JP2021011202A - 推進システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の推進装置を備える船舶において、航行の直進性を保ちながら、複数の推進装置のうち、一部の推進装置を直接駆動するエンジンを停止させることができ、低速航行等の時における燃料消費を低減できる推進システムを提供する。【解決手段】推進システム２において、第１電動モータ４ａと第２電動モータ４ｂは、何れか一方の回転によって発電した電力を他方に供給可能に、互いに電気的に接続されている。第１エンジン３ａの停止時において、制御部は、第１クラッチ５４を遮断状態に切り換え、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、及び第４クラッチ６５を伝達状態に切り換える。第１プロペラ１０ａは、第２電動モータ４ｂが第２エンジン３ｂからの動力を用いて発電した電力で回転する第１電動モータ４ａによって駆動される。第２プロペラ１０ｂは、第２エンジン３ｂからの動力によって直接駆動される。【選択図】図２

Description

本発明は、複数のプロペラを備える船舶に搭載される推進システムに関する。

従来から、推進装置（例えば、プロペラ）を２つ備える船舶が知られている。特許文献１は、この種の船舶用の電気推進システムを開示する。

特許文献１の電気推進システムは、推進電動機と、電力供給装置と、を備える。推進電動機は、プロペラを駆動する。推進電動機に電力を供給する電力供給装置は、複数のエンジンにより駆動される複数の発電機を具備する。

特開２０１５−０７１４２０号公報

上記特許文献１のような、複数のプロペラを備え、各プロペラに対する動力源がそれぞれ設けられている船舶においては、特に低速航行時での燃費の向上が望まれていた。また、何れかのエンジンが故障した場合は残りのエンジンの動力で船舶が航行することになるが、この場合の船舶直進性の維持等について、従来から改善の要望があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、複数の推進装置を備える船舶において、航行の直進性を保ちながら、複数の推進装置のうち一部の推進装置に対応するエンジンを停止させることができ、低速航行等の時における燃料消費を低減できる推進システムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の推進システムが提供される。即ち、この推進システムは、少なくとも第１推進装置及び第２推進装置を備える船舶に搭載される。推進システムは、第１エンジンと、第２エンジンと、第１電動モータと、第２電動モータと、第１クラッチと、第２クラッチと、第３クラッチと、第４クラッチと、制御部と、を備える。前記第１エンジンは、前記第１推進装置を直接駆動可能に設けられている。前記第２エンジンは、前記第２推進装置を直接駆動可能に設けられている。前記第１電動モータは、前記第１エンジンと前記第１推進装置との間の第１動力伝達経路の中途部に設けられている。前記第２電動モータは、前記第２エンジンと前記第２推進装置との間の第２動力伝達経路の中途部に設けられている。前記第１クラッチは、前記第１エンジンと前記第１電動モータとの間の前記第１動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第１動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える。前記第２クラッチは、前記第１電動モータと前記第１推進装置との間の前記第１動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第１動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える。前記第３クラッチは、前記第２エンジンと前記第２電動モータとの間の前記第２動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第２動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える。前記第４クラッチは、前記第２電動モータと前記第２推進装置との間の前記第２動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第２動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える。前記制御部は、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、及び前記第４クラッチ、のそれぞれにおける前記第１状態及び前記第２状態の切換を制御する。前記第１電動モータと前記第２電動モータは、何れか一方の回転によって発電した電力を他方に供給可能に、互いに電気的に接続されている。前記第１エンジンの停止時において、前記制御部は、前記第１クラッチを前記第２状態に切り換え、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第４クラッチを前記第１状態に切り換える。前記第１推進装置は、前記第２電動モータが前記第２エンジンからの動力を用いて発電した電力で回転する前記第１電動モータによって駆動される。前記第２推進装置は、前記第２エンジンからの動力によって駆動される。

これにより、航行の直進性を保ちながら１つのエンジンを停止させることができ、低速航行時等における燃料消費の低減を実現できる。また、１つのエンジンが故障した場合でも、残りのエンジンの動力を複数の推進装置に分配して駆動できるので、船舶の直進性を良好に維持することができる。

前記の推進システムにおいて、前記第１電動モータと前記第２電動モータのそれぞれは、同一の蓄電装置に接続されていることが好ましい。

これにより、第１電動モータ又は第２電動モータで発電した電力を蓄電装置に蓄電することができるとともに、蓄電装置が蓄電した電力で第１電動モータ及び／又は第２電動モータを駆動することができる。

前記の推進システムは、下記の構成とすることが好ましい。即ち、前記制御部は、前記船舶の航行速度が所定速度以下である場合、前記第１エンジン及び前記第２エンジンの何れかを停止させる。停止された前記第１エンジン又は前記第２エンジンに対応する前記第１推進装置又は前記第２推進装置は、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータによって変換された、停止されていない前記第２エンジン又は前記第１エンジンの動力で駆動される。

