The drive circuit 351 is electrically connected to the main battery 352, and drives the second power source 32 by converting the DC voltage output from the main battery 352 into AC voltage and supplying it to the second power source 32. The output shaft of the second power source 32 is connected to the power transmission unit 33, and the power from the second power source 32 is input to the power transmission unit 33 through the output shaft. The main battery 352 is provided separately from the auxiliary battery, and is, for example, a large-capacity secondary battery (storage battery) such as a lithium-ion battery. The charging circuit 353 is electrically connected to the main battery 352, and charges the main battery 352 using, for example, the output power of a land power source (power system) or an alternator.
さらに、本実施形態では、駆動回路351は、双方向インバータ回路であって、直流電圧を交流電圧に変換するだけでなく、交流電圧を直流電圧に変換する機能も有する。そのため、駆動回路351は、主バッテリ352から出力される直流電圧を交流電圧に変換して第2動力源32に出力するだけでなく、第2動力源32から出力される交流電圧を直流電圧に変換して主バッテリ352に出力することも可能である。つまり、本実施形態に係る駆動ユニット3では、第2動力源32を発電機として用いることで、第2動力源32が外力によって回転する際に発生する電気エネルギー(交流電力)を利用して、駆動回路351にて主バッテリ352を充電することが可能である。 Furthermore, in this embodiment, the drive circuit 351 is a bidirectional inverter circuit, and has the function of not only converting DC voltage to AC voltage, but also converting AC voltage to DC voltage. Therefore, the drive circuit 351 can not only convert the DC voltage output from the main battery 352 to AC voltage and output it to the second power source 32, but also convert the AC voltage output from the second power source 32 to DC voltage and output it to the main battery 352. In other words, in the drive unit 3 according to this embodiment, by using the second power source 32 as a generator, it is possible to charge the main battery 352 with the drive circuit 351 by using the electrical energy (AC power) generated when the second power source 32 rotates due to an external force.
本実施形態では、動力伝達部33は、図3に示すように、第1クラッチ331、第2クラッチ332、第1ギア333、第2ギア334、第3ギア335及び第4ギア336を含んでいる。図3等では、動力伝達部33の構成を簡略化して示しているが、第1ギア333、第2ギア334、第3ギア335及び第4ギア336等は、マリンギアとしての減速装置に含まれる。 In this embodiment, as shown in Figure 3, the power transmission unit 33 includes a first clutch 331, a second clutch 332, a first gear 333, a second gear 334, a third gear 335, and a fourth gear 336. In Figure 3 and other figures, the configuration of the power transmission unit 33 is shown in a simplified manner, but the first gear 333, the second gear 334, the third gear 335, and the fourth gear 336 are included in a reduction gear device serving as a marine gear.
第1クラッチ331は、第1動力源31の出力軸(クランクシャフト)と、出力部4との間に挿入されている。つまり、第1クラッチ331は、第1動力源31から出力部4への動力伝達経路の途中に位置している。第1クラッチ331は、入力側回転体331A及び出力側回転体331Bを有し、入力側回転体331A及び出力側回転体331Bがつながった状態(伝達状態)と、切り離された状態(遮断状態)とを切替可能に構成されている。 The first clutch 331 is inserted between the output shaft (crankshaft) of the first power source 31 and the output section 4. In other words, the first clutch 331 is located midway along the power transmission path from the first power source 31 to the output section 4. The first clutch 331 has an input side rotor 331A and an output side rotor 331B, and is configured to be switchable between a state in which the input side rotor 331A and the output side rotor 331B are connected (transmission state) and a state in which they are separated (disconnection state).
入力側回転体331Aは、第1動力源31の出力軸(クランクシャフト)に接続されており、出力側回転体331Bは、出力部4に接続されている。これにより、入力側回転体331Aは、第1動力源31で発生する動力を受けて回転する。そして、第1クラッチ331が伝達状態にあれば、第1動力源31の動力は第1クラッチ331を介して出力部4に伝達され、第1クラッチ331が遮断状態にあれば、第1動力源31の動力は第1クラッチ331で遮断され出力部4には伝達されない。 The input side rotating body 331A is connected to the output shaft (crankshaft) of the first power source 31, and the output side rotating body 331B is connected to the output section 4. As a result, the input side rotating body 331A rotates by receiving the power generated by the first power source 31. When the first clutch 331 is in a transmission state, the power of the first power source 31 is transmitted to the output section 4 via the first clutch 331, and when the first clutch 331 is in a disconnected state, the power of the first power source 31 is disconnected by the first clutch 331 and is not transmitted to the output section 4.
第1クラッチ331は、一例として、湿式多板クラッチ等の油圧クラッチからなり、油圧ポンプを含む油圧回路から作動油が供給されることにより、伝達状態と遮断状態との切り替えが行われる。第1クラッチ331の伝達状態と遮断状態との切り替えは、例えば、油圧回路の電磁バルブを、船舶制御システム2にて制御することにより行われる。つまり、船舶制御システム2は、直接的又は間接的に、第1クラッチ331を制御して、第1クラッチ331を伝達状態と遮断状態とで切り替える。 The first clutch 331 is, for example, a hydraulic clutch such as a wet multi-plate clutch, and is switched between a transmission state and a disconnection state by being supplied with hydraulic oil from a hydraulic circuit including a hydraulic pump. The first clutch 331 is switched between a transmission state and a disconnection state by, for example, controlling an electromagnetic valve of the hydraulic circuit with the ship control system 2. In other words, the ship control system 2 directly or indirectly controls the first clutch 331 to switch the first clutch 331 between a transmission state and a disconnection state.
第1ギア333は、第1クラッチ331の入力側回転体331Aに接続されており、入力側回転体331Aの回転に伴って回転する。第2ギア334は、第1ギア333と噛み合うように設けられており、第1ギア333と共に回転する。第3ギア335は、第1クラッチ331の出力側回転体331Bに接続されており、出力側回転体331Bの回転に伴って回転する。第4ギア336は、第3ギア335と噛み合うように設けられており、第3ギア335と共に回転する。 The first gear 333 is connected to the input rotor 331A of the first clutch 331 and rotates with the rotation of the input rotor 331A. The second gear 334 is arranged to mesh with the first gear 333 and rotates together with the first gear 333. The third gear 335 is connected to the output rotor 331B of the first clutch 331 and rotates together with the rotation of the output rotor 331B. The fourth gear 336 is arranged to mesh with the third gear 335 and rotates together with the third gear 335.
第2クラッチ332は、第2動力源32の出力軸と、第2ギア334及び第4ギア336との間に挿入されている。つまり、第2クラッチ332は、第2動力源32から出力部4への動力伝達経路の途中に位置している。第2クラッチ332は、モータ側回転体332C及び相手側回転体332A,332Bを有し、モータ側回転体332C及び相手側回転体332A,332Bがつながった状態(伝達状態)と、切り離された状態(遮断状態)とを切替可能に構成されている。 The second clutch 332 is inserted between the output shaft of the second power source 32 and the second gear 334 and the fourth gear 336. In other words, the second clutch 332 is located midway along the power transmission path from the second power source 32 to the output section 4. The second clutch 332 has a motor-side rotating body 332C and opposing rotating bodies 332A and 332B, and is configured to be able to switch between a state in which the motor-side rotating body 332C and the opposing rotating bodies 332A and 332B are connected (transmitted state) and a state in which they are separated (disconnected state).
本実施形態では、相手側回転体332A,332Bとして、第1相手側回転体332Aと第2相手側回転体332Bとが設けられている。第2クラッチ332は、モータ側回転体332Cが第1相手側回転体332Aにつながった第1伝達状態と、モータ側回転体332Cが第2相手側回転体332Bにつながった第2伝達状態と、モータ側回転体332Cが第1相手側回転体332A及び第2相手側回転体332Bのいずれからも切り離された遮断状態と、を切替可能である。 In this embodiment, a first opposing rotor 332A and a second opposing rotor 332B are provided as opposing rotors 332A and 332B. The second clutch 332 can be switched between a first transmission state in which the motor-side rotor 332C is connected to the first opposing rotor 332A, a second transmission state in which the motor-side rotor 332C is connected to the second opposing rotor 332B, and a disconnected state in which the motor-side rotor 332C is disconnected from both the first opposing rotor 332A and the second opposing rotor 332B.
モータ側回転体332Cは、第2動力源32の出力軸に接続されている。第1相手側回転体332Aは、第2ギア334に接続されており、第2相手側回転体332Bは、第4ギア336に接続されている。これにより、モータ側回転体332Cは、第2動力源32で発生する動力を受けて回転する。そして、第2クラッチ332が第1伝達状態にあれば、第2動力源32の動力は第2クラッチ332、第2ギア334及び第1ギア333を介して第1クラッチ331の入力側回転体331Aに伝達される。このとき、第1クラッチ331が伝達状態にあれば、第2動力源32の動力は、第1動力源31の動力と合成され、第1クラッチ331を介して出力部4に伝達される。また、第2クラッチ332が第2伝達状態にあれば、第2動力源32の動力は第2クラッチ332、第4ギア336及び第3ギア335を介して出力部4に伝達される。一方、第2クラッチ332が遮断状態にあれば、第2動力源32の動力は第2クラッチ332で遮断され出力部4には伝達されない。 The motor-side rotating body 332C is connected to the output shaft of the second power source 32. The first opposing rotating body 332A is connected to the second gear 334, and the second opposing rotating body 332B is connected to the fourth gear 336. As a result, the motor-side rotating body 332C rotates by receiving the power generated by the second power source 32. Then, when the second clutch 332 is in the first transmission state, the power of the second power source 32 is transmitted to the input side rotating body 331A of the first clutch 331 via the second clutch 332, the second gear 334, and the first gear 333. At this time, when the first clutch 331 is in the transmission state, the power of the second power source 32 is combined with the power of the first power source 31 and transmitted to the output section 4 via the first clutch 331. Furthermore, when the second clutch 332 is in the second transmission state, the power of the second power source 32 is transmitted to the output section 4 via the second clutch 332, the fourth gear 336, and the third gear 335. On the other hand, when the second clutch 332 is in the disconnected state, the power of the second power source 32 is disconnected by the second clutch 332 and is not transmitted to the output section 4.
第2クラッチ332は、一例として、ドグクラッチ等のかみ合い式のクラッチからなる。第2クラッチ332の、第1伝達状態、第2伝達状態及び遮断状態の切り替えは、モータ側回転体332Cを、シフターからなるアクチュエータ34によって移動させることにより行われる。アクチュエータ34は、モータ側回転体332Cを第1相手側回転体332Aに嵌入する位置に移動させることで、第2クラッチ332を、モータ側回転体332Cと第1相手側回転体332Aとが噛み合う第1伝達状態にする。また、アクチュエータ34は、モータ側回転体332Cを第2相手側回転体332Bに嵌入する位置に移動させることで、第2クラッチ332を、モータ側回転体332Cと第2相手側回転体332Bとが噛み合う第2伝達状態にする。アクチュエータ34は、モータ側回転体332Cを第1相手側回転体332A及び第2相手側回転体332Bのいずれにも嵌入しない位置に移動させることで、第2クラッチ332を、遮断状態にする。 The second clutch 332 is, for example, a meshing clutch such as a dog clutch. The second clutch 332 is switched between the first transmission state, the second transmission state, and the disconnected state by moving the motor-side rotating body 332C by the actuator 34 consisting of a shifter. The actuator 34 moves the motor-side rotating body 332C to a position where it fits into the first opposing rotating body 332A, thereby putting the second clutch 332 in the first transmission state where the motor-side rotating body 332C and the first opposing rotating body 332A mesh. The actuator 34 also moves the motor-side rotating body 332C to a position where it fits into the second opposing rotating body 332B, thereby putting the second clutch 332 in the second transmission state where the motor-side rotating body 332C and the second opposing rotating body 332B mesh. The actuator 34 disengages the second clutch 332 by moving the motor-side rotating body 332C to a position where it is not engaged with either the first opposing rotating body 332A or the second opposing rotating body 332B.
第2クラッチ332の第1伝達状態、第2伝達状態及び遮断状態の切り替えは、例えば、電動式のアクチュエータ34を、船舶制御システム2にて制御することにより行われる。つまり、船舶制御システム2は、直接的又は間接的に、第2クラッチ332を制御して、第2クラッチ332を伝達状態(第1伝達状態又は第2伝達状態)と遮断状態とで切り替える。 The switching of the second clutch 332 between the first transmission state, the second transmission state, and the disconnected state is performed, for example, by controlling the electric actuator 34 by the vessel control system 2. In other words, the vessel control system 2 directly or indirectly controls the second clutch 332 to switch the second clutch 332 between the transmission state (first transmission state or second transmission state) and the disconnected state.
