JP2022067892A - 船舶用電源システムおよび船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ等を追加することなく、バッテリの残量をより正確に把握する。【解決手段】船舶用電源システム５０は、プロペラを回転させる電動モータ４１と、インバータ６１と、バッテリＢ２と、インバータ６１を制御する電子制御ユニット５５とを備える。インバータ６１は、バッテリＢ２から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路７９と、バッテリＢ２とインバータ回路７９との間で電圧を検出する電圧検出器８４と、電子制御ユニット５５と通信し、電子制御ユニット５５の指令にしたがってインバータ回路７９を制御するマイクロコンピュータ８６とを含む。電子制御ユニット５５は、電圧検出器８４によって検出され、マイクロコンピュータ８６から取得した電圧の検出値に基づいて、バッテリＢ２の充電状態の推定値を表す推定ＳＯＣを算出する。【選択図】図６

Description

本発明は、船舶の電源を管理する船舶用電源システムおよびこれを備える船舶に関する。

特許文献１には船舶用電源システムが開示されている。このシステムでは、バッテリのＯＣＶ（Open Circuit Voltage、開回路電圧、開放電圧）とバッテリに出入りする電流の積算値とに基づいて、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を算出している。バッテリのＳＯＣは、バッテリに蓄えられた電力の量を表す。ＳＯＣはＯＣＶと相関がある。ＯＣＶは、電流がバッテリと負荷との間を流れておらず、バッテリが平衡状態のときのバッテリの電圧である。特許文献１では、バッテリのＯＣＶが、ＯＣＶセンサによって検出され、推進機用バッテリ残量演算部に入力される。リモコンＥＣＵは、推進機用バッテリ残量演算部から取得したバッテリのＯＣＶに基づいてバッテリのＳＯＣを求める。

特開２０１７－１９００３０号公報

特許文献１に記載されているように、バッテリに出入りする電流の積算値だけでなく、バッテリのＯＣＶと電流の積算値との両方に基づいてバッテリのＳＯＣを算出すれば、バッテリのＳＯＣをより正確に把握できる。しかしながら、バッテリのＯＣＶを取得するには、バッテリのＯＣＶを検出するセンサまたは回路が必要であり、バッテリの充電および放電を制御する電子制御ユニットにＯＣＶの検出値を送信する通信モジュールも必要である。

そこで、本発明の目的の一つは、センサ等を追加することなく、バッテリの残量をより正確に把握できる船舶用電源システムおよび船舶を提供することである。

本発明の一実施形態は、プロペラを回転させる電動モータと、前記電動モータに電力を供給するインバータと、前記インバータに電力を供給するバッテリと、前記インバータを制御する電子制御ユニットと、を備え、前記インバータは、前記バッテリから供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記バッテリと前記インバータ回路との間で電圧を検出する電圧検出器と、前記電子制御ユニットと通信し、前記電子制御ユニットの指令にしたがって前記インバータ回路を制御するマイクロコンピュータと、を含み、前記電子制御ユニットは、前記電圧検出器によって検出され、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて、前記バッテリの充電状態の推定値を表す推定ＳＯＣを算出する、船舶用電源システムを提供する。

この構成によれば、電子制御ユニットがインバータのマイクロコンピュータに指令を送ると、バッテリの直流電力がインバータのインバータ回路によって交流電力に変換され、電動モータに供給される。これにより、電動モータおよびプロペラが回転する。インバータの電圧検出器は、バッテリとインバータ回路との間で電圧を検出する。バッテリのＯＣＶは、インバータの電圧検出器によって検出され、インバータのマイクロコンピュータから電子制御ユニットに送られる。電子制御ユニットは、インバータから取得したバッテリのＯＣＶに基づいてバッテリの充電状態を推定する。このように、インバータの電圧検出器およびマイクロコンピュータを利用してバッテリのＯＣＶを把握するので、バッテリのＯＣＶを検出する電圧センサまたは電圧検出回路を追加する必要がないし、電子制御ユニットと通信する通信モジュールを追加する必要もない。これにより、センサ等を追加することなく、バッテリの残量をより正確に把握できる。

本実施形態において、以下の特徴の少なくとも一つが、前記船舶用電源システムに加えられてもよい。
前記船舶用電源システムは、前記インバータおよび電子制御ユニットを含む複数の電気機器を起動させるときに、ユーザーによって操作される起動スイッチをさらに備え、前記電子制御ユニットは、前記起動スイッチの操作により前記複数の電気機器が起動した後であって、前記インバータから前記電動モータに電力が供給される前に、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを算出する。

この構成によれば、起動スイッチがオンになり、インバータおよび電子制御ユニットが起動すると、バッテリのＯＣＶが、インバータの電圧検出器によって検出され、インバータのマイクロコンピュータから電子制御ユニットに送られる。その後、バッテリの電力がインバータを介して電動モータに供給される。バッテリの電力がインバータを介して電動モータに供給された後は、バッテリの電圧が安定するまでバッテリのＯＣＶを正確に測定することができない。したがって、バッテリの電力を電動モータに供給する前にバッテリのＯＣＶを測定すれば、バッテリの電圧が安定するまで待たなくてもよい。

前記インバータは、前記バッテリと前記電動モータとの間を流れる電流を検出する電流検出器をさらに含み、前記電子制御ユニットは、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを算出した後、前記電流検出器によって検出され、前記マイクロコンピュータから取得した電流の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを更新する。

この構成によれば、電圧検出器に加えて、電流検出器がインバータに設けられている。起動スイッチの操作によりインバータおよび電子制御ユニットが起動すると、バッテリのＯＣＶが、インバータの電圧検出器によって検出され、インバータのマイクロコンピュータから電子制御ユニットに送られる。これにより、バッテリの推定ＳＯＣが求められる。その後、バッテリの電力がインバータを介して電動モータに供給されると、バッテリと電動モータとの間を流れる電流がインバータの電流検出器によって検出され、インバータのマイクロコンピュータから電子制御ユニットに送られる。電子制御ユニットは、インバータのマイクロコンピュータから取得した電流の検出値に基づいて推定ＳＯＣを更新する。推定ＳＯＣを更新した後に、バッテリの放電または充電が行われると、電子制御ユニットは、インバータのマイクロコンピュータから取得した電流の検出値に基づいて、再び推定ＳＯＣを更新する。これにより、最新の推定ＳＯＣをリアルタイムで把握できる。さらに、インバータの電流検出器およびマイクロコンピュータを利用して推定ＳＯＣを更新するので、電流センサまたは電流検出回路を追加する必要がないし、電子制御ユニットと通信する通信モジュールを追加する必要もない。

電流検出器は、電流検出回路および電流センサのいずれであってもよい。電流検出器は、バッテリとインバータ回路との間で電流を検出してもよいし、電動モータとインバータ回路との間で電流を検出してもよい。電流検出器は、インバータ回路内で電流を検出してもよい。
前記電子制御ユニットは、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを算出した後は、前記起動スイッチがオフになるまで、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値を考慮せずに、前記マイクロコンピュータから取得した電流の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを更新し続ける。

この構成によれば、バッテリのＯＣＶがインバータのマイクロコンピュータから電子制御ユニットに送られ、電子制御ユニットがバッテリの推定ＳＯＣを求めた後は、起動スイッチがオフになり、インバータおよび電子制御ユニットが停止するまで、電子制御ユニットは、インバータの電流検出器によって検出された電流の検出値に基づいて推定ＳＯＣを更新し続ける。このとき、インバータの電圧検出器によって検出された電圧の検出値は考慮されない。

前述のように、バッテリの電力がインバータを介して電動モータに供給された後は、バッテリの電圧が安定するまでバッテリのＯＣＶを正確に測定することができない。したがって、バッテリに出入りする電流の積算値に基づいて推定ＳＯＣを更新すれば、バッテリの電圧に基づいて推定ＳＯＣを更新する場合に比べて、バッテリの充電状態をより正確に把握できる。

前記船舶用電源システムは、発電機と、前記発電機が発生した交流電力を直流電力に変換するレクチファイア／レギュレータと、前記レクチファイア／レギュレータから供給された直流電力の電圧を上昇させ、電圧が上昇した直流電力を前記バッテリに供給するＤＣ／ＤＣコンバータとをさらに備える。
この構成によれば、レクチファイア／レギュレータは発電機が発生した交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、レクチファイア／レギュレータから供給された直流電力の電圧を上昇させ、電圧が上昇した直流電力をバッテリに供給する。したがって、レクチファイア／レギュレータから供給される直流電力の電圧が、バッテリの定格電圧より低くても、発電機が発生した電力をバッテリに供給でき、バッテリを充電できる。