これにより、低速航行時において、一部のエンジンを停止させることで、稼動するエンジンの効率を向上することができ、燃料消費を低減することができる。

前記の推進システムにおいて、前記制御部は、前記第１エンジン及び前記第２エンジンと、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータと、のうち何れの負荷及び回転数のうち少なくとも１つに基づいて、前記第１エンジン又は前記第２エンジンの稼動を停止するか否かを判定することが好ましい。

これにより、エンジン又は電動モータの稼動状態に応じて、稼動するエンジンの台数を適切に決定することができる。

前記の推進システムにおいて、前記制御部は、前記第１エンジン及び前記第２エンジンと、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータと、の両方のそれぞれにおける負荷及び回転数のうち少なくとも１つに基づいて、前記第１エンジン又は前記第２エンジンの稼動を停止するか否かを判定することが好ましい。

これにより、エンジン及び電動モータの稼動状態に応じて、稼動するエンジンの台数をより一層適切に決定することができる。

前記の推進システムは、前記第１エンジン及び前記第２エンジンの異常を検出する異常検出部を備えることが好ましい。

これにより、エンジンに異常が発生する場合、当該エンジンを自動的に停止させることができる。

前記の推進システムにおいて、前記異常検出部は、前記第１エンジン及び前記第２エンジンのエンジンオイル圧、回転数、エンジン温度の少なくとも１つを検出可能に構成されていることが好ましい。

これにより、エンジンの異常を容易に検出することができる。

本発明の第１実施形態に係る推進システムが搭載された船舶の例を示す斜視図。 第１実施形態の推進システムの構成を示す模式図。 第１実施形態の推進システムの構成を示すブロック図。 第２実施形態の推進システムの構成を示す模式図。 第３実施形態の推進システムの構成を示す模式図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る推進システム２が搭載された船舶１の例を示す斜視図である。図２は、第１実施形態の推進システム２の構成を示す模式図である。図３は、第１実施形態の推進システム２の構成を示すブロック図である。

図１に示す船舶１は、２つのプロペラ（推進装置）１０を備え、２軸推進方式を採用する船舶として構成されている。しかし、これに限定されず、船舶が３つ以上のプロペラを備え、３軸以上の推進方式を採用しても良い。

それぞれのプロペラ１０は、複数のブレードから構成され、図略のプロペラシャフトに固定されている。プロペラ１０は、プロペラシャフトを介して後述のエンジン３及び／又は電動モータ４から伝達された駆動力を、回転軸方向における推進力に変換する。

船舶１に搭載された本実施形態の推進システム２は、図２に示すように、プロペラ１０を駆動するための２種類の駆動源（即ち、エンジン３及び電動モータ４）を備えるハイブリッド推進システムとして構成されている。

推進システム２には、それぞれのプロペラ１０に対して、エンジン３及び電動モータ４からなる駆動源セットが１セットずつ設けられている。即ち、推進システム２は、搭載された船舶１が備えるプロペラ１０の個数分の駆動源セットを備える。

図２には、例として、船舶１が備えるプロペラ１０の数に応じて、駆動源セットを２つ備える推進システム２を示している。

以下の説明においては、プロペラ１０、エンジン３、電動モータ４のそれぞれを特定するために、図２の上側に描かれたプロペラ１０、エンジン３、及び電動モータ４を、第１プロペラ（第１推進装置）１０ａ、第１エンジン３ａ、及び第１電動モータ４ａと呼ぶことがある。また、図２の下側に描かれたプロペラ１０、エンジン３、及び電動モータ４を、第２プロペラ（第２推進装置）１０ｂ、第２エンジン３ｂ、及び第２電動モータ４ｂと呼ぶことがある。

エンジン３は、船舶用の公知のディーゼルエンジンから構成され、船舶１に動力を提供する主機関として機能する。詳細は図示しないが、エンジン３には、シリンダやピストン等によって区画された燃焼室が形成される。各燃焼室では、図略の過給機を介して供給された空気を圧縮し、図略のインジェクタを介して、高温になった圧縮空気に燃料を噴射することにより、燃料を自然着火燃焼させ、ピストンを押して運動させる。

第１エンジン３ａは、第１プロペラ１０ａを直接駆動可能に設けられている。図２に示すように、第１エンジン３ａで発生した動力は、第１動力伝達経路５を介して、第１プロペラ１０ａに伝達される。

第１動力伝達経路５は、第１プロペラ１０ａから遠い側から順に設けられた第１伝達軸５１と、第２伝達軸５２と、第３伝達軸５３と、を備える。第１動力伝達経路５は更に、第１動力伝達経路５における動力の伝達／遮断を切り換える第１クラッチ５４及び第２クラッチ５５を備える。

第１伝達軸５１は、第１エンジン３ａの出力軸として構成されても良いし、第１エンジン３ａの出力軸に接続された軸として構成されても良い。第３伝達軸５３は、第１プロペラが固定されるプロペラシャフトとして構成されても良いし、当該プロペラシャフトに接続された軸として構成されても良い。

