JP2021160664A

JP2021160664A - 船舶のバッテリの制御装置および制御方法、船舶

Info

Publication number: JP2021160664A
Application number: JP2020066662A
Authority: JP
Inventors: 祐次池ヶ谷; Yuji Ikegaya
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2021-10-11
Also published as: EP3890152A1; US11447223B2; US20210309335A1

Abstract

【課題】リチウムイオンバッテリを保護しつつ蓄電量を適切に復帰させる。
【解決手段】ラインＬ２は、発電機２４で発電された電力を、リチウムイオンバッテリである駆動バッテリ３９の充電用に供給すると共に、メインバッテリ３８、ハウスバッテリ３６または負荷３７に対して供給するためのラインである。ラインＬ２に対して、駆動バッテリ３９はスイッチＳＷ１を介して接続される。ＡＨＥＣＵ４０は、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが第１の所定蓄電量ＳＯＣ１以下になるとスイッチＳＷ１を切断し、その状態で取得したラインＬ２における電力収支Ｘに基づき充電可能条件が成立するとスイッチＳＷ１を接続する。
【選択図】図４

Description

本発明は、船舶のバッテリの制御装置および制御方法、船舶に関する。

ハイブリッド自動車の分野では、バッテリの充放電を適切に制御する技術が知られている。特許文献１は、車両の目標駆動力、エンジンの目標出力、複数のモータジェネレータの電力損失に基づいて、バッテリへ充放電される電力を算出する。これにより、バッテリの充電制御精度を向上させ、バッテリの過放電や過負荷などを抑止することができる。

また、バッテリのうち、特にリチウムイオンバッテリは、過充電や過放電によって寿命や性能が低下する。そのため、一般に、リチウムイオンバッテリは、所定のＳＯＣ範囲（例えば、９０％〜１０％）での使用が推奨される。

ＷＯ１２／１１４４３０号公報

船舶の分野では、エンジンとモータのいずれによっても船舶推進機のプロペラを駆動可能な船舶が知られている。しかし、このような船舶に搭載されたリチウムイオンバッテリを効果的に制御する方法については検討段階にあり、改善の余地がある。

本発明は、リチウムイオンバッテリを保護しつつ蓄電量を適切に復帰させることを目的とする。

この発明の一態様による船舶のバッテリの制御装置は、エンジンとモータのいずれによっても船舶推進機のプロペラを駆動可能な船舶に搭載されたリチウムイオンバッテリを制御する、船舶のバッテリの制御装置であって、前記リチウムイオンバッテリは、前記モータを駆動するための電力を供給すると共に、発電機による充電が可能であり、前記発電機で発電された電力を前記リチウムイオンバッテリの充電用に供給すると共に他のバッテリまたは電力を消費する負荷部に対して供給するためのラインに対して、前記リチウムイオンバッテリはスイッチを介して接続され、前記スイッチを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記リチウムイオンバッテリの蓄電量を取得し、取得した前記蓄電量が第１の所定蓄電量以下になると前記スイッチを切断し、前記スイッチが切断された状態で、前記ラインにおける電力収支として、前記発電機の発電による前記ラインへの電力流入量、前記ラインから前記モータへの第１の電力流出量、および、前記ラインから前記他のバッテリまたは前記負荷部への第２の電力流出量を取得し、前記スイッチが切断された状態で取得した前記電力収支に基づいて、前記リチウムイオンバッテリの充電が可能となる条件として定めた充電可能条件が成立するか否かを判定し、前記充電可能条件が成立すると前記スイッチを接続する。

この構成によれば、リチウムイオンバッテリの蓄電量が第１の所定蓄電量以下になるとスイッチが切断され、スイッチが切断された状態で、ラインにおける電力収支として、発電機の発電によるラインへの電力流入量、ラインからモータへの第１の電力流出量、および、ラインから他のバッテリまたは負荷部への第２の電力流出量が取得され、スイッチが切断された状態で取得した電力収支に基づいて、リチウムイオンバッテリの充電が可能となる条件として定めた充電可能条件が成立するか否かが判定され、充電可能条件が成立するとスイッチが接続される。スイッチが切断されることで、駆動バッテリの過放電が回避される。また、充電可能条件が成立してスイッチが接続されることで、リチウムイオンバッテリの蓄電量が適切に復帰する。

本発明によれば、リチウムイオンバッテリを保護しつつ蓄電量を適切に復帰させることができる。

バッテリの制御装置が適用される船舶の側面図である。１つの船外機とそれに関連する構成を示すブロック図である。電力供給の流れを示すブロック図である。充放電制御処理を示すフローチャートである。充放電制御処理を示す図４の続きのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るバッテリの制御装置が適用される船舶の側面図である。この船舶１０は、滑走艇であり、船体１１と、船体１１に搭載される船舶推進機としての複数の船外機１２と、複数のトリムタブ１３とを備えている。船体１１の操船席付近には、ステアリングホイール１４や後述の操作レバー３２（図２）が備えられる。

