JP2023011151A - Control method of ship, ship control program, and ship control system, and ship - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、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。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a ship control method, a ship control program, a ship control system, and a ship having a plurality of propulsion modes in which the power sources used for propulsion of the ship body among the plurality of power sources are different.
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, there is a ship equipped with a hybrid system that is equipped with an engine and a motor (electric equipment) and has multiple propulsion modes (driving modes) including navigation by the engine, navigation by the engine and the motor, and navigation by the motor. known (see, for example, Patent Document 1). A ship according to the related art further includes a power transmission unit interposed between a plurality of power sources including an engine and a motor, and a propeller, so that the propeller can be driven by both the engine and the motor. Here, the hybrid system is configured to be able to switch the propulsion mode by switching the clutch included in the power transmission section.
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 the ship according to the related art, by operating the operation lever and adjusting the operation position, the hull is switched between forward, neutral, and reverse, and the driving force (rotation speed) of the engine or the driving force (rotation speed) of the motor ) is adjusted.
上記関連技術のように、最大出力が異なる複数の動力源を備える船舶において、1つの操作部(操作レバー)の操作量(操作位置)に応じて船体の前進、中立、後進が切り替えられる場合、動力源によっては、操作部の操作性が犠牲になることがある。例えば、最大出力が相対的に低いモータによる航走においては、操作部の操作範囲(可動範囲)の一部のみがモータ回転数の調節に使用され、残りの部分については、操作部の操作量が変わってもモータ回転数には反映されないことがある。 As in the above related art, in a ship equipped with a plurality of power sources with different maximum outputs, when the hull is switched between forward, neutral, and reverse according to the operation amount (operation position) of one operation unit (operation lever), Depending on the power source, the operability of the operation unit may be sacrificed. For example, in cruising with a motor with a relatively low maximum output, only a part of the operation range (movable range) of the operation part is used to adjust the motor rotation speed, and the remaining part is the operation amount of the operation part. Even if , changes, it may not be reflected in the motor rotation speed.
本開示の目的は、操作部の操作性の向上を図りやすい船舶の制御方法、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。 An object of the present disclosure is to provide a ship control method, a ship control program, a ship control system, and a ship that facilitate improvement in operability of an operation unit.
本開示の一態様に係る船舶の制御方法は、第1動力源及び第2動力源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する船舶に用いられる。前記船舶の制御方法は、前記船体の推進力に関する出力値を、操作部の操作量に対応する値に調節することと、前記操作量と前記出力値との対応関係を、前記推進モードに応じて変更することと、を有する。 A ship control method according to an aspect of the present disclosure includes a plurality of power sources including a first power source and a second power source, and among the plurality of power sources, a plurality of power sources that are used for propulsion of a hull are different. Used for ships with propulsion modes. The ship control method includes adjusting an output value related to the propulsive force of the hull to a value corresponding to an operation amount of an operation unit, and adjusting a correspondence relationship between the operation amount and the output value according to the propulsion mode. and modifying the
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 an 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、調節処理部と、変更処理部と、を備える。前記船舶は、第1動力源及び第2動力源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する。前記調節処理部は、前記船体の推進力に関する出力値を、操作部の操作量に対応する値に調節する。前記変更処理部は、前記操作量と前記出力値との対応関係を、前記推進モードに応じて変更する。 A ship control system according to one aspect of the present disclosure is used in a ship and includes an adjustment processing unit and a change processing unit. The ship includes a plurality of power sources including a first power source and a second power source, and has a plurality of propulsion modes in which the power sources used for propulsion of the hull are different among the plurality of power sources. The adjustment processing unit adjusts an output value related to the propulsive force of the hull to a value corresponding to the operation amount of the operation unit. The change processing unit changes a correspondence relationship between the operation amount and the output value according to the propulsion mode.
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 ship according to an aspect of the present disclosure includes the ship control system and the ship body.
本発明によれば、操作部の操作性の向上を図りやすい船舶の制御方法、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。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a ship control method, a ship control program, a ship control system, and a ship that can easily improve the operability of the operation unit.