上述したような構成の駆動ユニット3によれば、船舶制御システム2が、第1クラッチ331及び第2クラッチ332を制御することで、図4及び図5に例示するように複数の推進モードを切替可能である。図4及び図5では、各推進モードにおける駆動ユニット3の状態を模式的に表しており、駆動回路351、主バッテリ352及び充電回路353の図示を省略する。また、図4及び図5では、動力源31,32から出力部4に伝達される動力を(太線の)破線矢印で示している。 According to the drive unit 3 configured as described above, the vessel control system 2 can control the first clutch 331 and the second clutch 332 to switch between a plurality of propulsion modes as illustrated in Figures 4 and 5. Figures 4 and 5 show a schematic representation of the state of the drive unit 3 in each propulsion mode, and the drive circuit 351, main battery 352, and charging circuit 353 are omitted from the illustration. Also, in Figures 4 and 5, the power transmitted from the power sources 31, 32 to the output section 4 is indicated by dashed arrows (thick lines).
図4の上段は、第1動力源31及び第2動力源32のうちの第2動力源32(モータ)のみを船体1の推進に用いるモータ推進モードを示している。モータ推進モードでは、船舶制御システム2は、第1クラッチ331を遮断状態に制御し、第2クラッチ332を第2伝達状態に制御する。さらに、モータ推進モードでは、船舶制御システム2は、第1動力源31を停止させ、主バッテリ352からの電力で第2動力源32を駆動させるように駆動回路351を制御する。これにより、図4に示すように、第2動力源32で発生する動力は、第2クラッチ332、第4ギア336及び第3ギア335を介して出力部4に伝達され、出力部4のプロペラを回転させて、船体1の推進力を発生することができる。 The upper part of FIG. 4 shows a motor propulsion mode in which only the second power source 32 (motor) of the first power source 31 and the second power source 32 is used to propel the hull 1. In the motor propulsion mode, the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to a disconnected state and the second clutch 332 to a second transmission state. Furthermore, in the motor propulsion mode, the vessel control system 2 stops the first power source 31 and controls the drive circuit 351 to drive the second power source 32 with electric power from the main battery 352. As a result, as shown in FIG. 4, the power generated by the second power source 32 is transmitted to the output section 4 via the second clutch 332, the fourth gear 336, and the third gear 335, and the propeller of the output section 4 is rotated to generate a propulsive force for the hull 1.
図4の下段は、第1動力源31及び第2動力源32のうちの第1動力源31(エンジン)のみを船体1の推進に用いるエンジン推進モードを示している。エンジン推進モードでは、船舶制御システム2は、第1クラッチ331を伝達状態に制御し、第2クラッチ332を遮断状態に制御する。さらに、エンジン推進モードでは、船舶制御システム2は、第1動力源31を駆動させ、第2動力源32を停止させるように駆動回路351を制御する。これにより、図4に示すように、第1動力源31で発生する動力は、第1クラッチ331を介して出力部4に伝達され、出力部4のプロペラを回転させて、船体1の推進力を発生することができる。 The lower part of FIG. 4 shows an engine propulsion mode in which only the first power source 31 (engine) of the first power source 31 and the second power source 32 is used to propel the hull 1. In the engine propulsion mode, the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to a transmission state and the second clutch 332 to a disconnected state. Furthermore, in the engine propulsion mode, the vessel control system 2 controls the drive circuit 351 to drive the first power source 31 and stop the second power source 32. As a result, as shown in FIG. 4, the power generated by the first power source 31 is transmitted to the output unit 4 via the first clutch 331, and the propeller of the output unit 4 is rotated to generate thrust for the hull 1.
図5の上段は、第1動力源31(エンジン)及び第2動力源32(モータ)の両方を船体1の推進に用いるハイブリッド推進モードのうち、「低速」での航行に好適な「ハイブリッド推進モード(低速)」を示している。このハイブリッド推進モード(低速)では、船舶制御システム2は、第1クラッチ331を伝達状態に制御し、第2クラッチ332を第2伝達状態に制御する。さらに、ハイブリッド推進モード(低速)では、船舶制御システム2は、第1動力源31を駆動させ、主バッテリ352からの電力で第2動力源32を駆動させるように駆動回路351を制御する。これにより、図5に示すように、第1動力源31で発生する動力は、第1クラッチ331を介して出力部4に伝達され、第2動力源32で発生する動力は、第2クラッチ332、第4ギア336及び第3ギア335を介して出力部4に伝達される。結果的に、第1動力源31からの動力と第2動力源32からの動力とが合成され、出力部4のプロペラを回転させて、船体1の推進力を発生する。 The upper part of FIG. 5 shows the "hybrid propulsion mode (low speed)" suitable for sailing at "low speed" among the hybrid propulsion modes in which both the first power source 31 (engine) and the second power source 32 (motor) are used to propel the hull 1. In this hybrid propulsion mode (low speed), the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to a transmission state and the second clutch 332 to a second transmission state. Furthermore, in the hybrid propulsion mode (low speed), the vessel control system 2 drives the first power source 31 and controls the drive circuit 351 to drive the second power source 32 with electric power from the main battery 352. As a result, as shown in FIG. 5, the power generated by the first power source 31 is transmitted to the output section 4 via the first clutch 331, and the power generated by the second power source 32 is transmitted to the output section 4 via the second clutch 332, the fourth gear 336, and the third gear 335. As a result, the power from the first power source 31 and the power from the second power source 32 are combined to rotate the propeller of the output section 4, generating a propulsive force for the hull 1.
図5の下段は、第1動力源31(エンジン)及び第2動力源32(モータ)の両方を船体1の推進に用いるハイブリッド推進モードのうち、「高速」での航行に好適な「ハイブリッド推進モード(高速)」を示している。このハイブリッド推進モード(高速)では、船舶制御システム2は、第1クラッチ331を伝達状態に制御し、第2クラッチ332を第1伝達状態に制御する。さらに、ハイブリッド推進モード(高速)では、船舶制御システム2は、第1動力源31を駆動させ、主バッテリ352からの電力で第2動力源32を駆動させるように駆動回路351を制御する。これにより、図5に示すように、第1動力源31で発生する動力は、第1クラッチ331を介して出力部4に伝達され、第2動力源32で発生する動力は、第2クラッチ332、第2ギア334、第1ギア333及び第1クラッチ331を介して出力部4に伝達される。結果的に、第1動力源31からの動力と第2動力源32からの動力とが合成され、出力部4のプロペラを回転させて、船体1の推進力を発生する。 The lower part of FIG. 5 shows a "hybrid propulsion mode (high speed)" suitable for "high-speed" sailing among the hybrid propulsion modes in which both the first power source 31 (engine) and the second power source 32 (motor) are used to propel the hull 1. In this hybrid propulsion mode (high speed), the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to the transmission state and the second clutch 332 to the first transmission state. Furthermore, in the hybrid propulsion mode (high speed), the vessel control system 2 drives the first power source 31 and controls the drive circuit 351 to drive the second power source 32 with electric power from the main battery 352. As a result, as shown in FIG. 5, the power generated by the first power source 31 is transmitted to the output unit 4 via the first clutch 331, and the power generated by the second power source 32 is transmitted to the output unit 4 via the second clutch 332, the second gear 334, the first gear 333, and the first clutch 331. As a result, the power from the first power source 31 and the power from the second power source 32 are combined to rotate the propeller of the output section 4, generating a propulsive force for the hull 1.
また、図4の上段に示すモータ推進モードにおいて、船体1のセーリング時に、出力部4のプロペラの回転力を回生エネルギーとして主バッテリ352に供給することにより、主バッテリ352の充電を行うことも可能である(充電モード)。この場合、出力部4の回転力は、第3ギア335、第4ギア336及び第2クラッチ332を介して第2動力源32に伝達され、第2動力源32の出力軸を回転させることによって、第2動力源32にて交流電力を発生させる。第2動力源32で発生する交流電力は、双方向インバータ回路からなる駆動回路351により、主バッテリ352の充電に用いられる。 In addition, in the motor propulsion mode shown in the upper part of FIG. 4, when the hull 1 is sailing, the rotational force of the propeller of the output unit 4 can be supplied to the main battery 352 as regenerative energy, thereby charging the main battery 352 (charging mode). In this case, the rotational force of the output unit 4 is transmitted to the second power source 32 via the third gear 335, the fourth gear 336, and the second clutch 332, and the output shaft of the second power source 32 is rotated to generate AC power in the second power source 32. The AC power generated in the second power source 32 is used to charge the main battery 352 by the drive circuit 351 consisting of a bidirectional inverter circuit.
同様に、図5の下段に示すハイブリッド推進モード(高速)において、船体1のセーリング時又は停船(停泊)時には、第1動力源31で発生する動力を利用して、主バッテリ352の充電を行うことも可能である(充電モード)。この場合、船舶制御システム2が第1クラッチ331を遮断状態に制御することで、第1動力源31で発生する動力は、第1ギア333、第2ギア334及び第2クラッチ332を介して第2動力源32に伝達され、第2動力源32の出力軸を回転させることによって、第2動力源32にて交流電力を発生させる。第2動力源32で発生する交流電力は、双方向インバータ回路からなる駆動回路351により、主バッテリ352の充電に用いられる。 Similarly, in the hybrid propulsion mode (high speed) shown in the lower part of FIG. 5, when the hull 1 is sailing or stopped (anchored), it is also possible to charge the main battery 352 using the power generated by the first power source 31 (charging mode). In this case, the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to a disconnected state, so that the power generated by the first power source 31 is transmitted to the second power source 32 via the first gear 333, the second gear 334, and the second clutch 332, and the output shaft of the second power source 32 is rotated to generate AC power in the second power source 32. The AC power generated by the second power source 32 is used to charge the main battery 352 by the drive circuit 351 consisting of a bidirectional inverter circuit.
さらに、図3等では図示を省略しているが、駆動ユニット3は、第1クラッチ331を駆動するための油圧回路、及び各種のセンサ等を更に有している。 In addition, although not shown in Figure 3 etc., the drive unit 3 further includes a hydraulic circuit for driving the first clutch 331, various sensors, etc.
[3]船舶制御システムの構成
次に、本実施形態に係る船舶制御システム2の構成について、図2を参照して説明する。船舶制御システム2は、船舶10の構成要素であって、船体1と共に船舶10を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る船舶10は、船舶制御システム2と、船体1と、を備えている。本実施形態では一例として、船舶制御システム2は、船体1に搭載されたコンピュータシステムである。
[3] Configuration of the vessel control system Next, the configuration of the vessel control system 2 according to this embodiment will be described with reference to Fig. 2. The vessel control system 2 is a component of the vessel 10, and constitutes the vessel 10 together with the hull 1. In other words, the vessel 10 according to this embodiment comprises the vessel control system 2 and the hull 1. As an example, in this embodiment, the vessel control system 2 is a computer system mounted on the hull 1.
船舶制御システム2は、図2に示すように、モード切替処理部21と、エンジン制御部22と、モータ制御部23と、エンジン回転数処理部24と、モータトルク処理部25と、記憶部26と、を備えている。本実施形態では一例として、船舶制御システム2は1以上のプロセッサを有するコンピュータシステムを主構成とするので、1以上のプロセッサが船舶制御プログラムを実行することにより、これら複数の機能部(モード切替処理部21等)が実現される。船舶制御システム2に含まれる、これら複数の機能部は、複数の筐体に分散して設けられていてもよいし、1つの筐体に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 2, the ship control system 2 includes a mode switching processing unit 21, an engine control unit 22, a motor control unit 23, an engine speed processing unit 24, a motor torque processing unit 25, and a memory unit 26. In this embodiment, as an example, the ship control system 2 mainly includes a computer system having one or more processors, and these multiple functional units (such as the mode switching processing unit 21) are realized by the one or more processors executing a ship control program. These multiple functional units included in the ship control system 2 may be distributed across multiple housings, or may be provided in a single housing.
船舶制御システム2は、船体1の各部に設けられたデバイスと通信可能に構成されている。つまり、船舶制御システム2には、少なくとも操作装置5、第1動力源31、第2動力源32を駆動する駆動回路351、第1クラッチ331を制御するための電磁バルブ、及び第2クラッチ332を制御するためのアクチュエータ34等が、通信可能に接続されている。これにより、船舶制御システム2は、例えば、操作装置5からの操作信号に応じて、駆動ユニット3を制御すること等が可能である。ここで、船舶制御システム2は、各種の情報(電気信号)の授受を、各デバイスと直接的に行ってもよいし、中継器等を介して間接的に行ってもよい。 The ship control system 2 is configured to be able to communicate with devices provided in various parts of the hull 1. That is, at least the operation device 5, the drive circuit 351 for driving the first power source 31 and the second power source 32, the electromagnetic valve for controlling the first clutch 331, and the actuator 34 for controlling the second clutch 332 are communicatively connected to the ship control system 2. This allows the ship control system 2 to control the drive unit 3, for example, in response to an operation signal from the operation device 5. Here, the ship control system 2 may exchange various information (electrical signals) with each device directly, or indirectly via a repeater or the like.