各船外機１２は船体１１の船尾に並べて取り付けられている。各船外機１２は、取付ユニット１９を介して船体１１に取り付けられ、ステアリングホイール１４の操作に応じて取付ユニット１９における略垂直なステアリング軸まわりに回動する。これにより、船舶１０が操舵される。各トリムタブ１３は船体１１の船尾に取り付けられ、船尾における略水平な揺動軸まわりに揺動する。これにより、船体１１の船尾に発生する揚力を調整して船体の姿勢を制御する。

各船外機１２は２つの駆動源を有する。一の駆動源は内燃機関であるエンジン２３であり、他の駆動源は電動モータ２５である。船外機１２は各々、対応するエンジン２３や電動モータ２５の駆動力により回転されるプロペラ１８（推進翼）によって推進力を得る。すなわち、各船外機１２は、エンジン２３とモータ２５のいずれによってもプロペラ１８を駆動可能である。

図２は、１つの船外機１２とそれに関連する構成を示すブロック図である。図２では、各ブロックが、ＣＡＮ（Control Area Network）、アナログ信号線または電力供給線によって接続されている。特に、コントローラ同士はＣＡＮ通信可能に接続されている。

船外機１２は、スタータモータ２１、エンジンコントローラ２２、エンジン２３、発電機２４、電動モータ２５、モータコントローラ２６、各種センサ２７、各種アクチュエータ２８、駆動切替機構３１を有する。駆動切替機構３１はエンジン２３に対してエンジンドライブシャフト２９で連結されている。駆動切替機構３１はプロペラシャフト２０（推進軸）に連結されている。モータ２５の軸は駆動切替機構３１およびプロペラシャフト２０に連結されている。プロペラシャフト２０にはプロペラ１８が取り付けられている。駆動切替機構３１は、クラッチ機構やシフト機構などを有し、プロペラシャフト２０への駆動力の伝達元を、エンジン２３とモータ２５とに切り替える。

スタータモータ２１はエンジン２３を始動する。エンジンコントローラ２２はエンジン２３を制御する。エンジンコントローラ２２は、スロットルアクチュエータおよび燃料供給装置を制御することによりエンジン２３の出力を変更する。発電機２４は、エンジン２３の回転を利用して発電する。モータコントローラ２６はモータ２５を制御する。各種センサ２７は、エンジン２３の回転数を検出するセンサやスロットル開度を検出するセンサ等を含む。ＡＨＥＣＵ４０は、各種センサ２７の検出結果を、ＣＡＮを通じて各コントローラから取得する。各種アクチュエータ２８は、スロットルバルブの開度を変更するスロットルアクチュエータ等を含む。ＡＨＥＣＵ４０は、ＣＡＮを通じて、各種アクチュエータ２８を、対応する各コントローラに制御させる。

船体１１は、ＡＨＥＣＵ（Actuator Head ＥＣＵ）４０（制御部）のほか、操作レバー３２、レバーセンサ３３、リモートコントローラ３４、始動スイッチ３５、ハウスバッテリ３６、負荷３７、メインバッテリ３８および駆動バッテリ３９を備える。なお、ＡＨＥＣＵ４０は、船外機１２の各々に配置されてもよい。

メインバッテリ３８は、ＡＨＥＣＵ４０、リモートコントローラ３４、スタータモータ２１、エンジンコントローラ２２、エンジン２３、モータコントローラ２６、各種センサ２７、各種アクチュエータ２８などに電力を供給する。駆動バッテリ３９は、モータ２５に電力を供給する。ハウスバッテリ３６は、テレビ等の船舶用の負荷３７に電力を供給する。なお、電力の供給元と供給先の組み合わせは例示したものに限定されない。

ＡＨＥＣＵ４０は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き替え可能な不揮発メモリで構成される第１保持部４０ａを有する。エンジンコントローラ２２、モータコントローラ２６はそれぞれ、書き替え可能な不揮発メモリである第２保持部として、エンジンメモリ２２ａ、モータメモリ２６ａを有する。

