JP2023037810A - Power distribution system for vessel and vessel - Google Patents

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徹 本城
Toru Honjo
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Jumpei Sawada
雄輝 梶川
Yuki Kajikawa
僚太 入鹿
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Abstract

To provide a power distribution system capable of efficiently charging a power source unit in a vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor.SOLUTION: A power distribution system 7 for a vessel is used in a vessel having a plurality of power sources including an engine 31 and a motor 32 as power sources used for propulsion of a hull and includes: a main power source unit 71; an auxiliary power source unit 72; a power receiving unit 73; and a switching unit 74. The main power source unit 71 is mounted on the hull and supplies power to the motor 32. The auxiliary power source unit 72 is mounted on the hull and configured to be chargeable. The power receiving unit 73 receives supply of power from an external power source Ps1 existing outside the hull. The switching unit 74 switches a power supply source to the auxiliary power source unit 72 between the main power source unit 71 and the power receiving unit 73.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、エンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶に用いられる船舶用配電システム及び船舶に関する。 FIELD OF THE DISCLOSURE The present disclosure relates to marine power distribution systems and marine vessels for use in marine vessels having multiple power sources, including engines and motors.

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、動力源としてエンジン及びモータを備える船舶において、エンジンのスタータの駆動等に用いられる補助電源部(スタータバッテリ)の充電は、エンジンで発生する動力により駆動される発電機(オルタネータ)にて行われることがある。この場合、モータによる航走の比率が多くなると、エンジンが停止することで補助電源部の充電が行われないため、補助電源部の残容量(SOC:State Of Charge)が低下し、補助電源部によるスタータ等の電気負荷の駆動に支障が出る可能性がある。 As in the above-mentioned related art, in a ship equipped with an engine and a motor as a power source, charging of an auxiliary power supply unit (starter battery) used for driving the starter of the engine is performed by a generator ( alternator). In this case, when the ratio of cruising by the motor increases, the auxiliary power supply unit is not charged due to the engine stopping, so the remaining capacity (SOC: State Of Charge) of the auxiliary power supply unit decreases, and the auxiliary power supply unit There is a possibility that the drive of electric loads such as a starter may be hindered.

本開示の目的は、エンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶において電源部を効率的に充電可能な船舶用配電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 marine power distribution system and a marine vessel capable of efficiently charging a power supply in a marine vessel having multiple power sources including an engine and a motor.

本開示の一態様に係る船舶用配電システムは、船体の推進に用いられる動力源としてエンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶に用いられ、主電源部と、補助電源部と、受電部と、切替部と、を備える。前記主電源部は、前記船体に搭載され、前記モータに電力を供給する。前記補助電源部は、前記船体に搭載され、充電可能に構成されている。前記受電部は、前記船体の外部に存在する外部電源から電力の供給を受ける。前記切替部は、前記補助電源部への電力供給元を、前記主電源部と前記受電部との間で切り替える。 A marine power distribution system according to an aspect of the present disclosure is used in a marine vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor as power sources used for propulsion of the hull. and a switching unit. The main power supply unit is mounted on the hull and supplies power to the motor. The auxiliary power supply unit is mounted on the hull and configured to be rechargeable. The power receiving unit is supplied with power from an external power source located outside the hull. The switching unit switches a source of power supply to the auxiliary power unit between the main power unit and the power receiving unit.

本開示の一態様に係る船舶用配電システムは、船体の推進に用いられる動力源としてエンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶に用いられ、主電源部と、駆動回路と、を備える。前記主電源部は、前記船体に搭載され、前記モータに電力を供給する。前記駆動回路は、前記モータの回生電流にて前記主電源部を充電する。前記駆動回路は、前記主電源部の充電電流の目標値と実測値との偏差から推定される前記主電源部の電圧上昇値に基づいて、前記主電源部の充電電流を制御する。 A marine power distribution system according to an aspect of the present disclosure is used in a marine vessel having a plurality of power sources including an engine and a motor as power sources used for propulsion of the hull, and includes a main power supply section and a drive circuit. The main power supply unit is mounted on the hull and supplies power to the motor. The drive circuit charges the main power supply section with the regenerated current of the motor. The drive circuit controls the charging current of the main power supply unit based on the voltage rise value of the main power supply unit estimated from the deviation between the target value and the actual measurement value of the charging current of the main power supply unit.

本開示の一態様に係る船舶は、前記船舶用配電システムと、前記船体と、を備える。 A ship according to an aspect of the present disclosure includes the ship power distribution system and the ship body.

本発明によれば、エンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶において電源部を効率的に充電可能な船舶用配電システム及び船舶を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power distribution system for ships and the ship which can charge a power supply part efficiently can be provided in the ship which has several power sources containing an engine and a motor.