本発明の他の実施形態は、前記船舶用電源システムと、前記プロペラの回転により水上を走行する船体と、を備える、船舶を提供する。
この構成によれば、電子制御ユニットがインバータのマイクロコンピュータに指令を送ると、バッテリの直流電力がインバータのインバータ回路によって交流電力に変換され、電動モータに供給される。これにより、電動モータおよびプロペラが回転し、船体が水上を走行する。前述のように、センサ等を追加することなく、バッテリの残量をより正確に把握できる。したがって、船舶の部品の増加を防止しながら、バッテリの残量をより正確に把握できる。

本実施形態において、以下の特徴の少なくとも一つが、前記船舶に加えられてもよい。
前記電動モータおよびインバータは、前記船体の外に配置されている。
この構成によれば、電動モータおよびインバータが船体の外に配置されている。したがって、電動モータおよびインバータは、船舶の周りの水面の近くに配置される。水面の近くは、水面から離れた位置と比較すると温度が低い。したがって、電動モータおよびインバータを相対的に温度が低い空気で冷却できる。

前記船舶は、前記インバータを収容するケーシングをさらに備え、前記インバータは、前記インバータ回路と前記電圧検出器と前記マイクロコンピュータとを収容するケースをさらに含む。
この構成によれば、インバータがケーシング内に配置されており、インバータのインバータ回路、電圧検出器、およびマイクロコンピュータが、インバータのケース内に配置されている。これにより、埃などの固体や水などの液体からインバータ回路等を保護できる。特に、船舶では、海水または淡水などの水が船舶の周囲にあり、水しぶきや水滴が船舶内に入り易い。このような水からインバータ回路等を保護できる。

前記船舶は、前記インバータの前記ケース内を通過する冷却水流路と、前記船舶の外の水を前記冷却水流路に供給するウォーターポンプとをさらに備える。
この構成によれば、ウォーターポンプが船舶の外の水を吸い込み、冷却水流路に供給する。冷却水流路内を流れる水は、インバータのケース内を通過し、インバータを冷却する。インバータを冷却する冷却液を船舶内で循環させると、冷却液の温度が徐々に上がる場合がある。これに対して、船舶の外の水の温度は、船舶の使用時間によらず概ね一定である。したがって、安定した温度の水でインバータを冷却できる。

前記船舶は、前記インバータの前記ケース内に配置されており、前記冷却水流路内の水圧を検出する水圧センサをさらに備える。
この構成によれば、冷却水流路内の水圧を水圧センサで検出でき、冷却水流路内に水が供給されているか否かを検出できる。さらに、水圧センサがインバータのケース内に配置されており、インバータがケーシング内に配置されているので、埃などの固体や水などの液体から水圧センサを保護できる。

前記船舶は、前記インバータを冷却する水を案内する冷却水流路と、前記船舶の外の水を前記冷却水流路に供給するウォーターポンプとをさらに備える。
この構成によれば、ウォーターポンプが船舶の外の水を吸い込み、冷却水流路に供給する。冷却水流路内を流れる水は、インバータを冷却する。インバータを冷却する冷却液を船舶内で循環させると、冷却液の温度が徐々に上がる場合がある。これに対して、船舶の外の水の温度は、船舶の使用時間によらず概ね一定である。したがって、安定した温度の水でインバータを冷却できる。

冷却水流路の一部は、インバータの中に配置されていてもよいし、インバータの外表面上に配置されていてもよい。前者の場合、インバータが冷却水流路の一部を形成していてもよい。この場合、ウォーターポンプによって冷却水流路に供給された水は、インバータに直接接触し、インバータを冷却する。これにより、インバータを効率的に冷却できる。

本発明によれば、センサ等を追加することなく、バッテリの残量をより正確に把握できる船舶用電源システムおよび船舶を提供できる。

本発明の一実施形態に係る船舶の模式図である。 船舶に備えられた船外機の鉛直断面を示す断面図である。 船舶に備えられた船外機の鉛直断面を示す断面図である。 船舶用電源システムの模式図である。 電動モータ、インバータ、およびウォーターポンプを示す模式図である。 船舶用電源システムのブロック図である。 船舶用電源システムのブロック図である。 モータ駆動用バッテリの充電状態を監視する流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る船舶１の模式図である。図２および図３は、船舶１に備えられた船外機８の鉛直断面を示す断面図である。
図１は、船外機８の左側面を示している。図２は、第１ドッグクラッチ２１が中立位置に位置しており、第２ドッグクラッチ４６が中間接続位置に位置している状態を示している。図３は、第１ドッグクラッチ２１が前進位置に位置しており、第２ドッグクラッチ４６が前接続位置に位置している状態を示している。図１～図３中の矢印Ｕおよび矢印Ｆは、それぞれ、船体Ｈ１の上方向および前方向を示している。

図１に示すように、船舶１は、水面に浮かぶ船体Ｈ１と、船体Ｈ１を推進させる推進機２とを備えている。推進機２は、船体Ｈ１の後方に配置された船外機８と、船外機８を船体Ｈ１の後部に取り付ける懸架装置３とを含む。推進機２は、さらに、船体Ｈ１に対して船外機８を左右に回動させるステアリング装置と、船体Ｈ１に対して船外機８を上下に回動させるチルト装置とを含む。

懸架装置３は、船尾に取付可能なクランプブラケット４と、左右方向に延びるチルトシャフト５を介してクランプブラケット４に保持されたスイベルブラケット６と、スイベルブラケット６に保持されたステアリングシャフト７とを含む。スイベルブラケット６は、左右方向に延びるチルトシャフト５まわりにクランプブラケット４に対して回転可能である。ステアリングシャフト７は、上下方向に延びるステアリングシャフト７まわりにスイベルブラケット６に対して回転可能である。

船外機８は、アッパーマウントおよびロワーマウントを介してステアリングシャフト７の上端部および下端部に連結されている。船外機８は、ステアリングシャフト７と共にステアリングシャフト７まわりに回転する。船外機８は、船体Ｈ１に対してステアリングシャフト７まわりに左右に回転可能であり、船体Ｈ１に対してチルトシャフト５まわりに上下に回転可能である。

船外機８は、エンジン１４を含む第１パワートレインと、電動モータ４１を含む第２パワートレインとを含む。エンジン１４および電動モータ４１は、いずれも、プロペラ２３を回転させる原動機の一例である。エンジン１４の回転は、プロペラシャフト２２を介してプロペラ２３に伝達される。同様に、電動モータ４１の回転は、プロペラシャフト２２を介してプロペラ２３に伝達される。したがって、プロペラシャフト２２は、第１および第２パワートレインに共有されている。

第１パワートレインは、エンジン１４からプロペラシャフト２２に延びる第１伝達経路Ｐ１を形成している。第２パワートレインは、電動モータ４１からプロペラシャフト２２に延びる第２伝達経路Ｐ２を形成している。図１～図３では、第１伝達経路Ｐ１および第２伝達経路Ｐ２を太い一点鎖線で示している。第１伝達経路Ｐ１および第２伝達経路Ｐ２は、エンジン１４および電動モータ４１からプロペラシャフト２２まで互いに離れている。第１伝達経路Ｐ１および第２伝達経路Ｐ２は、互いに独立した並列の経路である。

船外機８は、第１および第２パワートレインを収容するケーシング９を含む。ケーシング９は、エンジン１４を収容するカウル１０と、エンジン１４の下方に配置されたエギゾーストガイド１１と、エギゾーストガイド１１の下方に配置されたアッパーケース１２と、アッパーケース１２の下方に配置されたロワーケース１３とを含む。カウル１０は、エンジン１４の全周にわたってエンジン１４を取り囲んでいる。エンジン１４は、エギゾーストガイド１１の上に配置されている。電動モータ４１は、エギゾーストガイド１１よりも下方に配置されている。電動モータ４１は、ロワーケース１３内に配置されている。

エンジン１４は、上下方向に延びる回転軸線まわりに回転するクランクシャフト１５を含む。第１パワートレインは、エンジン１４から下方に延びるドライブシャフト１６と、ドライブシャフト１６の回転をプロペラシャフト２２に伝達する前後進切替ギヤ１７（forward-reverse switching gears）とを含む。ドライブシャフト１６は、アッパーケース１２およびロワーケース１３内に配置されている。前後進切替ギヤ１７およびプロペラシャフト２２は、ロワーケース１３内に配置されている。プロペラシャフト２２は、ロワーケース１３内で前後方向に延びている。プロペラ２３は、ロワーケース１３の後方に配置されている。プロペラ２３は、プロペラシャフト２２の後端部に取り付けられている。