操作レバー３２はリモコンユニット（不図示）に含まれ、レバーセンサ３３の位置を検出し、検出結果をリモートコントローラ３４に送る。リモートコントローラ３４は、レバーセンサ３３から取得した検出結果から、スロットル開度の要求値や要求トルクを生成し、ＡＨＥＣＵ４０へ出力する。ＡＨＥＣＵ４０は、リモートコントローラ３４から受け取った値を出力要求としてエンジンコントローラ２２とモータコントローラ２６とに送る。その際、ＡＨＥＣＵ４０は、受け取った値を運転状況等に応じて分配してコントローラ２２、２６に送る。エンジンコントローラ２２は、受け取った出力要求に応じてエンジン２３を駆動する。モータコントローラ２６は、受け取った出力要求に応じてモータ２５を駆動する。ＡＨＥＣＵ４０がエンジンコントローラ２２にエンジン始動の指令を出力した場合は、エンジンコントローラ２２は、スタータモータ２１にエンジン２３を始動させる。この場合、エンジンコントローラ２２がリレーを駆動することで、スタータモータ２１はメインバッテリ３８からの電力を得て、エンジン２３を始動させる。

始動スイッチ３５は、ユーザの操作によって、ＯＦＦ位置、ＯＮ位置、ＳＴＡＲＴ位置のいずれかに配置される。始動スイッチ３５がＳＴＡＲＴ位置に配置された後にユーザが始動スイッチ３５から手を離すと、始動スイッチ３５は自動的にＯＮ位置に戻る。ＳＴＡＲＴ位置は、スタータモータ２１を動作させる位置であり、且つ、スタータモータ２１の動作が許可されたことをＡＨＥＣＵ４０に記憶させる位置である。エンジン２３の始動を許可する始動許可指令がＡＨＥＣＵ４０に入力されると、始動が許可されたことがＡＨＥＣＵ４０に記憶される。この記憶は、始動スイッチ３５がＯＦＦ位置に配置されるまで保持される。

なお、始動スイッチ３５の構成はこれに限定されない。例えば、メインスイッチおよびスタート・ストップスイッチを備え、メインスイッチをオンにした状態でスタート・ストップスイッチを操作することによって、スタータモータ２１が動作・動作停止する構成であってもよい。

第２保持部（エンジンメモリ２２ａ、モータメモリ２６ａ）は、第２情報（モード情報および各指令値）を記憶する。モード情報は後述する運転モードを示す情報である。各指令値は、エンジン２３またはモータ２５を制御するための値である。エンジンメモリ２２ａは、エンジン２３を制御するための指令値として、エンジン２３の目標回転数の指令値、エンジン２３の目標トルクの指令値、シフト位置の指令値、スロットル開度の指令値、および故障状態を示す値のうち少なくとも１つを記憶する。モータメモリ２６ａは、モータ２５を制御するための指令値として、モータ２５の目標回転数の指令値、モータ２５の目標トルクの指令値、モータ２５の駆動状態を示す値、および故障状態を示す値のうち少なくとも１つを記憶する。

ＡＨＥＣＵ４０は、メインバッテリ３８、駆動バッテリ３９およびハウスバッテリ３６を統合的に制御する。なお、ＡＨＥＣＵ４０の機能をエンジンコントローラ２２またはリモートコントローラ３４に持たせ、これらのコントローラに統合してもよい。あるいは、ＡＨＥＣＵ４０に代えて、各バッテリを統合的に制御するバッテリコントローラを設けてもよい。

船外機１２の運転モードについて説明する。運転モードには、停止モード、第１モータ駆動モード、第２モータ駆動モード、エンジンモード、第１同期モード、第２同期モードがある。停止モードは、エンジン２３およびモータ２５の双方が停止するモードである。第１モータ駆動モードは、エンジン２３が停止し、且つ、駆動バッテリ３９からの電力で専らモータ２５によりプロペラ１８を駆動するモードである。第２モータ駆動モードは、エンジン２３によって発電機２４に発電させた電力で駆動バッテリ３９を充電しつつ、駆動バッテリ３９からの電力で専らモータ２５によりプロペラ１８を駆動するモードである。エンジンモードは、モータ２５が停止し、且つ専らエンジン２３によりプロペラ１８を駆動するモードである。

第１同期モードは、停止モード、第１モータ駆動モード、第２モータ駆動モード、エンジンモードの相互間を遷移する際に経由するモードである。第２同期モードは、停止モード、第２モータ駆動モード、エンジンモードの相互間を遷移する際に経由するモードである。これらの同期モードは、モード遷移を円滑にするために設けられており、シフト位置、エンジン回転数、モータ回転数などに応じて制御されるモードである。なお、本実施の形態では、エンジン２３の動力とモータ２５の動力とを併用してプロペラ１８を駆動するモードは存在しない。

