JP2023037808A - Control method for vessel, vessel control program, vessel control system, and vessel - Google Patents

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洋祐 清水
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Abstract

To provide a control method for a vessel, a vessel control program, a vessel control system, and a vessel allowing for easily improving maneuvering property.SOLUTION: A control method for a vessel is used for a vessel having at least a motor as a power source used for propulsion of a hull. The control method for the vessel includes a regular process, a boost process, and a restriction process. In the regular process, the motor is controlled according to an operation of an operation unit while restricting output torque of the motor to within an allowable range. In the boost process, the allowable range is expanded only within a boost period. In the restriction process, the boost process is restricted in a restriction range L1 which is at least an acceleration range of the motor by output torque of the motor and on the high rotation side of the motor.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられる船舶の制御方法、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 used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the ship.

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.

特開2004-255972号公報JP-A-2004-255972

上記関連技術のように、動力源としてモータを有する船舶においては、通常、モータの出力トルクはモータの定格トルク以下の範囲に制限されており、モータ単独では、エンジンに比較して十分な出力トルクが得られないことがある。そのため、モータによる航行時に、例えば、全速前進(Full Ahead)から全速後進(Full Astern)に切り替えて船体を急停止させるクラッシュアスターンのような操船がされた場合等には、駆動力が不足して操船性(応答性)が悪くなる可能性がある。また、同様の場合において、エンジンを始動して駆動力を補うとすれば、エンジンの始動によるタイムラグが発生するため、やはり操船性(応答性)が悪くなる可能性がある。 As in the above-mentioned related art, in a ship having a motor as a power source, the output torque of the motor is usually limited to a range below the rated torque of the motor. may not be obtained. Therefore, when the motor is sailing, for example, when the ship is maneuvered, such as a crash astern, in which the hull is suddenly stopped by switching from full ahead to full astern, the driving force will be insufficient. maneuverability (response) may deteriorate. Also, in a similar case, if the engine is started to compensate for the driving force, a time lag occurs due to the engine start, which may also deteriorate the maneuverability (response).

本開示の目的は、操船性の改善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 of ship maneuverability.

本開示の一態様に係る船舶の制御方法は、船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられる。前記船舶の制御方法は、定常処理と、ブースト処理と、制限処理と、を有する。前記定常処理では、前記モータの出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部の操作に応じて前記モータを制御する。前記ブースト処理では、ブースト期間内に限り、前記許容範囲を拡張する。前記制限処理では、少なくとも前記モータの出力トルクによる前記モータの加速領域であって前記モータの高回転側の制限領域において、前記ブースト処理を制限する。 A ship control method according to an aspect of the present disclosure is used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the ship. The vessel control method includes a steady process, a boost process, and a limit process. In the steady-state processing, the motor is controlled according to the operation of the operation unit while limiting the output torque of the motor within an allowable range. In the boost process, the allowable range is expanded only within the boost period. In the limiting process, the boost process is limited at least in a limited area on the high rotation side of the motor, which is an acceleration area of the motor due to the output torque of the motor.

本開示の一態様に係る船舶の制御方法は、船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられる。前記船舶の制御方法は、定常処理と、ブースト処理と、を有する。前記定常処理では、前記モータの出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部の操作に応じて前記モータを制御する。前記ブースト処理では、ブースト期間内に限り、前記許容範囲を拡張する。前記ブースト期間は、前記モータの目標回転数の閾値以上の変化を伴う前記操作部の操作をトリガに開始する。 A ship control method according to an aspect of the present disclosure is used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the ship. The ship control method includes a steady process and a boost process. In the steady-state processing, the motor is controlled according to the operation of the operation unit while limiting the output torque of the motor within an allowable range. In the boost process, the allowable range is expanded only within the boost period. The boost period is triggered by an operation of the operation unit that accompanies a change in the target rotational speed of the motor that is greater than or equal to a threshold value.

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、船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられ、定常処理部と、ブースト処理部と、制限処理部と、を備える。前記定常処理部は、前記モータの出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部の操作に応じて前記モータを制御する。前記ブースト処理部は、ブースト期間内に限り、前記許容範囲を拡張する。前記制限処理部は、少なくとも前記モータの出力トルクによる前記モータの加速領域であって前記モータの高回転側の制限領域において、前記ブースト処理部による前記許容範囲の拡張を制限する。 A ship control system according to an aspect of the present disclosure is used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the ship, and includes a steady processing section, a boost processing section, and a limit processing section. The steady-state processing unit controls the motor according to the operation of the operation unit while limiting the output torque of the motor within an allowable range. The boost processing unit expands the allowable range only within the boost period. The restriction processing unit restricts expansion of the allowable range by the boost processing unit at least in an acceleration region of the motor due to the output torque of the motor and a restriction region on the high rotation side of the motor.

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、操船性の改善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 facilitate improvement of ship maneuverability.

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。FIG. 1 is an external view showing a schematic configuration of a ship according to Embodiment 1. FIG. 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。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the ship according to Embodiment 1. FIG. 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。FIG. 3 is a schematic diagram of a drive unit for a ship according to Embodiment 1. FIG. 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。4A and 4B are schematic diagrams showing the states of the drive unit in the motor propulsion mode and the engine propulsion mode of the ship according to Embodiment 1. FIG. 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。5 is a schematic diagram showing the state of the drive unit in the hybrid propulsion mode of the ship according to Embodiment 1. FIG. 図6は、実施形態1に係る船舶におけるモータの回転数-トルク特性の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the rotation speed-torque characteristics of the motor in the ship according to the first embodiment. 図7は、実施形態1に係る船舶の制御方法によるモータの制御方法の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a motor control method according to the ship control method according to the first embodiment. 図8は、実施形態1に係る船舶の制御方法によるブースト期間の出力トルクの上限値を表す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the upper limit value of the output torque during the boost period according to the ship control method according to the first embodiment. 図9は、実施形態1に係る船舶制御システムの要部の制御系の一例を示すブロック線図である。FIG. 9 is a block diagram showing an example of a control system of main parts of the ship control system according to the first embodiment. 図10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。FIG. 10 is a flow chart showing an operation example of the ship control system according to the first embodiment. 図11は、実施形態2に係る船舶の概略構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a ship according to Embodiment 2. FIG.

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 ship 10 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

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、主として海におい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 ship 10 is a mobile object that navigates (sailes) on water such as the sea, lake, or river. In this embodiment, as an example, the vessel 10 is a "pleasure boat" which is a small vessel mainly used for sports or recreation on the sea. In addition, in the present embodiment, the ship 10 is configured to operate according to the operation (including remote control) of a person (operator), and is particularly of a manned type on which the person who is the operator can board. and

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 ship 10 includes a hull 1 and a ship control system 2, as shown in FIG. The hull 1 includes 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 an operation by a person (operator). In addition to this, the hull 1 is further provided with various inboard facilities and the like including a rudder mechanism, a display device, a communication device, lighting equipment, and the like.

駆動ユニット3は、図2に示すように、第1動力源としてのエンジン31と、第2動力源としてのモータ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 drive unit 3 has an engine 31 as a first power source, a motor 32 as a second power source, and a power transmission section 33, as shown in FIG. The output unit 4 includes a propeller in this embodiment, receives the power generated by the drive unit 3, and rotates the propeller about a rotating shaft (propeller shaft), thereby propelling the hull 1 forward or backward. output force.

第1動力源(エンジン31)及び第2動力源(モータ32)を含む複数の動力源は、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は互いに出力特性が異なっており、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、複数の動力源は、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。 A plurality of power sources including a first power source (engine 31) and a second power source (motor 32) each generate power (mechanical energy) used to propel the hull 1 . These power sources have different output characteristics, and at least different maximum outputs (maximum rotation speed and maximum torque). In this embodiment, the plurality of power sources are different types of power sources with completely different methods, types, and the like. In short, the ship 10 according to this embodiment includes a hybrid drive unit 3 having a plurality of types of power sources.

本実施形態では一例として、第1動力源は燃料の燃焼により動力を発生するエンジン(内燃機関)31であって、第2動力源は電力(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)32である。より詳細には、エンジン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、モータ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 is an engine (internal combustion engine) 31 that generates power by burning fuel, and the second power source is a motor that generates power by receiving electric power (electrical energy). (electric motor) 32; More specifically, the engine 31 is a diesel engine driven by light oil, and the motor 32 is an AC motor driven by AC power.

エンジン31とモータ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、複数の動力源は、例えば、エンジン31及びモータ32のうちのエンジン31のみが駆動される状態、モータ32のみが駆動される状態、及びエンジン31及びモータ32の両方が駆動される状態等を切替可能である。ここで、エンジン31で発生する動力とモータ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、エンジンからなるエンジン31の動力にモータからなるモータ32の動力が合成されることにより、モータ32がエンジン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 engine 31 and the motor 32 are individually driven to generate power. Therefore, the plurality of power sources are, for example, a state in which only the engine 31 of the engine 31 and the motor 32 is driven, a state in which only the motor 32 is driven, a state in which both the engine 31 and the motor 32 are driven, and the like. can be switched. Here, the power generated by the engine 31 and the power generated by the motor 32 are combined in the power transmission section 33 and the combined power is supplied to the output section 4 . Therefore, for example, by combining the power of the engine 31, which is an engine, with the power of the motor 32, which is a motor, the motor 32 can assist the engine 31 and drive the output unit 4 with greater power. be.

動力伝達部33は、複数の動力源(エンジン31及びモータ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(エンジン31及びモータ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 section 33 is provided between the plurality of power sources (the engine 31 and the motor 32) and the output section 4. As shown in FIG. The power transmission section 33 has a function of receiving power generated by a plurality of power sources and transmitting the power to the output section 4 . Here, the power transmission section 33 synthesizes power from a plurality of power sources (engine 31 and motor 32 ) and outputs the synthesized power to the output section 4 .