第１クラッチ５４は、例えば公知の油圧クラッチとして構成され、第１伝達軸５１と第２伝達軸５２との間に設けられている。第１クラッチ５４は、第１伝達軸５１からの動力を第２伝達軸５２に伝達する伝達状態（第１状態）と、第１伝達軸５１からの動力を第２伝達軸５２に対して遮断する遮断状態（第２状態）と、の間で切換可能に構成されている。

第２クラッチ５５は、第１クラッチ５４と同様に公知の油圧クラッチとして構成され、第２伝達軸５２と第３伝達軸５３との間に設けられている。第２クラッチ５５は、第２伝達軸５２からの動力を第３伝達軸５３に伝達する伝達状態（第１状態）と、第２伝達軸５２からの動力を第３伝達軸５３に対して遮断する遮断状態（第２状態）と、の間で切換可能に構成されている。

第２エンジン３ｂは、第２プロペラ１０ｂを直接駆動可能に設けられている。図２に示すように、第２エンジン３ｂで発生した動力は、第２動力伝達経路６を介して、第２プロペラ１０ｂに伝達される。

第２動力伝達経路６は、第２プロペラ１０ｂから遠い側から順に設けられた第４伝達軸６１と、第５伝達軸６２と、第６伝達軸６３と、を備える。第２動力伝達経路６は更に、第２動力伝達経路６における動力の伝達／切断を切り換える第３クラッチ６４及び第４クラッチ６５を備える。

第４伝達軸６１は、第２エンジン３ｂの出力軸として構成されても良いし、第２エンジン３ｂの出力軸に接続された軸として構成されても良い。第６伝達軸６３は、第２プロペラ１０ｂが固定されるプロペラシャフトとして構成されても良いし、当該プロペラシャフトに接続された軸として構成されても良い。

第３クラッチ６４及び第４クラッチ６５の構成は、第１クラッチ５４及び第２クラッチ５５と実質的に同様であるため、説明を省略する。

それぞれの電動モータ４は、電動機及び発電機として兼用されるモータジェネレータとして機能する。即ち、電動モータ４は、船舶１に動力を提供するサブ機関として機能することもでき、エンジン３からの動力によって発電することもできる。電動モータ４は、電動機として機能する場合、例えば、図３に示すモータドライバ４０により制御される。

なお、以下の説明においては、各電動モータ４を駆動するモータドライバ４０のそれぞれを特定するために、第１電動モータ４ａを制御するモータドライバ４０を第１モータドライバ４０ａと呼び、第２電動モータ４ｂを制御するモータドライバ４０を第２モータドライバ４０ｂと呼ぶことがある。

モータドライバ４０は、インバータを備え、電動モータ４に流れる電流の大きさ、方向、タイミング等を制御するとともに、電動モータ４の回転方向、回転数等を制御する。モータドライバ４０は、後述の制御部９と電気的に接続され、制御部９からの制御指令に従って、電動モータ４の動作を制御する。

第１電動モータ４ａは、第１動力伝達経路５（具体的には、第２伝達軸５２）の中途部に設けられている。図示しないが、第１電動モータ４ａは、例えば、その回転軸が、図略のモータ用クラッチを介して第２伝達軸５２に接続されている。

即ち、第１電動モータ４ａの回転軸と第２伝達軸５２とを連結するモータ用クラッチの状態（伝達状態／遮断状態）に応じて、第１電動モータ４ａは、その回転軸と第２伝達軸５２との間で動力が互いに伝達可能な動作状態と、その回転軸と第２伝達軸５２との間の動力伝達が遮断された停止状態と、の間で切換可能に設けられている。

ところで、上記動作状態は、駆動状態と、発電状態と、を含む。駆動状態では、第１電動モータ４ａが電動機として機能し、第１電動モータ４ａからの動力がその回転軸及び上記モータ用クラッチを介して第２伝達軸５２に伝達され、第１エンジン３ａをトルクアシストする。発電状態では、第１電動モータ４ａが発電機として機能し、第２伝達軸５２からの動力が上記モータ用クラッチを介して第１電動モータ４ａの回転軸に伝達され、その回転軸の回転によって発電する。

上記停止状態は、第１電動モータ４ａが動作しているか否かに関わらず、上記モータ用クラッチの状態によって第１電動モータ４ａの回転軸と第２伝達軸５２との間の動力伝達が行われない状態を示している。即ち、停止状態においては、第１電動モータ４ａが停止しても良いし、動作しても良い。なお、省エネルギーの観点から見た場合、停止状態において、第１電動モータ４ａを停止させることが好ましい。

第２電動モータ４ｂは、第２動力伝達経路６（具体的には、第５伝達軸６２）の中途部に設けられている。図示しないが、第２電動モータ４ｂは、例えば、その回転軸が、図略のモータ用クラッチを介して第５伝達軸６２に接続されている。

即ち、第２電動モータ４ｂの回転軸と第５伝達軸６２とを連結するモータ用クラッチの状態に応じて、第２電動モータ４ｂは、その回転軸と第５伝達軸６２との間で動力が互いに伝達可能な動作状態と、その回転軸と第５伝達軸６２との間の動力伝達が遮断された停止状態と、の間で切換可能に設けられている。第２電動モータ４ｂの動作状態及び停止状態は、第１電動モータ４ａと同様であるため、詳細な説明を省略する。