図３は、電力供給の流れを示すブロック図である。図３の説明において、船外機１２の数が２個である場合を例にとる。従って、モータ２５、発電機２４、メインバッテリ３８については、２つの船外機１２にそれぞれ対応して、モータ２５Ａ、２５Ｂ、発電機２４Ａ、２４Ｂ、メインバッテリ３８Ａ、３８Ｂが設けられる。また、各船外機１２のエンジン２３には、エンジン補機４９Ａ、４９Ｂが設けられる。

メインバッテリ３８Ａ、３８Ｂはいずれも、対応するエンジン２３を始動するための電力を供給する鉛バッテリである。ハウスバッテリ３６は鉛バッテリである。駆動バッテリ３９は、全ての（ここでは２つの）船外機１２に共通に１つ設けられる。駆動バッテリ３９は、モータ２５Ａ、２５Ｂを駆動するための電力を供給するリチウムイオンバッテリである。一例として、メインバッテリ３８Ａ、３８Ｂおよびハウスバッテリ３６の定格電圧はいずれも１２Ｖであり、駆動バッテリ３９の定格電圧は４８Ｖである。なお、これらの定格電圧は例示したものに限定されない。例えば、駆動バッテリ３９の定格電圧は１２Ｖでもよいし、２００Ｖ等の高電圧でもよい。駆動バッテリ３９、メインバッテリ３８Ａ、３８Ｂ、ハウスバッテリ３６はいずれも、発電機２４Ａ、２４Ｂによる充電が可能である。

図３には、電力線（ラインＬ１〜Ｌ４等）が図示されると共に、ＡＨＥＣＵ４０が制御に用いる信号線の一部が図示されている。高電圧部５０には、駆動バッテリ３９、モータ２５Ａ、２５Ｂ、発電機２４Ａ、２４Ｂ、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５、電流センサ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ、４３、４４、４６、スイッチＳＷ１が含まれる。各種センサ２７（図２）は、電流センサ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ、４３、４４、４６、４７、４８を含む。各種アクチュエータ２８（図２）は、エンジン補機４９Ａ、４９Ｂを含む。

駆動バッテリ３９は、ラインＬ２に対してラインＬ１を通じて接続されている。発電機２４で発電された電力は、ラインＬ２を通じて駆動バッテリ３９の充電用に供給される。また、発電機２４で発電された電力あるいは駆動バッテリ３９の電力は、ラインＬ２を通じてモータ２５Ａ、２５Ｂに供給される。発電機２４で発電された電力は、ラインＬ２、Ｌ３、Ｌ４を通じてメインバッテリ３８Ａ、３８Ｂ、ハウスバッテリ３６の充電用に供給される。

ＡＨＥＣＵ４０はスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の切断／接続を制御する。スイッチＳＷ１はラインＬ１上に配置されている。従って、スイッチＳＷ１が接続状態にある場合に、駆動バッテリ３９とラインＬ２との間に電流が流れる。ラインＬ２とラインＬ３との間に、電流センサ４４、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５、電流センサ４６が配置されている。降圧ＤＣＤＣコンバータ４５は、ラインＬ２における電圧を降下させてラインＬ３へ電力を出力する出力部である。ラインＬ４上にスイッチＳＷ２、ＳＷ３が配置されている。従って、スイッチＳＷ２が接続状態にある場合に、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５からハウスバッテリ３６に電流が流れる。さらにスイッチＳＷ３が接続状態にある場合、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５またはハウスバッテリ３６から負荷３７に電流が流れる。負荷３７は、電力を消費する負荷部の一例である。

電流センサ４１Ａ、４１Ｂは、モータ２５Ａ、２５Ｂに設けられる。電流センサ４１Ａ、４１Ｂは、ラインＬ２とモータ２５Ａ、２５Ｂとの間に流れる電流を検出する。ＡＨＥＣＵ４０は、電流センサ４１Ａ、４１Ｂによる検出結果に基づいて、ラインＬ２からモータ２５Ａ、２５Ｂにそれぞれ供給される電力量を示す第１の電力流出量ＯＵＴ１（ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂ）を算出により取得する。

電流センサ４２Ａ、４２Ｂは、発電機２４Ａ、２４Ｂに設けられる。電流センサ４２Ａ、４２Ｂは、発電機２４Ａ、２４ＢからラインＬ２へそれぞれ流れる電流を検出する。ＡＨＥＣＵ４０は、電流センサ４２Ａ、４２Ｂによる検出結果に基づいて、発電機２４Ａ、２４ＢからラインＬ２へそれぞれ流入する電力量を示す電力流入量ＩＮ１（ＩＮ１Ａ、ＩＮ１Ｂ）を算出により取得する。なお、ＡＨＥＣＵ４０は、対応するエンジン２３の回転数から電力流入量ＩＮ１Ａ、ＩＮ１Ｂを推定により取得してもよい。