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に係る船舶用配電システムの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a marine power distribution system according to Embodiment 1. FIG. 図7は、実施形態1に係る船舶用配電システムにおいて、補助電源部への電力供給元として受電部が選択されている状態を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which the power receiving unit is selected as a power supply source for the auxiliary power unit in the marine power distribution system according to the first embodiment. 図8は、実施形態1に係る船舶用配電システムにおいて、補助電源部への電力供給元として主電源部が選択されている状態を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the main power supply section is selected as a power supply source for the auxiliary power supply section in the marine power distribution system according to the first embodiment. 図9は、実施形態1に係る船舶用配電システムのリレーの制御状態の遷移図である。FIG. 9 is a transition diagram of control states of the relays of the marine power distribution system according to the first embodiment. 図10は、実施形態1に係る船舶用配電システムにおいて、モータの回生電流を利用して駆動回路にて主電源部を充電するための、駆動回路の制御系の一例を示すブロック線図である。10 is a block diagram showing an example of a control system of a drive circuit for charging a main power supply section in the drive circuit using regenerated current of the motor in the marine power distribution system according to the first embodiment; 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、船舶用配電システム7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 , a ship power distribution system 7 , and a ship control system 2 , as shown in FIG. 1 . 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。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。 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 . 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、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 .

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、を備えている。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、及びモータ32を駆動する駆動回路351(図3参照)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 ship control system 2 includes a mode switching processing section 21, an engine control section 22, and a motor control section 23, as shown in FIG. The vessel control system 2 is configured to be able to communicate with devices provided in each part of the hull 1 . In other words, at least the operation device 5, the engine 31, the driving circuit 351 (see FIG. 3) that drives the motor 32, and the like are connected to the ship control system 2 so as to be able to communicate with each other. 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、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 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. .

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.

船舶制御システム2は、船舶用配電システム7の制御も行う。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。 The ship control system 2 also controls the ship power distribution system 7 . 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.

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.

船舶用配電システム7は、モータ32、種々の船内設備等を含む船内負荷L1(図6参照)、及びエンジン31を始動するためのスタータ36(図6参照)等に電力を供給するためのシステムである。本開示でいう「電力」は、交流電力及び直流電力の両方を含む。船舶用配電システム7は、図2に示すように、主電源部71と、補助電源部72と、を備えている。主電源部71は、少なくとも動力源としてのモータ32に駆動用の電力を供給する。一方、補助電源部72は、少なくともスタータ36等に電力を供給する。 The marine power distribution system 7 is a system for supplying electric power to a motor 32, an onboard load L1 (see FIG. 6) including various onboard facilities, etc., a starter 36 (see FIG. 6) for starting the engine 31, and the like. is. "Electric power" as used in this disclosure includes both AC power and DC power. The marine power distribution system 7 includes a main power supply section 71 and an auxiliary power supply section 72, as shown in FIG. The main power supply unit 71 supplies electric power for driving at least the motor 32 as a power source. On the other hand, the auxiliary power supply unit 72 supplies power to at least the starter 36 and the like.

主電源部71は、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。補助電源部72は、一例として、鉛蓄電池等の二次電池(蓄電池)からなる。このように、船舶用配電システム7は、2種類の充電可能な電源部(バッテリ)を備えており、主バッテリとしての主電源部71は、補機バッテリとしての補助電源部72に比べて、大容量かつ大出力の電源部である。船舶用配電システム7について詳しくは「[3]船舶用配電システムの構成」の欄で説明する。 The main power supply unit 71 is composed of, for example, a large-capacity secondary battery (storage battery) such as a lithium ion battery. The auxiliary power supply unit 72 is composed of, for example, a secondary battery (storage battery) such as a lead-acid battery. Thus, the marine power distribution system 7 includes two types of rechargeable power supply units (batteries). It is a large-capacity and high-output power supply unit. The ship power distribution system 7 will be described in detail in the section "[3] Ship power distribution system configuration".

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及び駆動回路351等を更に有している。図3等において、駆動回路351と主電源部71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. In addition, the drive unit 3 further includes an actuator 34, a drive circuit 351, 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 power supply section 71 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、主電源部71に電気的に接続されており、主電源部71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。 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 power supply section 71 , converts the DC voltage output from the main power supply section 71 into an 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.

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、主電源部71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電源部71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にて主電源部71を充電することが可能である。このように、駆動回路351は、モータ32の回生電流にて主電源部71を充電する充電回路としても機能する。そのため、駆動回路351は、船舶用配電システム7の構成要素に含まれる。 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 power supply unit 71 to AC voltage and outputs it to the motor 32, but also converts the AC voltage output from the motor 32 to DC voltage and converts it to the main power supply. It is also possible to output to the unit 71 . 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 . It is possible to charge the power supply unit 71 . In this manner, the drive circuit 351 also functions as a charging circuit that charges the main power supply section 71 with the regenerated current of the motor 32 . Therefore, the drive circuit 351 is included in the components of the marine power distribution system 7 .

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等の図示を省略する。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 the illustration of the drive circuit 351 and the like 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、主電源部71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 power supply section 71 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、主電源部71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 power supply section 71 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、主電源部71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 power supply section 71 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電源部71に供給することにより、主電源部71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、主電源部71の充電に用いられる。 Further, in the motor propulsion mode shown in the upper part of FIG. 4 , when the hull 1 is sailing, the rotational force of the propeller of the output unit 4 is supplied to the main power supply unit 71 as regenerative energy to charge the main power supply unit 71 . is also possible (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. The AC power generated by the motor 32 is used for charging the main power supply section 71 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、主電源部71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、主電源部71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, when the hull 1 is sailing or stopping (anchoring), the power generated by the engine 31 can be used to charge the main power supply unit 71. Yes (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. The AC power generated by the motor 32 is used for charging the main power supply section 71 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]船舶用配電システムの構成
次に、本実施形態に係る船舶用配電システム7の構成について、図2及び図6~図9を参照して説明する。船舶用配電システム7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、船舶用配電システム7と、船体1と、を備えている。本実施形態では一例として、船舶用配電システム7は、船体1に搭載されている。
[3] Configuration of Marine Power Distribution System Next, the configuration of the marine power distribution system 7 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 6 to 9. FIG. The marine power distribution system 7 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 power distribution system 7 and the hull 1 . In this embodiment, as an example, the marine power distribution system 7 is mounted on the hull 1 .