電動モータ４より下流側の第１動力伝達経路５及び第２動力伝達経路６には、図略の減速機を設けることが好ましい。この構成では、エンジン３及び／又は電動モータ４からの動力が減速機によって減速された後に、プロペラ１０に供給される。

図２に示すように、第１電動モータ４ａと第２電動モータ４ｂが互いに電気的に接続されている。即ち、第１電動モータ４ａは、第２電動モータ４ｂで生成された電力によって回転駆動される。第２電動モータ４ｂは、第１電動モータ４ａで生成された電力によって回転駆動される。

本実施形態の推進システム２は、図２に示すように、第１電動モータ４ａ及び第２電動モータ４ｂの何れとも電気的に接続されるバッテリー（蓄電装置）７を備える。

バッテリー７は、第１電動モータ４ａ及び／又は第２電動モータ４ｂが電動機として機能する場合、第１電動モータ４ａ及び／又は第２電動モータ４ｂに電力を提供する。第１電動モータ４ａ及び／又は第２電動モータ４ｂが発電機として機能する場合、第１電動モータ４ａ及び／又は第２電動モータ４ｂで生成した電力が、当該バッテリー７での充電のために供給される。

また、本実施形態の推進システム２は、図３に示すように、エンジン３、電動モータ４、及び上述のそれぞれのクラッチの動作（状態切換）を制御する制御部９を備える。

制御部９は、例えば、エンジン３の稼動を制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として構成される。制御部９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を備えるコンピュータである。ＲＯＭには、エンジン３及びモータドライバ４０（言い換えれば、電動モータ４）を制御するためのプログラム、及び、予め設定された様々な閾値等が記憶されている。

本実施形態の推進システム２は、エンジン３の稼動状態に関する情報を検出する様々なセンサから構成されたエンジン状態検出部９０を備える。制御部９は、エンジン状態検出部９０により検出された様々な検出値に基づいて、エンジン３及び電動モータ４の動作を制御する。

エンジン状態検出部９０は、例えば、トルクセンサ９１、回転数センサ９２、オイル圧センサ９３、冷却水温度センサ９４等を含む。

トルクセンサ９１は、例えば、歪ゲージを用いてトルクを検出するフランジ型のセンサを用い、エンジン３のトルク（負荷）を検出する。しかし、これに限定されず、トルクセンサ９１は、磁歪式、圧電式、光学式、バネ式、静電容量式等のセンサを用いることもできる。

回転数センサ９２は、例えば、エンジン３が備える図略のクランク軸の回転を検出するクランク角センサとして構成され、エンジン３の回転数を検出する。

オイル圧センサ９３は、例えば、エンジン３を潤滑するためのエンジンオイルが通る図略のオイル循環経路の適宜の位置に設けられ、エンジン３のエンジンオイル圧力を検出する。

冷却水温度センサ９４は、例えば、エンジン３の本体を冷却する冷却水が流れる図略の冷却水循環経路の適宜の位置に設けられ、エンジン３の冷却水温度を検出する。

制御部９は、例えば、冷却水温度センサ９４により検出された冷却水温度に基づいて、エンジン３の本体温度（エンジン温度）が正常であるか否か（エンジン３がオーバーヒートしたか否か）を判定することができる。即ち、制御部９は、冷却水温度センサ９４を介いてエンジン温度を監視し、エンジン温度に異常が発生する場合、当該異常を検出することができる。

なお、これに限定されず、制御部９は、例えば、エンジンオイル温度や、吸気マニホールドにおける吸気温度や、排気マニホールドにおける排気温度等を用いてエンジン３の本体温度が正常であるか否かを判定しても良い。

また、制御部９は、エンジン状態検出部９０により検出された様々な検出値（例えば、エンジンオイル圧力、回転数、冷却水温度等）に基づいて、エンジン３に異常が発生したか否かを判定することができる。即ち、当該エンジン状態検出部９０は、エンジン３の異常検出部としても機能する。

次に、本実施形態の推進システム２が有する複数の駆動モードについて説明する。この駆動モードには、電動推進モードと、エンジン推進モードと、推進充電モードと、ハイブリッド推進モードと、低燃費推進モードと、が含まれている。

なお、エンジン推進モード、推進充電モード、及びハイブリッド推進モードは、従来から知られているため、ここでこれらのモードについて簡単に説明する。

エンジン推進モードでは、２つのエンジン３がともに稼動され、２つの電動モータ４が停止されている。制御部９は、第１クラッチ５４、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、及び第４クラッチ６５の何れも伝達状態に切り換えさせ、モータ用クラッチを遮断状態に切り換えさせる。この結果、プロペラ１０は、対応するエンジン３からの動力により直接回転駆動される。

推進充電モードでは、２つのエンジン３がともに稼動され、２つの電動モータ４が発電機として機能する。制御部９は、第１クラッチ５４、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、第４クラッチ６５、及びモータ用クラッチの何れも伝達状態に切り換えさせる。