さらに、動力伝達部33は、複数の動力源(エンジン31及びモータ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(エンジン31又はモータ32)と出力部4との間を機械的に接続し、各動力源から出力部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(エンジン31又はモータ32)が駆動することにより、各動力源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(エンジン31又はモータ32)と出力部4との間を機械的に遮断し、各動力源から出力部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(エンジン31又はモータ32)が駆動しても、各動力源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 power transmission unit 33 has a function of switching whether or not to transmit power from each of the plurality of power sources (the engine 31 and the motor 32) to the output unit 4, that is, switching between a "transmission state" and a "cutoff state". have. A “transmission state” as used in the present disclosure is a state in which each power source (engine 31 or motor 32 ) and the output section 4 are mechanically connected and power is transmitted from each power source to the output section 4 . When each power source (the engine 31 or the motor 32) is driven while the power transmission section 33 is in the transmission state, the output section 4 is driven by the power generated by each power source. A “disconnected state” as used in the present disclosure is a state in which each power source (engine 31 or motor 32 ) and the output section 4 are mechanically disconnected and power is not transmitted from each power source to the output section 4 . Even if each power source (engine 31 or motor 32) is driven when the power transmission unit 33 is in the cut-off state, the power generated by each power source is not transmitted to the output unit 4, so 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。 The drive unit 3 will be described in detail in the section "[2] Configuration of drive unit".

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 is mainly composed of 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). process (information processing). One or more memories in the ship control system 2 record a program (ship control program) for causing 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、エンジン31及びモータ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 ship control system 2 controls at least the drive unit 3 . In other words, the ship control system 2 controls, for example, the drive status of each of the engine 31 and the motor 32 and the status of the power transmission section 33 (transmission status/disconnection status, 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、エンジン31又はモータ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 ship control system 2 is electrically connected to the operation device 5 and controls the drive unit 3 and the like according to operation signals from the operation device 5 . For example, the ship control system 2 can move the ship 1 forward or backward by controlling the drive unit 3 according to the operation signal from the operation device 5 to rotate the propeller of the output section 4 . Further, the ship control system 2 controls the output (rotation speed or torque) of the engine 31 or the motor 32 to adjust the rotation speed of the propeller of the output unit 4, thereby adjusting the movement speed (ship speed) of the hull 1. It is possible to

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(エンジン31及びモータ32)のうち、船体1の推進に用いられる動力源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 ship control system 2 can switch between a plurality of propulsion modes. The “propulsion mode” referred to in the present disclosure is a mode in which the power source used for propelling the hull 1 is different among the plurality of power sources (the engine 31 and the motor 32). That is, the ship control system 2 can switch between a plurality of propulsion modes by switching which of the plurality of power sources is used for propelling the 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、エンジン31(第1動力源)及びモータ32(第2動力源)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、エンジン31及びモータ32のうちのモータ32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、エンジン31及びモータ32のうちのエンジン31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 engine 31 (first power source) and the motor 32 (second power source) are used to propel the hull 1 . The motor propulsion mode is a propulsion mode in which only the motor 32 of the engine 31 and the motor 32 is used to propel the hull 1 . The engine propulsion mode is a propulsion mode in which only the engine 31 of the engine 31 and the motor 32 is used for propulsion of 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 ship control system 2 is an integrated controller that controls the entire ship 1, and is composed of, for example, an electronic control unit (ECU). However, the ship control system 2 may be provided separately from the integrated controller. The ship control system 2 will be described in detail in the section "[3] Structure of ship 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 device 5 is a user interface that accepts the operation of a person (operator), and is arranged, for example, in the cockpit of the hull 1 where the operator boards. The operation device 5 receives, for example, various operations by the operator and outputs electrical signals (operation signals) corresponding to the operations to the ship control system 2 . In this embodiment, as an example, the operating device 5 includes an operating section 51 (see FIG. 2) made up of a rotatable operating lever. The operation device 5 includes a detection unit such as an encoder that detects the position (rotational angle) of the operation unit 51, detects the operation amount of the operation unit 51 from the position of the operation unit 51, and outputs an operation signal representing the operation amount. Output. Also, 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。 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 ship control system 2 and displays various screens according to display control signals 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 can exchange data with 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 Drive Unit Next, the configuration of the drive unit 3 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

駆動ユニット3は、上述したように複数の動力源(エンジン31及びモータ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 drive unit 3 has a plurality of power sources (the engine 31 and the motor 32) and the power transmission section 33 as described above. The drive unit 3 further includes an actuator 34, a drive circuit 351, a main battery 352, a charging circuit 353, and the like, as shown in FIG. In FIG. 3 and the like, electrical connections such as between the drive circuit 351 and the main battery 352 are indicated by dashed lines.

本実施形態では、エンジン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。エンジン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エンジン31からの動力が入力される。 In this embodiment, the engine 31 is a diesel engine and has a combustion chamber partitioned by cylinders or the like, and fuel (light oil) is burned in the combustion chamber to reciprocate the piston. The engine 31 is provided with a crankshaft as an output shaft that rotates by receiving the reciprocating motion of the piston, and the crankshaft is connected to the power transmission section 33 . As a result, power from the engine 31 is input to the power transmission portion 33 through the crankshaft.

本実施形態では、モータ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モータ32に供給することで、モータ32を駆動する。モータ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、出力軸を通してモータ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 motor 32 is an AC motor and is driven by AC power (AC voltage) supplied from a drive circuit 351 made up of an inverter circuit. The drive circuit 351 is electrically connected to the main battery 352 , converts the DC voltage output from the main battery 352 into AC voltage, and supplies the AC voltage to the motor 32 to drive the motor 32 . The output shaft of the motor 32 is connected to the power transmission section 33, and the power from the motor 32 is input to the power transmission section 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 the output power of, for example, a land power supply (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モータ32に出力するだけでなく、モータ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、モータ32を発電機として用いることで、モータ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 bi-directional inverter circuit, and has a function of not only converting a DC voltage into an AC voltage, but also converting an AC voltage into a DC voltage. Therefore, the drive circuit 351 not only converts the DC voltage output from the main battery 352 into AC voltage and outputs it to the motor 32, but also converts the AC voltage output from the motor 32 into DC voltage and converts it into the DC voltage of the main battery 352. It is also possible to output to In other words, in the drive unit 3 according to the present embodiment, by using the motor 32 as a generator, electric energy (AC power) generated when the motor 32 rotates due to an external force is used to generate a main current in the drive circuit 351 . Battery 352 can be charged.

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 power transmission section 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, as shown in FIG. there is Although the configuration of the power transmission unit 33 is shown in a simplified manner in FIG. .

第1クラッチ331は、エンジン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、エンジン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 engine 31 and the output section 4 . That is, the first clutch 331 is positioned in the middle of the power transmission path from the engine 31 to the output section 4 . The first clutch 331 has an input-side rotating body 331A and an output-side rotating body 331B. The input-side rotating body 331A and the output-side rotating body 331B are connected (transmission state) and disconnected (disconnected state). and can be switched.

入力側回転体331Aは、エンジン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、エンジン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、エンジン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、エンジン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 rotor 331A is connected to the output shaft (crankshaft) of the engine 31, and the output side rotor 331B is connected to the output section 4. As shown in FIG. As a result, the input-side rotor 331A receives the power generated by the engine 31 and rotates. When the first clutch 331 is in the transmitting state, the power of the engine 31 is transmitted to the output section 4 via the first clutch 331, and when the first clutch 331 is in the disengaging state, the power of the engine 31 is transmitted to the first clutch. It is cut off by the 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 cut-off state by supplying hydraulic oil from a hydraulic circuit including a hydraulic pump. Switching between the transmission state and the cut-off state of the first clutch 331 is performed by, for example, controlling an electromagnetic valve of the hydraulic circuit by the ship control system 2 . That is, the ship control system 2 directly or indirectly controls the first clutch 331 to switch the first clutch 331 between the transmission state and the disengagement 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 side rotor 331A of the first clutch 331 and rotates as the input side rotor 331A rotates. The second gear 334 is provided so as to mesh with the first gear 333 and rotates together with the first gear 333 . The third gear 335 is connected to the output-side rotor 331B of the first clutch 331 and rotates as the output-side rotor 331B rotates. The fourth gear 336 is provided so as to mesh with the third gear 335 and rotates together with the third gear 335 .

第2クラッチ332は、モータ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、モータ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 motor 32 and the second gear 334 and the fourth gear 336 . That is, the second clutch 332 is positioned in the middle of the power transmission path from the motor 32 to the output section 4 . The second clutch 332 has a motor-side rotating body 332C and mating rotating bodies 332A and 332B. The motor-side rotating body 332C and the mating rotating bodies 332A and 332B are connected (transmitting state) and disconnected. (blocking state) and switching is possible.

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 mating rotating body 332A and a second mating rotating body 332B are provided as the mating rotating bodies 332A and 332B. The second clutch 332 has a first transmission state in which the motor-side rotor 332C is connected to the first mating rotor 332A, and a second transmission state in which the motor-side rotor 332C is connected to the second mating rotor 332B. It is possible to switch between a blocked state in which the motor-side rotating body 332C is separated from both the first mating rotating body 332A and the second mating rotating body 332B.

モータ側回転体332Cは、モータ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、モータ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、モータ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、モータ32の動力は、エンジン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、モータ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、モータ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 rotor 332C is connected to the output shaft of the motor 32 . The first mating rotating body 332 A is connected to the second gear 334 , and the second mating rotating body 332 B is connected to the fourth gear 336 . As a result, the motor-side rotor 332C receives the power generated by the motor 32 and rotates. When the second clutch 332 is in the first transmission state, the power of the motor 32 is transmitted to the input side rotor 331A of the first clutch 331 via the second clutch 332, the second gear 334 and the first gear 333. be. At this time, if the first clutch 331 is in the transmission state, the power of the motor 32 is combined with the power of the engine 31 and transmitted to the output section 4 via the first clutch 331 . Also, if the second clutch 332 is in the second transmission state, the power of the motor 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, if the second clutch 332 is in the disengaged state, the power of the motor 32 is disengaged 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. Switching of the second clutch 332 between the first transmission state, the second transmission state, and the cut-off state is performed by moving the motor-side rotor 332C by the actuator 34, which is a shifter. The actuator 34 moves the motor-side rotating body 332C to a position where it fits into the first mating rotating body 332A, thereby engaging the second clutch 332 with the motor-side rotating body 332C and the first mating rotating body 332A. 1 Set to transmission state. Further, the actuator 34 moves the motor-side rotating body 332C to a position where it is inserted into the second mating rotating body 332B, thereby moving the second clutch 332 so that the motor-side rotating body 332C and the second mating rotating body 332B are engaged. A second transmission state of engagement is established. The actuator 34 disengages the second clutch 332 by moving the motor-side rotating body 332C to a position where it does not fit into either the first mating rotating body 332A or the second mating 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。 Switching of the second clutch 332 among the first transmission state, the second transmission state, and the cut-off state is performed by controlling the electric actuator 34 by the vessel control system 2, for example. That is, the ship 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 disengagement 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、エンジン31及びモータ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 ship control system 2 controls the first clutch 331 and the second clutch 332 to switch a plurality of propulsion modes as illustrated in FIGS. It is possible. 4 and 5 schematically show the state of the drive unit 3 in each propulsion mode, and illustration of the drive circuit 351, the main battery 352, and the charging circuit 353 is omitted. In FIGS. 4 and 5, the power transmitted from the engine 31 and the motor 32 to the output unit 4 is indicated by (thick line) dashed arrows.

