JP2011176074A - 駆動制御装置及びこれを搭載した乗り物 - Google Patents
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Abstract
【課題】密閉された防水仕様のケース内部が高温になるのを防止することができ、さらに制御部自体を効果的に冷却することが可能なモータの駆動制御装置を提供する。
【解決手段】モータボート1のモータ13の駆動制御装置20は、ユニットケース21と、ユニットケース21に取り付けられ、放熱フィン31を有する制御部30と、ユニットケース21に設けられ、制御部30の放熱フィン31をユニットケース21側面から外部に露出させる開口部21cと、を備える。これにより、制御部30の放熱フィン31がユニットケース21の外気に直接晒されることになる。
【選択図】図3
【解決手段】モータボート1のモータ13の駆動制御装置20は、ユニットケース21と、ユニットケース21に取り付けられ、放熱フィン31を有する制御部30と、ユニットケース21に設けられ、制御部30の放熱フィン31をユニットケース21側面から外部に露出させる開口部21cと、を備える。これにより、制御部30の放熱フィン31がユニットケース21の外気に直接晒されることになる。
【選択図】図3
Description
本発明は、車両や船舶などの乗り物に搭載されたモータの駆動制御装置に関する。また、この駆動制御装置を搭載した乗り物に関する。
従来、自動車や船舶などといった乗り物は、ガソリンや軽油、重油等を燃料として駆動力を得るエンジンを駆動源とするのが一般的であった。しかしながら昨今、環境保護の対策として、電力をエネルギーとして駆動力を得るモータを駆動源とする乗り物の開発に注目が集まっている。
モータの制御回路にはインバータ回路が利用されることが多い。インバータ回路は電源部から供給された直流電力をモータの駆動に必要な交流電力に変換する機能を備えている。インバータ回路はFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)などで構成されるスイッチング素子を備えており、このスイッチング素子を制御して電流の導通、遮断を繰り返すことにより直流電力を交流電力に変換する。
インバータ回路についてはスイッチング素子が発生する熱が大きな問題となっている。そこで、このようなインバータ回路からの発熱に起因する問題を解消するための対策が講じられた制御装置が提案され、その例を特許文献1〜3に見ることができる。特許文献1〜3に記載されたインバータ回路を備えた制御部は多数の放熱フィンを備え、インバータ回路を効果的に冷却するようにしている。
ここで、船舶などの水上乗り物にモータを搭載したり、電源部や制御部などの収容ケースを外部に露出させる形で車両に搭載したりする場合、その電源部や制御部などを例えば密閉された防水仕様のケースの内部に収容する必要がある。しかしながら、そのようなケース内部にインバータ回路を備えた制御部を収容すると、放熱作用が低下して制御部内のインバータ回路等の電気回路が破壊されてしまう可能性がある。さらに、ケース内部が高温になって電源部など他の箇所が故障してしまう虞もある。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、放熱フィンが設けられた制御部を密閉された防水仕様のケース内部に収容する場合であっても、制御部自体が高温になるのを防止することができ、さらに制御部を効果的に冷却することが可能なモータの駆動制御装置を提供することを目的とする。また、このような駆動制御装置を搭載することにより、放熱作用が向上した信頼性の高い乗り物を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は、乗り物のモータの駆動制御装置であって、ユニットケースと、前記ユニットケースに取り付けられ、放熱フィンを有する制御部と、前記ユニットケースに設けられ、前記制御部の前記放熱フィンを前記ユニットケース側面から外部に露出させる開口部と、を備えることとした。
この構成によれば、制御部の放熱フィンがユニットケースの外気に直接晒されることになる。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記放熱フィンは、横方向に延びる複数の板状部材で構成されるとともに、隣り合う放熱フィンが間隔をあけて対向するように上下方向に並べて設けられていることとした。
この構成によれば、複数の放熱フィンの間を風が流通し易くなり放熱作用が向上する。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記放熱フィンは、上下方向に延びる複数の板状部材で構成されるとともに、隣り合う放熱フィンが間隔をあけて対向するように横方向に並べて設けられていることとした。