エンジン１４は、一定の回転方向にドライブシャフト１６を回転させる。プロペラ２３は、プロペラシャフト２２と共に正転方向または逆転方向に回転する。前後進切替ギヤ１７は、前進状態、中立状態、および後進状態を含む複数の状態のいずれかに切り替わる。前進状態は、正転方向の回転が前後進切替ギヤ１７からプロペラシャフト２２に伝達される状態である。中立状態は、前後進切替ギヤ１７からプロペラシャフト２２への回転の伝達が遮断される状態である。後進状態は、逆転方向の回転が前後進切替ギヤ１７からプロペラシャフト２２に伝達される状態である。

図２および図３に示すように、前後進切替ギヤ１７は、ドライブシャフト１６と共に回転するピニオン１８と、ピニオン１８によって回転駆動される前ギヤ１９と、ピニオン１８によって前ギヤ１９とは反対の方向に回転駆動される後ギヤ２０とを含む。前後進切替ギヤ１７は、さらに、前ギヤ１９および後ギヤ２０の一方に噛み合う接続位置と前ギヤ１９および後ギヤ２０の両方から離れた切断位置との間で移動可能な第１ドッグクラッチ２１を含む。ピニオン１８は、エンジン１４によって回転駆動される第１駆動ギヤの一例である。前ギヤ１９および後ギヤ２０は、第１駆動ギヤに噛み合う第１従動ギヤの一例である。

ピニオン１８、前ギヤ１９、および後ギヤ２０は、いずれも、ベベルギヤである。ピニオン１８は、ドライブシャフト１６と同軸であり、前ギヤ１９および後ギヤ２０は、プロペラシャフト２２と同軸である。前ギヤ１９および後ギヤ２０は、プロペラシャフト２２を取り囲んでおり、回転可能にロワーケース１３に支持されている。前ギヤ１９および後ギヤ２０は、間隔を空けて前後方向に対向している。

第１ドッグクラッチ２１は、前ギヤ１９および後ギヤ２０の間に配置されている。第１ドッグクラッチ２１は、ピニオン１８の下方に位置している。第１ドッグクラッチ２１は、プロペラシャフト２２を取り囲む筒状である。第１ドッグクラッチ２１は、前後方向に延びるスプラインによってプロペラシャフト２２に結合されている。第１ドッグクラッチ２１は、プロペラシャフト２２に対して前後方向に移動可能であり、プロペラシャフト２２と共に回転可能である。

第１ドッグクラッチ２１は、前ギヤ１９の複数の前凹部１９ｆに噛み合う複数の前凸部２１ｆと、後ギヤ２０の複数の後凹部２０ｒに噛み合う複数の後凸部２１ｒとを含む。複数の前凸部２１ｆは、第１ドッグクラッチ２１の周方向に並んでおり、プロペラシャフト２２および第１ドッグクラッチ２１の軸方向に相当する前後方向に延びている。複数の後凸部２１ｒも、第１ドッグクラッチ２１の周方向に並んでおり、プロペラシャフト２２および第１ドッグクラッチ２１の軸方向に相当する前後方向に延びている。第１ドッグクラッチ２１、前凹部１９ｆ、および後凹部２０ｒは、第１伝達経路Ｐ１を接続および切断する第１クラッチに含まれる。

第１ドッグクラッチ２１は、前進位置（図３に示す位置）、中立位置（図２に示す位置）、および後進位置のいずれかに配置される。前進位置は、第１ドッグクラッチ２１が、前ギヤ１９に噛み合い、前ギヤ１９と共に回転する位置である。後進位置は、第１ドッグクラッチ２１が、後ギヤ２０に噛み合い、後ギヤ２０と共に回転する位置である。中立位置は、前後進切替ギヤ１７からプロペラシャフト２２への回転の伝達が遮断される位置である。中立位置は、第１伝達経路Ｐ１が切断される切断位置であり、前進位置および後進位置は、第１伝達経路Ｐ１の切断が解除される接続位置である。

船外機８は、前後進切替ギヤ１７の状態を切り替えるシフト装置３１を含む。シフト装置３１は、第１ドッグクラッチ２１と共に前後方向に移動するシフトスライダ３５と、第１ドッグクラッチ２１およびシフトスライダ３５を互いに連結する連結ピン３６とを含む。シフト装置３１は、さらに、シフトスライダ３５を前後方向に押すことにより、第１ドッグクラッチ２１を前後方向に移動させるプッシャー３４と、プッシャー３４を前後方向に移動させる動力を発生するシフトアクチュエータ３２（図１参照）と、シフトアクチュエータ３２の動力をプッシャー３４に伝達するシフトロッド３３とを含む。

図１に示すように、シフトアクチュエータ３２は、ケーシング９内に配置されている。シフトアクチュエータ３２は、エギゾーストガイド１１よりも下方に配置されている。シフトアクチュエータ３２は、プッシャー３４から上方に延びるシフトロッド３３（図２および図３参照）を上下方向に移動させることにより、左右方向に延びる回転軸線まわりにプッシャー３４を回転させる。シフトアクチュエータ３２は、電動モータまたはエアシリンダであってもよいし、これら以外であってもよい。シフトアクチュエータ３２が電動モータである場合、シフトアクチュエータ３２の回転をボールネジおよびボールナットによって上下方向へのシフトロッド３３の往復移動に変換すればよい。

図２および図３に示すように、シフトスライダ３５は、ロワーケース１３内で前後方向に延びている。シフトスライダ３５は、プロペラシャフト２２と同軸である。シフトスライダ３５は、プロペラシャフト２２の前端面から後方に延びるプロペラシャフト２２の中心穴２２ｈに挿入されている。シフトスライダ３５は、プロペラシャフト２２にスプライン結合されている。シフトスライダ３５は、プロペラシャフト２２に対して前後方向に移動可能であり、プロペラシャフト２２と共に回転可能である。シフトスライダ３５は、プロペラシャフト２２の前端面から前方に突出している。

シフトスライダ３５は、一体の一つの部材であってもよいし、互いに連結された複数の部材であってもよい。図２および図３は、シフトスライダ３５がフロントシャフト３５ｓおよびリアチューブ３５ｔを含む例を示している。フロントシャフト３５ｓおよびリアチューブ３５ｔは、プロペラシャフト２２の中心穴２２ｈ内に挿入されている。フロントシャフト３５ｓは、リアチューブ３５ｔ内に挿入されている。フロントシャフト３５ｓは、プロペラシャフト２２の前端面から前方に突出している。フロントシャフト３５ｓは、プロペラシャフト２２にスプライン結合されている。

プッシャー３４は、シフトスライダ３５の中心線まわりにシフトスライダ３５を取り囲む環状溝３５ｇに挿入されている。シフトスライダ３５は、環状溝３５ｇの側面を形成する環状の前対向部３５ｆおよび後対向部３５ｒを含む。前対向部３５ｆは、プッシャー３４の前方に配置されており、後対向部３５ｒは、プッシャー３４の後方に配置されている。前対向部３５ｆおよび後対向部３５ｒは、シフトスライダ３５がいずれの回転角にあるときでも、プッシャー３４に対向している。

シフトアクチュエータ３２がプッシャー３４の下端部を前方に移動させると、シフトスライダ３５の前対向部３５ｆが前方に押され、シフトスライダ３５が前方に移動する。シフトアクチュエータ３２がプッシャー３４の下端部を後方に移動させると、シフトスライダ３５の後対向部３５ｒが後方に押され、シフトスライダ３５が後方に移動する。したがって、第１ドッグクラッチ２１は、シフトスライダ３５の移動量に応じて、前進位置、中立位置、および後進位置のいずれかに配置される。

第２パワートレインは、電動モータ４１によって回転駆動される中間シャフト４２と、中間シャフト４２と共に回転する第２駆動ギヤ４３とを含む。第２パワートレインは、さらに、第２駆動ギヤ４３によって回転駆動される第２従動ギヤ４４と、第２従動ギヤ４４と共に回転する中間リング４５と、第２従動ギヤ４４および中間リング４５によって取り囲まれたシフトスライダ３５とを含む。シフトスライダ３５は、第２パワートレインおよびシフト装置３１に共有されている。

中間シャフト４２は、電動モータ４１よりも下方に配置されている。中間シャフト４２は、上下方向に延びている。中間シャフト４２は、ドライブシャフト１６と平行である。中間シャフト４２は、ドライブシャフト１６よりも前方に配置されている。中間シャフト４２は、第２駆動ギヤ４３に連結されている。中間シャフト４２および第２駆動ギヤ４３は、ロワーケース１３に固定された筒状のシャフトハウジング４７に対して回転可能である。中間シャフト４２は、シャフトハウジング４７内に配置されている。