図4の上段は、エンジン31及びモータ32のうちのモータ32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、エンジン31を停止させ、主バッテリ352からの電力でモータ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、モータ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 motor 32 of the engine 31 and the motor 32 is used to propel the hull 1 . In the motor propulsion mode, the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to the disengaged state and controls the second clutch 332 to the second transmission state. Furthermore, in the motor propulsion mode, the ship control system 2 stops the engine 31 and controls the drive circuit 351 so that the electric power from the main battery 352 drives the motor 32 . As a result, as shown in FIG. 4, the power generated by the motor 32 is transmitted to the output section 4 via the second clutch 332, the fourth gear 336 and the third gear 335, and rotates the propeller of the output section 4. , the propulsion force of the hull 1 can be generated.

図4の下段は、エンジン31及びモータ32のうちのエンジン31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、エンジン31を駆動させ、モータ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、エンジン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 engine 31 of the engine 31 and the motor 32 is used for propulsion of the hull 1 . In the engine propulsion mode, the vessel control system 2 controls the first clutch 331 to the transmission state and controls the second clutch 332 to the disengagement state. Furthermore, in the engine propulsion mode, the vessel control system 2 controls the drive circuit 351 to drive the engine 31 and stop the motor 32 . As a result, as shown in FIG. 4, the power generated by the engine 31 is transmitted to the output section 4 via the first clutch 331, rotates the propeller of the output section 4, and generates propulsion force for the hull 1. be able to.

図5の上段は、エンジン31及びモータ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、エンジン31を駆動させ、主バッテリ352からの電力でモータ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、エンジン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、モータ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、エンジン31からの動力とモータ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 a “hybrid propulsion mode (low speed)” suitable for “low speed” navigation among the hybrid propulsion modes in which both the engine 31 and the motor 32 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 the transmission state and controls the second clutch 332 to the second transmission state. Furthermore, in the hybrid propulsion mode (low speed), the vessel control system 2 drives the engine 31 and controls the drive circuit 351 so that the electric power from the main battery 352 drives the motor 32 . Accordingly, as shown in FIG. 5, the power generated by the engine 31 is transmitted to the output section 4 via the first clutch 331, and the power generated by the motor 32 is transmitted to the second clutch 332, the fourth gear 336 and the It is transmitted to the output section 4 via the third gear 335 . As a result, the power from the engine 31 and the power from the motor 32 are combined to rotate the propeller of the output section 4 and generate the propulsion force for the hull 1 .

図5の下段は、エンジン31及びモータ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、エンジン31を駆動させ、主バッテリ352からの電力でモータ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、エンジン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、モータ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、エンジン31からの動力とモータ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” navigation among hybrid propulsion modes in which both the engine 31 and the motor 32 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 controls the second clutch 332 to the first transmission state. Furthermore, in the hybrid propulsion mode (high speed), the vessel control system 2 drives the engine 31 and controls the drive circuit 351 so that the electric power from the main battery 352 drives the motor 32 . As a result, as shown in FIG. 5, the power generated by the engine 31 is transmitted to the output section 4 via the first clutch 331, and the power generated by the motor 32 is transferred to the second clutch 332, the second gear 334, and the second gear 334. It is transmitted to the output section 4 via the first gear 333 and the first clutch 331 . As a result, the power from the engine 31 and the power from the motor 32 are combined to rotate the propeller of the output section 4 and generate the propulsion 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を介してモータ32に伝達され、モータ32の出力軸を回転させることによって、モータ32にて交流電力を発生させる。モータ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 main battery 352 can be charged by supplying the rotational force of the propeller of the output unit 4 as regenerated energy to the main battery 352. (charging mode). In this case, the rotational force of the output section 4 is transmitted to the motor 32 via the third gear 335, the fourth gear 336 and the second clutch 332, and by rotating the output shaft of the motor 32, the motor 32 generates alternating current. generate electricity. AC power generated by the motor 32 is used to charge a main battery 352 by a drive circuit 351 consisting of a bi-directional 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、エンジン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、エンジン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を介してモータ32に伝達され、モータ32の出力軸を回転させることによって、モータ32にて交流電力を発生させる。モータ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 , it is possible to charge the main battery 352 using the power generated by the engine 31 when the hull 1 is sailing or stopping (anchoring). (charging mode). In this case, the ship control system 2 controls the first clutch 331 to be in the disengaged state, so that the power generated by the engine 31 is transmitted to the motor 32 via the first gear 333, the second gear 334 and the second clutch 332. By rotating the output shaft of the motor 32, the motor 32 generates AC power. AC power generated by the motor 32 is used to charge a main battery 352 by a drive circuit 351 consisting of a bi-directional 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。 Furthermore, although illustration is omitted in FIG. 3 and the like, the drive unit 3 further has a hydraulic circuit for driving the first clutch 331, various sensors, and the like.

[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 Ship Control System Next, the configuration of the ship control system 2 according to this embodiment will be described with reference to FIG. The ship control system 2 is a component of the ship 10 and constitutes the ship 10 together with the hull 1 . In other words, the ship 10 according to this embodiment includes the ship control system 2 and the hull 1 . In this embodiment, as an example, the ship 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、定常処理部24と、ブースト処理部25と、制限処理部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, a steady state processing unit 24, a boost processing unit 25, a restriction processing unit 26, It has In this embodiment, as an example, the ship control system 2 is mainly composed of a computer system having one or more processors. 21, etc.) are realized. The plurality of functional units included in the ship control system 2 may be provided dispersedly in a plurality of housings, or may be provided in one 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、エンジン31、モータ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 vessel control system 2 is configured to be able to communicate with devices provided in each part of the hull 1 . That is, the ship control system 2 includes at least the operation device 5, the engine 31, the drive circuit 351 that drives the motor 32, the electromagnetic valve that controls the first clutch 331, and the actuator 34 that controls the second clutch 332. etc. are communicably connected. Thereby, the ship control system 2 can control the drive unit 3 according to the operation signal from the operation device 5, for example. Here, the ship control system 2 may exchange various types of information (electrical signals) directly with each device, or indirectly through 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。 The mode switching processing unit 21 executes processing for switching the propulsion mode of the ship 10 . In this embodiment, the vessel 10 has multiple propulsion modes, including a hybrid propulsion mode, a motor propulsion mode, and an 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, and the engine propulsion mode according to the operation of the operation device 5 by a person (operator). As an example, the operation device 5 has a mode selection switch, and when one of the hybrid propulsion mode, the motor propulsion mode, and the engine propulsion mode is selected by the mode selection switch, the propulsion mode is switched to the relevant propulsion mode. .

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 drive unit 3 to operate in the selected propulsion mode. For example, the mode switching processing unit 21 switches the propulsion mode of the ship 10 to the motor propulsion mode by controlling the first clutch 331 to the disengaged state and controlling the second clutch 332 to the second transmission state (see FIG. 4). see above). In addition, the mode switching processing unit 21 switches the propulsion mode of the ship 10 to the engine propulsion mode by controlling the first clutch 331 to the transmission state and controlling the second clutch 332 to the disengagement state (see the lower part of FIG. 4). ). The propulsion mode switched by the mode switching processing unit 21, that is, the propulsion mode being selected is preferably presented to a person (operator) on, for example, a display device or the like.

エンジン制御部22は、第1動力源としてのエンジン31を制御する。具体的に、エンジン制御部22は、エンジン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、エンジン31の出力(主として回転数)を、任意の値に調節するようにエンジン31を制御することが可能である。 The engine control unit 22 controls the engine 31 as the first power source. Specifically, the engine control unit 22 controls fuel injection for driving the engine 31, opening and closing of exhaust valves, and the like. Thereby, the engine control unit 22 can control the engine 31 so as to adjust the output (mainly the rotation speed) of the engine 31 to an arbitrary value.

モータ制御部23は、第2動力源としてのモータ32を制御する。具体的に、モータ制御部23は、モータ32を駆動するための駆動回路351(図3参照)等の制御を行う。これにより、モータ制御部23では、モータ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モータ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、モータ32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、モータ32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モータ32の回転数を制御する。トルク制御では、モータ制御部23は、モータ32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モータ32のトルクを制御する。 The motor control unit 23 controls a motor 32 as a second power source. Specifically, the motor control unit 23 controls a driving circuit 351 (see FIG. 3) for driving the motor 32 and the like. Thereby, the motor control section 23 can control the motor 32 so as to adjust the output (mainly the rotation speed and torque) of the motor 32 to an arbitrary value. Especially in the present embodiment, the motor control unit 23 can perform two types of control of the motor 32, that is, rotational speed control (rotational speed control) and torque control. In rotation speed control, the motor control unit 23 sets a target rotation speed of the motor 32 and controls the rotation speed of the motor 32 so as to approach the target rotation speed. In torque control, the motor control unit 23 sets a target torque of the motor 32 and controls the torque of the motor 32 so as to approach the target torque.

定常処理部24は、モータ32の出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部51の操作に応じてモータ32を制御する定常処理を実行する。具体的には、定常処理部24は、許容範囲内でモータ32の出力トルクの上限を設定した上で、モータ32の目標回転数をモータ制御部23に指示することで、モータ制御部23にモータ32の回転数制御を実施させる。ここで、定常処理部24は、基本的には、操作部51の操作量が大きいほど、モータ32の目標回転数を大きくし、操作部51の操作量が小さいほど、モータ32の目標回転数を小さくする。定常処理部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目標回転数を決定する。 The steady-state processing unit 24 executes steady-state processing for controlling the motor 32 according to the operation of the operation unit 51 while limiting the output torque of the motor 32 within an allowable range. Specifically, the steady-state processing unit 24 sets the upper limit of the output torque of the motor 32 within the allowable range, and instructs the motor control unit 23 to set the target rotation speed of the motor 32. Rotational speed control of the motor 32 is executed. Here, basically, the steady-state processing unit 24 increases the target rotation speed of the motor 32 as the operation amount of the operation unit 51 increases, and increases the target rotation speed of the motor 32 as the operation amount of the operation unit 51 decreases. to be smaller. When an operation signal representing the operation amount of the operation unit 51 is input from the operation device 5, the steady processing unit 24 determines the target rotation speed corresponding to this operation amount.