この構成によれば、放熱フィンを複数設けることによって放熱作用が向上することに加えて、水滴が放熱フィンの箇所に付いた場合に下方に流れ易くなる。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記開口部の、前記ユニットケースと前記制御部との間にシール部材を備えることとした。
この構成によれば、制御部の放熱作用の向上を図って設けた開口部の、ユニットケースと制御部との間からユニットケース内部に水が浸入するのを阻止できる。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記ユニットケースは、前記制御部が取り付けられた側面に補強部材が設けられていることとした。
放熱作用の向上を図って制御部を取り付けるための開口部をユニットケース側面に設けることでユニットケース側面の強度が低下する可能性があるが、この構成によれば、ユニットケース側面の強度が向上する。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記ユニットケース内の、前記ユニットケース内底面より高い箇所に配置された電源部を備えることとした。
この構成によれば、例えば制御部の放熱作用の向上を図って設けた開口部からユニットケース内部に水が浸入したとしても、電源部が浸水するのを阻止できる。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記ユニットケース内に複数配置された電源部と、前記複数の電源部の電力供給源を切り替える電源部切り替えスイッチと、を備え、前記制御部は、前記電源部切り替えスイッチからの入力に基づいて、電力供給源としての前記電源部を切り替えることとした。
例えば、雨中や水上でユニットケースを開放するなどして電源部を取り替えるのは、ユニットケース内部に水が浸入する可能性があって危険であるが、この構成によれば、スイッチひとつで簡単に電力供給源としての電源部が切り替わる。
また、上記構成の駆動制御装置において、前記ユニットケース内に複数配置された電源部を備え、前記制御部は、前記複数の電源部のその一の前記電源部の電気的容量が所定容量になったとき、電力供給源を他の前記電源部に切り替えることとした。
例えば、雨中や水上でユニットケースを開放するなどして電源部を取り替えるのは、ユニットケース内部に水が浸入する可能性があって危険であるが、この構成によれば、電力供給源としての電源部が自動的に切り替わる。
なお、上記「所定容量」は予め設定した電源部の任意の電気的容量であり、例えば電源部の電圧や電源部SOC(State Of Charge:充電状態)等の指標によってゼロ、或いはゼロに比較的近い値などといった容量として構わない。後述する実施形態では「所定容量」を「SOCで1%」と設定しているが、このような電気的容量に限定されるわけではない。
また本発明では、上記駆動制御装置を乗り物に搭載することとした。
この構成によれば、乗り物において、制御部の放熱フィンがユニットケース外気に直接晒され、放熱作用が向上する。
本発明の構成によれば、放熱フィンが設けられた制御部を密閉された防水仕様のユニットケース内部に収容する場合であっても、放熱フィンがユニットケース外気に直接晒される。したがって、制御部自体が高温になるのを防止することが可能なモータの駆動制御装置を提供することができる。さらに、複数の放熱フィンによって制御部を効果的に冷却することが可能なモータの駆動制御装置を提供することができる。また、このような駆動制御装置を搭載することにより、制御部自体の放熱作用が向上した信頼性の高い乗り物を提供することが可能である。
以下、本発明の実施形態を図1〜図12に基づき説明する。ここでは、本発明の駆動制御装置を搭載した乗り物の一例として水上乗り物であるモータボートを掲げて説明するものとする。説明における前後、左右の方向や位置はモータボートに乗った操縦者を基準とする。
最初に、本発明の第1の実施形態に係る駆動制御装置を搭載したモータボートについて、図1及び図2を用いてその構造を説明する。図1は駆動制御装置を搭載したモータボートを示す左側面図、図2はモータボートの構成を示すブロック図である。
モータボート1は、図1及び図2に示すように船体2、船外機10、及び駆動制御装置20を備えている。船外機10は船体2の船尾に、駆動制御装置20は船体2内部の前後方向略中央部に配置されている。船外機10と駆動制御装置20とは動力線及び信号線で構成されるケーブル3で接続されている。
船外機10はそのハウジング11の前方にハンドル12を、内部にモータ13、ドライブシャフト14、シフト装置15、及びプロペラシャフト16を、下部にプロペラ17を備えている。