モード切替処理部21は、船舶10の推進モードを切り替える処理を実行する。本実施形態では、船舶10は、上述したようにハイブリッド推進モード、モータ推進モード及びエンジン推進モードを含む複数の推進モードを有している。本実施形態では、モード切替処理部21は、操作装置5に対する人(操縦者)の操作に従って、ハイブリッド推進モード、モータ推進モード又はエンジン推進モードのいずれかを選択する。一例として、操作装置5はモード選択スイッチを有しており、モード選択スイッチにてハイブリッド推進モード、モータ推進モード又はエンジン推進モードのいずれかの推進モードが選択されると、当該推進モードに切り替えられる。要するに、本実施形態では、推進モードの切り替えをユーザによる切替操作に応じて行う。 The mode switching processing unit 21 executes processing to switch the propulsion mode of the vessel 10. In this embodiment, the vessel 10 has a plurality of propulsion modes including the hybrid propulsion mode, the motor propulsion mode, and the engine propulsion mode as described above. In this embodiment, the mode switching processing unit 21 selects one of the hybrid propulsion mode, the motor propulsion mode, or the engine propulsion mode in accordance with the operation of the operation device 5 by a person (pilot). As an example, the operation device 5 has a mode selection switch, and when one of the hybrid propulsion mode, the motor propulsion mode, or the engine propulsion mode is selected by the mode selection switch, the propulsion mode is switched to that propulsion mode. In short, in this embodiment, the propulsion mode is switched in response to a switching operation by the user.
具体的に、モード切替処理部21は、選択された推進モードでの動作となるように駆動ユニット3を制御する。例えば、モード切替処理部21は、第1クラッチ331を遮断状態に制御し、第2クラッチ332を第2伝達状態に制御することで、船舶10の推進モードをモータ推進モードに切り替える(図4の上段参照)。また、モード切替処理部21は、第1クラッチ331を伝達状態に制御し、第2クラッチ332を遮断状態に制御することで、船舶10の推進モードをエンジン推進モードに切り替える(図4の下段参照)。モード切替処理部21で切り替えられた推進モード、つまり選択中の推進モードは、例えば、表示装置等で人(操縦者)に提示されることが好ましい。 Specifically, the mode switching processing unit 21 controls the drive unit 3 to operate in the selected propulsion mode. For example, the mode switching processing unit 21 switches the propulsion mode of the vessel 10 to the motor propulsion mode by controlling the first clutch 331 to a disengaged state and the second clutch 332 to a second transmitted state (see the upper part of FIG. 4). The mode switching processing unit 21 also switches the propulsion mode of the vessel 10 to the engine propulsion mode by controlling the first clutch 331 to a transmitted state and the second clutch 332 to a disengaged state (see the lower part of FIG. 4). The propulsion mode switched by the mode switching processing unit 21, i.e., the selected propulsion mode, is preferably presented to a person (pilot) on a display device or the like.
エンジン制御部22は、エンジンからなる第1動力源31を制御する。具体的に、エンジン制御部22は、第1動力源31を駆動するための燃料噴射、及び排気弁開閉等の制御を行う。これにより、エンジン制御部22では、第1動力源31の出力(主として回転数)を、任意の値に調節するように第1動力源31を制御することが可能である。 The engine control unit 22 controls the first power source 31, which is an engine. Specifically, the engine control unit 22 controls fuel injection to drive the first power source 31, and exhaust valve opening and closing. This allows the engine control unit 22 to control the first power source 31 so as to adjust the output (mainly the rotation speed) of the first power source 31 to an arbitrary value.
モータ制御部23は、モータからなる第2動力源32を制御する。具体的に、モータ制御部23は、第2動力源32を駆動するための駆動回路351等の制御を行う。これにより、モータ制御部23では、第2動力源32の出力(主として回転数及びトルク)を、任意の値に調節するように第2動力源32を制御することが可能である。本実施形態では特に、モータ制御部23は、第2動力源32(モータ)の制御として、回転数制御(回転速度制御)とトルク制御との2種類の制御が可能である。回転数制御では、モータ制御部23は、第2動力源32(モータ)の目標回転数を設定し、当該目標回転数に近づけるように第2動力源32(モータ)の回転数を制御する。トルク制御では、モータ制御部23は、第2動力源32(モータ)の目標トルクを設定し、当該目標トルクに近づけるように第2動力源32(モータ)のトルクを制御する。 The motor control unit 23 controls the second power source 32, which is a motor. Specifically, the motor control unit 23 controls the drive circuit 351 for driving the second power source 32, etc. This allows the motor control unit 23 to control the second power source 32 so as to adjust the output (mainly the rotation speed and torque) of the second power source 32 to an arbitrary value. In particular, in this embodiment, the motor control unit 23 can control the second power source 32 (motor) in two ways: rotation speed control (rotational speed control) and torque control. In the rotation speed control, the motor control unit 23 sets a target rotation speed of the second power source 32 (motor) and controls the rotation speed of the second power source 32 (motor) so as to approach the target rotation speed. In the torque control, the motor control unit 23 sets a target torque of the second power source 32 (motor) and controls the torque of the second power source 32 (motor) so as to approach the target torque.
ただし、回転数制御(回転速度制御)とトルク制御との2種類の制御が可能なのは、第1動力源31(エンジン)と第2動力源32(モータ)とのうち、第2動力源32(モータ)についてのみである。つまり、エンジン制御部22は、モータ制御部23のように、回転数制御(回転速度制御)とトルク制御との2種類の制御に対応してはいない。 However, of the first power source 31 (engine) and the second power source 32 (motor), only the second power source 32 (motor) is capable of two types of control, rotation speed control (rotation speed control) and torque control. In other words, unlike the motor control unit 23, the engine control unit 22 does not support two types of control, rotation speed control (rotation speed control) and torque control.
エンジン回転数処理部24は、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、クラッチ(第1クラッチ331)を遮断状態から伝達状態に切り替える前に、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させる。ここで、第1クラッチ331は、油圧クラッチ等の摩擦クラッチであって、エンジン(第1動力源31)と船体1の推進力を出力する出力部4との間に設けられている。ここでいう「相手装置」は、船体1の推進力を発生する出力部4、及びエンジン(第1動力源31)の少なくとも一方からなる。つまり、エンジン回転数処理部24は、モータ(第2動力源32)のみを船体1の推進に用いるモータ推進モードから、エンジン(第1動力源31)及びモータ(第2動力源32)の両方を船体1の推進に用いるハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させるように、エンジン制御部22にて第1動力源31(エンジン)を回転数制御する。本実施形態では一例として、第1クラッチ331における入力側回転体331Aの回転数と出力側回転体331Bの回転数とが略一致することをもって、エンジン(第1動力源31)の回転数がモータ(第2動力源32)の回転数に同期する。 When switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, the engine speed processing unit 24 synchronizes the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32) before switching the clutch (first clutch 331) from a disconnected state to a transmitted state. Here, the first clutch 331 is a friction clutch such as a hydraulic clutch, and is provided between the engine (first power source 31) and the output unit 4 that outputs the propulsive force of the hull 1. The "counter device" here consists of at least one of the output unit 4 that generates the propulsive force of the hull 1 and the engine (first power source 31). That is, when switching from a motor propulsion mode in which only the motor (second power source 32) is used to propel the hull 1 to a hybrid propulsion mode in which both the engine (first power source 31) and the motor (second power source 32) are used to propel the hull 1, the engine speed processing unit 24 controls the rotation speed of the first power source 31 (engine) in the engine control unit 22 so that the rotation speed of the engine (first power source 31) is synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32). In this embodiment, as an example, the rotation speed of the input side rotor 331A and the rotation speed of the output side rotor 331B in the first clutch 331 are approximately the same, so that the rotation speed of the engine (first power source 31) is synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32).
要するに、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際しては、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させた状態で、第1クラッチ331が遮断状態から伝達状態に切り替えられる。このとき、第1クラッチ331においては、エンジン(第1動力源31)に接続された入力側回転体331Aの回転数が、第3ギア335、第4ギア336及び第2クラッチ332を介してモータ(第2動力源32)に接続された出力側回転体331Bの回転数と略一致する。 In short, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, the first clutch 331 is switched from a disconnected state to a transmitted state with the rotation speed of the engine (first power source 31) synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32). At this time, in the first clutch 331, the rotation speed of the input side rotor 331A connected to the engine (first power source 31) is approximately equal to the rotation speed of the output side rotor 331B connected to the motor (second power source 32) via the third gear 335, the fourth gear 336, and the second clutch 332.
モータトルク処理部25は、回転数を同期させた後のトルク制御期間に、モータ(第2動力源32)をトルク制御する。すなわち、エンジン回転数処理部24によりエンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させた後、モータトルク処理部25は、回転数を同期させた後のトルク制御期間に、第2動力源32(モータ)の制御を回転数制御からトルク制御に切り替える。モータ制御部23が第2動力源32(モータ)をトルク制御する期間を「トルク制御期間」とすれば、エンジン(第1動力源31)の回転数がモータ(第2動力源32)の回転数に同期した後、トルク制御期間が開始することになる。 The motor torque processing unit 25 torque controls the motor (second power source 32) during the torque control period after the rotation speeds are synchronized. That is, after the engine rotation speed processing unit 24 synchronizes the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32), the motor torque processing unit 25 switches the control of the second power source 32 (motor) from rotation speed control to torque control during the torque control period after the rotation speeds are synchronized. If the period during which the motor control unit 23 torque controls the second power source 32 (motor) is defined as the "torque control period," then the torque control period begins after the rotation speed of the engine (first power source 31) is synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32).
記憶部26は、各種の情報を記憶するHDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等の不揮発性のストレージデバイスを含む。記憶部26には、船舶制御システム2に船舶の制御方法を実行させるための船舶制御プログラム等の制御プログラムが格納(記憶)されている。 The memory unit 26 includes a non-volatile storage device such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD) that stores various information. The memory unit 26 stores (memorizes) control programs such as a vessel control program for causing the vessel control system 2 to execute a vessel control method.
[4]船舶の制御方法
以下、図6~図12を参照しつつ、主として船舶制御システム2によって実行される船舶10の制御方法(以下、単に「制御方法」ともいう)の一例について説明する。
[4] Ship Control Method Hereinafter, an example of a method for controlling the ship 10 (hereinafter also simply referred to as a "control method") executed mainly by the ship control system 2 will be described with reference to Figures 6 to 12.
本実施形態に係る制御方法は、コンピュータシステムを主構成とする船舶制御システム2にて実行されるので、言い換えれば、船舶制御プログラムにて具現化される。つまり、本実施形態に係る船舶制御プログラムは、船舶10の制御方法に係る各処理を1以上のプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムである。このような船舶制御プログラムは、例えば、船舶制御システム2及び端末装置等によって協働して実行されてもよい。 The control method according to this embodiment is executed by the ship control system 2, which is primarily composed of a computer system, and in other words is embodied in a ship control program. In other words, the ship control program according to this embodiment is a computer program for causing one or more processors to execute each process related to the control method for the ship 10. Such a ship control program may be executed, for example, in cooperation with the ship control system 2 and a terminal device, etc.
ここで、船舶制御システム2は、船舶制御プログラムを実行させるための予め設定された特定の開始操作が行われた場合に、制御方法に係る下記の各種処理を実行する。開始操作は、例えば、船舶10の電源オン操作等である。一方、船舶制御システム2は、予め設定された特定の終了操作が行われた場合に、制御方法に係る下記の各種処理を終了する。終了操作は、例えば、船舶10の電源オフ操作等である。 The ship control system 2 executes the various processes described below related to the control method when a specific, pre-set start operation is performed to execute the ship control program. The start operation is, for example, a power-on operation for the ship 10. On the other hand, the ship control system 2 ends the various processes described below related to the control method when a specific, pre-set end operation is performed. The end operation is, for example, a power-off operation for the ship 10.
[4.1]全体処理 [4.1] Overall processing
本実施形態に係る制御方法は、エンジン(第1動力源31)及びモータ(第2動力源32)を含む複数の動力源31,32を備える船舶10に用いられる。この船舶10は、複数の動力源31,32のうち船体1の推進に用いられる動力源31,32が異なる複数の推進モードを有する。さらに、船舶10は、少なくともエンジン(第1動力源31)と船体1の推進力を発生する出力部4との間にクラッチ(第1クラッチ331)が設けられている。ここで、複数の推進モードは、エンジン(第1動力源31)及びモータ(第2動力源32)の両方を船体1の推進に用いるハイブリッド推進モードと、モータ(第2動力源32)を船体1の推進に用いるモータ推進モードと、を含む。 The control method according to this embodiment is used for a ship 10 equipped with multiple power sources 31, 32 including an engine (first power source 31) and a motor (second power source 32). The ship 10 has multiple propulsion modes in which different power sources 31, 32 are used to propel the hull 1. Furthermore, the ship 10 is provided with a clutch (first clutch 331) between at least the engine (first power source 31) and the output section 4 that generates the propulsive force of the hull 1. Here, the multiple propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine (first power source 31) and the motor (second power source 32) are used to propel the hull 1, and a motor propulsion mode in which the motor (second power source 32) is used to propel the hull 1.