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、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の回転角度が、船体1を後進させる際の操作部51の操作量となる。 Here, the amount of operation of the operation portion 51 corresponds to the rotation angle of the operation portion 51 made up of an operation lever. That is, the operating portion 51 can be rotated (moved) from the neutral position to each of the forward and reverse positions, and the propulsive force of the hull 1 is 0 (zero) when the operating portion 51 is in the neutral position. and In this case, to move the hull 1 forward, the operator rotates (moves) the operation unit 51 from the neutral position to the forward position, and to move the hull 1 backward, the operator operates the operation unit 51. Operate to rotate (move) from the neutral position to the reverse position side. The rotation angle of the operation part 51 from the neutral position to the forward position side is the amount of operation of the operation part 51 when moving the hull 1 forward, and the rotation angle of the operation part 51 from the neutral position to the reverse position side is the hull. This is the operation amount of the operation unit 51 when the vehicle 1 is moved backward.

ブースト処理部25は、ブースト期間内に限り、許容範囲を拡張するブースト処理を実行する。すなわち、モータ32の出力トルクは、定常処理部24にて許容範囲内に制限されているところ、ブースト処理部25が一時的に許容範囲を拡張(拡大)することにより、モータ32の出力トルクを一時的に底上げ可能とする。本実施形態では一例として、拡張前の許容範囲がモータ32の「定格トルク」を上限とする範囲であるのに対し、拡張後の許容範囲はモータ32の「許容トルク」を上限とする範囲である。ここでいう「定格トルク」は、モータ32が定格電圧かつ定格周波数で定格出力を連続的(継続的)に出すことができることとして、モータ32ごとに定められたトルクである。ここでいう「許容トルク」は、モータ32の運転時に一時的に使用可能な最大(上限)トルクとして、モータ32ごとに定められたトルクであって、定格トルクより大きなトルクである。つまり、モータ32は、定格トルクでは連続的(継続的)に駆動可能であるのに対し、許容トルクで駆動可能なのは一定時間(例えば、10秒、20秒又は60秒等)以内に限られている。 The boost processing unit 25 executes boost processing for expanding the allowable range only within the boost period. That is, while the output torque of the motor 32 is limited within the allowable range by the steady-state processing unit 24, the boost processing unit 25 temporarily expands (enlarges) the allowable range to increase the output torque of the motor 32. It is possible to raise the bottom temporarily. In this embodiment, as an example, the allowable range before expansion is a range whose upper limit is the "rated torque" of the motor 32, while the allowable range after expansion is a range whose upper limit is the "allowable torque" of the motor 32. be. The “rated torque” referred to here is torque determined for each motor 32 assuming that the motor 32 can continuously (continuously) output the rated output at the rated voltage and rated frequency. The “permissible torque” referred to here is torque determined for each motor 32 as the maximum (upper limit) torque that can be used temporarily during operation of the motor 32, and is greater than the rated torque. In other words, the motor 32 can be driven continuously (continuously) with the rated torque, but can be driven with the allowable torque only within a certain period of time (for example, 10 seconds, 20 seconds, or 60 seconds). there is

制限処理部26は、少なくともモータ32の出力トルクによるモータ32の加速領域であってモータ32の高回転側の制限領域L1(図6参照)において、ブースト処理部25による許容範囲の拡張(ブースト処理)を制限する制限処理を実行する。本開示でいう「制限」は、許容範囲の拡張を完全に禁止することだけでなく、許容範囲の拡張量(拡張幅)を小さくする等、ブースト処理部25による許容範囲の拡張に何かしらの制限を課すこと全般を意味する。すなわち、モータ32の出力トルクは、ブースト処理部25が一時的に許容範囲を拡張(拡大)することにより、モータ32の出力トルクを一時的に底上げ可能であるところ、制限領域L1においては、当該底上げについて制限処理部26が何かしら制限を加える。 The limit processing unit 26 expands the allowable range (boost processing ) is executed. The “restriction” referred to in the present disclosure means not only completely prohibiting expansion of the allowable range, but also restricting the expansion of the allowable range by the boost processing unit 25, such as reducing the amount of expansion of the allowable range (expansion width). means to impose That is, the output torque of the motor 32 can be temporarily increased by temporarily expanding (enlarging) the allowable range of the output torque of the motor 32 in the limit region L1. The restriction processing unit 26 imposes some restriction on raising the bottom.

また、本開示でいう「加速領域」は、モータ32の出力トルクがモータ32の回転数を増加(加速)させる向きに作用する領域、つまり、モータ32の出力トルクがモータ32の回転数と同符号(正又は負)となる領域を意味する。一方、本開示でいう「減速領域」は、モータ32の出力トルクがモータ32の回転数を減少(減速)させる向きに作用する領域、つまり、モータ32の出力トルクがモータ32の回転数と異符号(正又は負)となる領域を意味する。後述する図6のようなモータ32の回転数-トルク特性においては、第1象限(右上の領域)及び第3象限(左下の領域)が加速領域となり、第2象限(左上の領域)及び第4象限(右下の領域)が減速領域となる。 In addition, the “acceleration region” referred to in the present disclosure is a region in which the output torque of the motor 32 acts in a direction to increase (accelerate) the rotation speed of the motor 32, that is, the output torque of the motor 32 is the same as the rotation speed of the motor 32. A sign (positive or negative) signifies an area. On the other hand, the “deceleration region” referred to in the present disclosure is a region in which the output torque of the motor 32 acts in a direction to decrease (decelerate) the rotation speed of the motor 32, that is, the output torque of the motor 32 differs from the rotation speed of the motor 32. A sign (positive or negative) signifies an area. In the rotation speed-torque characteristics of the motor 32 as shown in FIG. 6, which will be described later, the first quadrant (upper right area) and the third quadrant (lower left area) are the acceleration areas, and the second quadrant (upper left area) and the third quadrant (upper left area) are acceleration areas. The 4th quadrant (lower right area) is the deceleration area.

[4]船舶の制御方法
以下、図6~図10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 vessel 10 control method (hereinafter also simply referred to as a "control method") mainly executed by the vessel control system 2 will be described below with reference to FIGS. 6 to 10. FIG.

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 ship control system 2 having a computer system as a main component, in other words, it is embodied by a ship control program. That is, 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 of the ship 10 . Such a ship control program may be executed cooperatively by, for example, the ship control system 2 and a terminal device.

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 ship control system 2 executes the following various processes related to the control method when a preset specific start operation for executing the ship control program is performed. The start operation is, for example, a power-on operation of the ship 10 or the like. On the other hand, the ship control system 2 ends the following various processes related to the control method when a specific end operation set in advance is performed. The termination operation is, for example, a power-off operation of the ship 10 or the like.

[4.1]全体処理
図6は、横軸を回転数、縦軸をトルクとして、モータ32の回転数-トルク特性を示すグラフである。
[4.1] Overall Processing FIG. 6 is a graph showing rotation speed-torque characteristics of the motor 32, with the horizontal axis representing the rotation speed and the vertical axis representing the torque.

上述したように、モータ32の出力トルクに関して定められた許容範囲には、「定格トルク」を上限とする拡張前の許容範囲と、「許容トルク」を上限とする拡張後の許容範囲と、がある。図6では、定格トルクG1及び許容トルクG2を模式的に表している。つまり、許容範囲が拡張されていない状態では、図6の定格トルクG1で囲まれた範囲内に、モータ32の出力トルクが制限され、許容範囲が拡張された状態では、図6の許容トルクG2で囲まれた範囲内に、モータ32の出力トルクが制限される。そのため、許容範囲が拡張された状態では、定格トルクG1を超えた出力トルクを、モータ32に出力させることが可能である。 As described above, the allowable range defined for the output torque of the motor 32 includes an unexpanded allowable range whose upper limit is the "rated torque" and an expanded allowable range whose upper limit is the "allowable torque". be. FIG. 6 schematically shows the rated torque G1 and the allowable torque G2. That is, when the allowable range is not expanded, the output torque of the motor 32 is limited within the range surrounded by the rated torque G1 in FIG. 6, and when the allowable range is expanded, the allowable torque G2 in FIG. The output torque of the motor 32 is limited within the range enclosed by . Therefore, in a state in which the allowable range is expanded, it is possible to cause the motor 32 to output an output torque exceeding the rated torque G1.

また、船舶10においては、航行速度(船速)に応じて、モータ32に加わる負荷を表す負荷特性G3が変化する。つまり、モータ32の出力を船体1の推進に用いている推進モード(モータ推進モード又はハイブリッド推進モード)では、モータ32の回転数が増加するにつれて航行速度が増加し出力部4に加わる負荷が大きくなる。そのため、図6に示すように、モータ32の回転数に応じて負荷特性G3が決まり、モータ32の回転数が増加するほど、負荷特性G3で示される負荷も大きくなる。 Further, in the ship 10, the load characteristic G3 representing the load applied to the motor 32 changes according to the sailing speed (ship speed). That is, in the propulsion mode (motor propulsion mode or hybrid propulsion mode) in which the output of the motor 32 is used to propel the hull 1, the sailing speed increases as the rotation speed of the motor 32 increases, and the load applied to the output unit 4 increases. Become. Therefore, as shown in FIG. 6, the load characteristic G3 is determined according to the rotation speed of the motor 32, and the load indicated by the load characteristic G3 increases as the rotation speed of the motor 32 increases.