ハンドル12は船外機10の前方に向かって延びるレバー形状をなし、これを左右に振ることにより船外機10自体を左右に操舵可能になっている。ハンドル12にはモータボート1の加減速時に用いるスロットル12aと、前進、中立、及び後進を切り替えるシフトレバー12bとが設けられている。
モータ13は船外機10内部の上部に配置され、下方に向かって略垂直にドライブシャフト14が延びている。ドライブシャフト14の下端にはピニオン14aが設けられ、この箇所にシフト装置15と略水平に延びるプロペラシャフト16とが配置されている。
シフト装置15にはプロペラシャフト16と軸線を一致させて設けられた前進ギア15aと後進ギア15bとが備えられている。シフト装置15はシフトレバー12bの操作に基づきピニオン14aに対する前進ギア15aと後進ギア15bとの噛み合わせを変更することにより、プロペラシャフト16の回転方向を切り替える。
プロペラ17はプロペラシャフト16の先端に取り付けられ、船外機10下部において後方を向く形で設けられている。プロペラ17がモータ13からの動力を得て、モータボート1は前進、或いは後進させる。
駆動制御装置20はそのユニットケース21に、制御部30と、電源部である第1バッテリ22及び第2バッテリ23と、操作パネル40とを備えている。
制御部30は一般的なマイコンやインバータ回路(ともに図示せず)などによって構成されている。制御部30はその内部に記憶、入力されたプログラムやデータに基づいてスロットル12aの開き具合に応じた駆動制御指令をモータ13に送り、モータ13を駆動させる。
第1バッテリ22及び第2バッテリ23はモータ13や制御部30、操作パネル40に電力を供給する。第1バッテリ22と第2バッテリ23とのいずれを使用するかは操作パネル40の電源部切り替えスイッチ42によって手動で、或いは制御部30によって自動的に切り替えられる。
操作パネル40は表示部41と電源部切り替えスイッチ42とを備えている。表示部41は走行速度や操作指令などを表示する。電源部切り替えスイッチ42は手動で、電力供給源としての電源部を第1バッテリ22と第2バッテリ23とのいずれにするか切り替えることができる。
船外機10と駆動制御装置20との間の箇所にはモータボート1の操縦者が乗り込む操縦席4が設けられている。この操縦席4に座って、操縦者は船外機10と駆動制御装置20とを操作する。
続いて、駆動制御装置20の詳細な構成について、図1に加えて、図3〜図10を用いて説明する。図3は駆動制御装置20の斜視図、図4は駆動制御装置20の左側面図、図5は駆動制御装置20の垂直断面正面図、図6は駆動制御装置20の上面図にして、蓋を開放した状態を示すもの、図7は駆動制御装置20の補強部材、シール部材、及び制御部の取り付けを説明する部分上面図、図8は駆動制御装置20の補強部材、シール部材、及び制御部の取り付けを説明する部分斜視図、図9は駆動制御装置20の上面図、図10は操作パネル40の上面図である。
駆動制御装置20は、先に説明したユニットケース21と、制御部30と、電源部である第1バッテリ22及び第2バッテリ23と、操作パネル40とに加えて、シール部材であるパッキン24と、補強部材25と、電源部支持台26とを備えている。
ユニットケース21は合成樹脂で構成され、図3〜図6に示すようにケース本体21aと、蓋21bとを備えている。ケース本体21aは矩形箱型をなし、内部に対して備品を出し入れできるよう開放された上面の箇所を蓋21bでカバーするようになっている。ユニットケース21はケース本体21aが蓋21bによって密閉された防水仕様のケースである。
制御部30は、図1及び図3に示すようにユニットケース21の左側面上部に取り付けられている。そして、制御部30は、図5〜図8に示すように直方体形状をなし、その表面の一部に複数の放熱フィン31を備えている。複数の放熱フィン31は各々が一定の方向に延びる板状部材で構成され、隣り合う放熱フィン31が間隔をあけて対向するように上下方向に並べて設けられている。
制御部30が取り付けられるユニットケース21の側面には、図5及び図8に示すように開口部21cが設けられている。開口部21cは制御部30が嵌合する形状、大きさをなしている。そして、開口部21cを通して複数の放熱フィン31がユニットケース21側面から外部に露出するように、制御部30はユニットケース21の内側から開口部21cに嵌合させて、取り付けられている。このとき、複数の放熱フィン31が横方向に延びる向きで、制御部30はユニットケース21側面に取り付けられている。したがって、制御部30の放熱フィン31がユニットケース21の外気に直接晒されることになる。そして、複数の放熱フィン31の間を風が流通し易くなり制御部30自体に対する放熱作用が向上する。モータボート1が走行すると制御部30の放熱効果がさらに高められる。