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 accompanying drawings. The following embodiments are examples that embody 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
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
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。
A
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。
The
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 plurality of
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
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
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
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。
Further, the
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。
The
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 by the
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
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
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
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。
Also, the
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。
As an example in this embodiment, the plurality of propulsion modes includes 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
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
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 operating
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。
A display device, a communication device, and the like are also arranged in the cockpit. A display device is a user interface for outputting various information to a person (operator). The display device is, for example, electrically connected to the
[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 Drive Unit Next, the configuration of the
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。
The
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
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
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
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, the
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
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
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
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
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
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
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-
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
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。
Switching of the
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
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
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
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 "hybrid propulsion mode" suitable for "low speed" navigation among the hybrid propulsion modes that use both the first power source 31 (engine) and the second power source 32 (motor) to propel the hull 1. mode (low speed)”. In this hybrid propulsion mode (low speed), the
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 "hybrid propulsion" suitable for "high-speed" navigation among the hybrid propulsion modes that use both the first power source 31 (engine) and the second power source 32 (motor) to propel the hull 1. mode (fast)”. In this hybrid propulsion mode (high speed), the
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
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 , the power generated by the
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。
Furthermore, although illustration is omitted in FIG. 3 and the like, the
[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及び図6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 Ship Control System Next, the configuration of the
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、調節処理部24と、変更処理部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
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
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 for switching the propulsion mode of the
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 section 21 controls the
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
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
調節処理部24は、船体1の推進力に関する出力値を、操作部51の操作量に対応する値に調節する。本実施形態では、「出力値」は出力部4のプロペラの回転数であるので、調節処理部24は、プロペラの回転数を操作部51の操作量に対応する値に調節することになる。調節処理部24は、基本的には、操作部51の操作量が大きいほど、船体1の推進力に関する出力値を大きくし、操作部51の操作量が小さいほど、船体1の推進力に関する出力値を小さくする。調節処理部24は、操作装置5から操作部51の操作量を表す操作信号が入力されると、この操作量に対応する出力値を決定する。そして、調節処理部24は、当該出力値に相当する推進力が出力部4で発生するように、エンジン制御部22及びモータ制御部23により第1動力源31及び第2動力源32を制御する。
The
ここで、操作部51の操作量は、操作レバーからなる操作部51の回転角度に相当する。すなわち、図6に示すように、操作部51が中立位置から、前進位置及び後進位置の各々に回転(移動)可能であって、操作部51が中立位置にある状態では、船体1の推進力は0(ゼロ)であるとする。この場合、船体1を前進させるには、操縦者は操作部51を中立位置から前進位置側に回転(移動)させるように操作し、船体1を後進させるには、操縦者は操作部51を中立位置から後進位置側に回転(移動)させるように操作する。そして、中立位置から前進位置側への操作部51の回転角度θ1が、船体1を前進させる際の操作部51の操作量となり、中立位置から後進位置側への操作部51の回転角度θ2が、船体1を後進させる際の操作部51の操作量となる。そのため、調節処理部24は、中立位置から前進位置側への操作部51の回転角度θ1が大きいほど、船体1を前進させるための出力値(プロペラの回転数)を大きくする。