ここにおいて、許容範囲は、ブースト期間内に限って拡張可能である。つまり、「許容トルク」でモータ32を駆動可能なのは一定時間(例えば、10秒、20秒又は60秒等)以内に限られているため、無暗に許容範囲の拡張を行える訳ではない。そこで、本実施形態に係る船舶制御システム2は、ブースト期間以外の通常時においては、定格トルクG1を上限とする拡張前の許容範囲内に制限するように、定常処理部24にてモータ32を制御する。そして、船舶10の航行時においては、負荷特性G3よりも大きなトルクが加速に供される。言い換えれば、負荷特性G3よりも大きな出力トルクでモータ32を駆動することで船体1を加速させる。そのため、許容範囲が拡張されていない場合、船体1を加速させる際には、図6の定格トルクG1に沿ってモータ32の回転数を上昇させる。そして、モータ32の回転数が上昇し、定格トルクG1と負荷特性G3との交点C1に達すると、それ以上は加速できないようにモータ32を制御する。つまり、モータ32の出力トルクと負荷特性G3によりモータ32に加わる負荷とが一致するときのモータ32の回転数を、最大船速とする。 Here, the tolerance can be extended only within the boost period. In other words, since the motor 32 can be driven with the "allowable torque" only within a certain period of time (for example, 10 seconds, 20 seconds, or 60 seconds), the allowable range cannot be expanded blindly. Therefore, in the ship control system 2 according to the present embodiment, the motor 32 is operated by the steady-state processing unit 24 so as to limit the rated torque G1 to within the allowable range before expansion, which is the upper limit, during normal times other than the boost period. Control. When the ship 10 is sailing, torque larger than the load characteristic G3 is used for acceleration. In other words, the hull 1 is accelerated by driving the motor 32 with an output torque greater than the load characteristic G3. Therefore, when the allowable range is not expanded, the rotation speed of the motor 32 is increased along the rated torque G1 in FIG. 6 when accelerating the hull 1 . Then, when the rotational speed of the motor 32 increases and reaches the intersection point C1 between the rated torque G1 and the load characteristic G3, the motor 32 is controlled so that it cannot accelerate any further. That is, the rotation speed of the motor 32 when the output torque of the motor 32 and the load applied to the motor 32 by the load characteristic G3 are the same is defined as the maximum boat speed.

一方、操作部51の操作状態を全速前進(Full Ahead)から全速後進(Full Astern)に切り替えて船体1を急停止させるクラッシュアスターンのような操船がされた場合等には、モータ32の出力トルクを強制的に底上げすることが好ましい。つまり、クラッシュアスターンのような急停止、又は急発進等の操作が操作部51に対してなされた場合、通常よりも大きな出力トルクがモータ32に要求されるので、このような要求トルクが大きな操作がされた場合には、許容範囲を拡張することが好ましい。 On the other hand, when the operation state of the operation unit 51 is switched from full forward (Full Ahead) to full astern (Full Astern) and a ship maneuver such as a crash astern is performed to suddenly stop the hull 1, the output of the motor 32 is reduced. It is preferable to forcibly raise the torque. That is, when an operation such as a crash astern, such as a sudden stop or a sudden start, is performed on the operation unit 51, the motor 32 is required to output torque larger than usual. If manipulated, it is preferable to extend the tolerance.

そこで、本実施形態に係る船舶制御システム2は、モータ32の目標回転数の閾値以上の変化を伴う操作部51の操作をトリガに、許容範囲を拡張するためのブースト期間を開始することとする。本開示でいう「目標回転数の閾値以上の変化を伴う操作部51の操作」は、目標回転数の急変により大きな出力トルクが要求され得る操作であって、操作部51の操作量の単位時間当たりの変化率が所定値以上となる操作、及び単位時間における操作部51の操作量の変化量が所定値以上となる操作等を含む。本実施形態では一例として、操作部51の操作速度(回転速度)が所定値以上である場合に、目標回転数の閾値以上の変化を伴う操作部51の操作がなされたこととする。すなわち、操作部51の操作速度が速い(操作量の変化率が大きい)場合、当該操作をトリガにして許容範囲を「許容トリガ」まで拡張するためのブースト期間が開始する。そのため、例えば、クラッシュアスターンのように操作部51の操作状態を全速前進から全速後進に急に切り替えた場合にはブースト期間が開始するが、操作部51の操作状態を全速前進から全速後進にゆっくり切り替えた場合にはブースト期間は開始しない。 Therefore, the ship control system 2 according to the present embodiment starts a boost period for expanding the allowable range, triggered by an operation of the operation unit 51 accompanied by a change equal to or greater than the threshold of the target rotation speed of the motor 32. . In the present disclosure, "an operation of the operation unit 51 involving a change equal to or greater than the threshold value of the target rotation speed" is an operation that may require a large output torque due to a sudden change in the target rotation speed, and the unit time of the operation amount of the operation unit 51 It includes an operation in which the rate of change in winning is equal to or greater than a predetermined value, an operation in which an amount of change in the amount of operation of the operation unit 51 per unit time is equal to or greater than a predetermined value, and the like. In this embodiment, as an example, when the operation speed (rotational speed) of the operation unit 51 is equal to or greater than a predetermined value, it is assumed that the operation unit 51 is operated with a change of the target rotation speed equal to or greater than the threshold. That is, when the operation speed of the operation unit 51 is fast (the rate of change of the operation amount is large), the boost period for expanding the allowable range to the "allowable trigger" is started with the operation as a trigger. Therefore, for example, when the operation state of the operation unit 51 is suddenly switched from full forward to full reverse as in a crash astern, the boost period starts, but the operation state of the operation unit 51 is changed from full forward to full reverse. If you switch slowly, the boost period will not start.

ところで、船舶10の最大船速付近においては、上述したような大きな出力トルクが要求されることはない。そこで、本実施形態に係る船舶制御システム2は、少なくともモータ32の出力トルクによるモータ32の加速領域であってモータ32の高回転側の制限領域L1においては、許容範囲を拡張するブースト処理を制限する。その結果、図6に制限トルクG10として示すラインが、実際のモータ32の出力トルクの上限となる。つまり、図6において、加速領域となる第1象限(右上の領域)及び第3象限(左下の領域)では、モータ32の回転数がある回転数を超えると、モータ32の出力トルクが制限トルクG10に制限される制限領域L1が存在する。 By the way, near the maximum ship speed of the ship 10, such a large output torque as described above is not required. Therefore, the ship control system 2 according to the present embodiment restricts the boost processing that expands the allowable range at least in the acceleration region of the motor 32 by the output torque of the motor 32 and in the restricted region L1 on the high rotation side of the motor 32. do. As a result, the line shown as the limit torque G10 in FIG. 6 becomes the upper limit of the actual output torque of the motor 32 . That is, in FIG. 6, in the first quadrant (upper right region) and the third quadrant (lower left region), which are acceleration regions, when the rotation speed of the motor 32 exceeds a certain rotation speed, the output torque of the motor 32 is reduced to the limit torque. There is a restricted region L1 restricted to G10.

そのため、例えば、操作部51を全速前進から全速後進に素早く切り替えて船体1を急停止させるクラッシュアスターンの実施時には、図7に示すように、モータ32の出力トルクが変化することになる。 Therefore, for example, when performing a crash astern in which the operation unit 51 is quickly switched from full forward to full reverse to quickly stop the hull 1, the output torque of the motor 32 changes as shown in FIG.

すなわち、モータ推進モードにおいて最大船速での航行時には、モータ32の出力トルクは第1象限(右上の領域)における定格トルクG1と負荷特性G3との交点C1上にある。この状態で、操作部51が全速前進から全速後進に切り替えられると、ブースト期間が開始するため、許容範囲が拡張されて、定格トルクG1を超えて許容トルクG2でモータ32を駆動させる(矢印A1)。この時点では、出力部4(プロペラ)は慣性で正回転しているため、モータ32の出力トルクがモータ32の回転数を減少(減速)させる向きに作用する減速領域、つまり図7の第4象限(右下の領域)に移行する。 That is, when sailing at the maximum ship speed in the motor propulsion mode, the output torque of the motor 32 is on the intersection point C1 between the rated torque G1 and the load characteristic G3 in the first quadrant (upper right region). In this state, when the operation unit 51 is switched from full speed forward to full speed reverse, the boost period starts, so the allowable range is expanded and the motor 32 is driven with the allowable torque G2 exceeding the rated torque G1 (arrow A1 ). At this point, the output section 4 (propeller) is rotating forward due to inertia, so the output torque of the motor 32 acts in a direction to decrease (decelerate) the rotational speed of the motor 32, i.e., the fourth Move to quadrant (lower right region).

この状態で、モータ32を負の出力トルクで駆動し続けることで、許容トルクG2に沿って出力部4(プロペラ)の回転数が徐々に低下し、回転数ゼロ(0)を経由して、逆回転へと遷移する(矢印A2,A3)。これにより、モータ32の出力トルクがモータ32の回転数を増加(加速)させる向きに作用する加速領域、つまり図7の第3象限(左下の領域)に移行する。このようにして、モータ32が逆回転すると、出力部4にて船体1を後進させる向きの推力が発生するので、船体1を急停止させるための制動力が作用する。 In this state, by continuing to drive the motor 32 with a negative output torque, the rotation speed of the output section 4 (propeller) gradually decreases along the allowable torque G2, passing through zero rotation speed (0), Transition to reverse rotation (arrows A2, A3). As a result, the output torque of the motor 32 shifts to the acceleration region acting to increase (accelerate) the rotational speed of the motor 32, that is, the third quadrant (lower left region) in FIG. In this manner, when the motor 32 rotates in the reverse direction, a thrust is generated in the output section 4 in a direction to move the hull 1 backward, so that a braking force for stopping the hull 1 suddenly acts.

以上説明したように、本実施形態に係る船舶10の制御方法は、船体1の推進に用いられる動力源として少なくともモータ32を有する船舶10に用いられる。この制御方法は、定常処理と、ブースト処理と、制限処理と、を有する。定常処理では、モータ32の出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部51の操作に応じてモータ32を制御する。ブースト処理では、ブースト期間内に限り、許容範囲を拡張する。制限処理では、少なくともモータ32の出力トルクによるモータ32の加速領域であってモータ32の高回転側の制限領域L1において、ブースト処理を制限する。 As described above, the ship 10 control method according to the present embodiment is used for the ship 10 having at least the motor 32 as a power source used for propulsion of the hull 1 . This control method has a steady process, a boost process, and a limit process. In the steady process, the motor 32 is controlled according to the operation of the operation unit 51 while limiting the output torque of the motor 32 within the allowable range. The boost process extends the allowable range only during the boost period. In the limiting process, the boost process is limited at least in a limiting region L1 on the high rotation side of the motor 32, which is an acceleration region of the motor 32 due to the output torque of the motor 32. FIG.

この構成によれば、モータ32単独であっても、許容範囲を拡張することで、十分な出力トルクが得ることが可能である。そのため、モータ32による航行時(モータ推進モード)に、例えば、全速前進から全速後進に切り替えて船体1を急停止させるクラッシュアスターンのような操船がされた場合等において、操船性(応答性)の向上を図りやすい。しかも、少なくともモータ32の出力トルクによるモータ32の加速領域であってモータ32の高回転側の制限領域L1においては、ブースト処理による許容範囲の拡張が制限されるので、いざという時のクラッシュアスターン等の操作に備えて、許容範囲を拡張する余力を残しておくことが可能である。 According to this configuration, even with the motor 32 alone, it is possible to obtain sufficient output torque by expanding the allowable range. Therefore, during navigation by the motor 32 (motor propulsion mode), for example, when the ship is maneuvered such as a crash astern in which the hull 1 is suddenly stopped by switching from full forward to full reverse, the maneuverability (responsiveness) is improved. It is easy to improve Moreover, at least in the restricted region L1 on the high rotation side of the motor 32, which is the acceleration region of the motor 32 due to the output torque of the motor 32, expansion of the allowable range by the boost process is restricted, so that crash astern in case of emergency is prevented. In preparation for such operations, it is possible to leave a margin for expanding the allowable range.