また、図7及び図8に示すようにユニットケース21側面と制御部30との間にはシール部材であるパッキン24が備えられている。パッキン24は制御部30の周りをぐるりと囲む矩形環状をなしている。これにより、制御部30の放熱作用の向上を図って設けた開口部21cの、ユニットケース21と制御部30との間からユニットケース21内部に水が浸入するのを阻止できる。
また、制御部30が取り付けられたユニットケース21側面の内面には補強部材25が備えられている。補強部材25は上下方向に長く延び、横方向に開口部21cよりやや大きい矩形の枠形状をなしている。開口部21cをユニットケース21側面に設けることでユニットケース21側面の強度が低下する可能性があるが、この構成によれば、ユニットケース21側面の強度が向上する。
電源部である第1バッテリ22及び第2バッテリ23は、図5及び図6に示すようにユニットケース21の内部に配置されている。第1バッテリ22及び第2バッテリ23は上下及び横方向に長く延びる直方体形状をなし、互いが前後に並べて配置されている。モータボート1のような水上乗り物、船舶の場合、水上で充電できる可能性が極めて低いので、特に復路でバッテリ切れに陥って岸まで帰って来られなくなるトラブルが発生するのを回避できるようにしておく必要がある。これにより、モータボート1はメインバッテリとして第1バッテリ22を、予備バッテリとして第2バッテリ23を搭載している。
また、電源部支持台26が第1バッテリ22及び第2バッテリ23の下方に備えられている。電源部支持台26はこれらバッテリがユニットケース21の内底面より高い箇所に配置されるよう各バッテリを下方から支持している。これにより、例えば開口部21cからユニットケース21内部に水が浸入したとしても、第1バッテリ22及び第2バッテリ23が浸水するのを阻止できる。
操作パネル40は、図3及び図9に示すようにユニットケース21の蓋21bの上面に取り付けられている。図10に示すように、操作パネル40の略中央部には液晶パネルなどで構成された表示部41が設けられている。電源部切り替えスイッチ42は表示部41の手前側(操縦席4側)に備えられている。
ここで、例えば操縦者が操縦席4に座って操作パネル40を見ながら船外機10によるモータボート1の操舵を行うので、操作パネル40はユニットケース21の上面に取り付けられているほうが望ましい。したがって、制御部30はユニットケース21の側面に設けられているほうが良い。ユニットケース21の左右の側面であれば風を受け易いので、制御部30自体に対する効果的な放熱作用が確保される。
電源部切り替えスイッチ42は、例えば数秒間押し続けることにより手動で電力供給源を第1バッテリ22、或いは第2バッテリ23に切り替えることができる。水上でユニットケース21を開放するなどしてバッテリを取り替えるのはユニットケース21内部に水が浸入する可能性があって危険であるが、この構成によれば、スイッチひとつで簡単に電力供給源としてのバッテリが切り替わる。
一方、バッテリの切り替えについて、制御部30は第1バッテリ22または第2バッテリ23の一方を電力供給源として使用中、その一方のバッテリの電気的容量が所定容量になったとき、電力供給源を他方のバッテリに自動的に切り替えることができる。所定容量は、例えば使用中バッテリのSOCで1%といった電気的容量に設定され、制御部30の内部メモリなどに予め記憶されている。バッテリの切り替えタイミングをSOC0%ではなく1%とすることにより、バッテリの過放電を防止してバッテリの劣化を抑制することが可能になる。
続いて、電源部であるバッテリの切り替え動作について、図11に示すフローに沿って説明する。図11はバッテリの切り替え動作を示すフローチャートである。なおここでは、現在使用中のメインバッテリを第1バッテリ22とし、予備バッテリを第2バッテリ23として説明する。
モータボート1が電源ONの状態(図11のスタート)において、駆動制御装置20の制御部30は現在使用中の第1バッテリ22の容量がSOCで10%未満になったか否かを判定する(図11のステップ#101)。第1バッテリ22の容量がSOC10%にまで減っていない場合(ステップ#101のNo)、制御部30はそのまま第1バッテリ22の使用を継続する。
使用中の第1バッテリ22の容量が10%未満になった場合(ステップ#101のYes)、制御部30はブザーを鳴らし(ステップ#102)、モータボート1の操縦者に第1バッテリ22の残容量が10%にまで低下していることを報知する。そして、制御部30は、操縦者が電源部切り替えスイッチ42を用いて電力供給源としてのバッテリを手動で切り替えたか否かを判定する(ステップ#103)。