本実施形態に係る制御方法は、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、クラッチ(第1クラッチ331)を遮断状態から伝達状態に切り替える前に、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させることと、回転数を同期させた後のトルク制御期間に、モータ(第2動力源32)をトルク制御することと、を有する。 The control method according to this embodiment includes, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, synchronizing the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32) before switching the clutch (first clutch 331) from a disconnected state to a transmitted state, and torque controlling the motor (second power source 32) during the torque control period after synchronizing the rotation speeds.
すなわち、船舶10の推進モードがモータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替わる際、船舶制御システム2のエンジン回転数処理部24は、第1クラッチ331の切り替え前に、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させる。このとき、エンジン回転数処理部24は、第1動力源31(エンジン)を回転数制御することによって、エンジン(第1動力源31)の回転数とモータ(第2動力源32)の回転数とを同期させる。そして、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させた後、船舶制御システム2のモータトルク処理部25は、モータ(第2動力源32)の制御をトルク制御に切り替える。これにより、第1クラッチ331が伝達状態に切り替わった後も、モータ(第2動力源32)のトルクを維持することができ、第1クラッチ331に急激なトルク変化が生じることを抑制しやすくなる。 That is, when the propulsion mode of the vessel 10 is switched from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, the engine speed processing unit 24 of the vessel control system 2 synchronizes the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32) before switching the first clutch 331. At this time, the engine speed processing unit 24 synchronizes the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32) by controlling the rotation speed of the first power source 31 (engine). Then, after synchronizing the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32), the motor torque processing unit 25 of the vessel control system 2 switches the control of the motor (second power source 32) to torque control. As a result, the torque of the motor (second power source 32) can be maintained even after the first clutch 331 is switched to the transmission state, making it easier to suppress abrupt torque changes in the first clutch 331.
このように、本実施形態に係る制御方法では、船舶10の推進モードの切り替えに伴う、クラッチ(第1クラッチ331)の遮断状態から伝達状態への切り替えに際して、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させることができる。これにより、モータ(第2動力源32)に接続された出力側回転体331Bに対して、エンジン(第1動力源31)に接続された入力側回転体331Aをスムーズにつなぐことができる。しかも、第1クラッチ331が伝達状態に切り替わった後は、モータ(第2動力源32)のトルクを維持することで、第1クラッチ331に急激なトルク変化が生じることを抑制しやすくなるので、当該トルク変化によるクラッチに掛かる負荷を低減可能となる。結果的に、推進モードの切り替えに際してクラッチ(第1クラッチ331)に掛かる負荷を低減可能である、という利点がある。 In this way, in the control method according to the present embodiment, when the clutch (first clutch 331) is switched from the disconnected state to the transmission state in response to the switching of the propulsion mode of the vessel 10, the rotation speed of the engine (first power source 31) can be synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32). This allows the input side rotor 331A connected to the engine (first power source 31) to be smoothly connected to the output side rotor 331B connected to the motor (second power source 32). Moreover, after the first clutch 331 is switched to the transmission state, the torque of the motor (second power source 32) is maintained, which makes it easier to suppress the occurrence of a sudden torque change in the first clutch 331, and therefore the load on the clutch due to the torque change can be reduced. As a result, there is an advantage in that the load on the clutch (first clutch 331) can be reduced when the propulsion mode is switched.
要するに、船舶10の推進モードがモータ推進モードであって、モータ(第2動力源32)の動力によって出力部4のプロペラが駆動されている(回転している)状態から、ハイブリッド推進モードへの切り替えに際しては、駆動中の出力部4(プロペラ)に対し、第1クラッチ331を介してエンジン(第1動力源31)を接続する必要がある。このとき、第1クラッチ331の入力側回転体331Aと出力側回転体331Bとの間に急激なトルク変化が生じると、第1クラッチ331に過大な負荷がかかり、そのときの環境によっては、最悪の場合、第1クラッチ331が焼き付く可能性がある。本実施形態に係る制御方法によれば、このようなモータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、クラッチ(第1クラッチ331)に掛かる負荷を低減可能であるので、第1クラッチ331の焼き付き等も生じにくくなる。 In short, when the propulsion mode of the vessel 10 is the motor propulsion mode and the propeller of the output unit 4 is driven (rotating) by the power of the motor (second power source 32), when switching to the hybrid propulsion mode, it is necessary to connect the engine (first power source 31) to the driven output unit 4 (propeller) via the first clutch 331. At this time, if a sudden torque change occurs between the input side rotor 331A and the output side rotor 331B of the first clutch 331, an excessive load is applied to the first clutch 331, and depending on the environment at that time, in the worst case, the first clutch 331 may burn out. According to the control method of this embodiment, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, the load applied to the clutch (first clutch 331) can be reduced, so that the first clutch 331 is less likely to burn out.
[4.2]クラッチ接続時の処理
次に、図6及び図7を参照して、本実施形態に係る制御方法における第1クラッチ331の接続時、つまり遮断状態から伝達状態への切り替え時の処理について詳しく説明する。図7は、エンジンの回転数、エンジンのトルク、モータの回転数、モータのトルク、及び第1クラッチ331の状態を示す、第1クラッチ331の接続時のタイミングチャートの一例である。ここで、第1クラッチ331の状態として、入力側回転体331Aと出力側回転体331Bとが接続されている伝達状態を「ON」、遮断されている遮断状態を「OFF」とする。
[4.2] Processing when the clutch is engaged Next, processing when the first clutch 331 is engaged, that is, when switching from a disconnected state to a transmitted state, in the control method according to this embodiment will be described in detail with reference to Figures 6 and 7. Figure 7 is an example of a timing chart when the first clutch 331 is engaged, showing the engine speed, engine torque, motor speed, motor torque, and the state of the first clutch 331. Here, as the state of the first clutch 331, a transmitted state in which the input side rotor 331A and the output side rotor 331B are connected is defined as "ON", and a disconnected state in which they are disconnected is defined as "OFF".
すなわち、本実施形態に係る制御方法では、船舶制御システム2は、第1クラッチ331の遮断状態から伝達状態への切り替えを指示するクラッチ接続要求の有無を判断する(S1)。一例として、船舶10の推進モードがモータ推進モードからハイブリッド推進モード(低速)へ切り替わる場合等、推進モードの切り替えに伴って、第1クラッチ331の伝達状態への切り替えが必要となり、クラッチ接続要求が発生する。そのため、モータ推進モードからハイブリッド推進モード(低速)への切り替えがなされた場合、船舶制御システム2は、クラッチ接続要求が有ると判断し(S1:Yes)、処理をステップS2に移行させる。一方、第1クラッチ331の伝達状態への切り替えを伴う推進モードの切り替えがなされていなければ、船舶制御システム2は、クラッチ接続要求が無いと判断し(S1:No)、ステップS1を繰り返し実行する。 That is, in the control method according to this embodiment, the vessel control system 2 determines whether or not there is a clutch engagement request that instructs the first clutch 331 to be switched from a disengaged state to a transmitted state (S1). As an example, when the propulsion mode of the vessel 10 is switched from a motor propulsion mode to a hybrid propulsion mode (low speed), the first clutch 331 needs to be switched to a transmitted state in conjunction with the switch of the propulsion mode, and a clutch engagement request is generated. Therefore, when the propulsion mode is switched from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode (low speed), the vessel control system 2 determines that there is a clutch engagement request (S1: Yes) and transitions the process to step S2. On the other hand, if there is no switch of the propulsion mode that involves switching the first clutch 331 to a transmitted state, the vessel control system 2 determines that there is no clutch engagement request (S1: No) and repeatedly executes step S1.
ステップS2では、船舶制御システム2は、モータ(第2動力源32)の回転数が規定値以上であるか否かを判断する。ここで、規定値は、例えば、エンジン(第1動力源31)のアイドリング時における入力側回転体331Aの回転数等、第1動力源31の制御によって調節可能な範囲における入力側回転体331Aの回転数の最小値(最低回転数)と、出力側回転体331Bの回転数が同一になるときのモータ(第2動力源32)の回転数である。そして、船舶制御システム2は、モータ(第2動力源32)の回転数が規定値以上であると判断した場合(S2:Yes)、処理をステップS3に移行させる。一方、船舶制御システム2は、モータ(第2動力源32)の回転数が規定値未満であると判断した場合(S2:No)、ステップS3をスキップして処理をステップS4に移行させる。 In step S2, the ship control system 2 determines whether the rotation speed of the motor (second power source 32) is equal to or greater than a specified value. Here, the specified value is, for example, the rotation speed of the motor (second power source 32) when the minimum value (minimum rotation speed) of the rotation speed of the input side rotor 331A in the range adjustable by the control of the first power source 31, such as the rotation speed of the input side rotor 331A when the engine (first power source 31) is idling, and the rotation speed of the output side rotor 331B are the same. If the ship control system 2 determines that the rotation speed of the motor (second power source 32) is equal to or greater than the specified value (S2: Yes), the ship control system 2 shifts the process to step S3. On the other hand, if the ship control system 2 determines that the rotation speed of the motor (second power source 32) is less than the specified value (S2: No), the ship control system 2 skips step S3 and shifts the process to step S4.
ステップS3では、船舶制御システム2のエンジン回転数処理部24は、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータ(第2動力源32)の回転数に同期させる。このとき、船舶制御システム2は、入力側回転体331Aの回転数を出力側回転体331Bの回転数と略一致させるように、エンジン制御部22でエンジン(第1動力源31)の回転数を制御する。具体的には、図7の例において、時点t0からエンジン(第1動力源31)の回転数を上昇させ、時点t1において、エンジン(第1動力源31)の回転数がモータ(第2動力源32)の回転数に同期する。 In step S3, the engine speed processing unit 24 of the ship control system 2 synchronizes the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor (second power source 32). At this time, the ship control system 2 controls the rotation speed of the engine (first power source 31) with the engine control unit 22 so that the rotation speed of the input side rotor 331A approximately matches the rotation speed of the output side rotor 331B. Specifically, in the example of FIG. 7, the rotation speed of the engine (first power source 31) is increased from time t0, and at time t1, the rotation speed of the engine (first power source 31) is synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32).
このように、本実施形態に係る制御方法では、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、モータの回転数(第2動力源32)によって、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータの回転数に同期させる処理の有効/無効を切り替える。モータ(第2動力源32)の回転数が規定値以上であれば、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータの回転数に同期させる処理を有効にし、モータの回転数が規定値未満であれば、エンジンの回転数をモータの回転数に同期させる処理を無効にする。すなわち、モータ(第2動力源32)の回転数が規定値未満であれば、第1動力源31をどのように制御しても、出力側回転体331Bの回転数に入力側回転体331Aの回転数を同期(一致)させることはできない。また、そもそもこのような低回転時においては、第1クラッチ331の接続時に第1クラッチ331に掛かるトルクも比較的小さいため、エンジンの回転数を同期させなくても、第1クラッチ331に掛かる負荷は小さく抑えられる。そして、このような場合に、エンジンの回転数を同期させる処理(S3)をスキップすることで、第1クラッチ331の接続までに要する時間を短縮することが可能である。 In this way, in the control method according to the present embodiment, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, the process of synchronizing the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor is switched between enabled and disabled depending on the rotation speed of the motor (second power source 32). If the rotation speed of the motor (second power source 32) is equal to or greater than a specified value, the process of synchronizing the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor is enabled, and if the rotation speed of the motor is less than the specified value, the process of synchronizing the rotation speed of the engine with the rotation speed of the motor is disabled. In other words, if the rotation speed of the motor (second power source 32) is less than the specified value, the rotation speed of the input side rotor 331A cannot be synchronized (matched) with the rotation speed of the output side rotor 331B no matter how the first power source 31 is controlled. In addition, since the torque applied to the first clutch 331 when the first clutch 331 is engaged is relatively small at such low rotation speeds, the load applied to the first clutch 331 can be kept small even if the engine rotation speed is not synchronized. In such a case, the process of synchronizing the engine speed (S3) can be skipped, thereby shortening the time required to engage the first clutch 331.