Here, the amount of operation of the
ここにおいて、操作部51の操作量と、船体1の推進力に関する出力値との対応関係は、「割付データ」として予め定められている。割付データは、操作部51の操作量に対する出力値(プロペラの回転数)の割付(割り当て)を規定するデータである。割付データは、操作部51の操作量と出力値との対応関係を規定すればよく、例えば、操作部51の操作量の各値に対する出力値の値を個別に対応付けるテーブルデータであってもよいし、操作部51の操作量に対応する出力値を算出するための関数データであってもよい。割付データは、例えば、記憶部26に記憶されており、調節処理部24は、割付データを参照することで、操作部51の操作量に対する出力値を特定する。
Here, the correspondence relationship between the operation amount of the
変更処理部25は、操作量と出力値との対応関係を、推進モードに応じて変更する。すなわち、上述したように調節処理部24が操作部51の操作量に対応する値に出力値(プロペラの回転数)を調節する際に使用する操作量と出力値との対応関係は、固定的ではなく、推進モードに応じて変更される。本実施形態では、複数の推進モードに一対一に対応するように、複数の割付データが記憶部26に記憶されており、これら複数の割付データのいずれを調節処理部24が使用するかを、変更処理部25が推進モードに応じて変更する。
The change processing unit 25 changes the correspondence relationship between the operation amount and the output value according to the propulsion mode. That is, as described above, the correspondence relationship between the operation amount and the output value used when the
一例として、操作部51の操作量が、前進及び後進のそれぞれについて、「0」から「99」までの100段階で変化すると仮定する。この場合、船舶10がモータ推進モードにあれば、操作部51が前進位置側へ操作量「40」だけ操作されたときの出力値(プロペラの回転数)は「50rpm」、同じく操作量「80」だけ操作されたときの出力値は「100rpm」となる。一方、船舶10がエンジン推進モードにあれば、操作部51が前進位置側へ操作量「40」だけ操作されたときの出力値(プロペラの回転数)は「80rpm」、同じく操作量「80」だけ操作されたときの出力値は「160rpm」となる。
As an example, it is assumed that the operation amount of the
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。さらに、上述した割付データ等も記憶部26に記憶されている。
The
[4]船舶の制御方法
以下、図7~図11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] Vessel Control Method An example of a
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。
Since the control method according to the present embodiment is executed by the
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。
Here, the
[4.1]全体処理
本実施形態では一例として、第2動力源32の動力のみを船体1の推進に用いるモータ推進モードと、第1動力源31の動力を船体1の推進に用いる推進モード(エンジン推進モード及びハイブリッド推進モード)とで、操作量と出力値との対応関係を変更する。つまり、操作部51の操作量が同じであっても、最大出力が相対的に低い第2動力源32(モータ)の動力のみを船体1の推進に用いる際と、第1動力源31(エンジン)の動力を船体1の推進に用いる際とでは、出力値(プロペラの回転数)が異なることになる。
[4.1] Overall processing In this embodiment, as an example, a motor propulsion mode that uses only the power of the
具体的に、モード切替処理部21が船舶10の推進モードとしてエンジン推進モード又はハイブリッド推進モードを選択している状態では、変更処理部25は、割付データとしてエンジン用の割付データD1(図7参照)を選択する。このとき、調節処理部24は、選択されたエンジン用の割付データD1に従って、操作部51の操作量に対応する値に、出力値(プロペラの回転数)を調節する。一方、モード切替処理部21が船舶10の推進モードとしてモータ推進モードを選択している状態では、変更処理部25は、割付データとしてモータ用の割付データD2(図7参照)を選択する。このとき、調節処理部24は、選択されたモータ用の割付データD2に従って、操作部51の操作量に対応する値に、出力値(プロペラの回転数)を調節する。
Specifically, when the mode switching processing unit 21 selects the engine propulsion mode or the hybrid propulsion mode as the propulsion mode of the
本実施形態では一例として、図7に示すように、エンジン用の割付データD1の方が、モータ用の割付データD2に比べて、同一の操作量に対してより大きな出力値を対応付けるように割付データD1,D2が設定されている。図7は、横軸を操作部51の操作量とし、縦軸を出力値(プロペラの回転数)として、エンジン用の割付データD1及びモータ用の割付データD2を示すグラフである。これにより、最大出力が相対的に高い第1動力源31(エンジン)の動力を船体1の推進に用いる推進モードでは、操作部51の操作量が同じでも、モータ推進モードに比べて大きな(つまりプロペラが高速回転となる)出力値が対応付けられる。図7では、操作量と出力値との対応関係(割付データD1,D2)は線形としているが、これに限らず、当該対応関係は、非線形であってもよい。さらに、操作量が小さい領域では出力値は0(ゼロ)とされているが、これに限らず、操作量が小さい領域でも0よりも大きな出力値が対応付けられていてもよい。
In this embodiment, as an example, as shown in FIG. 7, the allocation data D1 for the engine is allocated so that a larger output value is associated with the same operation amount than the allocation data D2 for the motor. Data D1 and D2 are set. FIG. 7 is a graph showing the allocation data D1 for the engine and the allocation data D2 for the motor, with the horizontal axis representing the operation amount of the
本実施形態に係る制御方法は、第1動力源31及び第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。
The control method according to the present embodiment is used for a
本実施形態に係る制御方法においては、船舶制御システム2の調節処理部24は、上述したような操作量と出力値との対応関係を表す割付データD1,D2を用いて、船体1の推進力に関する出力値を、操作部51の操作量に対応する値に調節する。言い換えれば、調節処理部24は、操作部51の操作量が入力されると、割付データD1,D2に基づいて、当該操作量に対応する出力値を出力する。これにより、操作部51の操作量は、調節処理部24にて、当該操作量に対応する出力値に変換されることになる。
In the control method according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係る制御方法においては、船舶制御システム2の変更処理部25は、操作量と出力値との対応関係を、推進モードに応じて変更する。すなわち、モード切替処理部21にて推進モードの切り替えが行われると、変更処理部25は、調節処理部24で使用される割付データD1,D2を、切替後の推進モードに応じた割付データD1,D2に切り替える。言い換えれば、操作部51の操作量に対する出力値(プロペラの回転数)の割付(感度)は、推進モードによって変更されることになる。
Further, in the control method according to the present embodiment, the change processing unit 25 of the
したがって、操作部51の操作量が同じであっても、例えば、モータ推進モードとエンジン推進モードとでは、船体1の推進力に関する出力値(プロペラの回転数)が異なることになる。そして、動力源31,32が異なる推進モードごとに、操作部51の操作量に対して個別の出力値(プロペラの回転数)が割り付けられることで、各推進モードに適した操作部51の操作を実現可能となる。例えば、最大出力が相対的に低い第2動力源32(モータ)による航走において、操作部51の操作範囲(可動範囲)の全体を出力値(モータ回転数)の調節に使用することも可能である。結果的に、本実施形態に係る制御方法によれば、操作部51の操作性の向上を図りやすい、という利点がある。
Therefore, even if the operation amount of the