また、本実施形態に係る船舶10の制御方法は、船体1の推進に用いられる動力源として少なくともモータ32を有する船舶10に用いられる。この制御方法は、定常処理と、ブースト処理と、を有する。定常処理では、モータ32の出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部51の操作に応じてモータ32を制御する。ブースト処理では、ブースト期間内に限り、許容範囲を拡張する。ここで、ブースト期間は、モータ32の目標回転数の閾値以上の変化を伴う操作部51の操作をトリガに開始する。 Further, the control method for the ship 10 according to the present embodiment is used for the ship 10 having at least the motor 32 as a power source used for propulsion of the hull 1 . This control method has a steady process and a boost process. In the steady process, the motor 32 is controlled according to the operation of the operation unit 51 while limiting the output torque of the motor 32 within the allowable range. The boost process extends the allowable range only during the boost period. Here, the boost period is triggered by an operation of the operation unit 51 accompanied by a change in the target rotational speed of the motor 32 equal to or greater than the threshold.

この構成によれば、モータ32単独であっても、許容範囲を拡張することで、十分な出力トルクが得ることが可能である。しかも、モータ32の目標回転数の閾値以上の変化を伴う操作部51の操作をトリガにして、許容範囲を拡張するブースト期間が開始する。そのため、モータ32による航行時(モータ推進モード)に、例えば、全速前進から全速後進に切り替えて船体1を急停止させるクラッシュアスターンのような操船がされた場合等において、操船性(応答性)の向上を図りやすい。 According to this configuration, even with the motor 32 alone, it is possible to obtain sufficient output torque by expanding the allowable range. Moreover, the operation of the operation unit 51 that causes the target rotational speed of the motor 32 to change by a threshold value or more triggers the start of the boost period that extends the allowable range. Therefore, during navigation by the motor 32 (motor propulsion mode), for example, when the ship is maneuvered such as a crash astern in which the hull 1 is suddenly stopped by switching from full forward to full reverse, the maneuverability (responsiveness) is improved. It is easy to improve

また、本実施形態では、制限領域L1は、モータ32の出力トルクによるモータ32の減速領域と加速領域とのうちの加速領域にのみ存在する。つまり、図6のようなモータ32の回転数-トルク特性上でいうところの減速領域となる第2象限(左上の領域)及び第4象限(右下の領域)においては、ブースト処理による許容範囲の拡張が制限されることはない。そのため、クラッシュアスターンのような操船に対しては、ブースト処理による許容範囲の拡張が制限されることはなく、モータ32に大きな出力トルクを要求することが可能である。 Further, in this embodiment, the restricted area L1 exists only in the acceleration area between the deceleration area and the acceleration area of the motor 32 due to the output torque of the motor 32 . That is, in the second quadrant (upper left region) and fourth quadrant (lower right region), which are deceleration regions in terms of the rotation speed-torque characteristics of the motor 32 as shown in FIG. extension is not restricted. Therefore, for maneuvers such as crash astern, the extension of the allowable range by boost processing is not restricted, and it is possible to request a large output torque from the motor 32 .

また、本実施形態に係る制御方法は、制限処理では、モータ32の回転数の増加に伴って許容範囲の拡張量を徐々に小さくする。すなわち、図6に示すように、制限処理によって許容範囲の拡張が制限される際、モータ32の回転数の増加に伴って許容範囲の拡張量を徐々(連続的又は段階的)に小さくすることで、許容トルクG2と定格トルクG1とを制限トルクG10にて滑らかにつなぐ。これにより、モータ32の回転数を上昇させる加速時において、制限処理によって許容範囲の拡張が制限される際、船体1には出力トルクの急変による衝撃が作用しにくい。 Further, in the control method according to the present embodiment, in the limit processing, the expansion amount of the allowable range is gradually decreased as the rotation speed of the motor 32 increases. That is, as shown in FIG. 6, when the expansion of the allowable range is limited by the limiting process, the amount of expansion of the allowable range is gradually (continuously or stepwise) reduced as the rotation speed of the motor 32 increases. , the allowable torque G2 and the rated torque G1 are smoothly connected by the limit torque G10. As a result, during acceleration to increase the rotation speed of the motor 32, when the expansion of the allowable range is restricted by the restriction process, the hull 1 is less likely to be impacted by sudden changes in the output torque.

また、本実施形態では、船舶10の推進モードは、モータ32を船体1の推進に用いるモータ推進モードと、エンジン31を船体1の推進に用いるエンジン推進モードと、エンジン31及びモータ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、を含む。ここで、許容範囲を拡張するブースト処理は、推進モードがモータ推進モードにある場合のみ有効である。すなわち、エンジン推進モードは勿論のこと、ハイブリッド推進モードにおいても、ブースト処理によって許容範囲を拡張することはできないため、モータ32の出力トルクは、拡張前の許容範囲内(定格トルクG1以下)に制限される。これにより、モータ32の出力のみが船体1の推進に用いられる推進モードにおいて、いざという時のクラッシュアスターン等の操作に備えて、許容範囲を拡張する余力を残しておくことが可能である。 Further, in the present embodiment, the propulsion modes of the ship 10 include a motor propulsion mode in which the motor 32 is used to propel the hull 1, an engine propulsion mode in which the engine 31 is used to propel the hull 1, and an engine propulsion mode in which both the engine 31 and the motor 32 are used. and a hybrid propulsion mode used to propel the hull 1 . Here, the boost processing that extends the allowable range is effective only when the propulsion mode is in the motor propulsion mode. That is, not only in the engine propulsion mode, but also in the hybrid propulsion mode, the allowable range cannot be expanded by boost processing, so the output torque of the motor 32 is limited to within the allowable range before expansion (rated torque G1 or less). be done. As a result, in the propulsion mode in which only the output of the motor 32 is used for propulsion of the hull 1, it is possible to leave a margin for expanding the allowable range in preparation for operations such as crash astern in case of emergency.

ところで、本実施形態では、図8に示すように、モータ32を許容トルクG2で駆動可能なブースト期間T1は、一定時間t2以内に限られている。図8は、横軸を時間軸、縦軸をモータ32のトルクとして、許容範囲を拡張するブースト処理が実行されるブースト期間T1における許容範囲(出力トルクの上限値)を表している。言い換えれば、許容範囲を定格トルクG1から許容トルクG2に拡張可能なブースト期間T1は、許容範囲を拡張するブースト処理が開始して一定時間t2が経過すると終了する。つまり、ブースト処理は時間的な制限がある時限的な処理であって、一定時間t2が経過すると、許容範囲は拡張前の定格トルクG1に戻る。これにより、許容範囲を拡張するブースト処理は、一定時間t2内に限り継続できるので、モータ32に過剰な負担がかかることを回避できる。 By the way, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the boost period T1 during which the motor 32 can be driven with the allowable torque G2 is limited within a certain period of time t2. FIG. 8 shows the allowable range (upper limit of the output torque) during the boost period T1 during which the boost process for expanding the allowable range is executed, with the horizontal axis representing the time axis and the vertical axis representing the torque of the motor 32 . In other words, the boost period T1 in which the allowable range can be extended from the rated torque G1 to the allowable torque G2 ends after a certain period of time t2 has elapsed since the boost process for extending the allowable range started. That is, the boost process is a time-limited process with a time limit, and after a certain period of time t2 elapses, the allowable range returns to the rated torque G1 before expansion. As a result, the boost process for extending the allowable range can be continued only within the fixed time t2, so that an excessive load on the motor 32 can be avoided.

また、本実施形態に係る制御方法は、ブースト処理では、ブースト期間T1内における時間経過に伴って許容範囲の拡張量を徐々に小さくする。すなわち、図8に示すように、ブースト処理によって許容範囲が定格トルクG1から許容トルクG2に拡張された状態で、時間経過に伴って許容範囲の拡張量を徐々(連続的又は段階的)に小さくすることで、許容トルクG2と定格トルクG1とを滑らかにつなぐ。図8の例では、一定時間t2よりも短い所定時間t1が経過した時点で、拡張量の減少が開始し、一定時間t2が経過してブースト期間T1が終了する時点では、許容範囲が定格トルクG1となるように、時間経過に比例して拡張量が減少する。これにより、一定時間t2が経過してブースト処理が強制的に終了する際、船体1には出力トルクの急変による衝撃が作用しにくい。所定時間t1は、例えば、一定時間t2の半分程度の時間であって、一定時間t2が10秒であれば所定時間t1は5秒程度となる。 Further, in the boost process, the control method according to the present embodiment gradually reduces the expansion amount of the allowable range as time elapses within the boost period T1. That is, as shown in FIG. 8, in a state in which the allowable range is expanded from the rated torque G1 to the allowable torque G2 by the boost process, the amount of expansion of the allowable range is gradually (continuously or stepwise) decreased over time. By doing so, the allowable torque G2 and the rated torque G1 are smoothly connected. In the example of FIG. 8, when the predetermined time t1 shorter than the predetermined time t2 elapses, the expansion amount starts to decrease, and when the predetermined time t2 elapses and the boost period T1 ends, the allowable range reaches the rated torque. The expansion amount decreases in proportion to the passage of time so as to reach G1. As a result, when the boost process is forcibly terminated after the lapse of the fixed time t2, the hull 1 is less likely to be impacted by a sudden change in the output torque. The predetermined time t1 is, for example, about half the predetermined time t2, and if the predetermined time t2 is 10 seconds, the predetermined time t1 is about 5 seconds.

また、本実施形態では、ブースト期間T1の終了後に回復期間が経過すると、ブースト処理を再び実行可能である。すなわち、例えば、一定時間t2が経過してブースト期間T1が終了した後、モータ32の冷却等に必要な回復期間が経過すると、ブースト期間T1の残り時間が回復する。その結果、一度、ブースト処理によって許容範囲を拡張し、モータ32の出力トルクを増大させた後でも、回復期間の経過を待って、再びモータ32の出力トルクを増大させることができる。 Further, in this embodiment, the boost process can be executed again when the recovery period elapses after the end of the boost period T1. That is, for example, after the boost period T1 ends after a certain period of time t2 has elapsed, the remaining time of the boost period T1 recovers when the recovery period necessary for cooling the motor 32 or the like elapses. As a result, even after the allowable range is expanded by the boost process and the output torque of the motor 32 is increased, the output torque of the motor 32 can be increased again after the recovery period has elapsed.