ステップS4では、船舶制御システム2のモータトルク処理部25は、モータ制御部23での第2動力源32(モータ)の制御を回転数制御からトルク制御に変更する。つまり、図7の例では、エンジン(第1動力源31)の回転数がモータ(第2動力源32)の回転数に同期した時点t1以降に、船舶制御システム2は、トルク制御期間としてモータ(第2動力源32)をトルク制御する。厳密には、船舶制御システム2は、時点t1から時点t2にかけて、エンジンの回転数がモータの回転数に同期したか否かの判定を行い、同期を確認できた時点t2で、第2動力源32(モータ)の制御を回転数制御からトルク制御に変更する。 In step S4, the motor torque processing unit 25 of the ship control system 2 changes the control of the second power source 32 (motor) in the motor control unit 23 from rotation speed control to torque control. That is, in the example of FIG. 7, after time t1 when the rotation speed of the engine (first power source 31) is synchronized with the rotation speed of the motor (second power source 32), the ship control system 2 torque controls the motor (second power source 32) for the torque control period. Strictly speaking, the ship control system 2 determines whether the engine rotation speed is synchronized with the motor rotation speed from time t1 to time t2, and changes the control of the second power source 32 (motor) from rotation speed control to torque control at time t2 when synchronization is confirmed.
ステップS5では、船舶制御システム2は、第1クラッチ331を接続する。つまり、図7の時点t2において、第1クラッチ331の状態が遮断状態(OFF)から伝達状態(ON)へと切り替えられる。このとき、船舶制御システム2は、トルク制御期間において、少なくともクラッチ(第1クラッチ331)が伝達状態に移行するまでの間はモータ(第2動力源32)のトルクを所定範囲に維持する。つまり、トルク制御期間においては、第1クラッチ331の接続が開始した時点t2後においても、第1クラッチ331が伝達状態に移行するまで、つまり完全に接続されるまでの間は、第2動力源32のトルクは所定範囲に維持される。ここで、「所定範囲」は、その下限値及び上限値によって任意に設定可能である。例えば、所定範囲の下限値と上限値とを同値にすることで、所定範囲の幅を0(ゼロ)とし、所定範囲をピンポイントで設定することも可能である。この場合、所定範囲は所定値と同義であるので、トルク制御期間においてモータ(第2動力源32)のトルクは所定値(一定)に維持されることになる。 In step S5, the ship control system 2 connects the first clutch 331. That is, at time t2 in FIG. 7, the state of the first clutch 331 is switched from the disconnected state (OFF) to the transmission state (ON). At this time, the ship control system 2 maintains the torque of the motor (second power source 32) within a predetermined range during the torque control period, at least until the clutch (first clutch 331) transitions to the transmission state. That is, during the torque control period, even after time t2 when the connection of the first clutch 331 begins, the torque of the second power source 32 is maintained within a predetermined range until the first clutch 331 transitions to the transmission state, that is, until it is completely connected. Here, the "predetermined range" can be arbitrarily set by its lower limit and upper limit. For example, by setting the lower limit and upper limit of the predetermined range to the same value, the width of the predetermined range can be set to 0 (zero), and the predetermined range can be set pinpoint-wise. In this case, the predetermined range is synonymous with the predetermined value, so the torque of the motor (second power source 32) is maintained at a predetermined value (constant) during the torque control period.
本実施形態では、所定範囲の幅を0(ゼロ)とし、かつ第1クラッチ331の接続が開始した時点t2のモータ(第2動力源32)のトルクとする。これにより、第1クラッチ331が接続される前後において、第2動力源32(モータ)のトルクが一定値に維持されることになる。その結果、第1クラッチ331が接続される前後において、出力部4の駆動に必要なトルクを第2動力源32(モータ)で賄うことができ、第1動力源31(エンジン)側のトルクが不要であるため、第1クラッチ331に掛かる負荷を小さく抑えることができる。 In this embodiment, the width of the specified range is set to 0 (zero) and is the torque of the motor (second power source 32) at time t2 when the engagement of the first clutch 331 begins. This maintains the torque of the second power source 32 (motor) at a constant value before and after the first clutch 331 is engaged. As a result, the torque required to drive the output section 4 can be provided by the second power source 32 (motor) before and after the first clutch 331 is engaged, and since no torque is required on the first power source 31 (engine) side, the load on the first clutch 331 can be kept small.
この状態で、第1クラッチ331の状態が遮断状態(OFF)から伝達状態(ON)へと切り替わり、第1クラッチ331が接続される(S5)。その後、ステップS6において、船舶制御システム2は、第2動力源32(モータ)のトルクを緩やかに減少させる。図7の例では、モータ制御部23は、時点t3から時点t4の遷移時間にかけて、第2動力源32(モータ)のトルクを徐々に減少させる。これをもって、船舶制御システム2は、第1クラッチ331の接続に係る一連の処理を終了する。 In this state, the state of the first clutch 331 switches from the disconnected state (OFF) to the transmitted state (ON), and the first clutch 331 is connected (S5). Then, in step S6, the vessel control system 2 gently reduces the torque of the second power source 32 (motor). In the example of FIG. 7, the motor control unit 23 gradually reduces the torque of the second power source 32 (motor) over the transition time from time t3 to time t4. With this, the vessel control system 2 ends the series of processes related to the connection of the first clutch 331.
このように、本実施形態では、トルク制御期間において、クラッチ(第1クラッチ331)が伝達状態に移行後、モータ(第2動力源32)のトルクを遷移時間にかけて変化させる。このとき、出力部4の駆動に必要なトルクのうち、第2動力源32(モータ)のトルクの減少分は、第1動力源31(エンジン)にて賄われるため、エンジン(第1動力源31)のトルクは時点t3から時点t4の遷移時間にかけて徐々に増加する。つまり、エンジン(第1動力源31)のトルクは受動的に増加する。その結果、出力部4の駆動に必要なトルクのうち、モータ(第2動力源32)とエンジン(第1動力源31)との配分が遷移時間において徐々に変化する。結果的に、第1クラッチ331に急激なトルク変化による負荷が掛かることが抑制される。 In this manner, in this embodiment, during the torque control period, after the clutch (first clutch 331) transitions to the transmission state, the torque of the motor (second power source 32) is changed over the transition time. At this time, the torque required to drive the output unit 4 is compensated for by the first power source 31 (engine), and the torque of the engine (first power source 31) gradually increases over the transition time from time t3 to time t4. In other words, the torque of the engine (first power source 31) increases passively. As a result, the distribution of the torque required to drive the output unit 4 between the motor (second power source 32) and the engine (first power source 31) gradually changes over the transition time. As a result, the first clutch 331 is prevented from being subjected to a load due to a sudden torque change.
特に、本実施形態では、ステップS6において、モータ(第2動力源32)のトルクを遷移時間にかけて変化(ここでは減少)させるに際して、滑らかにトルクが変化するようにモータ制御部23で第2動力源32をトルク制御する。つまり、遷移時間には、モータ(第2動力源32)のトルクを連続的に変化させる。その結果、モータのトルクが段階的に減少するような不連続な変化を生じる場合に比較して、第1クラッチ331に急激なトルク変化による負荷が掛かることが抑制される。 In particular, in this embodiment, in step S6, when the torque of the motor (second power source 32) is changed (here, decreased) over the transition time, the motor control unit 23 controls the torque of the second power source 32 so that the torque changes smoothly. In other words, during the transition time, the torque of the motor (second power source 32) is changed continuously. As a result, the load on the first clutch 331 due to a sudden torque change is suppressed, compared to when a discontinuous change occurs such as a stepwise decrease in the torque of the motor.
船舶制御システム2は、上記ステップS1~S6の処理を繰り返し実行する。ただし、図6に示すフローチャートは一例に過ぎず、処理が適宜追加又は省略されてもよいし、処理の順番が適宜入れ替わってもよい。 The ship control system 2 repeatedly executes the processes of steps S1 to S6 described above. However, the flowchart shown in FIG. 6 is merely an example, and processes may be added or omitted as appropriate, and the order of processes may be changed as appropriate.
[4.3]クラッチ切断時の処理
次に、図8及び図9を参照して、本実施形態に係る制御方法における第1クラッチ331の切断時、つまり伝達状態から遮断状態への切り替え時の処理について詳しく説明する。図9は、エンジンの回転数、エンジンのトルク、モータの回転数、モータのトルク、及び第1クラッチ331の状態を示す、第1クラッチ331の切断時のタイミングチャートの一例である。
[4.3] Processing when the clutch is disengaged Next, the processing when the first clutch 331 is disengaged, that is, when switching from the transmitted state to the disconnected state, in the control method according to this embodiment will be described in detail with reference to Figures 8 and 9. Figure 9 is an example of a timing chart showing the engine speed, engine torque, motor speed, motor torque, and the state of the first clutch 331 when the first clutch 331 is disengaged.
すなわち、本実施形態に係る制御方法では、船舶制御システム2は、第1クラッチ331の伝達状態から遮断状態への切り替えを指示するクラッチ切断要求の有無を判断する(S11)。一例として、船舶10の推進モードがハイブリッド推進モード(低速)からモータ推進モードへ切り替わる場合等、推進モードの切り替えに伴って、第1クラッチ331の遮断状態への切り替えが必要となり、クラッチ切断要求が発生する。そのため、ハイブリッド推進モード(低速)からモータ推進モードへの切り替えがなされた場合、船舶制御システム2は、クラッチ切断要求が有ると判断し(S11:Yes)、処理をステップS12に移行させる。一方、第1クラッチ331の遮断状態への切り替えを伴う推進モードの切り替えがなされていなければ、船舶制御システム2は、クラッチ切断要求が無いと判断し(S11:No)、ステップS11を繰り返し実行する。 That is, in the control method according to this embodiment, the vessel control system 2 determines whether or not there is a clutch disengagement request that instructs the first clutch 331 to be switched from the transmission state to the disengaged state (S11). As an example, when the propulsion mode of the vessel 10 is switched from the hybrid propulsion mode (low speed) to the motor propulsion mode, the first clutch 331 must be switched to the disengaged state in conjunction with the switch of the propulsion mode, and a clutch disengagement request is generated. Therefore, when the hybrid propulsion mode (low speed) is switched to the motor propulsion mode, the vessel control system 2 determines that there is a clutch disengagement request (S11: Yes) and transitions the process to step S12. On the other hand, if there is no switch of the propulsion mode that involves switching the first clutch 331 to the disengaged state, the vessel control system 2 determines that there is no clutch disengagement request (S11: No) and repeatedly executes step S11.
ステップS12では、船舶制御システム2のモータトルク処理部25は、クラッチ(第1クラッチ331)を伝達状態から遮断状態に切り替える前に、モータ制御部23での第2動力源32(モータ)の制御をトルク制御に変更する。つまり、図9の例では、クラッチ(第1クラッチ331)を伝達状態から遮断状態に切り替える時点t3よりも前に、モータ制御部23での第2動力源32(モータ)をトルク制御する。要するに、本実施形態に係る制御方法では、ハイブリッド推進モードからモータ推進モードへの切り替えに際して、クラッチ(第1クラッチ331)を伝達状態から遮断状態に切り替える前に、モータ(第2動力源32)をトルク制御する。 In step S12, the motor torque processing unit 25 of the vessel control system 2 changes the control of the second power source 32 (motor) in the motor control unit 23 to torque control before switching the clutch (first clutch 331) from the transmission state to the disconnection state. That is, in the example of FIG. 9, the second power source 32 (motor) in the motor control unit 23 is torque controlled before time t3 when the clutch (first clutch 331) is switched from the transmission state to the disconnection state. In short, in the control method according to this embodiment, when switching from the hybrid propulsion mode to the motor propulsion mode, the motor (second power source 32) is torque controlled before switching the clutch (first clutch 331) from the transmission state to the disconnection state.
次のステップS13では、船舶制御システム2は、第2動力源32(モータ)のトルクを緩やかに増加させる。図9の例では、モータ制御部23は、時点t1から時点t2の遷移時間にかけて、第2動力源32(モータ)のトルクを徐々に増加させる。このとき、出力部4の駆動に必要なトルクのうち、第2動力源32(モータ)のトルクの増加分だけ、第1動力源31(エンジン)の配分が減少するため、エンジン(第1動力源31)のトルクは時点t1から時点t2の遷移時間にかけて徐々に減少する。つまり、エンジン(第1動力源31)のトルクは受動的に減少する。その結果、クラッチ(第1クラッチ331)の切断時においては、既にエンジン(第1動力源31)のトルクは減少した状態となり、第1クラッチ331の切断時に、エンジン(第1動力源31)の回転数が過大となる過回転が抑制される。 In the next step S13, the vessel control system 2 gradually increases the torque of the second power source 32 (motor). In the example of FIG. 9, the motor control unit 23 gradually increases the torque of the second power source 32 (motor) over the transition time from time t1 to time t2. At this time, the allocation of the first power source 31 (engine) to the torque required to drive the output unit 4 is reduced by the increase in the torque of the second power source 32 (motor), so the torque of the engine (first power source 31) gradually decreases over the transition time from time t1 to time t2. In other words, the torque of the engine (first power source 31) passively decreases. As a result, when the clutch (first clutch 331) is disengaged, the torque of the engine (first power source 31) is already in a reduced state, and when the first clutch 331 is disengaged, over-rotation, which would cause the engine (first power source 31) to rotate at an excessively high speed, is suppressed.