この結果、プロペラ１０は、対応するエンジン３からの動力により直接回転駆動されるとともに、エンジン３からの動力の一部がモータ用クラッチ等を介して電動モータ４に伝達され、電動モータ４を発電させる。電動モータ４で生成した電力がバッテリー７の充電のためにバッテリー７に供給される。

なお、推進充電モードにおいては、２つの電動モータ４のうち少なくとも１つが発電機として機能することができる。この場合、発電機として機能しない電動モータ４が停止し、それに対応するモータ用クラッチが遮断状態に切り換えられることが好ましい。

ハイブリッド推進モードでは、２つのエンジン３ともに稼動され、２つの電動モータ４が電動機として機能する。制御部９は、第１クラッチ５４、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、第４クラッチ６５、及びモータ用クラッチの何れも伝達状態に切り換えさせる。

この結果、電動モータ４は、バッテリー７からの電力によってその回転軸が回転することで、エンジン３（第２伝達軸５２及び第５伝達軸６２）をトルクアシストする。即ち、プロペラ１０が、エンジン３及び電動モータ４からの動力によって回転駆動される。

続いて、本実施形態の推進システム２の低燃費推進モードについて図２等を参照して詳細に説明する。当該低燃費推進モードは、例えば、船舶１のトローリング等の低速航行時、又は、低負荷時において実行される。

具体的には、制御部９は、船舶１に搭載された図略の航行速度検出部により検出された船舶１の航行速度を用いて、現在船舶１が低速航行しているか否かを判定する。

航行速度検出部は、例えば電磁式、音響式等の船速計から構成され、船舶１の航行速度（例えば対水速度）を検出する。航行速度検出部は、検出した航行速度を制御部９に送信可能に設けられている。

制御部９は、航行速度検出部により検出された航行速度が予め設定された所定速度より大きい場合、船舶１が高速航行していると判定し、検出された航行速度が所定速度以下である場合、船舶１が低速航行していると判定する。

制御部９は、船舶１が低速航行していると判定した場合、低燃費推進モードに切り換えて船舶１を推進する。この場合、制御部９は、例えば、船舶１の航行速度に応じて、停止するエンジン３の数を決めれば良い。

また、制御部９は、例えば、トルクセンサ９１により検出されたエンジン３の負荷に基づいて、一部のエンジン３を停止し、低燃費推進モードに切り換えるか否かを判定することもできる。

エンジン３の負荷が予め設定された所定負荷より大きい場合、エンジン３を停止させない、即ち、低燃費推進モードに切り換えない。エンジン３の負荷が所定負荷以下である場合、制御部９は、複数のエンジン３のうち、少なくとも１台のエンジン３が稼動するように、他のエンジン３に対して、停止する対象のエンジン３及び停止する数等を決める。停止するエンジン３の数は、例えば、検出されたエンジン３の負荷に基づいて決定することができる。

低燃費推進モードでは、制御部９は、備えるエンジン３を交替に稼動するように、他のエンジン３を停止させている。例えば、低燃費推進モードを実行する度に、停止させるエンジン３をローテーションで順番に異ならせる。これにより、それぞれのエンジン３の稼動時間の偏りを抑制することができ、稼動時間に基づくメンテナンスのタイミングを合わせることが容易になる。

なお、これに限定されず、制御部９は、エンジン３の負荷の代わりに、又は、負荷に加えて、エンジン３の回転数に基づいて、低燃費推進モードに切り換えるか否かを判定しても良い。

また、推進システム２は、ハイブリッド推進モードで船舶１を推進している場合、制御部９は、エンジン３の負荷及び／又は回転数の代わりに、電動モータ４の負荷及び／又は回転数に基づいて、低燃費推進モードに切り換えるか否かを判定しても良いし、エンジン３及び電動モータ４の両方の負荷及び／又は回転数に基づいて、低燃費推進モードに切り換えるか否かを判定しても良い。

これにより、船舶１が低速航行しているときにおいて、エンジン３の負荷が低い場合、一部のエンジン３を停止させることで、燃料消費の低減を実現することができる。また、稼動しているエンジン３で複数のプロペラ１０を駆動することになるので、エンジン１つあたりの負荷を増加させることで、稼動中のエンジン３の燃費を向上することができる。

そして、エンジン３を停止させることで、エンジン３の稼動時間を短くすることができ、稼動時間に基づくメンテナンスの周期を延ばすことができる。

上記のように、船舶１が低速航行する場合、又は、エンジン３及び／又は電動モータ４の負荷及び又は回転数が所定閾値以下である場合、制御部９は、低燃費推進モードを実行する必要があると判定し、低燃費推進モードに切り換え、例えば、図２に示す第１エンジン３ａの稼動を停止させる。

この場合、制御部９は、第１クラッチ５４を遮断状態に切り換えさせ、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、第４クラッチ６５、及びそれぞれの電動モータ４に対応する２つモータ用クラッチを伝達状態に切り換えさせる。