また、本実施形態では、操作部51の操作状態は、駆動状態と、非駆動状態と、を含む。ここでいう「駆動状態」は、操作部51の操作量が、閾値以上の出力値に対応する状態であって、「非駆動状態」は、操作部51の操作量が閾値未満の出力値に対応する状態である。つまり、操作部51の中立位置(図6参照)からの操作量(回転角度)が比較的大きく、これに対応する出力値が閾値以上となるときの操作部51の操作状態は、駆動状態となる。対して、操作部51の中立位置(図6参照)からの操作量(回転角度)が微小であって、これに対応する出力値が閾値未満(0を含む)となるときの操作部51の操作状態は、非駆動状態となる。出力値が閾値になるときの操作部51の操作量は、例えば、図6における操作部51の回転角度θ1(又はθ2)が数度から数十度程度になる操作量である。一例として、回転角度θ1(又はθ2)が10度のときの出力値が閾値であると仮定した場合、操作部51の回転角度θ1(又はθ2)が10度以上であれば、操作部51の操作状態は駆動状態となり、10度未満であれば、操作部51の操作状態は非駆動状態となる。
Further, in this embodiment, the operation state of the
そして、本実施形態では、推進モードは、少なくとも駆動状態において切替可能である。つまり、操作部51の操作状態が駆動状態にあれば、船舶制御システム2のモード切替処理部21は、推進モードを切り替えることが可能である。これにより、操作部51の操作状態が駆動状態にある状態、つまり船体1の推進力が生じている状態において、操作部51を中立位置に戻すような操作を行うことなく、推進モードの切り替えが可能となる。
And in this embodiment, the propulsion mode can be switched at least in the driving state. That is, if the operation state of the
さらに、本実施形態では、推進モードは、少なくとも非駆動状態において切替可能である。つまり、操作部51の操作状態が非駆動状態にあれば、船舶制御システム2のモード切替処理部21は、推進モードを切り替えることが可能である。これにより、操作部51の操作状態が非駆動状態にある状態、つまり船体1の推進力が生じていない状態において、推進モードの切り替えが可能となり、この場合に、操作量と出力値との対応関係が変更されても、出力値の急激な変化は生じにくい。
Further, in this embodiment, the propulsion mode is switchable at least in the non-driving state. That is, if the operating state of the operating
特に、本実施形態では、操作部51が駆動状態と非駆動状態とのいずれにあろうが、推進モードを切替可能である。そのため、推進モードを切り替える操縦者にとっては、基本的には、操作部51の操作状態によらずに推進モードを切り替えることが可能となり、利便性が向上する。
In particular, in this embodiment, the propulsion mode can be switched regardless of whether the
ただし、本実施形態に係る制御方法では、第1動力源31の出力が所定値以上である場合に、複数の推進モードのうち、第1動力源31を船体1の推進に用いるモードから、第1動力源31を船体1の推進に用いないモードへの切り替えを制限する。すなわち、第1動力源31の出力(回転数又はトルク)が所定値以上であれば、エンジン推進モード又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が制限される。推進モードの切り替えの制限は、例えば、操作装置5のモード選択スイッチがロックされることによりユーザ(操縦者)による推進モードの切替操作そのものの禁止、又はモード選択スイッチが操作されたことによる操作信号の無効化等によって実現される。あるいは、例えば、表示装置等から操縦者に対して推進モードの切り替えを制限する旨の報知を行うことで、推進モードの切り替えを制限してもよい。
However, in the control method according to the present embodiment, when the output of the
本実施形態では特に、エンジン用の割付データD1の方が、モータ用の割付データD2に比べて、同一の操作量に対してより大きな出力値を対応付けるように設定されている。そのため、第1動力源31の出力が所定値以上である状況で、エンジン推進モード又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が行われて、エンジン用の割付データD1からモータ用の割付データD2に切り替わると、出力値が大幅に減衰することがある。本実施形態では、このような状況でのエンジン推進モード又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を制限することで、出力値が大幅に減衰することを回避可能とする。その結果、船速が大幅に低下すること等を回避可能となり、操船性の向上につながる。
Particularly in this embodiment, the allocation data D1 for the engine is set so as to associate a larger output value with the same manipulated variable than the allocation data D2 for the motor. Therefore, in a situation where the output of the
さらに、第2動力源32の出力が所定値以上である場合に、第2動力源32を船体1の推進に用いるモードから、第2動力源32を船体1の推進に用いないモードへの切り替えを制限してもよい。つまり、第2動力源32の出力(回転数又はトルク)が所定値以上であれば、モータ推進モードから、エンジン推進モード又はハイブリッド推進モードへの切り替えが制限されてもよい。
Furthermore, when the output of the
ところで、本実施形態に係る制御方法では、図8に示すように、複数の推進モードのうち第1モードM1から第2モードM2への切り替えに伴い、第1モードM1での操作量に対応する第1出力値V1と第2モードM2での操作量に対応する第2出力値V2との間の中間出力値を操作量に割り当てる。図8は、横軸を時間軸として、上段に出力値(プロペラの回転数)、下段に船速を示すグラフである。図8では一例として、第1モードM1がエンジン推進モードであって、第2モードM2がモータ推進モードである場合を想定する。そのため、操作部51の操作量が同じでも、第1モードM1(エンジン推進モード)から第2モードM2(モータ推進モード)に切り替わることで、出力値は第1出力値V1から第2出力値V2(<V1)まで低下する。ここで、出力値は、第1出力値V1から第2出力値V2まで急激(急峻)に低下するのではなく、中間出力値を挟んで第1出力値V1から第2出力値V2まで低下する。これにより、出力値が第1出力値V1から第2出力値V2まで急激に変化する場合に比べて、船速の変化が緩やかになり、例えば操船性及び乗り心地等が向上する。
By the way, in the control method according to this embodiment, as shown in FIG. An intermediate output value between the first output value V1 and a second output value V2 corresponding to the manipulated variable in the second mode M2 is assigned to the manipulated variable. FIG. 8 is a graph showing the output value (rotation speed of the propeller) in the upper stage and the boat speed in the lower stage, with the horizontal axis as the time axis. As an example in FIG. 8, it is assumed that the first mode M1 is the engine propulsion mode and the second mode M2 is the motor propulsion mode. Therefore, even if the operation amount of the
さらに、本実施形態では、第1モードM1から第2モードM2への切り替えに伴い、第1出力値V1から第2出力値V2まで中間出力値を介して遷移時間T1にかけて変化させる。つまり、図8に示すように、推進モードが第1モードM1から第2モードM2に切り替わった第1時点t1から、第2時点t2までの遷移時間T1にかけて、出力値は、第1出力値V1から第2出力値V2へと徐々に変化する。本実施形態では特に、遷移時間T1において、第1出力値V1から第2出力値V2へと連続的に変化させることで、出力値の急激な変化を抑え、操船性及び乗り心地等の向上を図っている。 Furthermore, in the present embodiment, when switching from the first mode M1 to the second mode M2, the first output value V1 is changed to the second output value V2 via an intermediate output value over the transition time T1. That is, as shown in FIG. 8 , the output value changes from the first output value V1 to the second output value V2. Particularly in the present embodiment, by continuously changing the output value V1 from the first output value V1 to the second output value V2 during the transition time T1, abrupt changes in the output value are suppressed, and the maneuverability and ride comfort are improved. I am planning.
