JP2023011153A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】推進モードを切り替える際の操作性向上を図ることができる船舶の制御方法、船舶制御プログラム、船舶制御システム及び船舶を提供する。
【解決手段】船舶は、第１動力源３１（エンジン）及び第２動力源３２（モータ）を含む複数の動力源３１，３２を備え、複数の動力源３１，３２のうち船体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。船舶の制御方法は、かみ合い式の第２クラッチ３３２におけるモータ側のモータ側回転体３３２Ｃと相手装置側の相手側回転体３３２Ａとが嵌入する前に、モータの回転数制御により、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの間に回転数差を設定すること、を有する。
【選択図】図６

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。

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。

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。

特開２００４－２５５９７２号公報

上記関連技術においては、ドグクラッチ等のクラッチの嵌入はエンジンの回転数をアイドル回転数に維持した状態で行われるので、クラッチ嵌入の度に、操作部（操作レバー）を中立位置に戻す必要があり、推進モードを切り替える際の操作性向上が望まれる。

本開示の目的は、推進モードを切り替える際の操作性向上を図ることができる船舶の制御方法、船舶制御プログラム、船舶制御システム及び船舶を提供することにある。

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、前記船体の推進力を発生する出力部及び前記エンジンの少なくとも一方からなる相手装置と前記モータとの間にかみ合い式のクラッチが設けられた船舶に用いられる。前記船舶の制御方法は、前記クラッチにおける前記モータ側のモータ側回転体と前記相手装置側の相手側回転体とが嵌入する前に、前記モータの回転数制御により、前記モータ側回転体と前記相手側回転体との間に回転数差を設定すること、を有する。

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。

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、モータ回転数処理部を備える。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、前記船体の推進力を発生する出力部及び前記エンジンの少なくとも一方からなる相手装置と前記モータとの間にかみ合い式のクラッチが設けられる。前記モータ回転数処理部は、前記クラッチにおける前記モータ側のモータ側回転体と前記相手装置側の相手側回転体とが嵌入する前に、前記モータの回転数制御により、前記モータ側回転体と前記相手側回転体との間に回転数差を設定する。

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。

本発明によれば、推進モードを切り替える際の操作性向上を図ることができる船舶の制御方法、船舶制御プログラム、船舶制御システム及び船舶を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る船舶の概略構成を示す外観図である。 図２は、実施形態１に係る船舶の概略構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態１に係る船舶の駆動ユニットの概略図である。 図４は、実施形態１に係る船舶のモータ推進モード及びエンジン推進モードにおける駆動ユニットの状態を示す概略図である。 図５は、実施形態１に係る船舶のハイブリッド推進モードにおける駆動ユニットの状態を示す概略図である。 図６は、実施形態１に係る船舶のかみ合い式のクラッチの動作を説明する概略図である。 図７は、実施形態１に係る船舶制御システムで用いられる相手側回転体の回転数と回転数差との関係の一例を示すグラフである。 図８は、実施形態１に係る船舶制御システムの動作例を示すフローチャートである。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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、モータ回転数処理部２４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

モータ回転数処理部２４は、第２クラッチ３３２におけるモータ（第２動力源３２）側のモータ側回転体３３２Ｃと相手装置側の相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとが嵌入する前に、モータ（第２動力源３２）の回転数制御により、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとの間に回転数差を設定する。ここで、第２クラッチ３３２は、ドグクラッチ等のかみ合い式のクラッチであって、相手装置とモータ（第２動力源３２）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、モータ回転数処理部２４は、かみ合い式の第２クラッチ３３２の嵌入に際して、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとの間に回転数差が生じるように、モータ制御部２３にて第２動力源３２（モータ）を回転数制御する。

要するに、相手装置が第１動力源３１であれば、第１動力源３１に接続された第１相手側回転体３３２Ａに、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入することで、第２クラッチ３３２は、第２動力源３２と相手装置との間で動力を伝達可能な状態（第１伝達状態）となる。このように、第２クラッチ３３２が遮断状態から第１伝達状態に切り替わる際に、モータ回転数処理部２４は、モータ側回転体３３２Ｃと第１相手側回転体３３２Ａとの間に回転数差が生じるように、第２動力源３２（モータ）を回転数制御する。同様に、相手装置が出力部４であれば、出力部４に接続された第２相手側回転体３３２Ｂに、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入することで、第２クラッチ３３２は、第２動力源３２と相手装置との間で動力を伝達可能な状態（第２伝達状態）となる。このように、第２クラッチ３３２が遮断状態から第２伝達状態に切り替わる際に、モータ回転数処理部２４は、モータ側回転体３３２Ｃと第２相手側回転体３３２Ｂとの間に回転数差が生じるように、第２動力源３２（モータ）を回転数制御する。