第２駆動ギヤ４３および第２従動ギヤ４４は、いずれも、ベベルギヤである。第２駆動ギヤ４３は、シフトスライダ３５の上方に位置している。第２従動ギヤ４４は、シフトスライダ３５と同軸であり、シフトスライダ３５の径方向に間隔を空けてシフトスライダ３５を取り囲んでいる。第２従動ギヤ４４は、第２駆動ギヤ４３に噛み合っている。第２従動ギヤ４４は、前ギヤ１９よりも前方に位置している。

中間リング４５は、シフトスライダ３５と同軸であり、シフトスライダ３５を取り囲んでいる。図２および図３は、中間リング４５および第２従動ギヤ４４が単一の一体の部材である例を示している。中間リング４５は、第２従動ギヤ４４に固定された、第２従動ギヤ４４とは別の部材であってもよい。中間リング４５は、前ギヤ１９よりも前方に配置されている。中間リング４５は、プロペラシャフト２２から前方に離れている。中間リング４５は、ベアリングを介して回転可能にロワーケース１３に支持されている。

第２パワートレインは、中間リング４５がシフトスライダ３５と共に回転する接続状態と、中間リング４５およびシフトスライダ３５の接続が解除される切断状態と、の間で切り替わる第２クラッチを含む。第２クラッチは、中間リング４５に噛み合う接続位置と、中間リング４５から離れた切断位置と、の間で前後方向に移動可能な第２ドッグクラッチ４６を含む。図２および図３は、第２ドッグクラッチ４６およびシフトスライダ３５が、単一の一体の部材である例を示している。第２ドッグクラッチ４６は、シフトスライダ３５に固定された、シフトスライダ３５とは別の部材であってもよい。

図２および図３に示すように、第２ドッグクラッチ４６は、中間リング４５の複数の凹部４５ｃに噛み合う複数の凸部４６ｃを含む。複数の凸部４６ｃは、第２ドッグクラッチ４６の周方向に並んでいる。複数の凸部４６ｃは、シフトスライダ３５から第２ドッグクラッチ４６の径方向における外方に突出している。複数の凹部４５ｃは、中間リング４５の内周面から第２ドッグクラッチ４６の径方向における外方に凹んでいる。複数の凹部４５ｃは、第２ドッグクラッチ４６の周方向に並んでいる。凸部４６ｃおよび凹部４５ｃは、前後方向における環状溝３５ｇと前ギヤ１９との間に位置している。

第２ドッグクラッチ４６は、前接続位置（図３に示す位置）、中間接続位置（図２に示す位置）、および後切断位置を含む複数の位置のいずれかに配置される。第２ドッグクラッチ４６が前接続位置または中間接続位置に配置されると、複数の凸部４６ｃが複数の凹部４５ｃに嵌る。これにより、第２クラッチが切断状態から接続状態に切り替わる。接続状態では、滑りを生じることなく、回転が中間リング４５およびシフトスライダ３５の間で伝達される。切断状態では、中間リング４５およびシフトスライダ３５の間での回転の伝達が遮断される。

シフト装置３１は、前位置（図３に示す位置）、中間位置（図２に示す位置）、および後位置を含む複数の位置のいずれかにシフトスライダ３５を位置させる。前位置では、第１ドッグクラッチ２１が前進位置に配置され、第２ドッグクラッチ４６が前接続位置に配置される。中間位置では、第１ドッグクラッチ２１が中立位置に配置され、第２ドッグクラッチ４６が中間接続位置に配置される。後位置では、第１ドッグクラッチ２１が後進位置に配置され、第２ドッグクラッチ４６が後切断位置に配置される。

次に、船舶１に備えられた船舶用電源システム５０について説明する。
図４は、船舶用電源システム５０の模式図である。船舶用電源システム５０は、船舶１の速度の変更と船舶１の前進および後進の切り替えを行うために操作される出力調整ハンドル５３と、船舶１を操舵するために操作されるステアリングハンドル５２とを備えている。出力調整ハンドル５３およびステアリングハンドル５２は、船体Ｈ１内に配置されている。図４は、出力調整ハンドル５３が前後に倒れる出力調整レバー５３Ｌである例を示している。出力調整ハンドル５３は、出力調整ハンドル５３およびステアリングハンドル５２を兼ねるジョイスティック５３ｊであってもよいし、出力調整レバー５３Ｌおよびジョイスティック５３ｊ以外であってもよい。

船舶用電源システム５０は、エンジン１４などの船外機８に備えられた複数の電気機器を制御するエンジンＥＣＵ５６（Engine Electronic Control Unit）と、エンジンＥＣＵ５６や電動モータ４１などの船舶１に備えられた複数の電気機器を制御するヘッドＥＣＵ５５（Head Electronic Control Unit）とを備えている。エンジンＥＣＵ５６は、カウル１０内に配置されている。ヘッドＥＣＵ５５は、船体Ｈ１内に配置されている。ヘッドＥＣＵ５５は、電子制御ユニットの一例である。エンジンＥＣＵ５６およびヘッドＥＣＵ５５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信規格にしたがって構築された通信ネットワークＮ１を介して互いに接続されている。エンジンＥＣＵ５６およびヘッドＥＣＵ５５は、船外機８の制御に必要な情報および指令を通信ネットワークＮ１を介して送信および受信する。

船舶用電源システム５０は、出力調整ハンドル５３の位置を検出する位置センサ５４を備えている。位置センサ５４は、ヘッドＥＣＵ５５に接続されている。出力調整ハンドル５３の位置を表すハンドル位置情報をヘッドＥＣＵ５５が位置センサ５４から取得すると、ヘッドＥＣＵ５５は、シフトアクチュエータ３２（図１参照）を制御することによりハンドル位置情報に応じた位置に第１ドッグクラッチ２１および第２ドッグクラッチ４６（図２および図３参照）を位置させると共に、ハンドル位置情報にしたがってエンジン１４および電動モータ４１を制御する。

エンジン１４にプロペラ２３を回転させるべき場合は、第１ドッグクラッチ２１を前進位置または後進位置に位置させるシフト制御指令をヘッドＥＣＵ５５がエンジンＥＣＵ５６に送る。ヘッドＥＣＵ５５は、さらに、出力調整ハンドル５３の位置に応じた回転速度および回転方向でエンジン１４を回転させるエンジン制御指令をエンジンＥＣＵ５６に送る。これにより、エンジン１４の回転がプロペラ２３に伝達される。

電動モータ４１にプロペラ２３を回転させるべき場合は、第１ドッグクラッチ２１を中立位置に位置させ、第２ドッグクラッチ４６を中間接続位置に位置させるシフト制御指令をヘッドＥＣＵ５５がエンジンＥＣＵ５６に送る。その後、ヘッドＥＣＵ５５は、出力調整ハンドル５３の位置に応じた回転速度および回転方向で電動モータ４１を回転させる。これにより、電動モータ４１の回転がプロペラ２３に伝達される。

船舶用電源システム５０は、エンジン１４を始動させるスタータモータ５７を備えている。船舶用電源システム５０は、さらに、スタータモータ５７などの船舶１に備えられた複数の電気機器を起動させるときに操作される起動スイッチ５１と、船舶１に備えられた複数の電気機器に電力を供給するメインバッテリＢ１とを備えている。スタータモータ５７は、カウル１０内に配置されている。メインバッテリＢ１は、船体Ｈ１内に配置されている。起動スイッチ５１がオンになると、メインバッテリＢ１の電力がスタータモータ５７に供給され、スタータモータ５７が回転する。これにより、エンジン１４が始動する。

船舶用電源システム５０は、エンジン１４の回転に伴って交流電力を発生するフライホイールマグネト５８と、フライホイールマグネト５８が発生した交流電力を直流電力に変換するレクチファイア／レギュレータ５９とを備えている。フライホイールマグネト５８およびレクチファイア／レギュレータ５９は、カウル１０内に配置されている。フライホイールマグネト５８は、クランクシャフト１５（図１参照）と同軸である。フライホイールマグネト５８は、発電機を兼ねるフライホイールである。フライホイールマグネト５８が発生した電力は、船舶１に備えられた複数の電気機器や、メインバッテリＢ１などの船舶１に備えられた１つ以上のバッテリに供給される。

船舶用電源システム５０は、電動モータ４１に供給されるべき電力を蓄えるモータ駆動用バッテリＢ２と、モータ駆動用バッテリＢ２の電力を電動モータ４１に供給するインバータ６１とを備えている。電動モータ４１は、インバータ６１から供給された交流電力によって駆動される。交流電力により回転するのであれば、電動モータ４１は、三相ＡＣモータまたはブラシレスＤＣモータであってもよいし、これら以外であってもよい。モータ駆動用バッテリＢ２は、船体Ｈ１内に配置されている。