船舶用配電システム7は、図6に示すように、主電源部71及び補助電源部72に加えて、受電部73と、切替部74と、を備えている。主電源部71は、船体1に搭載され、モータ32に電力を供給する。補助電源部72は、船体1に搭載され、充電可能に構成されている。受電部73は、船体1の外部に存在する外部電源Ps1から電力の供給を受ける。切替部74は、補助電源部72への電力供給元を、主電源部71と受電部73との間で切り替える。本開示でいう「外部電源Ps1」は、例えば、電力系統のように、船体1の外部に存在する電源である。つまり、船体1の停泊時において、受電部73を電力系統のような陸上の外部電源Ps1に接続することで、受電部73にて外部電源Ps1からの電力供給を受けることができる。本実施形態では一例として、外部電源Ps1は、交流電力(交流電圧)を出力する交流電源である。 The marine power distribution system 7 includes a power receiving section 73 and a switching section 74 in addition to a main power supply section 71 and an auxiliary power supply section 72, as shown in FIG. The main power supply unit 71 is mounted on the hull 1 and supplies power to the motor 32 . The auxiliary power supply unit 72 is mounted on the hull 1 and configured to be rechargeable. The power receiving unit 73 is supplied with power from an external power supply Ps<b>1 existing outside the hull 1 . The switching unit 74 switches the source of power supply to the auxiliary power supply unit 72 between the main power supply unit 71 and the power receiving unit 73 . The “external power source Ps1” referred to in the present disclosure is, for example, a power source that exists outside the hull 1, such as a power system. That is, when the hull 1 is anchored, the power receiving unit 73 can receive power from the external power source Ps1 by connecting the power receiving unit 73 to a land-based external power source Ps1 such as a power system. In this embodiment, as an example, the external power supply Ps1 is an AC power supply that outputs AC power (AC voltage).

この構成によれば、動力源としてエンジン31及びモータ32を備える船舶10において、補助電源部72への電力供給元を、切替部74にて主電源部71と受電部73との間で切り替えることができる。すなわち、船舶用配電システム7は、主電源部71、又は受電部73を介した外部電源Ps1からの電力にて補助電源部72を充電することが可能である。そのため、モータ推進モードのようなモータ32による航走時、又は停泊時のように、エンジン31が停止している状況でも、補助電源部72の充電が可能となる。結果的に、エンジン31及びモータ32を含む複数の動力源を有する船舶10において電源部(補助電源部72)を効率的に充電可能である、という利点がある。 According to this configuration, in the ship 10 having the engine 31 and the motor 32 as power sources, the power supply source to the auxiliary power supply unit 72 can be switched between the main power supply unit 71 and the power receiving unit 73 by the switching unit 74. can be done. That is, the marine power distribution system 7 can charge the auxiliary power supply section 72 with power from the main power supply section 71 or the external power supply Ps1 via the power receiving section 73 . Therefore, the auxiliary power supply unit 72 can be charged even when the engine 31 is stopped, such as when the boat is sailing with the motor 32 in the motor propulsion mode, or when the boat is anchored. As a result, there is an advantage that the power supply section (auxiliary power supply section 72) can be efficiently charged in the marine vessel 10 having a plurality of power sources including the engine 31 and the motor 32.

具体的に、本実施形態に係る船舶用配電システム7は、図6に示すように、主電源部71、補助電源部72、受電部73及び切替部74に加えて、駆動回路351、第1電力変換部751、第2電力変換部752、充電回路753及び電力供給部77を備えている。また、本実施形態では、船舶用配電システム7は、第1リレー761、第2リレー762、第3リレー763及び第4リレー764を更に備えている。図6では、エンジン31とスタータ36又は発電機37とをつなぐ破線を除き、電気的な接続関係を示す。エンジン31とスタータ36又は発電機37とをつなぐ破線は、機械的な接続関係を示す。 Specifically, as shown in FIG. 6, the marine power distribution system 7 according to the present embodiment includes a main power supply unit 71, an auxiliary power supply unit 72, a power reception unit 73, and a switching unit 74, as well as a drive circuit 351, a first A power conversion unit 751 , a second power conversion unit 752 , a charging circuit 753 and a power supply unit 77 are provided. Further, in this embodiment, the marine power distribution system 7 further includes a first relay 761 , a second relay 762 , a third relay 763 and a fourth relay 764 . FIG. 6 shows the electrical connections except for the dashed lines connecting the engine 31 and the starter 36 or generator 37 . A dashed line connecting the engine 31 and the starter 36 or the generator 37 indicates a mechanical connection relationship.