電流センサ４４、４６は、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５からラインＬ３を介してラインＬ４へ流れる電流を検出する。ＡＨＥＣＵ４０は、電流センサ４４または４６による検出結果に基づいて、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５からラインＬ４へ供給される電力量を示す第２の電力流出量ＯＵＴ２を算出により取得する。第２の電力流出量ＯＵＴ２は、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５を通じて消費（充電用に使われる電力も含む）される電力量であり、主としてメインバッテリ３８Ａ、３８Ｂ、エンジン補機４９Ａ、４９Ｂ、ハウスバッテリ３６、負荷３７等に供給される電力量である。なお、電流センサ４４、４６のうち一方は廃止してもよい。

なお、ＡＨＥＣＵ４０は、第２の電力流出量ＯＵＴ２を、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５から通信により取得してもよい。また、ＡＨＥＣＵ４０は、第１の電力流出量ＯＵＴ１を、通信によりモータコントローラ２６から取得してもよい。このほか、電流センサ４７がハウスバッテリ３６とラインＬ４との間に配置されている。電流センサ４８が、負荷３７とラインＬ４との間に配置されている。電流センサ４３は、駆動バッテリ３９とラインＬ２との間に配置されている。

第１の電力流出量ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂは、モータ２５Ａ、２５Ｂの駆動のために消費される電力量である。第２の電力流出量ＯＵＴ２は、高電圧部５０以外で消費される電力量である。電力流入量ＩＮ１Ａ、ＩＮ１Ｂは、発電機２４Ａ、２４Ｂで生成される発電量に相当する。このほか、駆動バッテリ３９が充電される場合は、ラインＬ２から駆動バッテリ３９へ電力流出量ＯＵＴ３で示される電力量が供給される。一方、駆動バッテリ３９が放電する場合は、駆動バッテリ３９からラインＬ２に対して電力が供給される。この場合、電流の流れが逆になるので、電力流出量ＯＵＴ３は−符号となる。

従って、ラインＬ２における電力収支Ｘは式１により算出される。ここで、仮にスイッチＳＷ１を切断状態とした場合、駆動バッテリ３９がラインＬ２から切り離され、電力流出量ＯＵＴ３は「０」となるから、電力収支Ｘは式２により算出される。
Ｘ＝ＩＮ１Ａ＋ＩＮ１Ｂ−ＯＵＴ１Ａ−ＯＵＴ１Ｂ−ＯＵＴ２−ＯＵＴ３・・・（１）
Ｘ＝ＩＮ１Ａ＋ＩＮ１Ｂ−ＯＵＴ１Ａ−ＯＵＴ１Ｂ−ＯＵＴ２・・・（２）

駆動バッテリ３９はリチウムイオンバッテリであるので、過充電や過放電によって寿命や性能が低下する。そのため、駆動バッテリ３９の残容量である蓄電量ＳＯＣが所定のＳＯＣ範囲（例えば、９０％〜１０％）に維持されるように使用されることが望ましい。例えば、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが低く且つ、ラインＬ２が駆動バッテリ３９よりも低電圧であった場合は、駆動バッテリ３９が過放電してしまう可能性がある。これとは逆に、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが高く且つ、ラインＬ２が駆動バッテリ３９よりも高電圧であった場合は、駆動バッテリ３９が過充電される可能性がある。そこで以下に説明するように、ＡＨＥＣＵ４０は、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過低下または過上昇になった場合に、一旦、スイッチＳＷ１を切断し、充電または放電に適した条件が整えばスイッチＳＷ１を接続する処理を行う。

図４および図５は、充放電制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＡＨＥＣＵ４０が不図示の記憶部に予め格納された制御プログラムを不図示のＲＡＭに展開して実行することにより実現される。この処理は、主電源が入れられたときに開始される。なお、本処理において、ＡＨＥＣＵ４０は、電力流出量ＯＵＴ３を監視することで、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣを常に取得している。なお、蓄電量ＳＯＣの取得方法は問わない。

ステップＳ１０１では、ＡＨＥＣＵ４０は、「その他の処理」を実行する。ここでいう「その他の処理」においては、例えば、不図示の設定操作部での設定や操作に応じた各種処理が実行される。また、その他の処理には、終了指示に基づき本フローチャートを終了する処理も含まれる。

ステップＳ１０２では、ＡＨＥＣＵ４０は、スイッチＳＷ１が接続状態にあるか否かを判別する。そして、スイッチＳＷ１が切断状態にある場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、処理をステップＳ１０１に戻す。スイッチＳＷ１が接続状態にある場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、ステップＳ１０３で、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過低下となったか否かを判別する。ここでいう過低下は、例えば、蓄電量ＳＯＣが第１の所定蓄電量ＳＯＣ１以下になること（ＳＯＣ≦ＳＯＣ１）である。第１の所定蓄電量ＳＯＣ１は一例として３０％であるが、この値に限定されない。