具体的に、本実施形態では、許容範囲を拡張するブースト処理が実行されるブースト期間T1は一定時間t2であるところ、ブースト処理の実行中には、一定時間t2のカウントダウンが進行し、残り時間がゼロ(0)になった時点でブースト処理が強制終了する。そのため、カウントダウンはブースト処理の開始と同時に開始し、ブースト期間T1の途中でブースト処理が終了した場合には、その時点でカウントダウンが停止する。そして、残り時間がある状態でブースト処理が再開すると、当該残り時間からカウントダウンが再開する。例えば、一定時間t2が10秒である場合に、ブースト処理の開始から7秒でブースト処理を終了した場合には、ブースト期間T1の残り時間は3秒となる。この場合にブースト処理が再開すると、最長3秒のブースト期間T1に限り、ブースト処理が可能となる。 Specifically, in the present embodiment, the boost period T1 during which the boost process for extending the allowable range is performed is the constant time t2. becomes zero (0), the boost process is forcibly terminated. Therefore, the countdown starts simultaneously with the start of the boost process, and when the boost process ends in the middle of the boost period T1, the countdown stops at that point. Then, when the boost process is restarted with the remaining time remaining, the countdown restarts from the remaining time. For example, if the fixed time t2 is 10 seconds and the boost process ends 7 seconds after the start of the boost process, the remaining time of the boost period T1 is 3 seconds. In this case, when the boost process is resumed, the boost process can be performed only during the boost period T1 of 3 seconds at maximum.

ここで、回復期間の長さに応じて、回復するブースト期間T1の残り時間が変化してもよい。一例として、回復期間に対してブースト期間T1の残り時間が10分の1だけ回復すると仮定する。この場合、ブースト期間T1を使い切って残り時間がゼロ(0)の状態から、10秒経過するとブースト期間T1の残り時間は1秒まで回復し、100秒経過するとブースト期間T1の残り時間は10秒まで回復する。 Here, the remaining time of the recovery boost period T1 may change according to the length of the recovery period. As an example, assume that the remaining time of the boost period T1 recovers by a factor of 10 relative to the recovery period. In this case, after the boost period T1 is used up and the remaining time is zero (0), after 10 seconds, the remaining time of the boost period T1 recovers to 1 second, and after 100 seconds, the remaining time of the boost period T1 is 10 seconds. recover up to

[4.2]制御系の一例
次に、船舶制御システム2のうち特に定常処理部24、ブースト処理部25及び制限処理部26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。
[4.2] An example of a control system Next, an example of a control system for embodying the processes performed particularly by the steady-state processing unit 24, the boost processing unit 25, and the limit processing unit 26 of the ship control system 2 will be described. do.

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、モータ推進モードにおいては、モータ32の指示トルク(出力トルクの指示値)を、許容範囲内に制限することができる。図9に示す制御系では、モータ32の目標回転数と実回転数(実際の回転数)とが入力されることで、モータ32の指示トルクが出力される。具体的に、回転数制御のブロックB1では、目標回転数及び実回転数に基づいて、モータ32の目標トルクを決定する。トルク制限のブロックB2では、目標トルクに出力トルクの制限を加えることにより、指示トルクを算出する。このとき、トルク制限のブロックB2は、許容範囲内に出力トルクを制限するべく、出力トルクの上限を設定して当該上限以下の指示トルクを算出する。 That is, according to the control system shown in the block diagram of FIG. 9, in the motor propulsion mode, the indicated torque (indicated value of the output torque) of the motor 32 can be limited within the allowable range. In the control system shown in FIG. 9, the commanded torque of the motor 32 is output by inputting the target rotation speed and the actual rotation speed (actual rotation speed) of the motor 32 . Specifically, in the rotation speed control block B1, the target torque of the motor 32 is determined based on the target rotation speed and the actual rotation speed. In the torque limit block B2, the command torque is calculated by adding the limit of the output torque to the target torque. At this time, the torque limiting block B2 sets an upper limit of the output torque and calculates an indicated torque equal to or lower than the upper limit in order to limit the output torque within an allowable range.

許容範囲は、航行トルク制限のブロックB3、及び時間制限のブロックB4にて算出される。航行トルク制限のブロックB3では、図6に示すような、モータ32の回転数-トルク特性のマップを参照して、実回転数から出力トルクの上限値(許容範囲)を算出する。すなわち、ブロックB3は、回転数が定格トルクG1と負荷特性G3との交点C1以下の範囲で、定格トルクG1以上許容トルクG2以下のトルクを、上限値として算出する。時間制限のブロックB4では、図8に示すような、時間-トルク特性のマップを参照して、ブースト期間T1の開始からの経過時間に応じて出力トルクの上限値(許容範囲)を算出する。すなわち、ブロックB4は、指示トルクが定格トルクG1を超えている間、ブースト期間T1のカウントダウンを進行し、ブースト期間T1の残り時間がゼロ(0)になれば、定格トルクG1を出力トルクの上限値(許容範囲)とする。さらに、ブロックB4は、指示トルクが定格トルクG1以下の時間も回復期間としてカウントし、当該回復期間に応じてブースト期間T1の残り時間を回復させる。 The allowable range is calculated in the cruise torque limit block B3 and the time limit block B4. In the cruise torque limit block B3, the upper limit value (permissible range) of the output torque is calculated from the actual rotation speed by referring to the rotation speed-torque characteristic map of the motor 32 as shown in FIG. That is, the block B3 calculates a torque equal to or greater than the rated torque G1 and equal to or less than the allowable torque G2 as the upper limit value in a range where the rotational speed is equal to or less than the intersection point C1 between the rated torque G1 and the load characteristic G3. In a time limit block B4, a time-torque characteristic map such as that shown in FIG. 8 is referenced to calculate the upper limit value (permissible range) of the output torque according to the elapsed time from the start of the boost period T1. That is, the block B4 advances the countdown of the boost period T1 while the indicated torque exceeds the rated torque G1, and when the remaining time of the boost period T1 becomes zero (0), the rated torque G1 is set to the upper limit of the output torque. value (acceptable range). Furthermore, the block B4 counts the time during which the commanded torque is equal to or less than the rated torque G1 as a recovery period, and recovers the remaining time of the boost period T1 according to the recovery period.

[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10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 ship 10 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 10 .

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の定常処理部24は、モータ32の出力トルクの許容範囲を定格トルクG1に設定する(S1)。ステップS2では、船舶制御システム2は、モータ32の目標回転数の閾値以上の変化を伴うような、操作部51の急な操作がなされたか否かを判断する。クラッシュアスターンのように操作部51の操作量の変化率が所定値以上となる操作がなされていれば(S2:Yes)、船舶制御システム2は処理をステップS3に移行させる。一方、操作部51の急な操作がなされていなければ(S2:No)、船舶制御システム2は処理をステップS1に移行させる。 That is, in the control method according to this embodiment, the steady-state processing unit 24 of the ship control system 2 sets the allowable range of the output torque of the motor 32 to the rated torque G1 (S1). In step S2, the ship control system 2 determines whether or not the operation unit 51 has been suddenly operated such that the change in the target rotation speed of the motor 32 is greater than or equal to the threshold value. If an operation, such as a crash astern, is performed in which the change rate of the operation amount of the operation unit 51 is equal to or greater than a predetermined value (S2: Yes), the ship control system 2 shifts the process to step S3. On the other hand, if the operation unit 51 is not suddenly operated (S2: No), the ship control system 2 shifts the process to step S1.

ステップS3では、船舶制御システム2は、ブースト期間T1の残り時間がゼロ(0)より大きいか否かを判断する。既にブースト処理を行った直後等で、ブースト期間T1の残り時間がゼロ(0)であれば(S3:No)、船舶制御システム2は処理をステップS1に移行させる。一方、ブースト期間T1の残り時間がゼロ(0)より大きければ(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 S3, the ship control system 2 determines whether or not the remaining time of the boost period T1 is greater than zero (0). If the remaining time of the boost period T1 is zero (0) immediately after the boost process has already been performed (S3: No), the ship control system 2 shifts the process to step S1. On the other hand, if the remaining time of the boost period T1 is greater than zero (0) (S3: Yes), the ship control system 2 shifts the process to step S4.

ステップS4では、船舶制御システム2のブースト処理部25は、許容範囲を許容トルクG2まで拡張する。ただし、図8に示すように、残り時間によっては、許容範囲は許容トルクG2よりも小さなトルクまで拡大される。次のステップS5では、船舶制御システム2は、モータ32の回転数が制限領域L1に到達したか否かを判断する。モータ32の回転数が高回転に達して制限領域L1に到達した場合(S5:Yes)、船舶制御システム2は処理をステップS1に移行させる。このとき、船舶制御システム2の制限処理部26は、ブースト処理を無効化して、モータ32の出力トルクの許容範囲を定格トルクG1に設定する(S1)。一方、モータ32の回転数が高回転に達して制限領域L1に到達していなければ(S5:No)、船舶制御システム2は処理をステップS3に移行させる。 In step S4, the boost processing unit 25 of the ship control system 2 expands the allowable range up to the allowable torque G2. However, as shown in FIG. 8, the allowable range is expanded to torque smaller than the allowable torque G2 depending on the remaining time. In the next step S5, the ship control system 2 determines whether or not the rotation speed of the motor 32 has reached the limit area L1. When the number of rotations of the motor 32 reaches the high rotation speed and reaches the restricted area L1 (S5: Yes), the ship control system 2 shifts the process to step S1. At this time, the limit processor 26 of the ship control system 2 disables the boost process and sets the allowable range of the output torque of the motor 32 to the rated torque G1 (S1). On the other hand, if the number of rotations of the motor 32 has reached high rotation and has not reached the limit area L1 (S5: No), the ship control system 2 shifts the process to step S3.

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10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 S5. However, the flowchart shown in FIG. 10 is merely an example, and processes may be added or omitted as appropriate, and the order of the processes may be changed as appropriate.