本実施形態では、上述したように、主電源部71は、リチウムイオンバッテリを含み、補助電源部72は、鉛蓄電池を含む。すなわち、主電源部71及び補助電源部72は、いずれも充電可能な二次電池(蓄電池)である。そして、主電源部71の方が補助電源部72よりも大容量かつ大出力である。これにより、船体1の推進に用いられるモータ32に電力供給する主電源部71は、大容量かつ大出力のリチウムイオンバッテリを含むため、モータ32の出力を十分に確保できる。一方、補助電源部72としてリチウムイオンバッテリよりも低温特定が優れた鉛蓄電池が用いられることで、低温環境下でのスタータ36によるエンジン31の始動等が容易になる。 In this embodiment, as described above, the main power supply section 71 includes a lithium ion battery, and the auxiliary power supply section 72 includes a lead-acid battery. That is, both the main power supply unit 71 and the auxiliary power supply unit 72 are rechargeable secondary batteries (storage batteries). The main power supply section 71 has a larger capacity and a larger output than the auxiliary power supply section 72 . Since the main power supply unit 71 that supplies power to the motor 32 used for propulsion of the hull 1 includes a large-capacity and high-output lithium-ion battery, the output of the motor 32 can be sufficiently secured. On the other hand, the use of a lead-acid battery, which is more excellent in low temperature specification than the lithium ion battery, as the auxiliary power supply unit 72 facilitates the starting of the engine 31 by the starter 36 in a low temperature environment.

また、主電源部71は、バッテリマネジメントシステム(BMS)を含んでおり、バッテリマネジメントシステムにて、リチウムイオンバッテリのセル電圧、及び充電電流の実測値等の情報を管理している。主電源部71は、バッテリマネジメントで管理されるセル電圧、及び充電電流の実測値等の情報を、周期的(例えば数秒ごと)に船舶制御システム2に送信する。 The main power supply unit 71 also includes a battery management system (BMS), and the battery management system manages information such as the cell voltage of the lithium ion battery and the measured value of the charging current. The main power supply unit 71 periodically (for example, every few seconds) transmits information such as the cell voltage managed by the battery management and the measured value of the charging current to the ship control system 2 .

受電部73は、外部電源Ps1を取外し可能に電気的に接続する端子台である。すなわち、人(ユーザ)がケーブルにて外部電源Ps1を受電部73に接続することで、受電部73が外部電源Ps1からの電力供給を受ける状態となる。切替部74は、互いに連動して切り替わる第1接点741及び第2接点742を有する切替スイッチである。第1接点741及び第2接点742は、切替部74の一次側(主電源部71側)と、切替部74の二次側(補助電源部72側)との接続状態を切り替える。本実施形態では、切替部74は、人(ユーザ)の操作に応じて手動で切り替わる。 The power receiving unit 73 is a terminal block that electrically connects to the external power supply Ps1 in a detachable manner. That is, when a person (user) connects the external power source Ps1 to the power receiving unit 73 with a cable, the power receiving unit 73 receives power supply from the external power source Ps1. The switching unit 74 is a changeover switch having a first contact 741 and a second contact 742 that switch in conjunction with each other. The first contact 741 and the second contact 742 switch the connection state between the primary side of the switching section 74 (main power supply section 71 side) and the secondary side of the switching section 74 (auxiliary power supply section 72 side). In this embodiment, the switching unit 74 is manually switched according to the operation of a person (user).

第1電力変換部751は、交流電力(交流電圧)を直流電力(直流電圧)に変換するAC/DCコンバータである。第2電力変換部752は、直流電力(交流電圧)を直流電力(直流電圧)に変換するDC/ACコンバータである。充電回路753は、交流電力(交流電圧)を直流電力(直流電圧)に変換し、主電源部71に充電電流を供給する回路である。電力供給部77は、船体1に設けられた船内負荷L1に電力を供給する部分であって、分電盤及び配線器具(アウトレット)等を含む。第1リレー761、第2リレー762、第3リレー763及び第4リレー764は、それぞれ電磁リレーからなり、制御信号に応じて接点を開閉(オン/オフ)する。 The first power converter 751 is an AC/DC converter that converts AC power (AC voltage) into DC power (DC voltage). The second power converter 752 is a DC/AC converter that converts DC power (AC voltage) into DC power (DC voltage). The charging circuit 753 is a circuit that converts AC power (AC voltage) into DC power (DC voltage) and supplies charging current to the main power supply unit 71 . The power supply unit 77 is a portion that supplies power to the onboard load L1 provided in the hull 1, and includes a distribution board, a wiring device (outlet), and the like. Each of the first relay 761, the second relay 762, the third relay 763, and the fourth relay 764 is an electromagnetic relay, and opens and closes (turns on/off) contacts according to control signals.

ここで、駆動回路351、第1電力変換部751、第2電力変換部752、充電回路753、第1リレー761、第2リレー762、第3リレー763及び第4リレー764は、船舶制御システム2によって制御される。船舶制御システム2は、例えば、第1リレー761、第2リレー762、第3リレー763及び第4リレー764の各々に、制御信号を出力することにより、各リレーを個別に開閉制御する。 Here, the drive circuit 351 , the first power converter 751 , the second power converter 752 , the charging circuit 753 , the first relay 761 , the second relay 762 , the third relay 763 and the fourth relay 764 are the ship control system 2 controlled by For example, the ship control system 2 outputs a control signal to each of the first relay 761, the second relay 762, the third relay 763, and the fourth relay 764, thereby individually opening and closing each relay.