ステップＳ１０３での判別の結果、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過低下となっていない場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、処理をステップＳ１０８に進める。しかし、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過低下となった場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４で、スイッチＳＷ１を切断状態にする。これにより、駆動バッテリ３９がラインＬ２から切り離されるので、現在以上に蓄電量ＳＯＣが低下することが回避される。

その後、ステップＳ１０５では、ＡＨＥＣＵ４０は、上記式２によりラインＬ２における電力収支Ｘを算出する。なお、電力収支Ｘの算出に用いる電力量や電流量には、ピーク値を拾わないように信号にフィルタをかけて平滑化した値が採用される。ステップＳ１０６では、ＡＨＥＣＵ４０は、電力収支Ｘから、駆動バッテリ３９の充電が可能となる条件として予め定めた「充電可能条件」が成立したか否かを判別する。ここで、充電可能条件は、スイッチＳＷ１を接続したならば、ラインＬ２から駆動バッテリ３９へ供給される電力流出量ＯＵＴ３の符号が＋になると推定されることである。具体的には、電力収支Ｘが第１所定値ＴＨ１より大きいことである（ＴＨ１＜Ｘ）。第１所定値ＴＨ１は、０以上の値として定められていて、第１保持部４０ａ等のメモリに予め格納されている。第１所定値ＴＨ１は、例えば、０に余裕値αを加えた値である。

ステップＳ１０６での判別の結果、充電可能条件が成立しない場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、処理をステップＳ１０５に戻し、一定時間を待って電力収支Ｘを再度算出する。一方、充電可能条件が成立した場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、ステップＳ１０７で、スイッチＳＷ１を接続状態にする。これにより、駆動バッテリ３９の充電が開始される。

ステップＳ１０８では、ＡＨＥＣＵ４０は、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過上昇したか否かを判別する。ここでいう過上昇は、例えば、蓄電量ＳＯＣが、第１の所定蓄電量ＳＯＣ１より大きい第２の所定蓄電量ＳＯＣ２以上になること（ＳＯＣ２≦ＳＯＣ）である。第２の所定蓄電量ＳＯＣ２は、一例として８０％であるが、この値に限定されない。

ステップＳ１０８での判別の結果、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過上昇していない場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、処理をステップＳ１０１に戻す。しかし、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが過上昇した場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、ステップＳ１０９で、スイッチＳＷ１を切断状態にする。これにより、駆動バッテリ３９がラインＬ２から切り離されるので、現在以上に蓄電量ＳＯＣが上昇することが回避される。

その後、ステップＳ１１０で、ＡＨＥＣＵ４０は、発電機２４Ａ、２４Ｂによる発電を停止させる。これは、ラインＬ２における電力収支を早期に低下させるためである。なお、運転モードによっては、発電機２４Ａ、２４Ｂが発電停止中である場合もある。この場合、ＡＨＥＣＵ４０は、発電停止状態を維持する。

ステップＳ１１１では、ＡＨＥＣＵ４０は、改めて、上記式２によりラインＬ２における電力収支Ｘを算出する。この場合、発電停止により電力流入量ＩＮ１Ａ、ＩＮ１Ｂが０になっているから、実質的に、第１の電力流出量ＯＵＴ１Ａ、ＯＵＴ１Ｂと第２の電力流出量ＯＵＴ２とによって電力収支Ｘが決まる。ステップＳ１１２では、ＡＨＥＣＵ４０は、駆動バッテリ３９の放電が可能となる条件として予め定めた「放電可能条件」が成立したか否かを判別する。

ここで、放電可能条件は、スイッチＳＷ１を接続したならば、ラインＬ２へ駆動バッテリ３９から放電されること、すなわち、電力流出量ＯＵＴ３の符号が−になると推定されることである。具体的には、電力収支Ｘが第２所定値ＴＨ２より小さいことである（Ｘ＜ＴＨ２）。第２所定値ＴＨ２は、０以下の値として定められていて、第１保持部４０ａ等のメモリに予め格納されている。第２所定値ＴＨ２は、例えば、０から余裕値βを引いた値である。

ステップＳ１１２での判別の結果、放電可能条件が成立しない場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、処理をステップＳ１１１に戻し、一定時間を待って電力収支Ｘを再度算出する。一方、放電可能条件が成立した場合は、ＡＨＥＣＵ４０は、ステップＳ１１３で、スイッチＳＷ１を接続状態にする。これにより、駆動バッテリ３９の放電が開始される。