このように、推進モードに切り替えに伴う出力値の急激な変化が抑えられることは、特に操作部51の操作状態が駆動状態にあるときに推進モードの切り替えが行われる場合に有用である。つまり、操作部51の操作状態が駆動状態にある状態、つまり船体1の推進力が生じている状態において、操作部51を中立位置に戻すような操作を行うことなく、推進モードに切り替えに伴う出力値の急激な変化を抑えつつ、推進モードの切り替えが可能となる。
In this way, suppressing a sudden change in the output value associated with switching to the propulsion mode is particularly useful when the propulsion mode is switched when the operating state of the
ここで、遷移時間T1は、一定長さであってもよいし、一定長さでなくてもよい。本実施形態では、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が許容値未満であれば、差分が許容値以上の場合に比べて遷移時間T1を短くする。つまり、遷移時間T1は一定長さでなく、第1モードM1から第2モードM2への切り替えに伴う出力値の変化量(第1出力値V1と第2出力値V2との差分)に応じて変動する。例えば、操作部51の中立位置(図6参照)にある等、操作部51の操作状態が非駆動状態にある場合には、第1出力値V1と第2出力値V2との差分は略0(ゼロ)となる。このような場合、遷移時間T1を短くすることで、第1出力値V1から第2出力値V2への変化に要する時間を短縮する。この構成によれば、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が小さい場合に遷移時間T1が短くなるので、出力値が比較的急峻に変化させても船速には殆ど変化が生じない。遷移時間T1の長さは0(ゼロ)であってもよい。
Here, the transition time T1 may or may not have a constant length. In this embodiment, if the difference between the first output value V1 and the second output value V2 is less than the allowable value, the transition time T1 is shortened compared to when the difference is equal to or greater than the allowable value. That is, the transition time T1 is not constant, but varies depending on the amount of change in the output value (difference between the first output value V1 and the second output value V2) accompanying switching from the first mode M1 to the second mode M2. fluctuate. For example, when the operating state of the operating
一方で、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が許容値以上であれば、遷移時間T1は、一定長さである。そのため、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が第1値のときと、第1値よりも大きい第2値のときとで、遷移時間T1は同一長さである。言い換えれば、推進モードを切り替えたときの操作部51の操作量に対応する出力値の変化量(つまり感度の変化量)によらず、予め決められた時間長さの遷移時間T1をかけて、出力値が変化する。これにより、操作部51の操作量によらず、基本的には一定長さの遷移時間T1で出力値が切り替わるので、操縦者にとっての操船性が向上する。
On the other hand, if the difference between the first output value V1 and the second output value V2 is equal to or greater than the allowable value, the transition time T1 is constant. Therefore, the transition time T1 has the same length when the difference between the first output value V1 and the second output value V2 is the first value and when the difference is the second value larger than the first value. In other words, regardless of the amount of change in the output value corresponding to the amount of operation of the
[4.2]制御系の一例
次に、船舶制御システム2のうち特に調節処理部24及び変更処理部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。ここでは出力値は、第1動力源31(エンジン)の出力の目標値となるエンジン目標回転数、又は第2動力源32(モータ)の出力の目標値となるモータ目標回転数であることとする。
[4.2] Example of Control System Next, an example of a control system for embodying the processes performed by the
すなわち、図9のブロック線図に示すような制御系によれば、推進モードの切り替えに際しては、切替前の出力値(第1出力値)と切替後の出力値(第2出力値)との間の中間出力値を連続的に変化させることができる。図9に示す制御系では、推進モードと操作部51の操作量とが入力されることで、出力値としてのエンジン目標回転数及びモータ目標回転数が出力される。具体的に、合成割合決定のブロックB1では、推進モードと操作部51の操作量とに従って、エンジン用の割付データD1及びモータ用の割付データD2の合成割合αを決定する。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モータ用の割付データD2に基づく出力値の割合を示し、「0」から「1」までの間で変化する。エンジン回転数割付のブロックB2では、エンジン用の割付データD1に照らして、操作部51の操作量に対応する出力値(エンジン目標回転数)V1を算出する。同様に、モータ回転数割付のブロックB3では、モータ用の割付データD2に照らして、操作部51の操作量に対応する出力値(モータ目標回転数)V2を算出する。