本実施形態に係る船舶用配電システム7は、図6に示すように、エンジン31に連動する発電機37(オルタネータ)からの電力だけでなく、主電源部71からの電力でも、補助電源部72を充電可能な回路構成を採用する。また、船舶用配電システム7は、主電源部71からの電力だけでなく、エンジン31で発生する動力を受けてモータ32で発生する電力(回生電流)についても、船内負荷L1に供給可能な回路構成を採用する。さらに、船舶用配電システム7は、長期停泊中等において、受電部73を外部電源Ps1に接続することで、外部電源Ps1から、主電源部71及び補助電源部72の充電用の電力を供給しつつ、船内負荷L1にも電力を供給可能な回路構成を採用する。 The marine power distribution system 7 according to the present embodiment, as shown in FIG. Adopt a circuit configuration that can charge Further, the marine power distribution system 7 has a circuit capable of supplying not only the electric power from the main power supply unit 71 but also the electric power (regenerative current) generated by the motor 32 upon receiving the power generated by the engine 31 to the onboard load L1. Adopt configuration. Furthermore, the marine power distribution system 7 connects the power receiving unit 73 to the external power supply Ps1 during a long-term berth or the like, thereby supplying power for charging the main power supply unit 71 and the auxiliary power supply unit 72 from the external power supply Ps1. , a circuit configuration capable of supplying power to the onboard load L1.

具体的に、主電源部71は、第1リレー761及び第2リレー762を介して駆動回路351に接続されている。駆動回路351にはモータ32が接続されている。第1リレー761と第2リレー762との接続点は、第3リレー763及び第2電力変換部752を介して切替部74の一次側に接続されている。さらに、第1リレー761と第2リレー762との接続点は、第4リレー764及び充電回路753を介して切替部74の一次側に接続されている。切替部74の一次側には、受電部73が更に接続されている。 Specifically, the main power supply section 71 is connected to the driving circuit 351 via a first relay 761 and a second relay 762 . A motor 32 is connected to the drive circuit 351 . A connection point between the first relay 761 and the second relay 762 is connected to the primary side of the switching section 74 via the third relay 763 and the second power conversion section 752 . Furthermore, the connection point between the first relay 761 and the second relay 762 is connected to the primary side of the switching section 74 via the fourth relay 764 and the charging circuit 753 . A power receiving unit 73 is further connected to the primary side of the switching unit 74 .

補助電源部72は、エンジン31を始動するためのスタータ36に接続されている。さらに、補助電源部72には、エンジン31で発生する動力により駆動される発電機37(オルタネータ)が接続されている。また、補助電源部72は、第1電力変換部751を介して切替部74の二次側に接続されている。切替部74の一次側には、電力供給部77が更に接続されている。 Auxiliary power source 72 is connected to starter 36 for starting engine 31 . Furthermore, a generator 37 (alternator) driven by the power generated by the engine 31 is connected to the auxiliary power supply section 72 . Also, the auxiliary power supply unit 72 is connected to the secondary side of the switching unit 74 via the first power conversion unit 751 . A power supply unit 77 is further connected to the primary side of the switching unit 74 .

以上説明したように構成される船舶用配電システム7は、切替部74の切り替えにより、図7及び図8に示すように、補助電源部72への電力供給元を、主電源部71と受電部73とから択一的に選択可能である。図7及び図8では、電力(電気エネルギー)の流れを(太線の)破線矢印で模式的に表す。 The marine power distribution system 7 configured as described above switches the power supply source to the auxiliary power supply unit 72 by switching the switching unit 74, as shown in FIGS. 73 can be alternatively selected. In FIGS. 7 and 8, the flow of electric power (electrical energy) is schematically represented by (bold) dashed arrows.

図7は、補助電源部72への電力供給元として受電部73が選択されている状態を示す。図7においては、切替部74は、第1接点741にて受電部73を二次側に接続し、第2接点742にて充電回路753を二次側に接続する。この状態では、外部電源Ps1からの電力が、受電部73、第1接点741及び第1電力変換部751を介して補助電源部72に供給されることで、補助電源部72が充電される。外部電源Ps1からの電力は交流電力であるので、第1電力変換部751は交流電力を直流電力に変換して補助電源部72に供給する。さらに、外部電源Ps1からの電力が、受電部73、第1接点741、第2接点742、充電回路753、第4リレー764及び第1リレー761を介して主電源部71に供給されることで、主電源部71が充電される。外部電源Ps1からの電力は交流電力であるので、充電回路753は交流電力を直流電力に変換して主電源部71に供給する。さらに、外部電源Ps1からの電力が、受電部73及び第1接点741を介して電力供給部77に供給されることで、電力供給部77から船内負荷L1に電力(交流電力)が供給可能となる。 FIG. 7 shows a state in which the power receiving unit 73 is selected as the source of power supply to the auxiliary power unit 72 . In FIG. 7 , the switching unit 74 connects the power receiving unit 73 to the secondary side at the first contact 741 and connects the charging circuit 753 to the secondary side at the second contact 742 . In this state, power from the external power supply Ps1 is supplied to the auxiliary power supply unit 72 via the power receiving unit 73, the first contact 741, and the first power conversion unit 751, thereby charging the auxiliary power supply unit 72. Since the power from the external power supply Ps1 is AC power, the first power conversion section 751 converts the AC power into DC power and supplies it to the auxiliary power supply section 72 . Furthermore, the power from the external power supply Ps1 is supplied to the main power supply unit 71 via the power receiving unit 73, the first contact 741, the second contact 742, the charging circuit 753, the fourth relay 764, and the first relay 761. , the main power supply unit 71 is charged. Since the power from the external power supply Ps1 is AC power, the charging circuit 753 converts the AC power into DC power and supplies it to the main power supply section 71 . Further, power (AC power) can be supplied from the power supply unit 77 to the onboard load L1 by supplying the power from the external power supply Ps1 to the power supply unit 77 via the power receiving unit 73 and the first contact 741. Become.