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。

［４］船舶の制御方法
以下、図６～図８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。

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。

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。

［４．１］全体処理

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、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相手装置とモータ（第２動力源３２）との間に、かみ合い式のクラッチ（第２クラッチ３３２）が設けられている。

本実施形態に係る制御方法は、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとが嵌入する前に、モータの回転数制御により、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとの間に回転数差を設定すること、を有する。ここで、モータ側回転体３３２Ｃは、第２クラッチ３３２の回転体のうちモータ（第２動力源３２）側の回転体である。相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂは、第２クラッチ３３２の回転体のうち相手装置（出力部４及び第１動力源３１の少なくとも一方）側の回転体である。

すなわち、船舶１０の推進モードの切り替えに伴い第２クラッチ３３２が遮断状態から第１伝達状態（又は第２伝達状態）に切り替わる際、船舶制御システム２のモータ回転数処理部２４は、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）との間に回転数差を設定する。このとき、モータ回転数処理部２４は、第２動力源３２（モータ）を回転数制御することによって、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）との間に回転数差を持たせる。

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、かみ合い式のクラッチ（第２クラッチ３３２）の嵌入に際して、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとの間に積極的に回転数差を付与することができる。これにより、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとが等速で回転する場合に比較して、第２クラッチ３３２が嵌入しやすくなる。そのため、例えば、第２クラッチ３３２の嵌入の度に、操作部５１（操作レバー）を中立位置に戻すような操作が必要でなくなり、推進モードを切り替える際の操作性向上を図ることができる、という利点がある。

［４．２］具体的処理
以下に、第２クラッチ３３２の嵌入に際し、主としてモータ回転数処理部２４で実行される処理について、図６及び図７を参照して、更に詳しく説明する。ここでは、船舶１０の推進モードがエンジン推進モードからハイブリッド推進モード（高速）に切り替わる際の動作について説明する。

エンジン推進モードからハイブリッド推進モード（高速）に切り替わる場合、モード切替処理部２１は、第２クラッチ３３２を遮断状態（図４の下段参照）から、第１伝達状態（図５の下段参照）に切り替える。このとき、第２クラッチ３３２においては、図６に示すように、相手装置としての第１動力源３１に接続された第１相手側回転体３３２Ａに、第２動力源３２に接続されたモータ側回転体３３２Ｃが嵌入することになる。つまり、第２クラッチ３３２が遮断状態にあれば、図６に示すように、モータ側回転体３３２Ｃは、第１相手側回転体３３２Ａから離間した「嵌脱位置」に位置する。モード切替処理部２１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で、第１相手側回転体３３２Ａに嵌入される。

つまり、モータ側回転体３３２Ｃは、アクチュエータ３４からの外力を受けて、まずは嵌脱位置から、その回転軸に沿って第１相手側回転体３３２Ａに近づく向きに平行移動することで、「嵌入準備位置」に移動する。そして、モータ側回転体３３２Ｃは、アクチュエータ３４からの外力を受けて、嵌入準備位置から、更に回転軸に沿って第１相手側回転体３３２Ａに近づく向きに平行移動することで、第１相手側回転体３３２Ａに嵌入した「嵌入位置」まで移動する。ここで、かみ合い式の第２クラッチ３３２において、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入準備位置から嵌入位置に移動するには、モータ側回転体３３２Ｃのドグがうまく第１相手側回転体３３２Ａに嵌る必要がある。

ところが、モータ側回転体３３２Ｃ及び第１相手側回転体３３２Ａはいずれも回転している。そのため、第１相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１とモータ側回転体３３２Ｃの回転数Ｒｓ２とが一致する場合、モータ側回転体３３２Ｃのドグが第１相手側回転体３３２Ａに干渉し、いつまでもモータ側回転体３３２Ｃが嵌入準備位置から嵌入位置に移動できない可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る制御方法では、第２動力源３２（モータ）を回転数制御することによって、モータ側回転体３３２Ｃの回転数Ｒｓ２を、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１に対して高速側又は低速側にずらすことで、両者間に回転数差を持たせる。つまり、モータ側回転体３３２Ｃの回転数Ｒｓ２と相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１との間には、回転数差（Ｒｓ１－Ｒｓ２）が付与される。そのため、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入準備位置から嵌入位置に移動する際、当該回転数差によって、モータ側回転体３３２Ｃのドグが第１相手側回転体３３２Ａに嵌りやすくなる。結果的に、第２クラッチ３３２が嵌入しやすくなる。