ステップＳ１１４では、ＡＨＥＣＵ４０は、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣの過上昇が解消する（ＳＯＣ＜ＳＯＣ２）まで待機する。そして、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣの過上昇が解消すると、ＡＨＥＣＵ４０は、ステップＳ１１５で、発電機２４Ａ、２４Ｂによる発電開始を許可する。従って、運転モードによって、発電機２４Ａ、２４Ｂの発電が必要な場合は、発電が再開される。その後、ＡＨＥＣＵ４０は、処理をステップＳ１０１に戻す。

本実施の形態によれば、ＡＨＥＣＵ４０は、駆動バッテリ３９の蓄電量ＳＯＣが第１の所定蓄電量ＳＯＣ１以下になるとスイッチＳＷ１を切断する（Ｓ１０４）。そして、ＡＨＥＣＵ４０は、スイッチＳＷ１を切断した状態で、ラインＬ２における電力収支Ｘを上記式２により取得し、電力収支Ｘに基づき充電可能条件が成立するとスイッチＳＷ１を接続する（Ｓ１０７）。これにより、駆動バッテリ３９が過放電されることを回避することができる。よって、リチウムイオンバッテリである駆動バッテリ３９を保護しつつ蓄電量ＳＯＣを適切に復帰させることができる。

また、充電可能条件は、ＴＨ１＜Ｘであり、第１所定値ＴＨ１は０＋余裕値αであるので、余裕をもって駆動バッテリ３９の過放電を回避することができる。

また、ＳＯＣ２≦ＳＯＣになると、ＡＨＥＣＵ４０は、スイッチＳＷ１を切断すると共に発電機２４を発電停止状態とするので（Ｓ１０９、Ｓ１１０）、駆動バッテリ３９の過充電を回避すると共に、無駄な発電を抑制することができる。

また、ＡＨＥＣＵ４０は、放電可能条件が成立するとスイッチＳＷ１を接続するので（Ｓ１１３）、駆動バッテリ３９の過充電を回避しつつ充電を再開することができる。しかも、放電可能条件は、Ｘ＜ＴＨ２であり、第２所定値ＴＨ２は、０−余裕値βであるので、余裕をもって適切に充電を再開することができる。

また、放電可能条件が成立したことによりスイッチＳＷ１を接続した後、ＳＯＣ＜ＳＯＣ２となると発電機２４の発電が開始されるので（Ｓ１１５）、駆動バッテリ３９を適切に充電可能な状態になってから発電を再開することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

なお、降圧ＤＣＤＣコンバータ４５を流れる電流を遮断するためのスイッチＳＷを、ラインＬ２またはラインＬ３上に配置し、このスイッチＳＷの接続／切断をＡＨＥＣＵ４０が制御するようにしてもよい。このスイッチＳＷが切断状態になると、第２の電力流出量ＯＵＴ２は０になるから、第２の電力流出量ＯＵＴ２を測定する必要がない。従って、ステップＳ１０５などでラインＬ２における電力収支Ｘを取得する際、ＡＨＥＣＵ４０は、上記式２において、第２の電力流出量ＯＵＴ２に０を代入することで、電力収支Ｘを算出することができる。

なお、発電機２４は通常、エンジン２３に取り付けられるが、発電機２４は船体１１に搭載されてもよい。

なお、船舶１０が備える船外機１２は１つでもよいし、３つ以上でもよい。なお、トリムタブ１３を備えることは必須でない。

なお、本発明が適用される船舶は、船外機を備える船舶に限らず、船内外機（スターンドライブ、インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）、ウォータージェットドライブ等の他の形態の船舶推進機を備える船舶であってもよい。

１８プロペラ
２３エンジン
２４発電機
２５電動モータ
３６ハウスバッテリ
３７負荷
３８メインバッテリ
３９駆動バッテリ
４０ＡＨＥＣＵ
Ｌ２ライン
ＳＷ１スイッチ