[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 ship control system 2 in the present disclosure includes a computer system. A 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 recorded in advance in the memory of the computer system, may be provided through an electric communication line, or may be recorded in a non-temporary recording medium such as a computer system-readable memory card, optical disk, or hard disk drive. may be provided. Moreover, some or all of the functional units included in the ship control system 2 may be configured by 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。 In addition, it is not an essential configuration of the ship control system 2 that at least part of the functions of the ship control system 2 are integrated in one housing. It may be distributed and provided. Conversely, in Embodiment 1, the functions distributed to multiple devices (eg, the ship control system 2 and the operation device 5) may be integrated into 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 part of the ship control system 2 is not limited to being mounted on the hull 1 and 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, communication between the server device and the hull 1 (a communication device thereof) enables the ship 10 to be controlled by the ship control system 2. (hull 1) can be controlled. At least part of the functions of the ship control system 2 may be realized by a 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。 In addition, the vessel 10 is not limited to a pleasure boat, but may be a commercial vessel including a cargo ship and a cargo-passenger vessel, a work vessel including a tugboat and a salvage vessel, a special vessel including a meteorological observation vessel and a training vessel, a fishing vessel, a naval vessel, and the like. may Further, the vessel 10 is not limited to a manned type with an operator on board, but may be an unmanned type vessel that can be remotely controlled by a person (operator) or can be operated autonomously.

また、エンジン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。モータ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。また、モータ32は、例えば、燃料電池又は太陽光発電装置等の発電装置から供給される電力により駆動されてもよい。 Also, the engine 31 is not limited to a diesel engine, and may be, for example, an engine other than a diesel engine. The motor 32 is also not limited to an AC motor, and may be a DC motor, for example. Also, the motor 32 may be driven by electric power supplied from a power generator such as a fuel cell or a solar power generator, for example.

また、船舶10は、船体1にエンジン31及びモータ32を含む複数の動力源を備えていればよく、例えば、エンジン31及びモータ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 ship 10 only needs to have a plurality of power sources including the engine 31 and the motor 32 in the hull 1. For example, in addition to the engine 31 and the motor 32, the ship 10 may have three or more power sources such as a third power source. It may have a power source.

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 operation unit 51 is not limited to an operation lever, and may be, for example, a foot-operated operation pedal, touch panel, keyboard, pointing device, or the like. If the operation unit 51 is an operation pedal, the amount of depression is the amount of operation of the operation unit 51 . Furthermore, the operation unit 51 may employ a form of voice input, gesture input, input of an operation signal from another terminal, or the like.

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 ship control system 2 automatically switches the propulsion mode according to the current position of the ship 1, the navigation situation of the ship 1 such as ship speed, or the remaining capacity of the main battery 352. you can go

また、許容範囲を拡張するブースト処理は、推進モードがモータ推進モードにある場合に限らず、ハイブリッド推進モードにおいても有効であってもよい。あるいは、ブースト処理は、推進モードがハイブリッド推進モードにある場合のみ有効であってもよい。 Also, the boost process that extends the allowable range may be effective not only when the propulsion mode is the motor propulsion mode, but also in the hybrid propulsion mode. Alternatively, boost processing may be effective only when the propulsion mode is in hybrid propulsion mode.

また、ブースト期間T1を開始するためのトリガは、操作部51の操作速度(回転速度)が所定値以上であることに限らない。例えば、操作部51が緊急停止ボタンを含む場合には、当該緊急停止ボタンが押操作されることをもって、モータ32の目標回転数の閾値以上の変化を伴う操作部51の操作とし、これをトリガにブースト期間T1を開始してもよい。あるいは、操作部51の操作によらずに、その他の発動条件を満たすことをトリガにして、ブースト期間T1が開始してもよい。 Further, the trigger for starting the boost period T1 is not limited to the operation speed (rotational speed) of the operation unit 51 being equal to or higher than a predetermined value. For example, if the operation unit 51 includes an emergency stop button, pressing the emergency stop button is regarded as an operation of the operation unit 51 that causes a change in the target rotational speed of the motor 32 equal to or greater than the threshold, and this is a trigger. The boost period T1 may start at . Alternatively, the boost period T<b>1 may be started not by the operation of the operation unit 51 but by the satisfaction of other activation conditions as a trigger.

(実施形態2)
本実施形態に係る船舶10Aの制御方法は、図11に示すように、動力源としてモータ32のみを有する船舶10Aに用いられる点で、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)
The control method for a vessel 10A according to this embodiment differs from the control method according to the first embodiment in that it is used for a vessel 10A having only a motor 32 as a power source, as shown in FIG. In the following, configurations similar to those of the first embodiment are denoted by common reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

すなわち、本実施形態では、船体1の駆動ユニット3は動力源としてエンジン31(図2参照)を含まない。また、船舶制御システム2においては、モード切替処理部21(図2参照)及びエンジン制御部22(図2参照)が省略されている。このように、モータ32のみを動力源として有する船舶10Aであっても、実施形態1と同様に、モータ32の出力トルクを制限する処理を適用可能である。 That is, in this embodiment, the drive unit 3 of the hull 1 does not include the engine 31 (see FIG. 2) as a power source. Further, in the ship control system 2, the mode switching processing section 21 (see FIG. 2) and the engine control section 22 (see FIG. 2) are omitted. As described above, the process of limiting the output torque of the motor 32 can be applied to the marine vessel 10A having only the motor 32 as a power source, as in the first embodiment.

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
10,10A 船舶
24 定常処理部
25 ブースト処理部
26 制限処理部26
31 エンジン
32 モータ
51 操作部
L1 制限領域
T1 ブースト期間
t2 一定時間
1 Hull 2 Ship Control System 10, 10A Ship 24 Steady Processing Section 25 Boost Processing Section 26 Limit Processing Section 26
31 engine 32 motor 51 operating unit L1 restricted area T1 boost period t2 fixed time

Claims (12)

船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられ、
前記モータの出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部の操作に応じて前記モータを制御する定常処理と、
ブースト期間内に限り、前記許容範囲を拡張するブースト処理と、
少なくとも前記モータの出力トルクによる前記モータの加速領域であって前記モータの高回転側の制限領域において、前記ブースト処理を制限する制限処理と、を有する、
船舶の制御方法。
Used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the hull,
a steady process of controlling the motor according to the operation of the operation unit while limiting the output torque of the motor within an allowable range;
a boost process that expands the allowable range only within the boost period;
limiting processing for limiting the boost processing at least in an acceleration region of the motor due to the output torque of the motor and a limitation region on the high rotation side of the motor;
Vessel control method.
前記制限領域は、前記モータの出力トルクによる前記モータの減速領域と、前記加速領域とのうちの前記加速領域にのみ存在する、
請求項1に記載の船舶の制御方法。
The restricted area exists only in the acceleration area of the deceleration area of the motor due to the output torque of the motor and the acceleration area.
A ship control method according to claim 1 .
前記ブースト期間は、前記モータの目標回転数の閾値以上の変化を伴う前記操作部の操作をトリガに開始する、
請求項1又は2に記載の船舶の制御方法。
The boost period is triggered by an operation of the operation unit accompanied by a change equal to or greater than a threshold of the target rotation speed of the motor.
The ship control method according to claim 1 or 2.
前記制限処理では、前記モータの回転数の増加に伴って前記許容範囲の拡張量を徐々に小さくする、
請求項1~3のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。
In the limiting process, the expansion amount of the allowable range is gradually reduced as the number of revolutions of the motor increases.
A ship control method according to any one of claims 1 to 3.
前記ブースト期間は、前記ブースト処理が開始して一定時間が経過すると終了する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。
The boost period ends when a certain period of time elapses after the boost process is started.
A ship control method according to any one of claims 1 to 4.
前記ブースト処理では、前記ブースト期間内における時間経過に伴って前記許容範囲の拡張量を徐々に小さくする、
請求項5に記載の船舶の制御方法。
In the boost process, the amount of expansion of the allowable range is gradually reduced as time passes within the boost period.
A ship control method according to claim 5 .
前記ブースト期間の終了後に回復期間が経過すると、前記ブースト処理を再び実行可能である、
請求項5又は6に記載の船舶の制御方法。
When a recovery period elapses after the boost period ends, the boost process can be executed again.
The ship control method according to claim 5 or 6.
前記船舶の推進モードは、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、エンジンを前記船体の推進に用いるエンジン推進モードと、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、を含み、
前記ブースト処理は、前記推進モードが前記モータ推進モードにある場合のみ有効である、
請求項1~7のいずれか1項に記載の船舶の制御方法。
The propulsion modes of the ship include a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull, an engine propulsion mode in which an engine is used to propel the hull, and a hybrid propulsion mode in which both the engine and the motor are used to propel the hull. including mode and
the boost process is effective only when the propulsion mode is in the motor propulsion mode;
A ship control method according to any one of claims 1 to 7.
船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられ、
前記モータの出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部の操作に応じて前記モータを制御する定常処理と、
ブースト期間内に限り、前記許容範囲を拡張するブースト処理と、を有し、
前記ブースト期間は、前記モータの目標回転数の閾値以上の変化を伴う前記操作部の操作をトリガに開始する、
船舶の制御方法。
Used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the hull,
a steady process of controlling the motor according to the operation of the operation unit while limiting the output torque of the motor within an allowable range;
a boost process that expands the allowable range only within a boost period;
The boost period is triggered by an operation of the operation unit accompanied by a change equal to or greater than a threshold of the target rotation speed of the motor.
Vessel control method.
請求項1~9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。
The ship control method according to any one of claims 1 to 9,
A vessel control program for execution by one or more processors.
船体の推進に用いられる動力源として少なくともモータを有する船舶に用いられ、
前記モータの出力トルクを許容範囲内に制限しつつ、操作部の操作に応じて前記モータを制御する定常処理部と、
ブースト期間内に限り、前記許容範囲を拡張するブースト処理部と、
少なくとも前記モータの出力トルクによる前記モータの加速領域であって前記モータの高回転側の制限領域において、前記ブースト処理部による前記許容範囲の拡張を制限する制限処理部と、を備える、
船舶制御システム。
Used in a ship having at least a motor as a power source used for propulsion of the hull,
a steady processing unit that controls the motor according to the operation of the operation unit while limiting the output torque of the motor within an allowable range;
a boost processing unit that expands the allowable range only within a boost period;
a restriction processing unit that restricts expansion of the allowable range by the boost processing unit at least in an acceleration region of the motor due to the output torque of the motor and a restriction region on the high rotation side of the motor;
Ship control system.
請求項11に記載の船舶制御システムと、
前記船体と、を備える、
船舶。
A ship control system according to claim 11;
the hull; and
vessel.
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