第１電動モータ４ａは、バッテリー７からの電力によって回転駆動され、生成した動力が第３伝達軸５３等を介して第１プロペラ１０ａに伝達され、第１プロペラ１０ａを回転駆動させる。

第２電動モータ４ｂは、発電機として機能し、第２エンジン３ｂからの動力を電力に変換して、バッテリー７の充電に供給する。

なお、これに限定されず、例えば、第２電動モータ４ｂにおいて、第２エンジン３ｂからの動力を用いて変換した電力を、第１電動モータ４ａの回転に直接供給しても良いし、第１電動モータ４ａの回転及びバッテリー７の充電の両方に供給しても良い。

このように、少なくとも１つのエンジン３（例えば第２エンジン３ｂ）を主動力源として稼動させ、当該エンジン３により直接駆動されない他のプロペラ１０（例えば第１プロペラ１０ａ）を、バッテリー７からの電力、又は当該第２エンジン３ｂの動力から変換した電力で回転駆動することができる。

この結果、１つのエンジン３によって、２つのプロペラ１０に動力を提供することができ、船舶１の直進性を保つことができる。そして、一部のエンジン３を停止させることができ、燃料消費の低減を図ることができるとともに、稼動するエンジン３の燃費を向上することもできる。

また、本実施形態の推進システム２においては、上記エンジン状態検出部９０を介して何れかのエンジン３に異常を検出した場合、当該エンジン３を停止させ、上記低速航行時と同様に、バッテリー７又は、稼動している他のエンジン３の動力から変換された電力で、停止されたエンジン３により直接駆動されるプロペラ１０を回転駆動する。即ち、一部のエンジン３が故障した場合においても、船舶１の直進性を保ちながら推進することができる。

当該エンジン３の異常の検出は、制御部９が、エンジン状態検出部９０から検出された様々な検出値に基づいて行うことができる。例えば、エンジンオイル圧力、エンジン温度、回転数を反映する検出値が、予め設定された正常閾値範囲から外れているか否かを制御部９が判定することが考えられる。

以上に説明したように、本実施形態の推進システム２は、少なくとも第１プロペラ１０ａ及び第２プロペラ１０ｂを備える船舶１に搭載される。推進システム２は、第１エンジン３ａと、第２エンジン３ｂと、第１電動モータ４ａと、第２電動モータ４ｂと、第１クラッチ５４と、第２クラッチ５５と、第３クラッチ６４と、第４クラッチ６５と、制御部９と、を備える。第１エンジン３ａは、第１プロペラ１０ａを直接駆動可能に設けられている。第２エンジン３ｂは、第２プロペラ１０ｂを直接駆動可能に設けられている。第１電動モータ４ａは、第１エンジン３ａと第１プロペラ１０ａとの間の第１動力伝達経路５の中途部に設けられている。第２電動モータ４ｂは、第２エンジン３ｂと第２プロペラ１０ｂとの間の第２動力伝達経路６の中途部に設けられている。第１クラッチ５４は、第１エンジン３ａと第１電動モータ４ａとの間の第１動力伝達経路５を接続する伝達状態と、当該第１動力伝達経路５を切断する遮断状態と、を切り換える。第２クラッチ５５は、第１電動モータ４ａと第１プロペラ１０ａとの間の第１動力伝達経路５を接続する伝達状態と、当該第１動力伝達経路５を切断する遮断状態と、を切り換える。第３クラッチ６４は、第２エンジン３ｂと第２電動モータ４ｂとの間の第２動力伝達経路６を接続する伝達状態と、当該第２動力伝達経路６を切断する遮断状態と、を切り換える。第４クラッチ６５は、第２電動モータ４ｂと第２プロペラ１０ｂとの間の第２動力伝達経路６を接続する伝達状態と、当該第２動力伝達経路６を切断する遮断状態と、を切り換える。制御部９は、第１クラッチ５４、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、及び第４クラッチ６５、のそれぞれにおける伝達状態及び遮断状態の切換を制御する。第１電動モータ４ａと第２電動モータ４ｂは、何れか一方の回転によって発電した電力を他方に供給可能に、互いに電気的に接続されている。第１エンジン３ａの停止時において、制御部９は、第１クラッチ５４を遮断状態に切り換え、第２クラッチ５５、第３クラッチ６４、及び第４クラッチ６５を伝達状態に切り換える。第１プロペラ１０ａは、第２電動モータ４ｂが第２エンジン３ｂからの動力を用いて発電した電力で回転する第１電動モータ４ａによって駆動される。第２プロペラ１０ｂは、第２エンジン３ｂからの動力によって駆動される。

これにより、負荷が低い状況下でも１つのエンジン３の駆動力を複数のプロペラ１０に実質的に分配することで、全てのエンジン３を駆動する場合よりもエンジン３の高効率領域を利用し易くなり、燃料消費の低減を実現することができる。また、１つのエンジン３が故障した場合でも、残りのエンジン３で複数のプロペラ１０を同時に駆動できるので、船舶１の直進性を良好に維持することができる。