特に、本実施形態では、ステップS13において、モータ(第2動力源32)のトルクを遷移時間にかけて変化(ここでは増加)させるに際して、滑らかにトルクが変化するようにモータ制御部23で第2動力源32をトルク制御する。つまり、遷移時間には、モータ(第2動力源32)のトルクを連続的に変化させる。その結果、モータのトルクが段階的に減少するような不連続な変化を生じる場合に比較して、第1クラッチ331に急激なトルク変化による負荷が掛かることが抑制される。 In particular, in this embodiment, in step S13, when the torque of the motor (second power source 32) is changed (here, increased) over the transition time, the motor control unit 23 controls the torque of the second power source 32 so that the torque changes smoothly. In other words, during the transition time, the torque of the motor (second power source 32) is changed continuously. As a result, the load on the first clutch 331 due to a sudden torque change is suppressed, compared to when a discontinuous change occurs such as a stepwise decrease in the torque of the motor.
ステップS14では、船舶制御システム2は、第1クラッチ331を切断する。つまり、図9の時点t3において、第1クラッチ331の状態が伝達状態(ON)から遮断状態(OFF)へと切り替えられる。このとき、船舶制御システム2は、モータ制御部23での第2動力源32(モータ)の制御をトルク制御から回転数制御に変更する(S15)。つまり、図9の例では、第1クラッチ331を切断する時点t3以降、船舶制御システム2は、モータ(第2動力源32)を回転数制御する。これをもって、船舶制御システム2は、第1クラッチ331の接続に係る一連の処理を終了する。 In step S14, the vessel control system 2 disengages the first clutch 331. That is, at time t3 in FIG. 9, the state of the first clutch 331 is switched from the transmitted state (ON) to the disconnected state (OFF). At this time, the vessel control system 2 changes the control of the second power source 32 (motor) in the motor control unit 23 from torque control to speed control (S15). That is, in the example of FIG. 9, after time t3 when the first clutch 331 is disengaged, the vessel control system 2 controls the speed of the motor (second power source 32). With this, the vessel control system 2 ends the series of processes related to the connection of the first clutch 331.
このように、本実施形態に係る制御方法では、クラッチ(第1クラッチ331)の伝達状態から遮断状態への切替時に、モータ(第2動力源32)の制御をトルク制御から回転数制御に切り替える。これにより、第1クラッチ331切断されてモータ推進モードに移行した後は、速やかに、モータ(第2動力源32)の回転数制御により出力部4を制御することが可能である。 In this way, in the control method according to this embodiment, when the clutch (first clutch 331) is switched from the transmission state to the disconnected state, the control of the motor (second power source 32) is switched from torque control to speed control. As a result, after the first clutch 331 is disconnected and the mode transitions to the motor propulsion mode, it is possible to quickly control the output unit 4 by controlling the speed of the motor (second power source 32).
船舶制御システム2は、上記ステップS11~S15の処理を繰り返し実行する。ただし、図8に示すフローチャートは一例に過ぎず、処理が適宜追加又は省略されてもよいし、処理の順番が適宜入れ替わってもよい。 The ship control system 2 repeatedly executes the processes of steps S11 to S15 described above. However, the flowchart shown in FIG. 8 is merely an example, and processes may be added or omitted as appropriate, and the order of processes may be changed as appropriate.
[4.4]制御系の一例
次に、船舶制御システム2のうち特にエンジン回転数処理部24及びモータトルク処理部25で行われる処理を具現化するための、制御系の一例について説明する。図10は、エンジン(第1動力源31)の回転数制御において、第1動力源31の目標回転数を生成する制御系を示す。図11は、モータ(第2動力源32)のトルク制御において、第2動力源32の目標トルクを生成する制御系を示す。図12は、図10及び図11の切替処理ブロックの一例を示す。
[4.4] Example of a control system Next, an example of a control system for implementing the processing performed in the engine speed processing unit 24 and the motor torque processing unit 25 of the vessel control system 2 will be described. Fig. 10 shows a control system that generates a target speed of the first power source 31 in the speed control of the engine (first power source 31). Fig. 11 shows a control system that generates a target torque of the second power source 32 in the torque control of the motor (second power source 32). Fig. 12 shows an example of a switching processing block of Figs. 10 and 11.
図10のブロック線図において、エンジン回転数換算のブロックB3では、モータ回転数をエンジン回転数に換算する。図11のブロック線図において、トルク保持のブロックB11では、エンジントルクを保持し、トルク保持のブロックB12では、モータトルクを保持する。図11のブロック線図において、回転数制御のブロックB16では、モータ(第2動力源32)の回転数制御演算を行い、目標トルクを生成する。図10の第1切替処理のブロックB1及び第2切替処理のブロックB2、並びに図11の第3切替処理のブロックB13、第4切替処理のブロックB14及び第5切替処理のブロックB15は、図12に示すような制御系にて実現される。これらの切替処理ブロックは、外部からの切替指示に従って、合成割合αを用いて入力値A(Aに入力される値)と入力値B(Bに入力される値)とを合成し、出力値として出力する。ここでは一例として、合成割合αは、出力値の全体に占める入力値Bの割合を示し、「0」から「1」までの間で変化する。 In the block diagram of FIG. 10, the engine speed conversion block B3 converts the motor speed into the engine speed. In the block diagram of FIG. 11, the torque retention block B11 retains the engine torque, and the torque retention block B12 retains the motor torque. In the block diagram of FIG. 11, the speed control block B16 performs a speed control calculation of the motor (second power source 32) to generate a target torque. The first switching process block B1 and the second switching process block B2 in FIG. 10, as well as the third switching process block B13, the fourth switching process block B14, and the fifth switching process block B15 in FIG. 11 are realized by a control system as shown in FIG. 12. These switching process blocks use a synthesis ratio α to synthesize an input value A (a value input to A) and an input value B (a value input to B) in accordance with a switching instruction from the outside, and output the result as an output value. Here, as an example, the blending ratio α indicates the ratio of input value B to the total output value, and varies between "0" and "1".
図12に示す制御系によれば、加減算値決定のブロックB21では、切替指示に従って、加算値又は減算値を決定する。カウンタのブロックB22からは、加算値(又は減算値)刻みで増加(又は減少)するカウンタ値が出力される。切替特性マップのブロックB23では、切替特性マップに照らして、カウンタ値に対応する合成割合αを算出する。合成割合算出のブロックB24では、合成割合αを用いて、下記式1に従って、出力値を算出する。
出力値=入力値A×(1-α)+入力値B×α (式1)
According to the control system shown in Fig. 12, an addition/subtraction value determination block B21 determines an addition value or a subtraction value in accordance with a switching instruction. A counter block B22 outputs a counter value that increases (or decreases) in increments of an addition value (or a subtraction value). A switching characteristic map block B23 calculates a synthesis ratio α corresponding to the counter value in accordance with the switching characteristic map. A synthesis ratio calculation block B24 uses the synthesis ratio α to calculate an output value according to the following formula 1.
Output value = input value A × (1 - α) + input value B × α (Equation 1)
これにより、切替処理ブロックでは、入力値Aから入力値Bへの切替指示を受けると、出力値を入力値Aから入力値Bに向けて徐々に変化させる。そのため、図10のブロック線図においては、図7に例示したように、エンジン回転数を連続的に変化させることができ、図11のブロック線図においては、図7に例示したように、モータトルクを連続的に変化させることができる。 As a result, when the switching processing block receives an instruction to switch from input value A to input value B, it gradually changes the output value from input value A to input value B. Therefore, in the block diagram of FIG. 10, the engine speed can be changed continuously as shown in FIG. 7, and in the block diagram of FIG. 11, the motor torque can be changed continuously as shown in FIG. 7.
このような構成において、モータ推進モードで船体1が航走中に、エンジン(第1動力源31)が接続されてハイブリッド推進モードに切り替わる場合、つまり第1クラッチ331を接続する際の動作を説明する。まず、モータ推進モードにおいては、図10の第1切替処理のブロックB1及び第2切替処理のブロックB2、並びに図11の第5切替処理のブロックB15は、入力値Bを出力値として出力する。それ以外の第3切替処理のブロックB13及び第4切替処理のブロックB14は、入力値Aを出力値として出力する。 In this configuration, the operation when the engine (first power source 31) is connected and the mode is switched to hybrid propulsion mode while the hull 1 is sailing in motor propulsion mode, that is, when the first clutch 331 is connected, will be described. First, in motor propulsion mode, block B1 of the first switching process and block B2 of the second switching process in FIG. 10, and block B15 of the fifth switching process in FIG. 11 output the input value B as an output value. The remaining blocks, block B13 of the third switching process and block B14 of the fourth switching process, output the input value A as an output value.
この状態から、第1切替処理のブロックB1の出力値が、入力値Bから入力値Aに切り替えられることで、エンジン回転数がモータ回転数に同期するように、エンジン(第1動力源31)の目標回転数が決定される。このとき、第1切替処理のブロックB1では、入力値B(アイドリング回転数)から入力値A(モータ実回転数相当のエンジン回転数)に徐々に切り替えられることで、徐々にエンジン回転数がモータ回転数に同期する。ここで、同期判定が行われ、エンジン回転数がモータ回転数に同期したとの判定後に、第1クラッチ331の接続、つまり遮断状態から伝達状態への切り替えが行われる。 From this state, the output value of block B1 of the first switching process is switched from input value B to input value A, and the target rotation speed of the engine (first power source 31) is determined so that the engine rotation speed is synchronized with the motor rotation speed. At this time, in block B1 of the first switching process, input value B (idling rotation speed) is gradually switched to input value A (engine rotation speed equivalent to the actual motor rotation speed), and the engine rotation speed is gradually synchronized with the motor rotation speed. Here, a synchronization determination is made, and after it is determined that the engine rotation speed is synchronized with the motor rotation speed, the first clutch 331 is connected, that is, switched from the disconnected state to the transmitted state.
このとき、第1クラッチ331の接続と同時に、第4切替処理のブロックB14の出力値が入力値Aから入力値Bに切り替えられ、第5切替処理のブロックB15の出力値が入力値Bから入力値Aに切り替えられる。このとき、第4切替処理のブロックB14では、入力値Aから入力値Bに瞬時に切り替えられる。ここで、第4切替処理のブロックB14の入力値Bは、トルク保持のブロックB12で保持されているモータトルクであるので、結果的に、第1クラッチ331の接続直前のモータトルクが保持される。ここで、第5切替処理のブロックB15では、入力値B(モータ回転数指示相当のモータトルク)から入力値A(第4切替処理の出力値)に瞬時に切り替えられる。そして、第4切替処理のブロックB14では、クラッチ331の特性を考慮して、入力値B(第1クラッチ331の接続直前のモータトルク)から入力値A(第3切替処理の出力値)に徐々に切り替えられる。これにより、第1クラッチ331への過負荷が防止される。 At this time, simultaneously with the connection of the first clutch 331, the output value of the block B14 of the fourth switching process is switched from the input value A to the input value B, and the output value of the block B15 of the fifth switching process is switched from the input value B to the input value A. At this time, in the block B14 of the fourth switching process, the input value A is instantly switched to the input value B. Here, since the input value B of the block B14 of the fourth switching process is the motor torque held in the torque holding block B12, as a result, the motor torque immediately before the connection of the first clutch 331 is held. Here, in the block B15 of the fifth switching process, the input value B (motor torque equivalent to the motor speed instruction) is instantly switched to the input value A (output value of the fourth switching process). Then, in the block B14 of the fourth switching process, the input value B (motor torque immediately before the connection of the first clutch 331) is gradually switched to the input value A (output value of the third switching process) in consideration of the characteristics of the clutch 331. This prevents overload on the first clutch 331.
反対に、ハイブリッド推進モードで船体1が航走中に、エンジン(第1動力源31)が切り離されてモータ推進モードに切り替わる場合、つまり第1クラッチ331を切断する際の動作を説明する。まず、ハイブリッド推進モードにおいては、図10の第2切替処理のブロックB2、並びに図11の第3切替処理のブロックB13、第4切替処理のブロックB14及び第5切替処理のブロックB15は、入力値Aを出力値として出力する。それ以外の第1切替処理のブロックB1は、入力値Bを出力値として出力する。 Conversely, the following describes the operation when the engine (first power source 31) is disconnected and the mode is switched to the motor propulsion mode while the hull 1 is sailing in the hybrid propulsion mode, that is, when the first clutch 331 is disconnected. First, in the hybrid propulsion mode, the second switching process block B2 in FIG. 10, the third switching process block B13 in FIG. 11, the fourth switching process block B14, and the fifth switching process block B15 output the input value A as an output value. The other first switching process block B1 outputs the input value B as an output value.