操縦者による電源部切り替えスイッチ42の操作がない場合(ステップ#103のNo)、制御部30は現在使用中の第1バッテリ22の容量がSOCで1%になったか否かを判定する(ステップ#104)。第1バッテリ22の容量がSOC1%にまで減っていない場合(ステップ#104のNo)、制御部30はそのまま第1バッテリ22の使用を継続して、操縦者による電源部切り替えスイッチ42の操作があるか否かを判定する。
使用中の第1バッテリ22の容量がSOC1%になった場合(ステップ#104のYes)、制御部30はブザーを鳴らし(ステップ#105)、操縦者に第1バッテリ22の残容量がSOC1%になったことを報知する。そして、制御部30は予備バッテリである第2バッテリ23の残容量があるか否かを判定する(ステップ#106)。
なお、ステップ#103において操縦者が電源部切り替えスイッチ42を用いて電力供給源としてのバッテリを手動で切り替えた場合(ステップ#103のYes)もステップ#106に至り、制御部30は予備バッテリである第2バッテリ23の残容量があるか否かを判定する。
第2バッテリ23の残容量がある場合(ステップ#106のYes)、制御部30は電力供給源を第2バッテリ23に切り替え(ステップ#107)、表示部41における表示も第2バッテリ23に切り替える(ステップ#108)。そして、制御部30はそのまま第2バッテリ23の使用を継続する。水上でユニットケース21を開放するなどしてバッテリを取り替えるのは、ユニットケース21内部に水が浸入する可能性があって危険であるが、この構成によれば、電力供給源としてのバッテリがスイッチひとつで簡単に、或いは制御部30によって自動的に切り替わる。
第2バッテリ23の残容量がない場合(ステップ#106のNo)、制御部30は電源をOFFにして(ステップ#109)、モータボート1の運転を終了する(図11のエンド)。
上記実施形態のように、放熱フィン31が設けられた制御部30を密閉された防水仕様のユニットケース21内部に収容する場合であっても、放熱フィン31がユニットケース21外気に直接晒される。したがって、制御部30自体が高温になるのを防止することが可能なモータ13の駆動制御装置20を提供することができる。さらに、複数の放熱フィン31によって制御部30を効果的に冷却することが可能な駆動制御装置20を提供することができる。
また、このような駆動制御装置20を搭載することにより、制御部30自体の放熱作用が向上した信頼性の高いモータボート1を提供することが可能である。
次に、本発明の第2の実施形態に係る制御駆動装置の詳細な構成について、図12を用いて説明する。図12は駆動制御装置の左側面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は、図1〜図11を用いて説明した前記第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と共通する構成について、図面の記載、及びその説明を省略するものとする。
第2の実施形態に係る制御駆動装置20において、制御部30の放熱フィン32は、図12に示すように、上下方向に延びる複数の板状部材で構成されるとともに、隣り合う放熱フィン32が間隔をあけて対向するように横方向に並べて設けられている。この構成によれば、放熱フィン32を複数設けることによって制御部30自体の放熱作用が向上することに加えて、水滴が放熱フィン32の箇所に付いた場合に下方に流れ易くなる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
例えば本発明の実施形態では、駆動制御装置20を搭載した乗り物に、水上乗り物である図1に示したモータボート1を一例として掲げて説明したが、搭載対象となる乗り物はモータボートに限定されるわけではなく、他の船舶や水上遊具、さらに自動車等の車両などであっても構わない。
また、放熱フィンを有する制御部30をユニットケース21の左側面に取り付けることとしたが、右側面やその他の側面に取り付けても構わない。また、バッテリは3個以上設けた場合でも、電力供給源として各々を切り替えることが可能である。
本発明は、車両や船舶などに搭載したモータの駆動制御装置において利用可能である。
1 モータボート(乗り物)
2 船体
3 ケーブル
10 船外機
12 ハンドル
12a スロットル
13 モータ
20 駆動制御装置
21 ユニットケース
21a ケース本体
21b 蓋
21c 開口部
22 第1バッテリ(電源部)
23 第2バッテリ(電源部)
24 パッキン(シール部材)
25 補強部材
26 電源部支持台
30 制御部
31、32 放熱フィン
40 操作パネル
41 表示部