このように、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの間の回転数差は、第２クラッチ３３２の嵌入を補助する目的で付与されている。そのため、回転数差は、下記条件を満たすように設定されていることが好ましい。当該条件は、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入に要する時間が所望時間以内になることと、嵌入の確率が所望確率以上になることと、の少なくとも一方を含む。このように回転数差が設定されることで、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入に要する時間が所望時間（例えば数秒）以内になるか、又は嵌入の確率が所望確率以上になり、第２クラッチ３３２が嵌入しやすくなる。

ところで、本実施形態では、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１に応じて回転数差を変える。つまり、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの間の回転数差は一定ではなく、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１に応じて変化し得る。そのため、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１に応じて、よりモータ側回転体３３２Ｃが嵌入しやすい回転数差を設定することで、第２クラッチ３３２がより嵌入しやすくなる。一例として、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１が７５０ｒｐｍであるとき、モータ側回転体３３２Ｃの回転数を７００ｒｐｍに制御することで、５０ｒｐｍの回転数差（Ｒｓ１－Ｒｓ２）を付与する。

本実施形態では特に、図７に示すように、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１未満である場合、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１以上である場合に比べて、回転数差（Ｒｓ１－Ｒｓ２）を大きくする。言い換えれば、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１以上であれば、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１未満である場合に比べて、回転数差は小さくなる。図７は、横軸を相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１とし、縦軸を回転数差（Ｒｓ１－Ｒｓ２）として、回転数Ｒｓ１と回転数差との関係の一例を示すグラフである。ここで、判定値Ｖｔｈ１は、一例として、第１動力源３１の略アイドリング状態にあるときの相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１等であって、例えば１００ｒｐｍ程度である。

この構成によれば、例えば、第１動力源３１の出力が低回転であるときには、回転数差（Ｒｓ１－Ｒｓ２）を大きくすることで、第２クラッチ３３２をより嵌入しやすくできる。図７では、回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１以上であれば回転数差は一定としているが、これに限らず、例えば、判定値Ｖｔｈ１以上の領域において回転数差は回転数Ｒｓ１に応じて変化してもよい。

さらに、本実施形態に係る制御方法では、相手側回転体３３２Ａの駆動状態に応じて、回転数差の正負を切り替える。ここでは一例として、回転数差を、相手側回転体３３２Ａの回転数Ｒｓ１からモータ側回転体３３２Ｃの回転数Ｒｓ２を差し引いた値（Ｒｓ１－Ｒｓ２）と定義する。そのため、回転数Ｒｓ２が回転数Ｒｓ１よりも小さければ（低速であれば）回転数差は「正」となり、回転数Ｒｓ２が回転数Ｒｓ１よりも大きければ（高速であれば）回転数差は「負」となる。言い換えれば、回転数差が「正」であれば、モータ側回転体３３２Ｃのトルクは相手側回転体３３２Ａを減速させる向きに作用し、回転数差が「負」であれば、モータ側回転体３３２Ｃのトルクは相手側回転体３３２Ａを加速させる向きに作用する。

すなわち、図７に示すように、相手側回転体３３２Ａが略停止している状態では回転数差が「負」となり、相手側回転体３３２Ａがある程度の回転数Ｒｓ１以上で回転している状態では回転数差が「正」となり、駆動状態に応じて、回転数差の正負を切り替える。これにより、例えば、相手側回転体３３２Ａが回転している状態では、相手側回転体３３２Ａを減速させる向きにモータ側回転体３３２Ｃのトルクを作用させ、相手側回転体３３２Ａが過度に加速されることを防止できる。

また、本実施形態に係る制御方法では、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入開始前に、回転数差を設定するようにモータ（第２動力源３２）を回転数制御しながら、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの距離を近づける。具体的には、嵌入開始前に、モータ（第２動力源３２）を回転数制御しつつ、アクチュエータ３４により、図６における「嵌脱位置」から「嵌入準備位置」まで、モータ側回転体３３２Ｃを移動させる。これにより、モータ側回転体３３２Ｃは、回転数差が生じるように回転数制御されつつ、所定距離だけモータ側回転体３３２Ｃに近づくことになる。ただし、嵌入準備位置ではモータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとは接触しないので、両者の嵌入は未だ開始しておらず、モータ側回転体３３２Ｃが「嵌入準備位置」から「嵌入位置」への移動を開始して初めて、嵌入が開始する。これにより、第２クラッチ３３２の嵌入に要する時間を短縮することができ、推進モードの切り替えがよりスムーズに行える。