メインバッテリＢ１およびモータ駆動用バッテリＢ２は蓄電池である。メインバッテリＢ１およびモータ駆動用バッテリＢ２は、鉛蓄電池であってもよいし、これ以外であってもよい。メインバッテリＢ１およびモータ駆動用バッテリＢ２のいずれも、繰り返し充電および放電可能であり直列接続された複数のセルと、複数のセルを収容するバッテリボックスとを含む。図４は、メインバッテリＢ１が１つのバッテリであり、モータ駆動用バッテリＢ２が直列接続された３つのバッテリである例を示している。モータ駆動用バッテリＢ２は、１つのバッテリであってもよい。

メインバッテリＢ１の定格電圧は、モータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧よりも低い。メインバッテリＢ１の定格電圧は、モータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧と等しくてもよいし、モータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧より高くてもよい。メインバッテリＢ１の定格電圧がモータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧よりも低い場合、船舶用電源システム５０は、直流電力の電圧を上昇させるＤＣ／ＤＣコンバータ６０を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、船体Ｈ１内に配置されている。

メインバッテリＢ１およびモータ駆動用バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続されている。フライホイールマグネト５８は、レクチファイア／レギュレータ５９を介してＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、メインバッテリＢ１およびレクチファイア／レギュレータ５９の少なくとも一方から供給された直流電力の電圧をモータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧まで上昇させ、電圧が上昇した直流電力をモータ駆動用バッテリＢ２に供給する。これにより、モータ駆動用バッテリＢ２が充電される。

図５は、電動モータ４１、インバータ６１、およびウォーターポンプ６８を示す模式図である。
電動モータ４１は、電力が供給されるステータと、ステータへの電力の供給に伴って回転するロータとを含む。ステータは、Ｕ相コイル４１ｕと、Ｖ相コイル４１ｖと、Ｗ相コイル４１ｗとを含む。電動モータ４１は、さらに、電動モータ４１の回転角を検出する回転角センサ４１ｒと、電動モータ４１の温度を検出する温度センサ４１ｔとを含む。Ｕ相コイル４１ｕ、Ｖ相コイル４１ｖ、およびＷ相コイル４１ｗは、インバータ６１に接続されている。同様に、回転角センサ４１ｒおよび温度センサ４１ｔは、インバータ６１に接続されている。

インバータ６１は、電動モータ４１などの負荷に電気的に接続された本体６２と、本体６２を収容する密閉空間を形成したケース６３とを含む。ケース６３は、船外機８のケーシング９（図１参照）内に配置されている。ケース６３は、エギゾーストガイド１１（図１参照）よりも下方に配置されている。本体６２は、ケース６３内に配置されている。本体６２は、ケース６３を貫通する複数のケーブルに接続されている。いずれのケーブルも、電気が流れる導体（conductor）と導体を被覆する筒状の絶縁体（insulator）とを有する被覆線を含む。

複数のケーブルは、Ｕ相コイル４１ｕとインバータ６１とを接続するＵ相ケーブル６４ｕと、Ｖ相コイル４１ｖとインバータ６１とを接続するＶ相ケーブル６４ｖと、Ｗ相コイル４１ｗとインバータ６１とを接続するＷ相ケーブル６４ｗとを含む。複数のケーブルは、さらに、モータ駆動用バッテリＢ２の正極とインバータ６１とを接続する正極ケーブル６４ｐと、モータ駆動用バッテリＢ２の負極とインバータ６１とを接続する負極ケーブル６４ｎとを含む。

複数のケーブルは、さらに、通信ネットワークＮ１とインバータ６１とを接続すると共に、メインバッテリＢ１とインバータ６１とを接続する制御ケーブル６５を含む。インバータ６１は、制御ケーブル６５を介してヘッドＥＣＵ５５およびエンジンＥＣＵ５６に接続されている。複数のケーブルは、さらに、回転角センサ４１ｒとインバータ６１とを接続する制御ケーブル６６ｒと、温度センサ４１ｔとインバータ６１とを接続する制御ケーブル６６ｔとを含む。回転角センサ４１ｒおよび温度センサ４１ｔは、インバータ６１を介してヘッドＥＣＵ５５およびエンジンＥＣＵ５６に接続されている。

船外機８は、船舶１の外から取り込んだ水をインバータ６１に案内する冷却水流路６７と、船舶１の外の水を冷却水流路６７に吸引させるウォーターポンプ６８とを備えている。冷却水流路６７およびウォーターポンプ６８は、船外機８のケーシング９（図１参照）内に配置されている。冷却水流路６７は、インバータ６１を通過している。本体６２は、冷却水流路６７の一部を形成している。冷却水流路６７は、船舶１の外の水を吸引する取水口６７ｉと、取水口６７ｉに入った水を船外機８の外に排出する排水口６７ｏとを含む。取水口６７ｉおよび排水口６７ｏは、いずれも、船外機８の外表面で開口している。

ウォーターポンプ６８は、電力の供給により動作する電動ポンプである。ウォーターポンプ６８は、エンジン１４（図１参照）により駆動される機械式のポンプであってもよい。ウォーターポンプ６８が駆動されると、ウォーターポンプ６８は、冷却水流路６７の取水口６７ｉに船舶１の外の水を吸引させる吸引力を発生する。これにより、船舶１の外の水が、冷却水流路６７の取水口６７ｉから冷却水流路６７に入り、インバータ６１を通過する。インバータ６１を通過した水は、冷却水流路６７の排水口６７ｏから船外機８の外に排出される。これにより、船舶１の外の水でインバータ６１が冷却される。

船外機８は、冷却水流路６７およびウォーターポンプ６８に加えて、冷却水流路６７内の水圧を検出する水圧センサ６９を備えている。水圧センサ６９は、ケース６３の密閉空間内において本体６２の外に配置されている。水圧センサ６９は、インバータ６１の外に配置されていてもよい。水圧センサ６９は、制御ケーブル６５を介してヘッドＥＣＵ５５およびエンジンＥＣＵ５６に接続されている。水圧センサ６９によって検出された冷却水流路６７内の水圧は、ヘッドＥＣＵ５５およびエンジンＥＣＵ５６の少なくとも一方に送られる。

図６および図７は、船舶用電源システム５０のブロック図である。
図６に示すように、発電機の一例であるフライホイールマグネト５８は、レクチファイア／レギュレータ５９に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０およびメインバッテリＢ１は、レクチファイア／レギュレータ５９に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０およびメインバッテリＢ１は、並列接続されている。モータ駆動用バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続されている。

フライホイールマグネト５８が発生した電力は、レクチファイア／レギュレータ５９を介してＤＣ／ＤＣコンバータ６０およびメインバッテリＢ１の少なくとも一方に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、レクチファイア／レギュレータ５９またはメインバッテリＢ１から供給された直流電力の電圧を上昇させ、電圧が上昇した直流電力をモータ駆動用バッテリＢ２に供給する。

船舶用電源システム５０は、モータ駆動用バッテリＢ２とＤＣ／ＤＣコンバータ６０との間で電流を検出する電流センサ７１を含む。船舶用電源システム５０は、電流センサ７１に代えて、モータ駆動用バッテリＢ２とＤＣ／ＤＣコンバータ６０との間で電流を検出する電流検出回路を備えていてもよい。電流センサ７１は、モータ駆動用バッテリＢ２に直列接続されている。電流センサ７１は、モータ駆動用バッテリＢ２の正極とＤＣ／ＤＣコンバータ６０との間を流れる電流を検出する。電流センサ７１によって検出された電流の検出値は、ヘッドＥＣＵ５５に送られる。

モータ駆動用バッテリＢ２の正極は、メインリレー７３を介してインバータ６１に接続されている。モータ駆動用バッテリＢ２の正極は、さらに、プリチャージリレー７４および電気抵抗７５を介してインバータ６１に接続されている。プリチャージリレー７４および電気抵抗７５は、メインリレー７３に並列接続されている。モータ駆動用バッテリＢ２の負極は、インバータ６１の負極に接続されている。メインリレー７３およびプリチャージリレー７４は、常時開である。メインリレー７３およびプリチャージリレー７４は、ヘッドＥＣＵ５５によって開閉される。

メインバッテリＢ１の正極は、起動スイッチ５１およびリレー７２を介してインバータ６１に接続されている。メインバッテリＢ１の正極は、さらに、起動スイッチ５１、リレー７２、およびリレー７６を介してウォーターポンプ６８に接続されている。インバータ６１およびウォーターポンプ６８は、並列接続されている。メインバッテリＢ１の負極は、インバータ６１およびウォーターポンプ６８に接続されている。リレー７２およびリレー７６は、常時開である。リレー７２およびリレー７６は、エンジンＥＣＵ５６によって開閉される。