図8は、補助電源部72への電力供給元として主電源部71が選択されている状態を示す。図8においては、切替部74は、第1接点741にて第2電力変換部752を二次側に接続し、第2接点742を開放する。この状態では、主電源部71からの電力が、第1リレー761、第3リレー763、第2電力変換部752、第1接点741及び第1電力変換部751を介して補助電源部72に供給されることで、補助電源部72が充電される。主電源部71からの電力は直流電力であるものの、第2電力変換部752で交流電力に変換されているので、第1電力変換部751は交流電力を直流電力に変換して補助電源部72に供給する。さらに、主電源部71からの電力が、第1リレー761、第3リレー763、第2電力変換部752及び第1接点741を介して電力供給部77に供給されることで、電力供給部77から船内負荷L1に電力(交流電力)が供給可能となる。さらに、主電源部71からの電力が、第1リレー761、第2リレー762及び駆動回路351を介してモータ32に供給されることで、モータ32が駆動可能となる。 FIG. 8 shows a state in which the main power supply section 71 is selected as the power supply source for the auxiliary power supply section 72 . In FIG. 8, the switching unit 74 connects the second power conversion unit 752 to the secondary side at the first contact 741 and opens the second contact 742 . In this state, power from the main power supply unit 71 is supplied to the auxiliary power supply unit 72 via the first relay 761, the third relay 763, the second power conversion unit 752, the first contact 741, and the first power conversion unit 751. As a result, the auxiliary power supply unit 72 is charged. Although the power from the main power supply unit 71 is DC power, it is converted into AC power by the second power conversion unit 752 , so the first power conversion unit 751 converts the AC power into DC power, supply to Furthermore, the power from the main power supply unit 71 is supplied to the power supply unit 77 via the first relay 761, the third relay 763, the second power conversion unit 752, and the first contact 741, so that the power supply unit 77 , power (AC power) can be supplied to the onboard load L1. Furthermore, the electric power from the main power supply unit 71 is supplied to the motor 32 via the first relay 761, the second relay 762, and the driving circuit 351, so that the motor 32 can be driven.

また、図8の状態において、エンジン31を船体1の推進に用いる推進モード(エンジン推進モード又はハイブリッド推進モード)が選択されている場合、エンジン31の動力を利用して発電機37が発電するため、発電機37からの電力によっても補助電源部72は充電可能である。 Further, in the state of FIG. 8, when a propulsion mode (engine propulsion mode or hybrid propulsion mode) using the engine 31 for propulsion of the hull 1 is selected, the power of the engine 31 is used to generate power by the generator 37. , the power from the generator 37 can also be used to charge the auxiliary power supply unit 72 .

ところで、切替部74の切り替えは、船舶10の状態に応じて行われることが好ましい。すなわち、図7に示すように補助電源部72への電力供給元として受電部73が選択されるのは、船舶10が停泊中で外部電源Ps1に接続されている場合にのみ有効である。そのため、船舶10の航行中には、図8に示すように、切替部74は補助電源部72への電力供給元を主電源部71に切り替えた状態で使用される。 By the way, the switching of the switching unit 74 is preferably performed according to the state of the ship 10 . That is, as shown in FIG. 7, the selection of the power receiving unit 73 as the source of power supply to the auxiliary power supply unit 72 is effective only when the ship 10 is at anchor and is connected to the external power supply Ps1. Therefore, during navigation of the ship 10, the switching unit 74 is used in a state in which the source of power supply to the auxiliary power supply unit 72 is switched to the main power supply unit 71 as shown in FIG.

以上説明したように、船舶用配電システム7は、交流電力を直流電力に変換する第1電力変換部751と、直流電力を交流電力に変換する第2電力変換部752と、を更に備える。補助電源部72は、第1電力変換部751を介して切替部74に電気的に接続される。主電源部71は、第2電力変換部752を介して切替部74に電気的に接続される。これにより、AC/DCコンバータからなる第1電力変換部751は、図7の状態と図8の状態とで、兼用することが可能である。 As described above, the marine power distribution system 7 further includes the first power converter 751 that converts AC power into DC power, and the second power converter 752 that converts DC power into AC power. The auxiliary power supply section 72 is electrically connected to the switching section 74 via the first power conversion section 751 . The main power supply section 71 is electrically connected to the switching section 74 via the second power conversion section 752 . As a result, the first power converter 751, which is an AC/DC converter, can be shared between the state of FIG. 7 and the state of FIG.