また、本実施形態に係る制御方法では、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入開始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。要するに、本実施形態では、モータ回転数処理部２４は、第２動力源３２（モータ）を回転数制御することによってモータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの間に回転数差を持たせた後、嵌入を開始し、その後に第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、第２動力源３２（モータ）の回転数制御により回転数差が付与された状態で、モータ側回転体３３２Ｃが「嵌入準備位置」から「嵌入位置」への移動を開始した後、トルク制御期間が開始することになる。これにより、モータ側回転体３３２Ｃが相手側回転体３３２Ａに嵌入した直後の、第２動力源３２（モータ）と相手装置（例えば第１動力源３１）との間の急激なトルク伝達（トルク変動）を防ぐことができる。

本実施形態では特に、トルク制御期間において、少なくともモータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入が完了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、嵌入開始後のトルク制御期間においては、少なくともモータ側回転体３３２Ｃが「嵌入位置」に到達することをもって嵌入が完了するまでの間は、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。これにより、モータ側回転体３３２Ｃが相手側回転体３３２Ａに嵌入する途中の過程において、第２動力源３２（モータ）と相手装置（例えば第１動力源３１）との間の急激なトルク伝達（トルク変動）を防ぐことができる。さらに、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で、モータ（第２動力源３２）の制御が回転数制御からトルク制御に切り替わることに起因した、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの回転数差のずれを抑制できる。つまり、トルク制御期間の開始後、モータ側回転体３３２Ｃが「嵌入位置」に到達するまでの僅かな時間において、モータ（第２動力源３２）の回転数制御により設定した回転数差が目標値から外れにくくなる。

ところで、「［４．２］具体的処理」の欄では、船舶１０の推進モードがエンジン推進モードからハイブリッド推進モード（高速）に切り替わる際の動作を例に説明したが、これに限らない。例えば、船舶１０の推進モードがエンジン推進モードからモータ推進モードに切り替わる際にも、同様の処理が適用される。エンジン推進モードからモータ推進モードに切り替わる場合、モード切替処理部２１は、第２クラッチ３３２を遮断状態（図４の下段参照）から、第２伝達状態（図４の上段参照）に切り替える。このとき、第２クラッチ３３２においては、相手装置としての出力部４に接続された第２相手側回転体３３２Ｂに、第２動力源３２に接続されたモータ側回転体３３２Ｃが嵌入することになる。つまり、上記説明の相手側回転体３３２Ａを相手側回転体３３２Ｂに読み替えれば、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入に関する上記制御は、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ｂとの嵌入についても適用可能である。

［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８のフローチャートを参照して説明する。

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２クラッチ３３２の切り替えを指示するクラッチ切替要求の有無を判断する（Ｓ１）。一例として、船舶１０の推進モードがエンジン推進モードとハイブリッド推進モード（高速）との間で切り替わる場合等、推進モードの切り替えに伴って、第２クラッチ３３２の切り替えが必要となり、クラッチ切替要求が発生する。そのため、第２クラッチ３３２の切り替えを伴う推進モードの切り替えがなされた場合、船舶制御システム２は、クラッチ切替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２クラッチ３３２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、クラッチ切替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。

ステップＳ２では、船舶制御システム２は、クラッチ切替要求が第２クラッチ３３２の嵌入の要求であるか否かを判断する。例えば、推進モードがエンジン推進モードからハイブリッド推進モード（高速）に切り替わる場合、第２クラッチ３３２は遮断状態から第１伝達状態へと切り替わるため、船舶制御システム２は、クラッチ切替要求が「嵌入」であると判断し（Ｓ２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３に移行させる。このとき、モータ側回転体３３２Ｃは嵌脱位置にある。一方、例えば、推進モードがハイブリッド推進モード（高速）からエンジン推進モードに切り替わる場合、第２クラッチ３３２は第１伝達状態から遮断状態へと切り替わるため、船舶制御システム２は、クラッチ切替要求が「嵌入」でない（つまり「嵌脱」である）と判断し（Ｓ２：Ｎｏ）、処理をステップＳ１６に移行させる。このとき、モータ側回転体３３２Ｃは嵌入位置にある。