That is, according to the control system as shown in the block diagram of FIG. 9, when switching the propulsion mode, the output value before switching (first output value) and the output value after switching (second output value) Intermediate output values between can be varied continuously. In the control system shown in FIG. 9, the engine target rotation speed and the motor target rotation speed are output as output values by inputting the propulsion mode and the operation amount of the
エンジン回転数換算のブロックB4では、ブロックB3で算出されたモータ目標回転数V2をエンジン目標回転数V2´に換算する。モータ回転数換算のブロックB5では、ブロックB2で算出されたエンジン目標回転数V1をモータ目標回転数V1´に換算する。エンジン回転数合成のブロックB6では、下記式1に従って、エンジン目標回転数を算出する。同様に、モータ回転数合成のブロックB7では、下記式2に従って、モータ目標回転数を算出する。
エンジン目標回転数=V1×(1-α)+V1´×α (式1)
モータ目標回転数=V2´×(1-α)+V2×α (式2)
In block B4 for engine rotation speed conversion, the motor target rotation speed V2 calculated in block B3 is converted into the engine target rotation speed V2'. In a motor speed conversion block B5, the engine target speed V1 calculated in the block B2 is converted into a motor target speed V1'. In a block B6 for synthesizing the engine speed, the target engine speed is calculated according to the following equation (1). Similarly, in a block B7 for synthesizing the motor rotation speed, the target motor rotation speed is calculated according to
Engine target speed = V1 x (1-α) + V1' x α (Formula 1)
Motor target rotation speed = V2' x (1-α) + V2 x α (Formula 2)
また、合成割合αは、例えば図10のブロック線図に示すような制御系により決定される。つまり、図10に示す制御系によれば、条件付き加減算タイマ及びタイマ値に応じた合成割合マップを用いることにより、合成割合決定のブロックB1は、推進モードの切り替えに連動して、合成割合αを徐々に変化させることができる。具体的に、加減算値決定のブロックB11では、推進モードの切り替えに従って、加算値又は減算値を決定する。上下限リミットのブロックB12からはタイマ値が出力され、遅延のブロックB13では、1サンプリング周期分の遅れをもってタイマ値をフィードバックする。そのため、タイマ値は、1サンプリング周期ごとに加算値(又は減算値)が加算(又は減算)され、加算値(又は減算値)刻みで増加(又は減少)する。上下限リミットのブロックB12では、タイマ値を所定範囲に制限する。合成割合算出のブロックB14では、合成割合マップに照らして、タイマ値に対応する合成割合αを算出する。タイマ値が所定範囲の下限値にあるときには合成割合αは「0」となり、タイマ値が所定範囲の上限値にあるときには合成割合αは「1」となる。 Also, the synthesis rate α is determined by a control system as shown in the block diagram of FIG. 10, for example. That is, according to the control system shown in FIG. 10, by using the conditional addition/subtraction timer and the combination ratio map corresponding to the timer value, the combination ratio determination block B1 is interlocked with the switching of the promotion mode, and the combination ratio α can be changed gradually. Specifically, in the addition/subtraction value determination block B11, the addition value or the subtraction value is determined according to the switching of the propulsion mode. The upper/lower limit block B12 outputs a timer value, and the delay block B13 feeds back the timer value with a delay of one sampling period. Therefore, the timer value is added (or subtracted) by the addition value (or subtraction value) for each sampling period, and increases (or decreases) in units of the addition value (or subtraction value). The upper and lower limit block B12 limits the timer value to a predetermined range. In block B14 for calculating the combination ratio, the combination ratio α corresponding to the timer value is calculated with reference to the combination ratio map. When the timer value is at the lower limit of the predetermined range, the synthesis rate α is "0", and when the timer value is at the upper limit of the predetermined range, the synthesis rate α is "1".