42 電源部切り替えスイッチ
2 船体
3 ケーブル
10 船外機
12 ハンドル
12a スロットル
13 モータ
20 駆動制御装置
21 ユニットケース
21a ケース本体
21b 蓋
21c 開口部
22 第1バッテリ(電源部)
23 第2バッテリ(電源部)
24 パッキン(シール部材)
25 補強部材
26 電源部支持台
30 制御部
31、32 放熱フィン
40 操作パネル
41 表示部
42 電源部切り替えスイッチ
Claims (9)
- 乗り物のモータの駆動制御装置であって、
ユニットケースと、
前記ユニットケースに取り付けられ、放熱フィンを有する制御部と、
前記ユニットケースに設けられ、前記制御部の前記放熱フィンを前記ユニットケース側面から外部に露出させる開口部と、
を備えることを特徴とする駆動制御装置。 - 前記放熱フィンは、横方向に延びる複数の板状部材で構成されるとともに、隣り合う放熱フィンが間隔をあけて対向するように上下方向に並べて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の駆動制御装置。
- 前記放熱フィンは、上下方向に延びる複数の板状部材で構成されるとともに、隣り合う放熱フィンが間隔をあけて対向するように横方向に並べて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の駆動制御装置。
- 前記開口部の、前記ユニットケースと前記制御部との間にシール部材を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の駆動制御装置。
- 前記ユニットケースは、前記制御部が取り付けられた側面に補強部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の駆動制御装置。
- 前記ユニットケース内の、前記ユニットケース内底面より高い箇所に配置された電源部を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の駆動制御装置。
- 前記ユニットケース内に複数配置された電源部と、
前記複数の電源部の電力供給源を切り替える電源部切り替えスイッチと、を備え、
前記制御部は、前記電源部切り替えスイッチからの入力に基づいて、電力供給源としての前記電源部を切り替えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の駆動制御装置。 - 前記ユニットケース内に複数配置された電源部を備え、
前記制御部は、前記複数の電源部のその一の前記電源部の電気的容量が所定容量になったとき、電力供給源を他の前記電源部に切り替えることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の駆動制御装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の駆動制御装置を搭載したことを特徴とする乗り物。
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---|---|---|---|
JP2010038262A JP2011176074A (ja) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | 駆動制御装置及びこれを搭載した乗り物 |
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Publications (1)
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JP (1) | JP2011176074A (ja) |
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JP2011213217A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Suzuki Motor Corp | 電動船外機 |
JPWO2016194097A1 (ja) * | 2015-06-01 | 2017-08-17 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
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2010
- 2010-02-24 JP JP2010038262A patent/JP2011176074A/ja active Pending
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