ステップＳ３では、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）の制御を回転数制御へと変更する。その後、ステップＳ４では、船舶制御システム２は、アクチュエータ３４を制御してモータ側回転体３３２Ｃを嵌脱位置から嵌入準備位置に向けて移動させる。このとき、船舶制御システム２は、相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）の回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１以上か否かを判断する（Ｓ５）。回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１以上であれば（Ｓ５：Ｙｅｓ）、船舶制御システム２は処理をステップＳ６に移行させ、回転数差を小さく設定する。回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１以上でなければ（Ｓ５：Ｎｏ）、船舶制御システム２は処理をステップＳ７に移行させ、回転数差を大きく設定する。つまり、回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１未満かどうかによって、回転数差の大小を決定する（図７参照）。

その後、ステップＳ８では、船舶制御システム２は、アクチュエータ３４を制御してモータ側回転体３３２Ｃを嵌入準備位置から嵌入位置に向けて移動させる。そして、モータ側回転体３３２Ｃが相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）に嵌入し始めると、モータ側回転体３３２Ｃの回転数Ｒｓ２と相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）の回転数Ｒｓ１とが自ずと同期（一致）する（Ｓ９）。このとき、船舶制御システム２は、モータ側回転体３３２Ｃの回転数Ｒｓ２と相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）との間の摩擦力（摩擦トルク）を推定する（Ｓ１０）。具体的には、船舶制御システム２は、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ（又は３３２Ｂ）との回転数差が０（ゼロ）に達したときの第２動力源３２（モータ）の回転数に基づいて、摩擦力を推定する。

その後、ステップＳ１１では、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）の制御を回転数制御からトルク制御に変更する。つまり、嵌入開始後には、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。このとき、船舶制御システム２は、第２動力源３２（モータ）のトルクを所定範囲に維持する（Ｓ１２）。ここで「所定範囲」は、ステップＳ１０で推定された摩擦力に応じて、トルク補償するのに適した範囲に設定される。さらに、このときトルクに不連続（つまり急激な変動）が生じないように、連続的にトルクを出力することが好ましい。

そして、ステップＳ１３では、船舶制御システム２は、アクチュエータ３４を制御してモータ側回転体３３２Ｃを嵌入位置に向けて更に移動させる。ステップＳ１４では、船舶制御システム２は、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入位置まで移動したか否かを判断する。モータ側回転体３３２Ｃが嵌入位置に到達すると、船舶制御システム２は、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入位置まで移動した、つまり嵌入が完了したと判断し（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１５に移行させる。一方、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入位置に到達していなければ、船舶制御システム２は、モータ側回転体３３２Ｃが嵌入位置まで移動していない、つまり嵌入が完了していないと判断し（Ｓ１４：Ｎｏ）、処理をステップＳ１２に戻す。

ステップＳ１５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０（ゼロトルク）に制御する（Ｓ１２）。つまり、第２クラッチ３３２の嵌入が完了すれば、回転数を一定にするためのトルク制御を行う必要がないので、第２動力源３２をゼロトルクに切り替える。これをもって、船舶制御システム２は、第２クラッチ３３２の嵌入に係る一連の処理を終了する。

一方、クラッチ切替要求が「嵌脱」である場合（Ｓ２：Ｎｏ）、ステップＳ１６において、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）の制御を回転数制御からトルク制御に変更する。ただし、例えば、推進モードがハイブリッド推進モード（高速）にある状態では、第２動力源３２が元々トルク制御される場合がある。このような場合には、ステップＳ１６では、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のまま維持する。そして、船舶制御システム２は、第２動力源３２（モータ）のトルクを所定範囲に維持する（Ｓ１７）。さらに、ステップＳ１８では、船舶制御システム２は、アクチュエータ３４を制御してモータ側回転体３３２Ｃを嵌入位置から嵌脱位置に向けて移動させる。モータ側回転体３３２Ｃが嵌脱位置まで移動すると、船舶制御システム２は、第２クラッチ３３２の嵌脱に係る一連の処理を終了する。

船舶制御システム２は、上記ステップＳ１～Ｓ１８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。例えば、第２クラッチ３３２のドグ同士が接触（干渉）しモータ側回転体３３２Ｃが嵌入位置まで移動できない状態（Ｓ１４：Ｎｏ）が待機時間継続する場合、船舶制御システム２は、処理をステップＳ１４からステップＳ４に戻してもよい。これにより、船舶制御システム２は、モータ側回転体３３２Ｃを嵌入準備位置に一旦移動させてドグ同士の干渉を解消した上で、改めてモータ側回転体３３２Ｃを嵌入準備位置から嵌入位置に向けて移動させることができる。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂの駆動状態に応じて、回転数差の正負を切り替えることは必須ではない。また、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入開始前に、回転数差を設定するようにモータ（第２動力源３２）を回転数制御しながら、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの距離を近づけることも、必須ではない。また、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入開始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についても、必須ではない。さらに、トルク制御期間において、少なくともモータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａとの嵌入が完了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ことも必須ではない。