図7に示すように、インバータ６１は、直流と交流との間で電力を変換するインバータ回路７９と、インバータ回路７９に加わる直流電圧の変動を抑える平滑コンデンサ７８と、インバータ回路７９を駆動する駆動回路８５とを含む。インバータ６１は、さらに、駆動回路８５を制御するマイクロコンピュータ８６と、メインバッテリＢ１などの電源から供給された電力をマイクロコンピュータ８６に供給する電源回路８７とを含む。

インバータ回路７９は、直接接続されたＵ相上アームおよびＵ相下アームを含むＵ相回路８０ｕと、直接接続されたＶ相上アームおよびＶ相下アームを含むＶ相回路８０ｖと、直接接続されたＷ相上アームおよびＷ相下アームを含むＷ相回路８０ｗとを含む。各アームは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子８１と、スイッチング素子８１に並列接続された還流ダイオード８２とを含む。駆動回路８５は、マイクロコンピュータ８６の指令にしたがって、各スイッチング素子８１をスイッチングさせる。

インバータ６１は、モータ駆動用バッテリＢ２の正極に接続された正極配線７７ｐと、モータ駆動用バッテリＢ２の負極に接続された負極配線７７ｎとを含む。Ｕ相回路８０ｕ、Ｖ相回路８０ｖ、およびＷ相回路８０ｗのそれぞれは、正極配線７７ｐおよび負極配線７７ｎを介してモータ駆動用バッテリＢ２の正極および負極に接続されている。平滑コンデンサ７８も、正極配線７７ｐおよび負極配線７７ｎを介してモータ駆動用バッテリＢ２の正極および負極に接続されている。平滑コンデンサ７８は、インバータ回路７９とモータ駆動用バッテリＢ２との間に配置されている。Ｕ相回路８０ｕ、Ｖ相回路８０ｖ、Ｗ相回路８０ｗ、および平滑コンデンサ７８は、並列接続されている。

インバータ６１は、さらに、Ｕ相コイル４１ｕに接続されたＵ相配線７７ｕと、Ｖ相コイル４１ｖに接続されたＶ相配線７７ｖと、Ｗ相コイル４１ｗに接続されたＷ相配線７７ｗとを含む。Ｕ相配線７７ｕは、Ｕ相上アームおよびＵ相下アームの間でＵ相回路８０ｕに接続されている。Ｖ相配線７７ｖは、Ｖ相上アームおよびＶ相下アームの間でＶ相回路８０ｖに接続されている。Ｗ相配線７７ｗは、Ｗ相上アームおよびＷ相下アームの間でＷ相回路８０ｗに接続されている。Ｕ相回路８０ｕは、Ｕ相配線７７ｕを介してＵ相コイル４１ｕに接続されている。Ｖ相回路８０ｖは、Ｖ相配線７７ｖを介してＶ相コイル４１ｖに接続されている。Ｗ相回路８０ｗは、Ｗ相配線７７ｗを介してＷ相コイル４１ｗに接続されている。

インバータ６１は、モータ駆動用バッテリＢ２とインバータ回路７９との間で電圧を検出する電圧検出回路８４を含む。インバータ６１は、電圧検出回路８４に代えて、モータ駆動用バッテリＢ２とインバータ回路７９との間で電圧を検出する電圧センサを備えていてもよい。電圧検出回路８４は、正極配線７７ｐおよび負極配線７７ｎを介してモータ駆動用バッテリＢ２の正極および負極に接続されている。電圧検出回路８４は、インバータ回路７９に並列接続されている。電圧検出回路８４によって検出された電圧の検出値は、マイクロコンピュータ８６に送られる。

インバータ６１は、電動モータ４１とインバータ回路７９との間で電流を検出する複数の電流センサ８３を含む。インバータ６１は、複数の電流センサ８３に代えて、電動モータ４１とインバータ回路７９との間で電流を検出する複数の電流検出回路を備えていてもよい。電流センサ８３は、Ｕ相配線７７ｕ、Ｖ相配線７７ｖ、およびＷ相配線７７ｗのうちの２つ以上に配置されている。図７は、２つの電流センサ８３がＵ相配線７７ｕおよびＶ相配線７７ｖ上に配置された例を示している。電流センサ８３は、インバータ回路７９に直列接続されている。電流センサ８３によって検出された電流の検出値は、マイクロコンピュータ８６に送られる。

マイクロコンピュータ８６は、プログラムなどの情報を記憶するメモリ８６ｍと、メモリ８６ｍ内のプログラムにしたがって演算および指令を行うＣＰＵ８６ｃ（central processing unit：中央処理装置）と、情報および指令の取得および出力を行うＩ／Ｏポート８６ｐ（入出力ポート８６ｐ）とを含む。Ｉ／Ｏポート８６ｐは、通信ネットワークＮ１に接続されている。マイクロコンピュータ８６は、Ｉ／Ｏポート８６ｐを通じて、ヘッドＥＣＵ５５などの他の電気機器と通信を行う。

ヘッドＥＣＵ５５は、プログラムなどの情報を記憶するメモリ５５ｍと、メモリ５５ｍ内のプログラムにしたがって演算および指令を行うＣＰＵ５５ｃとを含む。ヘッドＥＣＵ５５は、さらに、船舶１に備えられたセンサの検出値を取得する入力インターフェース５５ｉと、船舶１に備えられた電気機器を駆動する出力インターフェース５５ｏと、通信ネットワークＮ１を介して他の装置と通信する通信インターフェース５５ｃｏとを含む。インバータ６１のＩ／Ｏポート８６ｐは、通信ネットワークＮ１を介して通信インターフェース５５ｃｏに接続されている。

インバータ６１のマイクロコンピュータ８６は、インバータ６１の電圧検出回路８４によって検出された電圧の検出値をインバータ６１のＩ／Ｏポート８６ｐを通じて取得し、取得した電圧の検出値をインバータ６１のＩ／Ｏポート８６ｐを通じてヘッドＥＣＵ５５に送信する。同様に、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６は、インバータ６１の電流センサ８３によって検出された電流の検出値をインバータ６１のＩ／Ｏポート８６ｐを通じて取得し、取得した電流の検出値をインバータ６１のＩ／Ｏポート８６ｐを通じてヘッドＥＣＵ５５に送信する。

図８は、モータ駆動用バッテリＢ２の充電状態を監視する流れを示すフローチャートである。以下では、図６～図８を参照する。
起動スイッチ５１をオンにすると（図８のステップＳ１）、メインバッテリＢ１の電力がヘッドＥＣＵ５５およびエンジンＥＣＵ５６に供給され、ヘッドＥＣＵ５５およびエンジンＥＣＵ５６が起動する。その後、エンジンＥＣＵ５６は、リレー７２（図６参照）を閉じ、メインバッテリＢ１の電力をインバータ６１に供給する。これにより、インバータ６１が起動する。ヘッドＥＣＵ５５は、プリチャージリレー７４（図６参照）を閉じ、モータ駆動用バッテリＢ２の電力をインバータ６１の平滑コンデンサ７８に供給する。これにより、電荷が平滑コンデンサ７８に蓄えられる。

電荷が平滑コンデンサ７８に蓄えられた後は、ヘッドＥＣＵ５５が、プリチャージリレー７４を開き、メインリレー７３（図６参照）を閉じる。メインリレー７３が閉じられると、平滑コンデンサ７８の電圧がモータ駆動用バッテリＢ２の電圧と等しくなるまたは概ね等しくなるまで平滑コンデンサ７８が充電される。これにより、モータ駆動用バッテリＢ２の電力をインバータ６１を介して電動モータ４１に供給する準備が整う。

電流が電動モータ４１とインバータ６１との間を流れていないときのモータ駆動用バッテリＢ２の電圧は、モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶに相当する。モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶは、モータ駆動用バッテリＢ２の電力の残量を表すＳＯＣと相関がある。ＳＯＣは、例えば０～１００％で表される。０％は電力の残量が０であることを意味し、１００％は電力の残量が最大であることを意味する。

インバータ６１の電圧検出回路８４は、インバータ６１が起動した後に電圧の検出を開始する。インバータ６１のマイクロコンピュータ８６は、電圧検出回路８４から取得した電圧の検出値をヘッドＥＣＵ５５に送信し続ける。平滑コンデンサ７８の電圧がモータ駆動用バッテリＢ２の電圧と等しくなるまたは概ね等しくなると、電圧検出回路８４によって検出される電圧は、モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶに相当する。したがって、メインリレー７３が閉じられた後は、インバータ６１がモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶを読み込み（図８のステップＳ２）、ヘッドＥＣＵ５５に送る。