また、船舶用配電システム7は、船体1に設けられた船内負荷L1に電力を供給する電力供給部77を更に備える。切替部74は、電力供給部77への電力供給元を、主電源部71と受電部73との間で切り替える。これにより、電力供給部77を介して、主電源部71又は外部電源Ps1から船内負荷L1への電力供給が可能になる。 In addition, the marine power distribution system 7 further includes a power supply section 77 that supplies electric power to the onboard load L<b>1 provided on the ship body 1 . The switching unit 74 switches the source of power supply to the power supply unit 77 between the main power supply unit 71 and the power receiving unit 73 . As a result, power can be supplied from the main power supply section 71 or the external power supply Ps1 to the onboard load L1 via the power supply section 77 .

また、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、を含む。補助電源部72は、モータ推進モードでは主電源部71から供給される電力で充電される。一方、補助電源部72は、エンジン推進モードでは、主電源部71とエンジン31で発生する動力により駆動される発電機37との少なくとも一方から供給される電力で充電される。これにより、エンジン31で発生する動力も有効に利用して、補助電源部72を充電することが可能である。本実施形態では、エンジン推進モードだけでなく、ハイブリッド推進モードにおいても、発電機37から供給される電力で補助電源部72を充電可能である。 The propulsion mode of the ship 10 includes a motor propulsion mode in which the motor 32 is used to propel the hull 1 and an engine propulsion mode in which the engine 31 is used to propel the hull 1 . The auxiliary power supply section 72 is charged with power supplied from the main power supply section 71 in the motor propulsion mode. On the other hand, in the engine propulsion mode, the auxiliary power supply section 72 is charged with electric power supplied from at least one of the main power supply section 71 and the generator 37 driven by the power generated by the engine 31 . As a result, it is possible to effectively utilize the power generated by the engine 31 to charge the auxiliary power supply unit 72 . In this embodiment, the auxiliary power supply unit 72 can be charged with electric power supplied from the generator 37 not only in the engine propulsion mode but also in the hybrid propulsion mode.

ところで、本実施形態では、上述した船舶用配電システム7の動作を実現するために、第1リレー761、第2リレー762、第3リレー763及び第4リレー764の制御状態として、下記表1に示す4パターンの状態(A~D)を用意している。 By the way, in this embodiment, in order to realize the operation of the marine power distribution system 7, the control states of the first relay 761, the second relay 762, the third relay 763, and the fourth relay 764 are shown in Table 1 below. Four patterns of states (A to D) shown are prepared.

Figure 2023037810000002

ここで、「用途」における「停止」は船舶10の全動作が停止する電源オフの状態を意味し、「溶着チェック」は第1リレー761、第2リレー762、第3リレー763及び第4リレー764の接点溶着のチェックを意味する。同様に「航行」はモータ推進モード、エンジン推進モード又はハイブリッド推進モードのいずれかで船舶10が航行している状態を意味し、「充電」は図7のように外部電源Ps1からの電力で主電源部71を充電する状態を意味する。
Figure 2023037810000002

Here, "stop" in "purpose" means a power-off state in which all operations of the ship 10 are stopped, and "welding check" means the first relay 761, the second relay 762, the third relay 763, and the fourth relay. 764 means checking for contact welding. Similarly, "cruising" means a state in which the vessel 10 is sailing in any of the motor propulsion mode, engine propulsion mode, or hybrid propulsion mode, and "charging" is mainly powered by power from the external power source Ps1 as shown in FIG. It means a state in which the power supply unit 71 is charged.

そして、船舶制御システム2は、図9に示す状態遷移に従って、これら4つの状態A~Dを遷移させる。すなわち、船舶10が停止する状態A、船舶10が航行する状態C及び主電源部71を充電する状態Dの3状態間での遷移に際しては、基本的に、接点溶着のチェックのための状態Bが介在する。そして、船舶制御システム2は、溶着チェックで異常なしと判断された場合に、他の状態への遷移を許容し、溶着チェックで異常ありと判断された場合、エラー通知等を行う。図9において、状態C又は状態Dから状態Aへ直接遷移する点線矢印は、緊急時の切り替えを意味している。 The ship control system 2 transitions between these four states A to D according to the state transitions shown in FIG. That is, at the time of transition among the three states of the state A in which the ship 10 stops, the state C in which the ship 10 sails, and the state D in which the main power supply unit 71 is charged, state B is basically used to check contact welding. intervenes. Then, the ship control system 2 permits a transition to another state when it is determined that there is no abnormality in the welding check, and issues an error notification or the like when it is determined that there is an abnormality in the welding check. In FIG. 9, a dotted arrow that directly transitions from state C or state D to state A means switching in an emergency.