また、かみ合い式のクラッチ（第２クラッチ３３２）は、相手装置とモータ（第２動力源３２）との間に設けられていればよく、相手装置が、出力部４とエンジン（第１動力源３１）との両方であることは必須ではない。例えば、相手装置は、出力部４のみであってもよく、この場合、第２クラッチ３３２は、モータ（第２動力源３２）と出力部４との間で、動力の伝達状態と遮断状態とを切り替えることになる。

（実施形態２）
本実施形態に係る船舶１０の制御方法は、相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂの回転数Ｒｓ１によらずに回転数差を一定とする点で、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。

すなわち、本実施形態では、相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂの回転数Ｒｓ１が判定値Ｖｔｈ１未満であろうが判定値Ｖｔｈ１以上であろうが、モータ側回転体３３２Ｃと相手側回転体３３２Ａ，３３２Ｂとの間の回転数差は一定である。そのため、実施形態１で説明した図８のフローチャートのステップＳ５と、ステップＳ６，Ｓ７の一方とは省略される。本実施形態では、回転数差を一定とすることで、より簡単な処理としつつも、第２クラッチ３３２を嵌入しやすくできる。

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。

１ 船体
２ 船舶制御システム
４ 出力部
１０ 船舶
２４ モータ回転数処理部
３１ 第１動力源（エンジン）
３２ 第２動力源（モータ）
３３２ （第２）クラッチ
３３２Ａ，３３２Ｂ 相手側回転体
３３２Ｃ モータ側回転体
Ｒｓ１ 相手側回転体の回転数
Ｒｓ２ モータ側回転体の回転数
Ｖｔｈ１ 判定値

Claims (11)

1. 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、前記船体の推進力を発生する出力部及び前記エンジンの少なくとも一方からなる相手装置と前記モータとの間にかみ合い式のクラッチが設けられた船舶に用いられ、
   前記クラッチにおける前記モータ側のモータ側回転体と前記相手装置側の相手側回転体とが嵌入する前に、前記モータの回転数制御により、前記モータ側回転体と前記相手側回転体との間に回転数差を設定すること、を有する、
   船舶の制御方法。
2. 前記相手側回転体の回転数に応じて前記回転数差を変える、
   請求項１に記載の船舶の制御方法。
3. 前記相手側回転体の回転数が判定値未満である場合、前記相手側回転体の回転数が前記判定値以上である場合に比べて、前記回転数差を大きくする、
   請求項２に記載の船舶の制御方法。
4. 前記回転数差は、前記モータ側回転体と前記相手側回転体との嵌入に要する時間が所望時間以内になることと、前記嵌入の確率が所望確率以上になることと、の少なくとも一方を含む条件を満たすように設定されている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の船舶の制御方法。
5. 前記モータ側回転体と前記相手側回転体との嵌入開始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、を更に有する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の船舶の制御方法。
6. 前記トルク制御期間において、少なくとも前記モータ側回転体と前記相手側回転体との嵌入が完了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、
   請求項５に記載の船舶の制御方法。
7. 前記モータ側回転体と前記相手側回転体との嵌入開始前に、前記回転数差を設定するように前記モータを回転数制御しながら、前記モータ側回転体と前記相手側回転体との距離を近づけること、を更に有する、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の船舶の制御方法。
8. 前記相手側回転体の駆動状態に応じて、前記回転数差の正負を切り替える、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の船舶の制御方法。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の船舶の制御方法を、
   １以上のプロセッサに実行させるための船舶制御プログラム。
10. 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、前記船体の推進力を発生する出力部及び前記エンジンの少なくとも一方からなる相手装置と前記モータとの間にかみ合い式のクラッチが設けられた船舶に用いられ、
    前記クラッチにおける前記モータ側のモータ側回転体と前記相手装置側の相手側回転体とが嵌入する前に、前記モータの回転数制御により、前記モータ側回転体と前記相手側回転体との間に回転数差を設定するモータ回転数処理部を備える、
    船舶制御システム。
11. 請求項１０に記載の船舶制御システムと、
    前記船体と、を備える、
    船舶。

Images