ヘッドＥＣＵ５５がモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶをインバータ６１から取得すると（図８のステップＳ３）、ヘッドＥＣＵ５５は、取得したＯＣＶに基づいて、モータ駆動用バッテリＢ２のＳＯＣの推定値である推定ＳＯＣを算出する（図８のステップＳ４）。ヘッドＥＣＵ５５は、さらに、モータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電を許可する（図８のステップＳ５）。

モータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電が許可された後に出力調整ハンドル５３（図４参照）が操作されると、ヘッドＥＣＵ５５は、出力調整ハンドル５３の位置に応じた回転速度および回転方向に電動モータ４１を回転させるモータ駆動指令を必要に応じてインバータ６１に送る。インバータ６１は、モータ駆動指令にしたがってモータ駆動用バッテリＢ２の電力を電動モータ４１に供給し、電動モータ４１を回転させる。これにより、電流が電動モータ４１とモータ駆動用バッテリＢ２との間を流れる。発電機を兼ねる電動モータ４１が発生した電力がインバータ６１を介してモータ駆動用バッテリＢ２に供給されるときも、電流が電動モータ４１とモータ駆動用バッテリＢ２との間を流れる。

ヘッドＥＣＵ５５は、モータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電を許可した後、モータ駆動用バッテリＢ２に出入りする電流の監視を開始する。具体的には、ヘッドＥＣＵ５５は、モータ駆動用バッテリＢ２に入るまたはモータ駆動用バッテリＢ２から出る電流が発生した否かを電流センサ８３および電流センサ７１から取得した電流の検出値に基づいて監視する（図８のステップＳ６）。

電流がなければ（図８のステップＳ６でＮｏ）、ヘッドＥＣＵ５５は、モータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電を許可したまま（図８のステップＳ５）、電流の監視を続ける（図８のステップＳ６）。電流が発生すると（図８のステップＳ６でＹｅｓ）、ヘッドＥＣＵ５５は、電流センサ８３または電流センサ７１から取得した電流の検出値に基づいて推定ＳＯＣを更新する（図８のステップＳ７）。その後、ヘッドＥＣＵ５５は、推定ＳＯＣが上限値から下限値までの範囲内であるか否かを判定する（図８のステップＳ８）。

更新後の推定ＳＯＣが上限値から下限値までの範囲内であれば（図８のステップＳ８でＹｅｓ）、ヘッドＥＣＵ５５は、モータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電を許可したまま（図８のステップＳ５）、電流の監視を続ける（図８のステップＳ６）。更新後の推定ＳＯＣが上限値を超えている場合は（図８のステップＳ９でＹｅｓ）、ヘッドＥＣＵ５５は、モータ駆動用バッテリＢ２の充電を制限した後（図８のステップＳ１０）、電流の監視を続ける（図８のステップＳ１２）。更新後の推定ＳＯＣが下限値を下回る場合は（図８のステップＳ９でＮｏ）、ヘッドＥＣＵ５５は、モータ駆動用バッテリＢ２の放電を制限した後（図８のステップＳ１０）、電流の監視を続ける（図８のステップＳ１２）。

モータ駆動用バッテリＢ２の充電または放電が制限された後に（図８のステップＳ１１またはステップＳ１２）、推定ＳＯＣが上限値から下限値までの範囲内に戻ると（図８のステップＳ８でＹｅｓ）、モータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電が許可される（図８のステップＳ５）。これにより、制限を受けずにモータ駆動用バッテリＢ２の充電および放電が行われる。

以上のように本実施形態では、ヘッドＥＣＵ５５がインバータ６１のマイクロコンピュータ８６に指令を送ると、モータ駆動用バッテリＢ２の直流電力がインバータ６１のインバータ回路７９によって交流電力に変換され、電動モータ４１に供給される。これにより、電動モータ４１およびプロペラ２３が回転する。インバータ６１の電圧検出器の一例である電圧検出回路８４は、モータ駆動用バッテリＢ２とインバータ回路７９との間で電圧を検出する。モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶは、インバータ６１の電圧検出回路８４によって検出され、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６からヘッドＥＣＵ５５に送られる。ヘッドＥＣＵ５５は、インバータ６１から取得したモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶに基づいてモータ駆動用バッテリＢ２の充電状態を推定する。このように、インバータ６１の電圧検出回路８４およびマイクロコンピュータ８６を利用してモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶを把握するので、モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶを検出する電圧センサまたは電圧検出回路を追加する必要がないし、ヘッドＥＣＵ５５と通信する通信モジュールを追加する必要もない。これにより、センサ等を追加することなく、モータ駆動用バッテリＢ２の残量をより正確に把握できる。

本実施形態では、起動スイッチ５１がオンになり、インバータ６１およびヘッドＥＣＵ５５が起動すると、モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶが、インバータ６１の電圧検出回路８４によって検出され、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６からヘッドＥＣＵ５５に送られる。その後、モータ駆動用バッテリＢ２の電力がインバータ６１を介して電動モータ４１に供給される。モータ駆動用バッテリＢ２の電力がインバータ６１を介して電動モータ４１に供給された後は、モータ駆動用バッテリＢ２の電圧が安定するまでモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶを正確に測定することができない。したがって、モータ駆動用バッテリＢ２の電力を電動モータ４１に供給する前にモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶを測定すれば、モータ駆動用バッテリＢ２の電圧が安定するまで待たなくてもよい。

本実施形態では、電圧検出回路８４に加えて、電流検出器の一例である電流センサ８３がインバータ６１に設けられている。起動スイッチ５１の操作によりインバータ６１およびヘッドＥＣＵ５５が起動すると、モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶが、インバータ６１の電圧検出回路８４によって検出され、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６からヘッドＥＣＵ５５に送られる。これにより、モータ駆動用バッテリＢ２の推定ＳＯＣが求められる。その後、モータ駆動用バッテリＢ２の電力がインバータ６１を介して電動モータ４１に供給されると、モータ駆動用バッテリＢ２と電動モータ４１との間を流れる電流がインバータ６１の電流センサ８３によって検出され、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６からヘッドＥＣＵ５５に送られる。ヘッドＥＣＵ５５は、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６から取得した電流の検出値に基づいて推定ＳＯＣを更新する。推定ＳＯＣを更新した後に、モータ駆動用バッテリＢ２の放電または充電が行われると、ヘッドＥＣＵ５５は、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６から取得した電流の検出値に基づいて、再び推定ＳＯＣを更新する。これにより、最新の推定ＳＯＣをリアルタイムで把握できる。さらに、インバータ６１の電流センサ８３およびマイクロコンピュータ８６を利用して推定ＳＯＣを更新するので、電流センサまたは電流検出回路を追加する必要がないし、ヘッドＥＣＵ５５と通信する通信モジュールを追加する必要もない。

本実施形態では、モータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶがインバータ６１のマイクロコンピュータ８６からヘッドＥＣＵ５５に送られ、ヘッドＥＣＵ５５がモータ駆動用バッテリＢ２の推定ＳＯＣを求めた後は、起動スイッチ５１がオフになり、インバータ６１およびヘッドＥＣＵ５５が停止するまで、ヘッドＥＣＵ５５は、インバータ６１の電流センサ８３によって検出された電流の検出値に基づいて推定ＳＯＣを更新し続ける。このとき、インバータ６１の電圧検出回路８４によって検出された電圧の検出値は考慮されない。

前述のように、モータ駆動用バッテリＢ２の電力がインバータ６１を介して電動モータ４１に供給された後は、モータ駆動用バッテリＢ２の電圧が安定するまでモータ駆動用バッテリＢ２のＯＣＶを正確に測定することができない。したがって、モータ駆動用バッテリＢ２に出入りする電流の積算値に基づいて推定ＳＯＣを更新すれば、モータ駆動用バッテリＢ２の電圧に基づいて推定ＳＯＣを更新する場合に比べて、モータ駆動用バッテリＢ２の充電状態をより正確に把握できる。

本実施形態では、レクチファイア／レギュレータ５９は、発電機の一例であるフライホイールマグネト５８が発生した交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、レクチファイア／レギュレータ５９から供給された直流電力の電圧を上昇させ、電圧が上昇した直流電力をモータ駆動用バッテリＢ２に供給する。したがって、レクチファイア／レギュレータ５９から供給される直流電力の電圧が、モータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧より低くても、フライホイールマグネト５８が発生した電力をモータ駆動用バッテリＢ２に供給でき、モータ駆動用バッテリＢ２を充電できる。