Claims

エンジンとモータのいずれによっても船舶推進機のプロペラを駆動可能な船舶に搭載されたリチウムイオンバッテリを制御する、船舶のバッテリの制御装置であって、
前記リチウムイオンバッテリは、前記モータを駆動するための電力を供給すると共に、発電機による充電が可能であり、
前記発電機で発電された電力を前記リチウムイオンバッテリの充電用に供給すると共に他のバッテリまたは電力を消費する負荷部に対して供給するためのラインに対して、前記リチウムイオンバッテリはスイッチを介して接続され、
前記スイッチを制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記リチウムイオンバッテリの蓄電量を取得し、取得した前記蓄電量が第１の所定蓄電量以下になると前記スイッチを切断し、
前記スイッチが切断された状態で、前記ラインにおける電力収支として、前記発電機の発電による前記ラインへの電力流入量、前記ラインから前記モータへの第１の電力流出量、および、前記ラインから前記他のバッテリまたは前記負荷部への第２の電力流出量を取得し、
前記スイッチが切断された状態で取得した前記電力収支に基づいて、前記リチウムイオンバッテリの充電が可能となる条件として定めた充電可能条件が成立するか否かを判定し、前記充電可能条件が成立すると前記スイッチを接続する、船舶のバッテリの制御装置。
前記充電可能条件は、「前記電力流入量−前記第１の電力流出量−前記第２の電力流出量」が、０以上の第１所定値より大きいことである、請求項１に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記制御部は、前記モータに設けられた電流センサの検出結果を前記第１の電力流出量として取得する、請求項１または２に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記制御部は、前記ラインから前記他のバッテリまたは前記負荷部へ電力を出力する出力部に設けられた電流センサの検出結果を前記第２の電力流出量として取得する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記制御部は、前記エンジンの回転数から推定される前記発電機の発電量、または、前記発電機に設けられた電流センサの検出結果を、前記電力流入量として取得する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記制御部は、前記蓄電量が前記第１の所定蓄電量より大きい第２の所定蓄電量以上になると、前記スイッチを切断すると共に前記発電機を発電停止状態とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記制御部は、前記スイッチを切断すると共に前記発電機を発電停止状態とした後、前記電力収支を取得し、取得した前記電力収支に基づいて、前記リチウムイオンバッテリの放電が可能となる条件として定めた放電可能条件が成立するか否かを判定し、前記放電可能条件が成立すると前記スイッチを接続する、請求項６に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記放電可能条件は、「前記電力流入量−前記第１の電力流出量−前記第２の電力流出量」が、０以下の第２所定値より小さいことである、請求項７に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記制御部は、前記放電可能条件が成立したことにより前記スイッチを接続した後、取得した前記蓄電量が前記第２の所定蓄電量未満になると、前記発電機の発電を開始させる、請求項７または８に記載の船舶のバッテリの制御装置。
前記他のバッテリは、前記発電機による充電が可能であり、且つ、前記エンジンを始動するための電力を供給するバッテリおよび前記船舶における負荷に電力を供給するバッテリの少なくとも一方を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御装置。
エンジンとモータのいずれによっても船舶推進機のプロペラを駆動可能な船舶に搭載されたリチウムイオンバッテリを制御する、船舶のバッテリの制御方法であって、
前記リチウムイオンバッテリは、前記モータを駆動するための電力を供給すると共に、発電機による充電が可能であり、
前記発電機で発電された電力を前記リチウムイオンバッテリの充電用に供給すると共に他のバッテリまたは電力を消費する負荷部に対して供給するためのラインに対して、前記リチウムイオンバッテリはスイッチを介して接続され、
前記リチウムイオンバッテリの蓄電量を取得し、取得した前記蓄電量が第１の所定蓄電量以下になると、前記スイッチを切断し、
前記スイッチが切断された状態で、前記ラインにおける電力収支として、前記発電機の発電による前記ラインへの電力流入量、前記ラインから前記モータへの第１の電力流出量、および、前記ラインから前記他のバッテリまたは前記負荷部への第２の電力流出量を取得し、
前記スイッチが切断された状態で取得した前記電力収支に基づいて、前記リチウムイオンバッテリの充電が可能となる条件として定めた充電可能条件が成立するか否かを判定し、前記充電可能条件が成立すると前記スイッチを接続する、船舶のバッテリの制御方法。
前記充電可能条件は、「前記電力流入量−前記第１の電力流出量−前記第２の電力流出量」が、０以上の第１所定値より大きいことである、請求項１１に記載の船舶のバッテリの制御方法。
前記モータに設けられた電流センサの検出結果を前記第１の電力流出量として取得する、請求項１１または１２に記載の船舶のバッテリの制御方法。
前記ラインから前記他のバッテリまたは前記負荷部へ電力を出力する出力部に設けられた電流センサの検出結果を前記第２の電力流出量として取得する、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御方法。
前記エンジンの回転数から推定される前記発電機の発電量、または、前記発電機に設けられた電流センサの検出結果を、前記電力流入量として取得する、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御方法。
前記蓄電量が前記第１の所定蓄電量より大きい第２の所定蓄電量以上になると、前記スイッチを切断すると共に前記発電機を発電停止状態とする、請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御方法。
前記他のバッテリは、前記発電機による充電が可能であり、且つ、前記エンジンを始動するための電力を供給するバッテリおよび前記船舶における負荷に電力を供給するバッテリの少なくとも一方を含む、請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御方法。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の船舶のバッテリの制御装置を備える、船舶。