ここで、エンジン推進モード又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は、加減算値決定のブロックB11は加算値を出力し、タイマ値は上限値まで徐々に増加する。反対に、モータ推進モードから、エンジン推進モード又はハイブリッド推進モードへの切り替えに際しては、加減算値決定のブロックB11は加算値を出力し、タイマ値は下限値まで徐々に減少する。加算値又は減算値は大きくなるほどに遷移時間T1が短くなるので、本実施形態では、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が許容値未満であれば加算値又は減算値は比較的大きな値となる。一方で、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が許容値以上であれば、タイマ値が上限値又は下限値に到達するまでの遷移時間T1が一定長さとなるように、加算値又は減算値の大きさが設定される。 Here, when switching from the engine propulsion mode or the hybrid propulsion mode to the motor propulsion mode, the addition/subtraction value determination block B11 outputs the addition value, and the timer value gradually increases to the upper limit value. On the contrary, when switching from the motor propulsion mode to the engine propulsion mode or the hybrid propulsion mode, the addition/subtraction value determination block B11 outputs the addition value, and the timer value gradually decreases to the lower limit value. Since the transition time T1 becomes shorter as the addition value or the subtraction value increases, in this embodiment, if the difference between the first output value V1 and the second output value V2 is less than the allowable value, the addition value or the subtraction value is compared. significant value. On the other hand, if the difference between the first output value V1 and the second output value V2 is equal to or greater than the allowable value, addition is performed so that the transition time T1 until the timer value reaches the upper limit value or the lower limit value becomes a constant length. The magnitude of the value or subtracted value is set.
ただし、図9及び図10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 system shown in FIGS. 9 and 10 is merely an example, and for example, the synthesis rate α may be determined by other methods.
[4.3]フローチャート
次に、本実施形態に係る船舶10の制御方法に係る処理の全体の流れについて、図11のフローチャートを参照して説明する。
[4.3] Flowchart Next, the overall flow of processing related to the control method for the
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、モード切替処理部21にて推進モードの切り替えがなされたか否かを判断する(S1)。推進モードの切り替えがなされていれば(S1:Yes)、船舶制御システム2は処理をステップS2に移行させる。一方、推進モードの切り替えがなされていなければ(S1:No)、船舶制御システム2は処理をステップS5に移行させる。
That is, in the control method according to the present embodiment, the
ステップS2では、船舶制御システム2は、切替前の推進モード(第1モードM1)における出力値(第1出力値V1)から、切替後の推進モード(第2モードM2)における出力値(第2出力値V2)に向けて、出力値を徐々に変化させる。ステップS3では、船舶制御システム2は、遷移時間T1が経過したか否かを判断する。遷移時間T1が経過していなければ(S3:No)、船舶制御システム2は処理をステップS2に戻して継続的に出力値を変化させる。遷移時間T1が経過していれば(S3:Yes)、船舶制御システム2は処理をステップS4に移行させる。
In step S2, the
ステップS4では、船舶制御システム2は、切替後の推進モード(第2モードM2)における出力値(第2出力値V2)に対応付けられている割付データを選択する。このとき、船舶制御システム2の変更処理部25は、操作部51の操作量と出力値との対応関係を変更する。その後、ステップS5では、選択中の割付データを用いて、船舶制御システム2の調節処理部24は、操作部51の操作量に対応する出力値を特定する。言い換えれば、調節処理部24は、操作部51の操作量を、当該操作量に対応する出力値に変換する。
In step S4, the
船舶制御システム2は、上記ステップS1~S5の処理を繰り返し実行する。ただし、図11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
[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 Modifications of the first embodiment are listed below. Modifications described below can be applied in combination as appropriate.
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
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。
In addition, it is not an essential configuration of the
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 part of the
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。
In addition, the
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。
Further, the
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。
In addition, the
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。
Further, the
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。
Moreover, it is not essential to switch the propulsion mode according to the switching operation by the user (pilot). For example, the mode switching processing unit 21 of the
また、推進モードが、駆動状態において切替可能であることは必須ではなく、操作部51の操作状態が非駆動状態にあるときにのみ推進モードが切替可能であればよい。反対に、推進モードが、非駆動状態において切替可能であることは必須ではなく、操作部51の操作状態が駆動状態にあるときにのみ推進モードが切替可能であってもよい。
Further, it is not essential that the propulsion mode can be switched in the driving state, and it is sufficient if the propulsion mode can be switched only when the operating state of the
また、第1動力源31の出力が所定値以上である場合に、第1動力源31を船体1の推進に用いるモードから、第1動力源31を船体1の推進に用いないモードへの切り替えを制限することは、必須ではない。また、第1モードM1から第2モードM2への切り替えに伴い、第1出力値V1から第2出力値V2まで中間出力値を介して遷移時間T1にかけて変化させることは必須ではない。また、第1出力値V1と第2出力値V2との差分が許容値未満であれば、差分が許容値以上の場合に比べて遷移時間T1を短くすることは必須ではない。第1出力値V1と第2出力値V2との差分が第1値のときと、第1値よりも大きい第2値のときとで、遷移時間T1は同一長さであることも必須ではない。
Further, when the output of the
(実施形態2)
本実施形態に係る船舶10の制御方法は、図12に示すように、第1モードM1から第2モードM2への切り替えに際して、中間出力値を介さずに、第1出力値V1から第2出力値V2に出力値を切り替える点で、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。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 12, the method for controlling the
すなわち、本実施形態では、第1モードM1から第2モードM2への切り替えに伴い、第1モードM1での操作量に対応する第1出力値V1から、第2モードM2での操作量に対応する第2出力値V2へと、直接的に出力値が切り替えられる。図12は、横軸を時間軸として、上段に出力値(プロペラの回転数)、下段に船速を示すグラフである。図12では一例として、第1モードM1がエンジン推進モードであって、第2モードM2がモータ推進モードである場合を想定する。そのため、操作部51の操作量が同じでも、第1モードM1(エンジン推進モード)から第2モードM2(モータ推進モード)に切り替わることで、出力値は第1出力値V1から第2出力値V2(<V1)まで低下する。
That is, in the present embodiment, when switching from the first mode M1 to the second mode M2, the first output value V1 corresponding to the operation amount in the first mode M1 corresponds to the operation amount in the second mode M2. The output value is switched directly to the second output value V2 that FIG. 12 is a graph showing the output value (rotation speed of the propeller) in the upper stage and the boat speed in the lower stage, with the horizontal axis as the time axis. As an example in FIG. 12, it is assumed that the first mode M1 is the engine propulsion mode and the second mode M2 is the motor propulsion mode. Therefore, even if the operation amount of the
本実施形態では、中間出力値を設定しないため、出力値は、第1出力値V1から第2出力値V2まで急激(急峻)に低下する。これにより、実施形態1に比較して、推進モードの切り替えに伴う船速の変化も急峻になる。 In this embodiment, since no intermediate output value is set, the output value abruptly (rapidly) drops from the first output value V1 to the second output value V2. As a result, compared to the first embodiment, the boat speed changes sharply when the propulsion mode is switched.