本実施形態では、電動モータ４１およびインバータ６１が船体Ｈ１の外に配置されている。したがって、電動モータ４１およびインバータ６１は、船舶１の周りの水面の近くに配置される。水面の近くは、水面から離れた位置と比較すると温度が低い。したがって、電動モータ４１およびインバータ６１を相対的に温度が低い空気で冷却できる。
本実施形態では、インバータ６１がケーシング９内に配置されており、インバータ６１のインバータ回路７９、電圧検出回路８４、およびマイクロコンピュータ８６が、インバータ６１のケース６３内に配置されている。これにより、埃などの固体や水などの液体からインバータ回路７９等を保護できる。特に、船舶１では、海水または淡水などの水が船舶１の周囲にあり、水しぶきや水滴が船舶１内に入り易い。このような水からインバータ回路７９等を保護できる。

本実施形態では、ウォーターポンプ６８が船舶１の外の水を吸い込み、冷却水流路６７に供給する。冷却水流路６７内を流れる水は、インバータ６１のケース６３内を通過し、インバータ６１を冷却する。インバータ６１を冷却する冷却液を船舶１内で循環させると、冷却液の温度が徐々に上がる場合がある。これに対して、船舶１の外の水の温度は、船舶１の使用時間によらず概ね一定である。したがって、安定した温度の水でインバータ６１を冷却できる。

本実施形態では、冷却水流路６７内の水圧を水圧センサ６９で検出でき、冷却水流路６７内に水が供給されているか否かを検出できる。さらに、水圧センサ６９がインバータ６１のケース６３内に配置されており、インバータ６１がケーシング９内に配置されているので、埃などの固体や水などの液体から水圧センサ６９を保護できる。
他の実施形態
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、船外機８は、エンジン１４および電動モータ４１の少なくとも一方でプロペラ２３を回転させるハイブリッド式の船外機８ではなく、電動モータ４１だけでプロペラ２３を回転させる電動式の船外機８であってもよい。
プロペラ２３は、船外機８以外の推進機２に取り付けられていてもよい。例えば、バウスラスタ（bow thruster）などの船体Ｈ１の左右方向への推力を発生するサイドスラスタにプロペラ２３が取り付けられていてもよい。

電動モータ４１およびインバータ６１の少なくとも一方は、船外機８のケーシング９の外に配置されていてもよい。電動モータ４１およびインバータ６１の少なくとも一方は、船体Ｈ１の中に配置されていてもよい。
インバータ６１に供給される水を案内する冷却水流路６７は、インバータ６１のケース６３の中を通過していなくてもよい。この場合、冷却水流路６７の一部は、ケース６３の外表面上に配置されていてもよい。冷却水流路６７は、水などの冷却液を船舶１内で循環させる無端の流路であってもよい。

モータ駆動用バッテリＢ２と電動モータ４１との間を流れる電流を検出する電流検出回路または電流センサを設けるのであれば、インバータ６１は、電流検出器の一例である電流センサ８３を備えていなくてもよい。
推定ＳＯＣを算出した後であって起動スイッチ５１がオフになる前に、モータ駆動用バッテリＢ２の電圧が安定する期間があるのであれば、ヘッドＥＣＵ５５は、インバータ６１の電圧検出回路８４によって検出され、インバータ６１のマイクロコンピュータ８６から取得した電圧の検出値に基づいて推定ＳＯＣを更新してもよい。

レクチファイア／レギュレータ５９によって整流された直流電力の電圧がモータ駆動用バッテリＢ２の定格電圧と等しいのであれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に電圧を上昇させずに、フライホイールマグネト５８が発生した電力をモータ駆動用バッテリＢ２に供給してもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を省略してもよい。フライホイールマグネト５８が発生した電力でモータ駆動用バッテリＢ２を充電しなくてもよい。

前述の全ての構成のうちの２つ以上が組み合わされてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：船舶、９：ケーシング、１４：エンジン、２３：プロペラ、４１：電動モータ、５０：船舶用電源システム、５１：起動スイッチ、５５：ヘッドＥＣＵ、５５ｃｏ：通信インターフェース、５５ｉ：入力インターフェース、５５ｍ：メモリ、５５ｃ：ＣＰＵ、５５ｏ：出力インターフェース、５６：エンジンＥＣＵ、５７：スタータモータ、５８：フライホイールマグネト、５９：レクチファイア／レギュレータ、６０：ＤＣ／ＤＣコンバータ、６１：インバータ、６２：本体、６３：ケース、６４ｎ：負極ケーブル、６４ｐ：正極ケーブル、６４ｕ：Ｕ相ケーブル、６４ｖ：Ｖ相ケーブル、６４ｗ：Ｗ相ケーブル、６５：制御ケーブル、６６ｒ：制御ケーブル、６６ｔ：制御ケーブル、６７：冷却水流路、６７ｉ：取水口、６７ｏ：排水口、６８：ウォーターポンプ、６９：水圧センサ、７１：電流センサ、７７ｎ：負極配線、７７ｐ：正極配線、７７ｕ：Ｕ相配線、７７ｖ：Ｖ相配線、７７ｗ：Ｗ相配線、７８：平滑コンデンサ、７９：インバータ回路、８３：電流センサ、８４：電圧検出回路、８５：駆動回路、８６：マイクロコンピュータ、８６ｃ：ＣＰＵ、８６ｍ：メモリ、８６ｐ：Ｉ／Ｏポート、８７：電源回路、Ｂ１：メインバッテリ、Ｂ２：モータ駆動用バッテリ、Ｈ１：船体

Claims (11)

1. プロペラを回転させる電動モータと、
   前記電動モータに電力を供給するインバータと、
   前記インバータに電力を供給するバッテリと、
   前記インバータを制御する電子制御ユニットと、を備え、
   前記インバータは、前記バッテリから供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記バッテリと前記インバータ回路との間で電圧を検出する電圧検出器と、前記電子制御ユニットと通信し、前記電子制御ユニットの指令にしたがって前記インバータ回路を制御するマイクロコンピュータと、を含み、
   前記電子制御ユニットは、前記電圧検出器によって検出され、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて、前記バッテリの充電状態の推定値を表す推定ＳＯＣを算出する、船舶用電源システム。
2. 前記船舶用電源システムは、前記インバータおよび電子制御ユニットを含む複数の電気機器を起動させるときに、ユーザーによって操作される起動スイッチをさらに備え、
   前記電子制御ユニットは、前記起動スイッチの操作により前記複数の電気機器が起動した後であって、前記インバータから前記電動モータに電力が供給される前に、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを算出する、請求項１に記載の船舶用電源システム。
3. 前記インバータは、前記バッテリと前記電動モータとの間を流れる電流を検出する電流検出器をさらに含み、
   前記電子制御ユニットは、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを算出した後、前記電流検出器によって検出され、前記マイクロコンピュータから取得した電流の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを更新する、請求項２に記載の船舶用電源システム。
4. 前記電子制御ユニットは、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを算出した後は、前記起動スイッチがオフになるまで、前記マイクロコンピュータから取得した電圧の検出値を考慮せずに、前記マイクロコンピュータから取得した電流の検出値に基づいて前記推定ＳＯＣを更新し続ける、請求項３に記載の船舶用電源システム。
5. 発電機と、前記発電機が発生した交流電力を直流電力に変換するレクチファイア／レギュレータと、前記レクチファイア／レギュレータから供給された直流電力の電圧を上昇させ、電圧が上昇した直流電力を前記バッテリに供給するＤＣ／ＤＣコンバータとをさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の船舶用電源システム。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の船舶用電源システムと、
   前記プロペラの回転により水上を走行する船体と、を備える、船舶。
7. 前記電動モータおよびインバータは、前記船体の外に配置されている、請求項６に記載の船舶。
8. 前記船舶は、前記インバータを収容するケーシングをさらに備え、
   前記インバータは、前記インバータ回路と前記電圧検出器と前記マイクロコンピュータとを収容するケースをさらに含む、請求項６または７に記載の船舶。
9. 前記インバータの前記ケース内を通過する冷却水流路と、前記船舶の外の水を前記冷却水流路に供給するウォーターポンプとをさらに備える、請求項８に記載の船舶。
10. 前記インバータの前記ケース内に配置されており、前記冷却水流路内の水圧を検出する水圧センサをさらに備える、請求項９に記載の船舶。
11. 前記インバータを冷却する水を案内する冷却水流路と、前記船舶の外の水を前記冷却水流路に供給するウォーターポンプとをさらに備える、請求項６～８のいずれか一項に記載の船舶。

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