この状態から、第3切替処理のブロックB13の出力値が、入力値Aから入力値Bに徐々に切り替えられることで、エンジン(第1動力源31)のトルクを徐々にモータ(第2動力源32)でアシストすることにより、エンジンの負荷を徐々に軽くする。このとき、第3切替処理のブロックB13では、入力値A(ハイブリッド用トルク指示)から入力値B(第1クラッチ331の切断直前のエンジントルク)に徐々に切り替えられることで、モータ(第2動力源32)側で賄うトルクが徐々に大きくなる。モータでのアシストが完了すると、第1クラッチ331の切断、つまり伝達状態から遮断状態への切り替えが行われる。このとき、第5切替処理のブロックB15の出力値が入力値Aから入力値Bに切り替えられる。ここで、回転数制御は、PID(Proportional-Integral-Differential)制御であるため、第5切替処理のブロックB15の切替時にI制御部は直前の出力トルクから積分の初期値を決定する。 From this state, the output value of the third switching process block B13 is gradually switched from input value A to input value B, and the torque of the engine (first power source 31) is gradually assisted by the motor (second power source 32), thereby gradually reducing the load on the engine. At this time, in the third switching process block B13, the input value A (hybrid torque command) is gradually switched to input value B (engine torque immediately before the first clutch 331 is disconnected), and the torque provided by the motor (second power source 32) side gradually increases. When the motor assist is completed, the first clutch 331 is disconnected, that is, the state is switched from the transmission state to the disconnected state. At this time, the output value of the fifth switching process block B15 is switched from input value A to input value B. Here, since the rotation speed control is PID (Proportional-Integral-Differential) control, when the fifth switching process block B15 is switched, the I control unit determines the initial value of the integral from the immediately previous output torque.
ただし、図10、図11及び図12に示す制御系は一例に過ぎず、例えば、合成割合αは他の方法によって決定されてもよい。 However, the control systems shown in Figures 10, 11, and 12 are merely examples, and for example, the synthesis ratio α may be determined by other methods.
[5]変形例
以下、実施形態1の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
[5] Modifications Below, we will list modifications of the first embodiment. The modifications described below can be applied in appropriate combinations.
本開示における船舶制御システム2は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしての1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における船舶制御システム2としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。また、船舶制御システム2に含まれる一部又は全部の機能部は電子回路で構成されていてもよい。 The ship control system 2 in the present disclosure includes a computer system. The computer system is mainly composed of one or more processors and one or more memories as hardware. The functions of the ship control system 2 in the present disclosure are realized by the processor executing a program recorded in the memory of the computer system. The program may be pre-recorded in the memory of the computer system, may be provided via a telecommunication line, or may be recorded and provided on a non-transitory recording medium such as a memory card, optical disk, or hard disk drive that is readable by the computer system. In addition, some or all of the functional units included in the ship control system 2 may be configured with electronic circuits.
また、船舶制御システム2の少なくとも一部の機能が、1つの筐体内に集約されていることは船舶制御システム2に必須の構成ではなく、船舶制御システム2の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。反対に、実施形態1において、複数の装置(例えば船舶制御システム2及び操作装置5)に分散されている機能が、1つの筐体内に集約されていてもよい。 Furthermore, it is not essential for the ship control system 2 that at least some of the functions of the ship control system 2 are concentrated in one housing, and the components of the ship control system 2 may be distributed across multiple housings. Conversely, in embodiment 1, the functions that are distributed across multiple devices (e.g., the ship control system 2 and the operating device 5) may be concentrated in one housing.
さらに、船舶制御システム2の少なくとも一部は、船体1に搭載されることに限らず、船体1とは別に設けられてもよい。一例として、船舶制御システム2が、船体1とは別に設けられたサーバ装置によって具現化される場合、サーバ装置と船体1(の通信装置)との間の通信により、船舶制御システム2による船舶10(船体1)の制御が可能となる。船舶制御システム2の少なくとも一部の機能がクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。 Furthermore, at least a part of the ship control system 2 is not limited to being mounted on the hull 1, but may be provided separately from the hull 1. As an example, when the ship control system 2 is embodied by a server device provided separately from the hull 1, control of the ship 10 (hull 1) by the ship control system 2 is possible through communication between the server device and the hull 1 (its communication device). At least a part of the functions of the ship control system 2 may be realized by the cloud (cloud computing) or the like.
また、船舶10は、プレジャーボートに限らず、貨物船及び貨客船等を含む商船、タグボート及びサルベージ船等を含む作業船、気象観測船及び練習船等を含む特殊船、漁船、並びに艦艇等であってもよい。さらに、船舶10は、操縦者が搭乗する有人タイプに限らず、人(操縦者)が遠隔操作可能であるか、又は自律運航可能な無人タイプの船舶であってもよい。 The vessel 10 is not limited to a pleasure boat, but may be a merchant vessel including a cargo ship and a cargo-passenger ship, a work vessel including a tugboat and a salvage ship, a special vessel including a weather observation vessel and a training vessel, a fishing vessel, or a naval vessel. The vessel 10 is not limited to a manned type with a pilot on board, but may be an unmanned vessel that can be remotely operated by a person (pilot) or that can be operated autonomously.
また、第1動力源31は、ディーゼルエンジンに限らず、例えば、ディーゼルエンジン以外のエンジンであってもよいし、エンジン以外の動力源(モータ等)であってもよい。第2動力源32についても、交流モータに限らず、例えば、直流モータであってもよいし、モータ以外の動力源(エンジン等)であってもよい。一例として、第1動力源31がモータ、第2動力源32がエンジンであってもよい。さらに、第1動力源31及び第2動力源32は、いずれもエンジン(又はモータ)のように、同種の動力源であってもよく、この場合でも、例えば排気量の違い等により、第1動力源31と第2動力源32とでは出力特性が異なることが好ましい。 The first power source 31 is not limited to a diesel engine, and may be, for example, an engine other than a diesel engine, or a power source other than an engine (such as a motor). The second power source 32 is also not limited to an AC motor, and may be, for example, a DC motor, or a power source other than a motor (such as an engine). As an example, the first power source 31 may be a motor, and the second power source 32 may be an engine. Furthermore, the first power source 31 and the second power source 32 may both be the same type of power source, such as an engine (or a motor), and even in this case, it is preferable that the output characteristics of the first power source 31 and the second power source 32 are different, for example, due to differences in displacement.
また、船舶10は、船体1に複数の動力源31,32を備えていればよく、例えば、第1動力源31及び第2動力源32に加えて、第3動力源を有するなど、3つ以上の動力源を備えていてもよい。 Furthermore, the ship 10 may be provided with multiple power sources 31, 32 in the hull 1, and may be provided with three or more power sources, for example, a third power source in addition to the first power source 31 and the second power source 32.
また、操作部51は、操作レバーに限らず、例えば、足踏み式の操作ペダル、タッチパネル、キーボード又はポインティングデバイス等であってもよい。操作ペダルからなる操作部51であれば、踏み込み量が操作部51の操作量となる。さらに、操作部51は、音声入力、ジェスチャ入力又は他の端末からの操作信号の入力等の態様を採用してもよい。 The operation unit 51 is not limited to an operation lever, and may be, for example, a foot-operated operation pedal, a touch panel, a keyboard, a pointing device, or the like. If the operation unit 51 is an operation pedal, the amount of depression becomes the operation amount of the operation unit 51. Furthermore, the operation unit 51 may adopt a form such as voice input, gesture input, or input of an operation signal from another terminal.
また、推進モードの切り替えをユーザ(操縦者)による切替操作に応じて行うことは必須ではない。例えば、船舶制御システム2のモード切替処理部21は、船体1の現在位置又は船速等の船体1の航行状況、又は主バッテリ352の残容量等に応じて、自動的に推進モードの切り替えを行ってもよい。 In addition, it is not necessary to switch the propulsion mode in response to a switching operation by the user (pilot). For example, the mode switching processing unit 21 of the vessel control system 2 may automatically switch the propulsion mode in response to the navigation conditions of the vessel 1, such as the current position or vessel speed of the vessel 1, or the remaining capacity of the main battery 352, etc.
また、トルク制御期間において、第1クラッチ331が伝達状態に移行するまでの間モータ(第2動力源32)のトルクを所定範囲に維持することは必須ではない。また、トルク制御期間において、第1クラッチ331が伝達状態に移行後、モータ(第2動力源32)のトルクを遷移時間にかけて変化させることは必須ではない。また、遷移時間に、モータ(第2動力源32)のトルクを連続的に変化させることも必須ではなく、不連続(離散的)に変化させてもよい。また、ハイブリッド推進モードからモータ推進モードへの切り替えに際して、第1クラッチ331を伝達状態から遮断状態に切り替える前に、モータ(第2動力源32)をトルク制御することも必須ではない。さらに、第1クラッチ331の伝達状態から遮断状態への切替時に、モータ(第2動力源32)の制御をトルク制御から回転数制御に切り替えることも必須ではない。 In addition, during the torque control period, it is not essential to maintain the torque of the motor (second power source 32) within a predetermined range until the first clutch 331 transitions to the transmission state. In addition, during the torque control period, it is not essential to change the torque of the motor (second power source 32) over the transition time after the first clutch 331 transitions to the transmission state. In addition, it is not essential to continuously change the torque of the motor (second power source 32) during the transition time, and it may be changed discontinuously (discretely). In addition, when switching from the hybrid propulsion mode to the motor propulsion mode, it is not essential to control the torque of the motor (second power source 32) before switching the first clutch 331 from the transmission state to the disconnection state. In addition, it is not essential to switch the control of the motor (second power source 32) from torque control to rotation speed control when switching the first clutch 331 from the transmission state to the disconnection state.
また、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、モータの回転数(第2動力源32)によって、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータの回転数に同期させる処理の有効/無効を切り替えることも必須ではない。つまり、モータ(第2動力源32)の回転数によらずに、エンジン(第1動力源31)の回転数をモータの回転数に同期させてもよい。 In addition, when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, it is not necessary to enable/disable the process of synchronizing the rotation speed of the engine (first power source 31) with the rotation speed of the motor depending on the rotation speed of the motor (second power source 32). In other words, the rotation speed of the engine (first power source 31) may be synchronized with the rotation speed of the motor regardless of the rotation speed of the motor (second power source 32).
(実施形態2)
本実施形態に係る船舶10の制御方法は、第1クラッチ331の接続に係る処理が、ハイブリッド推進モードのサブモードに応じて変化する点で、実施形態1に係る制御方法と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図13~図15は、いずれもエンジンの回転数、エンジンのトルク、モータの回転数、モータのトルク、及び第1クラッチ331の状態を示す、第1クラッチ331の接続時のタイミングチャートの一例である。
(Embodiment 2)
The control method for the boat 10 according to this embodiment differs from the control method according to the first embodiment in that the process for engaging the first clutch 331 changes depending on the sub-mode of the hybrid propulsion mode. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and will not be described as appropriate. Figures 13 to 15 are all example timing charts showing the engine speed, engine torque, motor speed, motor torque, and the state of the first clutch 331 when the first clutch 331 is engaged.
本実施形態では一例として、ハイブリッド推進モードの中に、「ゼロトルクモード」、「アシストモード」、「発電モード」の3つのサブモードが設定されている。ゼロトルクモードは、モータ(第2動力源32)のトルクの全てをエンジン(第1動力源31)で代替することで、モータトルクを略0(ゼロ)とするモードである。アシストモードは、エンジン(第1動力源31)の出力をモータ(第2動力源32)のアシストに利用するモードである。発電モードは、エンジン(第1動力源31)の出力を主バッテリ352の充電に利用するモードである。そして、モータ推進モードからハイブリッド推進モードへ切替時にける第1クラッチ331の接続に係る処理が、ハイブリッド推進モードのサブモードごとに異なる。 In this embodiment, as an example, three sub-modes are set in the hybrid propulsion mode: "zero torque mode", "assist mode", and "power generation mode". The zero torque mode is a mode in which the engine (first power source 31) replaces all torque of the motor (second power source 32), making the motor torque approximately 0 (zero). The assist mode is a mode in which the output of the engine (first power source 31) is used to assist the motor (second power source 32). The power generation mode is a mode in which the output of the engine (first power source 31) is used to charge the main battery 352. Furthermore, the process related to the connection of the first clutch 331 when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode differs for each sub-mode of the hybrid propulsion mode.