また、本実施形態の推進システム２において、第１電動モータ４ａと第２電動モータ４ｂのそれぞれは、同一のバッテリー７に接続されている。

これにより、第１電動モータ４ａ又は第２電動モータ４ｂで発電した電力をバッテリー７に蓄電することができるとともに、バッテリー７が蓄電した電力で第１電動モータ４ａ及び／又は第２電動モータ４ｂを駆動することができる。

また、本実施形態の推進システム２において、制御部９は、船舶１の航行速度が所定速度以下である場合、第１エンジン３ａ及び第２エンジン３ｂの何れかを停止させる。停止した第１エンジン３ａ又は第２エンジン３ｂに対応する第１プロペラ１０ａ又は第２プロペラ１０ｂは、第１電動モータ４ａ及び第２電動モータ４ｂによって変換された、停止していない第２エンジン３ｂ又は第１エンジン３ａの動力で駆動される。

これにより、低速航行時において、一部のエンジン３を停止させることで、稼動するエンジン３の効率を向上することができ、燃料消費を低減することができる。

また、本実施形態の推進システム２において、制御部９は、第１エンジン３ａ及び第２エンジン３ｂと、第１電動モータ４ａ及び第２電動モータ４ｂと、のうち何れかの負荷及び回転数のうち、少なくとも１つに基づいて、第１エンジン３ａ又は第２エンジン３ｂの稼動を停止するか否かを判定する。

これにより、エンジン３又は電動モータ４の稼動状態に応じて、稼動するエンジン３の数を適切に決定することができる。

また、本実施形態の推進システム２において、制御部９は、第１エンジン３ａ及び第２エンジン３ｂと、第１電動モータ４ａ及び第２電動モータ４ｂと、の両方のそれぞれにおける負荷及び回転数のうち、少なくとも１つに基づいて、第１エンジン３ａ又は第２エンジン３ｂの稼動を停止するか否かを判定する。

これにより、エンジン３又は電動モータ４の稼動状態に応じて、稼動するエンジン３の数を一層適切に決定することができる。

また、本実施形態の推進システム２は、第１エンジン３ａ及び第２エンジン３ｂの異常を検出する異常検出部（エンジン状態検出部９０）を備える。

これにより、エンジン３に異常が発生する場合、当該エンジン３を自動的に停止させることができる。

また、本実施形態の推進システム２において、エンジン状態検出部９０は、第１エンジン３ａ、第２エンジン３ｂのエンジンオイル圧、回転数、エンジン温度の少なくとも１つを検出可能に構成されている。

これにより、エンジンの異常を容易に検出することができる。

次に、第２実施形態を説明する。図４は、第２実施形態の推進システム２ｘの構成を示す模式図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本実施形態の推進システム２ｘにおいては、図４に示すように、バッテリー７の代わりに、第１バッテリー７ａと、第２バッテリー７ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、を備える。第１電動モータ４ａ及び第２電動モータ４ｂは、直接接続されず、第１バッテリー７ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、及び第２バッテリー７ｂを介して間接的に接続されている。

第１バッテリー７ａは、第１電動モータ４ａにより直接充電されるように、第１電動モータ４ａに電気的に接続されている。

第２バッテリー７ｂは、第２電動モータ４ｂにより直接充電されるように、第２電動モータ４ｂに電気的に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、第１バッテリー７ａ及び第２バッテリー７ｂの間に設けられた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとして構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、第１バッテリー７ａ（第２バッテリー７ｂ）が、第２バッテリー７ｂ（第１バッテリー７ａ）により充電されることと、第２バッテリー７ｂ（第１バッテリー７ａ）に対して放電することと、の間で切り換えるために用いられる。

この構成により、第１バッテリー７ａが第２バッテリー７ｂからの電力によって充電することができる。即ち、第１バッテリー７ａは、第２電動モータ４ｂによって間接的に充電することができる。

上記と同様に、第２バッテリー７ｂが第１バッテリー７ａからの電力によって充電することができる。即ち、第２バッテリー７ｂは、第１電動モータ４ａによって間接的に充電することができる。

この構成で、第１エンジン３ａが停止された低燃費推進モードでは、第１電動モータ４ａが第１バッテリー７ａからの電力によって回転駆動される。第１バッテリー７ａの電力が少なくなった場合、第２バッテリー７ｂからの電力（ひいては第２電動モータ４ｂで発電した電力）によって充電される。

これと同様に、第２エンジン３ｂが停止された低燃費推進モードでは、第２電動モータ４ｂが第２バッテリー７ｂからの電力によって回転駆動される。第２バッテリー７ｂの電力が少なくなった場合、第１バッテリー７ａからの電力（ひいては第１電動モータ４ａで発電した電力）によって充電される。

即ち、上記の第１実施形態と同様に、１つのエンジン３により複数のプロペラ１０のそれぞれに直接又は間接的に動力を提供することができ、低速航行時における燃料消費の低減、及び一部のエンジン３の故障時における直進性の維持を実現することができる。