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 the second embodiment can be employed in appropriate combination with the various configurations (including modifications) described in the first embodiment.
1 船体
2 船舶制御システム
10 船舶
24 調節処理部
25 変更処理部
31 第1動力源
32 第2動力源
51 操作部
M1 第1モード
M2 第2モード
T1 遷移時間
V1 第1出力値
V2 第2出力値
1
Claims (12)
前記船体の推進力に関する出力値を、操作部の操作量に対応する値に調節することと、
前記操作量と前記出力値との対応関係を、前記推進モードに応じて変更することと、を有する、
船舶の制御方法。 A ship comprising a plurality of power sources including a first power source and a second power source, and having a plurality of propulsion modes in which the power sources used for propulsion of the hull among the plurality of power sources are different,
adjusting an output value related to the propulsive force of the hull to a value corresponding to an operation amount of an operation unit;
changing the correspondence relationship between the manipulated variable and the output value according to the propulsion mode;
Vessel control method.
請求項1に記載の船舶の制御方法。 Further comprising: switching the propulsion mode in response to a switching operation by a user;
A ship control method according to claim 1 .
前記推進モードは、少なくとも前記駆動状態において切替可能である、
請求項1又は2に記載の船舶の制御方法。 The operation state of the operation unit includes a driving state corresponding to the output value in which the operation amount is equal to or greater than a threshold, and a non-driving state corresponding to the output value in which the operation amount is less than the threshold;
the propulsion mode is switchable at least in the drive state;
The ship control method according to claim 1 or 2.
前記推進モードは、少なくとも前記非駆動状態において切替可能である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。 The operation state of the operation unit includes a driving state corresponding to the output value in which the operation amount is equal to or greater than a threshold, and a non-driving state corresponding to the output value in which the operation amount is less than the threshold;
the propulsion mode is switchable at least in the non-driving state;
A ship control method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。 when the output of the first power source is equal to or greater than a predetermined value, one of the plurality of propulsion modes is switched from a mode in which the first power source is used for propulsion of the hull to a mode in which the first power source is used for propulsion of the hull; further comprising restricting switching to unused modes;
A ship control method according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。 With switching from the first mode to the second mode among the plurality of propulsion modes, a first output value corresponding to the operation amount in the first mode and a second output value corresponding to the operation amount in the second mode assigning an intermediate output value between two output values to the manipulated variable;
A ship control method according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の船舶の制御方法。 Along with switching from the first mode to the second mode, change from the first output value to the second output value via the intermediate output value over a transition time;
A ship control method according to claim 6 .
請求項7に記載の船舶の制御方法。 If the difference between the first output value and the second output value is less than a permissible value, the transition time is shortened compared to when the difference is greater than or equal to the permissible value.
A ship control method according to claim 7 .
請求項7又は8に記載の船舶の制御方法。 The transition time is the same length when the difference between the first output value and the second output value is a first value and when the difference is a second value larger than the first value.
The ship control method according to claim 7 or 8.
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。 The ship control method according to any one of claims 1 to 9,
A vessel control program for execution by one or more processors.
前記船体の推進力に関する出力値を、操作部の操作量に対応する値に調節する調節処理部と、
前記操作量と前記出力値との対応関係を、前記推進モードに応じて変更する変更処理部と、を備える、
船舶制御システム。 A ship comprising a plurality of power sources including a first power source and a second power source, and having a plurality of propulsion modes in which the power sources used for propulsion of the hull among the plurality of power sources are different,
an adjustment processing unit that adjusts an output value related to the propulsion force of the hull to a value corresponding to an operation amount of the operation unit;
A change processing unit that changes the correspondence relationship between the operation amount and the output value according to the propulsion mode,
Ship control system.
前記船体と、を備える、
船舶。 A ship control system according to claim 11;
the hull;
vessel.
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