まず、モータ推進モードからゼロトルクモードのハイブリッド推進モードへ切り替わる際の第1クラッチ331の接続に係る処理について説明する。この場合、実施形態1において図7を参照して説明した処理と略同じ処理となる。具体的には、時点t3から時点t4の遷移時間にかけて、第2動力源32(モータ)のトルクを徐々に減少させ、図7の時点t4において、モータトルクが0(ゼロ)トルクになるまで減少するように制御される。 First, the process related to the connection of the first clutch 331 when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode of the zero torque mode will be described. In this case, the process is substantially the same as the process described with reference to FIG. 7 in the first embodiment. Specifically, the torque of the second power source 32 (motor) is gradually reduced over the transition time from time t3 to time t4, and is controlled so that the motor torque is reduced to 0 (zero) torque at time t4 in FIG. 7.
次に、モータ推進モードからアシストモードのハイブリッド推進モードへ切り替わる際の第1クラッチ331の接続に係る処理について、図13を参照して説明する。この場合、図13に示すように、時点t2において、第1クラッチ331の状態が遮断状態(OFF)から伝達状態(ON)へと切り替えられた後も、モータトルクとして、第1クラッチ331の接続が開始した時点t2のモータ(第2動力源32)のトルクを維持する。さらに、第1クラッチ331が接続された時点t3以降も、そのときのモータ(第2動力源32)の目標トルクが変化しない限り、時点t2のモータのトルクを維持する。 Next, the process related to the connection of the first clutch 331 when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode of the assist mode will be described with reference to FIG. 13. In this case, as shown in FIG. 13, even after the state of the first clutch 331 is switched from the disconnected state (OFF) to the transmitted state (ON) at time t2, the torque of the motor (second power source 32) at time t2 when the connection of the first clutch 331 begins is maintained as the motor torque. Furthermore, even after time t3 when the first clutch 331 is connected, the torque of the motor at time t2 is maintained as long as the target torque of the motor (second power source 32) at that time does not change.
あるいは、同じアシストモードでも、ハイブリッド推進モードにおいて船体1を更に加速させる場合など、モータ(第2動力源32)の目標トルクが増加する場合には、図14に示すようになる。図14でも、時点t2において、第1クラッチ331の状態が遮断状態(OFF)から伝達状態(ON)へと切り替えられた後も、モータトルクとして、第1クラッチ331の接続が開始した時点t2のモータ(第2動力源32)のトルクを維持する点は同じである。ただし、第1クラッチ331が接続された時点t3以降、目標トルクに近づけるように、モータ(第2動力源32)のトルクを遷移時間にかけて変化させる。図14の例では、時点t3から時点t4の遷移時間にかけてモータトルクは徐々に(かつ連続的に)増加する。この場合、エンジントルク、エンジン回転数及びモータ回転数は、時点t3以降、持続的に増加し、船体1を加速させる。 Or, even in the same assist mode, when the target torque of the motor (second power source 32) increases, such as when the hull 1 is further accelerated in the hybrid propulsion mode, the result is as shown in FIG. 14. In FIG. 14, even after the state of the first clutch 331 is switched from the disconnected state (OFF) to the transmission state (ON) at time t2, the torque of the motor (second power source 32) at time t2 when the connection of the first clutch 331 begins is maintained as the motor torque. However, after time t3 when the first clutch 331 is connected, the torque of the motor (second power source 32) is changed over the transition time so as to approach the target torque. In the example of FIG. 14, the motor torque gradually (and continuously) increases over the transition time from time t3 to time t4. In this case, the engine torque, engine speed, and motor speed increase continuously after time t3, accelerating the hull 1.
次に、モータ推進モードから発電モードのハイブリッド推進モードへ切り替わる際の第1クラッチ331の接続に係る処理について、図15を参照して説明する。この場合、図15に示すように、時点t2において、第1クラッチ331の状態が遮断状態(OFF)から伝達状態(ON)へと切り替えられた後も、モータトルクとして、第1クラッチ331の接続が開始した時点t2のモータ(第2動力源32)のトルクを維持する。そして、第1クラッチ331が接続された時点t3以降、第2動力源32(モータ)のトルクを緩やかに減少させる。つまり、モータ制御部23は、時点t3から時点t4の遷移時間にかけて、第2動力源32(モータ)のトルクを徐々に減少させる。このとき、モータトルクは「正」から「負」に至るまで減少する。ここで、第2動力源32(モータ)が負荷としての出力部4を駆動している状態でのモータトルクを「正」、反対に出力部4が負荷としての第2動力源32(モータ)を駆動している状態でのモータトルクを「負」とする。 Next, the process of connecting the first clutch 331 when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode of the power generation mode will be described with reference to FIG. 15. In this case, as shown in FIG. 15, even after the state of the first clutch 331 is switched from the disconnected state (OFF) to the transmission state (ON) at time t2, the torque of the motor (second power source 32) at time t2 when the connection of the first clutch 331 begins is maintained as the motor torque. Then, after time t3 when the first clutch 331 is connected, the torque of the second power source 32 (motor) is gradually reduced. In other words, the motor control unit 23 gradually reduces the torque of the second power source 32 (motor) over the transition time from time t3 to time t4. At this time, the motor torque decreases from "positive" to "negative". Here, the motor torque when the second power source 32 (motor) is driving the output unit 4 as a load is considered to be "positive," and conversely, the motor torque when the output unit 4 is driving the second power source 32 (motor) as a load is considered to be "negative."
つまり、図15の例では、モータトルクが0(ゼロ)を下回り「負」となった以降、第2動力源32を発電機として用いることで、第2動力源32が外力によって回転する際に発生する電気エネルギー(交流電力)を利用して、駆動回路351にて主バッテリ352を充電することが可能である。 In other words, in the example of FIG. 15, after the motor torque falls below 0 (zero) and becomes "negative," the second power source 32 can be used as a generator, and the main battery 352 can be charged by the drive circuit 351 using the electrical energy (AC power) generated when the second power source 32 is rotated by an external force.
以上説明したように、ハイブリッド推進モードが種々のサブモードを有する場合には、第1クラッチ331の接続に係る処理はサブモードに応じて変化する。そして、サブモードによっては、上記アシストモード(加速中)のように、クラッチ(第1クラッチ331)が伝達状態に移行後、モータ(第2動力源32)のトルクを遷移時間にかけて増加させるケースもある。 As explained above, when the hybrid propulsion mode has various sub-modes, the process related to the connection of the first clutch 331 changes depending on the sub-mode. In some sub-modes, the torque of the motor (second power source 32) may be increased over the transition time after the clutch (first clutch 331) transitions to the transmission state, as in the above-mentioned assist mode (during acceleration).
実施形態2の構成は、実施形態1で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。 The configuration of embodiment 2 can be adopted in appropriate combination with the various configurations (including modified examples) described in embodiment 1.
1 船体
2 船舶制御システム
4 出力部
10 船舶
24 エンジン回転数処理部
25 モータトルク処理部
31 第1動力源(エンジン)
32 第2動力源(モータ)
331 (第1)クラッチ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Ship hull 2 Ship control system 4 Output unit 10 Ship 24 Engine speed processing unit 25 Motor torque processing unit 31 First power source (engine)
32 Second power source (motor)
331 (first) clutch
Claims (10)
前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含み、
前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させることと、
前記回転数を同期させた後のトルク制御期間に、前記モータをトルク制御することと、を有し、
前記トルク制御期間において、少なくとも前記クラッチが前記伝達状態に移行するまでの間は前記モータのトルクを所定範囲に維持する、
船舶の制御方法。 The vessel is used in a vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor, and has a plurality of propulsion modes in which a power source used for propulsion of a hull among the plurality of power sources is different, and a clutch is provided at least between the engine and an output unit that outputs a propulsive force of the hull,
The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull,
When switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, before switching the clutch from a disengaged state to a transmitted state, a rotation speed of the engine is synchronized with a rotation speed of the motor.
and torque controlling the motor during a torque control period after synchronizing the rotational speeds,
during the torque control period, the torque of the motor is maintained within a predetermined range at least until the clutch transitions to the transmission state;
How to control a vessel.
前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含み、
前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させることと、
前記回転数を同期させた後のトルク制御期間に、前記モータをトルク制御することと、を有し、
前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、
前記モータの回転数が規定値以上であれば、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させる処理を有効にし、
前記モータの回転数が前記規定値未満であれば、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させる処理を無効にする、
船舶の制御方法。 The vessel is used in a vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor, and has a plurality of propulsion modes in which a power source used for propulsion of a hull among the plurality of power sources is different, and a clutch is provided at least between the engine and an output unit that outputs a propulsive force of the hull,
The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull,
When switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, before switching the clutch from a disengaged state to a transmitted state, a rotation speed of the engine is synchronized with a rotation speed of the motor.
and torque controlling the motor during a torque control period after synchronizing the rotational speeds,
When switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode,
If the rotation speed of the motor is equal to or greater than a specified value, a process of synchronizing the rotation speed of the engine with the rotation speed of the motor is enabled;
If the rotation speed of the motor is less than the specified value, a process of synchronizing the rotation speed of the engine with the rotation speed of the motor is disabled.
How to control a vessel .
前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含み、
前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させることと、
前記回転数を同期させた後のトルク制御期間に、前記モータをトルク制御することと、を有し、
前記ハイブリッド推進モードから前記モータ推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを前記伝達状態から前記遮断状態に切り替える前に、前記モータをトルク制御すること、を更に有する、
船舶の制御方法。 The vessel is used in a vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor, and has a plurality of propulsion modes in which a power source used for propulsion of a hull among the plurality of power sources is different, and a clutch is provided at least between the engine and an output unit that outputs a propulsive force of the hull,
The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull,
When switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode, before switching the clutch from a disengaged state to a transmitted state, a rotation speed of the engine is synchronized with a rotation speed of the motor.
and torque controlling the motor during a torque control period after synchronizing the rotational speeds,
When switching from the hybrid propulsion mode to the motor propulsion mode, the torque of the motor is controlled before switching the clutch from the transmission state to the disengagement state.
How to control a vessel .
請求項3に記載の船舶の制御方法。 When the clutch is switched from the transmission state to the disconnection state, the control of the motor is switched from torque control to rotation speed control.
A method for controlling a vessel according to claim 3 .
請求項1~4のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。 during the torque control period, after the clutch is shifted to the transmission state, the torque of the motor is changed over a transition time;
A method for controlling a ship according to any one of claims 1 to 4 .
請求項5に記載の船舶の制御方法。 During the transition time, the torque of the motor is changed continuously.
A method for controlling a vessel according to claim 5 .
前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含み、
前記ハイブリッド推進モードから前記モータ推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを伝達状態から遮断状態に切り替える前に、前記モータをトルク制御すること、を
有する、
船舶の制御方法。 The vessel is used in a vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor, and has a plurality of propulsion modes in which a power source used for propulsion of a hull among the plurality of power sources is different, and a clutch is provided at least between the engine and an output unit that outputs a propulsive force of the hull,
The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull,
When switching from the hybrid propulsion mode to the motor propulsion mode, before switching the clutch from a transmission state to a disengagement state, the motor is torque-controlled.
How to control a vessel.
1以上のプロセッサに実行させるための船舶制御プログラム。 A method for controlling a ship according to any one of claims 1 to 7 ,
A ship control program for execution on one or more processors.
前記複数の推進モードは、前記エンジン及び前記モータの両方を前記船体の推進に用いるハイブリッド推進モードと、前記モータを前記船体の推進に用いるモータ推進モードと、を含み、
前記モータ推進モードから前記ハイブリッド推進モードへの切り替えに際して、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を前記モータの回転数に同期させるエンジン回転数処理部と、
前記回転数を同期させた後のトルク制御期間に、前記モータをトルク制御するモータトルク処理部と、を備え、
前記トルク制御期間において、少なくとも前記クラッチが前記伝達状態に移行するまでの間は前記モータのトルクを所定範囲に維持する、
船舶制御システム。 The vessel is used in a vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor, and has a plurality of propulsion modes in which a power source used for propulsion of a hull among the plurality of power sources is different, and a clutch is provided at least between the engine and an output unit that outputs a propulsive force of the hull,
The plurality of propulsion modes include a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull, and a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull,
an engine speed processing unit that synchronizes a rotation speed of the engine with a rotation speed of the motor before switching the clutch from a disengaged state to a transmitted state when switching from the motor propulsion mode to the hybrid propulsion mode;
a motor torque processing unit that controls the torque of the motor during a torque control period after the rotation speed is synchronized ,
during the torque control period, the torque of the motor is maintained within a predetermined range at least until the clutch transitions to the transmission state;
Ship control systems.
前記船体と、を備える、
船舶。 A vessel control system according to claim 9 ;
The hull,
Ships.
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