次に、第３実施形態を説明する。図５は、第３実施形態の推進システム２ｙの構成を示す模式図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本実施形態の推進システム２ｙにおいては、バッテリー７を備えずに、第１電動モータ４ａと第２電動モータ４ｂとが直接接続されている。即ち、低燃費推進モードでは、第１エンジン３ａが停止された場合、第２電動モータ４ｂは、発電機として機能し、発電した電力で第１電動モータ４ａを回転駆動させる。第２エンジン３ｂが停止された場合、第１電動モータ４ａは、発電機として機能し、発電した電力で第２電動モータ４ｂを回転駆動させる。

即ち、上記の第１実施形態及び第２実施形態と同様に、１つのエンジン３により複数のプロペラ１０のそれぞれに直接又は間接的に動力を提供することができ、低速航行時における燃料消費の低減、及び一部のエンジン３の故障時における直進性の維持を実現することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

バッテリー７（第１バッテリー７ａ及び第２バッテリー７ｂ）は、港で充電可能に構成されても良い。

制御部９は、船舶１の航行速度に加えて、エンジン３及び／又は電動モータ４の負荷及び／又は回転数を用いて、低燃費推進モードに切り換えるか否かを判定しても良い。

１ 船舶
１０ａ 第１プロペラ（第１推進装置）
１０ｂ 第２プロペラ（第２推進装置）
２ 推進システム
３ａ 第１エンジン
３ｂ 第２エンジン
４ａ 第１電動モータ
４ｂ 第２電動モータ
５ 第１動力伝達経路
５４ 第１クラッチ
５５ 第２クラッチ
６ 第２動力伝達経路
６４ 第３クラッチ
６５ 第４クラッチ

Claims (7)

1. 少なくとも第１推進装置及び第２推進装置を備える船舶に搭載される推進システムであって、
   前記第１推進装置を直接駆動可能に設けられた第１エンジンと、
   前記第２推進装置を直接駆動可能に設けられた第２エンジンと、
   前記第１エンジンと前記第１推進装置との間の第１動力伝達経路の中途部に設けられた第１電動モータと、
   前記第２エンジンと前記第２推進装置との間の第２動力伝達経路の中途部に設けられた第２電動モータと、
   前記第１エンジンと前記第１電動モータとの間の前記第１動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第１動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える第１クラッチと、
   前記第１電動モータと前記第１推進装置との間の前記第１動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第１動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える第２クラッチと、
   前記第２エンジンと前記第２電動モータとの間の前記第２動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第２動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える第３クラッチと、
   前記第２電動モータと前記第２推進装置との間の前記第２動力伝達経路を接続する第１状態と、当該第２動力伝達経路を切断する第２状態と、を切り換える第４クラッチと、
   前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、及び前記第４クラッチ、のそれぞれにおける前記第１状態及び前記第２状態の切換を制御する制御部と、
   を備え、
   前記第１電動モータと前記第２電動モータは、何れか一方の回転によって発電した電力を他方に供給可能に、互いに電気的に接続されており、
   前記第１エンジンの停止時において、
   前記制御部は、前記第１クラッチを前記第２状態に切り換え、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、及び前記第４クラッチを前記第１状態に切り換え、
   前記第１推進装置は、前記第２電動モータが前記第２エンジンからの動力を用いて発電した電力で回転する前記第１電動モータによって駆動され、
   前記第２推進装置は、前記第２エンジンからの動力によって駆動されることを特徴とする推進システム。
2. 請求項１に記載の推進システムであって、
   前記第１電動モータと前記第２電動モータのそれぞれは、同一の蓄電装置に接続されていることを特徴とする推進システム。
3. 請求項１又は２に記載の推進システムであって、
   前記制御部は、前記船舶の航行速度が所定速度以下である場合、前記第１エンジン及び前記第２エンジンの何れかを停止させ、
   停止された前記第１エンジン又は前記第２エンジンに対応する前記第１推進装置又は前記第２推進装置は、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータによって変換された、停止されていない前記第２エンジン又は前記第１エンジンの動力で駆動されることを特徴とする推進システム。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の推進システムであって、
   前記制御部は、前記第１エンジン及び前記第２エンジンと、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータと、のうち何れの負荷及び回転数のうち、少なくとも１つに基づいて、前記第１エンジン又は前記第２エンジンの稼動を停止するか否かを判定することを特徴とする推進システム。
5. 請求項１から３までの何れか一項に記載の推進システムであって、
   前記制御部は、前記第１エンジン及び前記第２エンジンと、前記第１電動モータ及び前記第２電動モータと、の両方のそれぞれにおける負荷及び回転数のうち、少なくとも１つに基づいて、前記第１エンジン又は前記第２エンジンの稼動を停止するか否かを判定することを特徴とする推進システム。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の推進システムであって、
   前記第１エンジン及び前記第２エンジンの異常を検出する異常検出部を備えることを特徴とする推進システム。
7. 請求項６に記載の推進システムであって、
   前記異常検出部は、前記第１エンジン及び前記第２エンジンのエンジンオイル圧、回転数、エンジン温度の少なくとも１つを検出可能に構成されていることを特徴とする推進システム。

Images