[4]主電源部の充電制御
次に、本実施形態に係る船舶用配電システム7における主電源部71の充電制御について、図10を参照して説明する。
[4] Charging Control of Main Power Supply Unit Next, charging control of the main power supply unit 71 in the marine power distribution system 7 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る船舶用配電システム7では、上述したように、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(回生電流)を利用して、駆動回路351にて主電源部71を充電することが可能である。モータ32を外力によって回転させる手段として、エンジン31で発生する動力を利用する手段と、船体1の巡航時に出力部4(プロペラ)が受ける動力を利用する手段とがある。いずれの場合でも、DC/DCコンバータを含む専用の充電器にて主電源部71を充電する構成に比較すると、制御の応答性が悪いため、主電源部71の過充電を回避しつつ満充電まで充電することが難しい。特に、リチウムイオンバッテリには内部抵抗が存在するため、大電流を流すと内部抵抗により電圧上昇が生じ、満充電付近では、内部抵抗の電圧上昇により主電源部71に含まれるバッテリマネジメントシステムが過電圧異常を検知する場合がある。本実施形態では、モータ32の回生電流を利用して駆動回路351にて主電源部71を充電する場合でも、極力、満充電に近い状態まで充電可能とする。 In the marine power distribution system 7 according to the present embodiment, as described above, by using the motor 32 as a generator, electric energy (regenerative current) generated when the motor 32 rotates due to an external force is used to drive the power. It is possible to charge the main power supply section 71 in the circuit 351 . As a means for rotating the motor 32 by an external force, there are a means using the power generated by the engine 31 and a means using the power received by the output section 4 (propeller) when the hull 1 is cruising. In either case, compared to a configuration in which the main power supply unit 71 is charged by a dedicated charger including a DC/DC converter, control responsiveness is poor. It is difficult to charge up to In particular, since the lithium-ion battery has internal resistance, when a large current is applied, the voltage rises due to the internal resistance. Abnormality may be detected. In this embodiment, even when the driving circuit 351 charges the main power supply unit 71 using the regenerated current of the motor 32, the charging is possible to a state close to full charge as much as possible.

そのための構成として、本実施形態に係る船舶用配電システム7は、船体1に搭載され、モータ32に電力を供給する主電源部71と、モータ32の回生電流にて主電源部71を充電する駆動回路351と、を備える。駆動回路351は、主電源部71の充電電流の目標値と実測値との偏差から推定される主電源部71の電圧上昇値に基づいて、主電源部71の充電電流を制御する。すなわち、主電源部71の充電電流の目標値と実測値との偏差からは、主電源部71の電圧上昇値を推定できるので、当該電圧上昇値に基づいて、充電電流の最終目標値を算出することが可能である。 As a configuration for this purpose, the marine power distribution system 7 according to the present embodiment is mounted on the hull 1 and includes a main power supply unit 71 that supplies electric power to the motor 32 and a regenerated current from the motor 32 that charges the main power supply unit 71. and a drive circuit 351 . The drive circuit 351 controls the charging current of the main power supply section 71 based on the voltage increase value of the main power supply section 71 estimated from the deviation between the target value and the actual measurement value of the charging current of the main power supply section 71 . That is, since the voltage increase value of the main power supply unit 71 can be estimated from the deviation between the target value and the actual measurement value of the charging current of the main power supply unit 71, the final target value of the charging current is calculated based on the voltage increase value. It is possible to

この構成によれば、充電電流による主電源部71の電圧上昇分を加味して充電電流を制御できるので、主電源部71の過充電を回避しつつ満充電付近まで充電することが可能となる。結果的に、エンジン31及びモータ32を含む複数の動力源を有する船舶10において電源部(主電源部71)を効率的に充電可能である、という利点がある。 According to this configuration, the charging current can be controlled in consideration of the voltage rise of the main power supply section 71 due to the charging current, so that the main power supply section 71 can be charged to near full charge while avoiding overcharging. . As a result, there is an advantage that the power supply section (main power supply section 71) can be efficiently charged in the ship 10 having a plurality of power sources including the engine 31 and the motor 32.

図10は、船舶制御システム2のうち、モータ32の回生電流を利用して駆動回路351にて主電源部71を充電するための、駆動回路351の制御系の一例を示すブロック線図である。すなわち、図10に示すように、充電電流の目標値と実測値との偏差(目標値-実測値)が入力されることで、駆動回路351による主電源部71の充電電流の最終目標値が出力される。 FIG. 10 is a block diagram showing an example of a control system of the drive circuit 351 in the ship control system 2 for charging the main power supply unit 71 by the drive circuit 351 using the regenerated current of the motor 32. . That is, as shown in FIG. 10, by inputting the deviation (target value−actual value) between the target value and the actual measurement value of the charging current, the final target value of the charging current of the main power supply unit 71 by the drive circuit 351 is set to output.

具体的に、充電電流目標値算出のブロックB1では、主電源部71のセル電圧及びセル温度に基づいて、充電電流マップを参照して充電電流の目標値を算出する。この目標値と充電電流の実測値との偏差に対して、ゲインのブロックB2にてゲインをかけた値が、主電源部71の電圧上昇値の推定値に相当する。充電電流目標値算出のブロックB3では、このような電圧上昇値をセル電圧に加算した値と、セル温度とに基づいて、充電電流マップを参照して充電電流の目標値を算出する。このようにして充電電流目標値算出のブロックB3から出力される充電電流の目標値には、主電源部71の電圧上昇値の推定値が反映されている。 Specifically, in the charging current target value calculation block B<b>1 , a charging current map is referenced based on the cell voltage and cell temperature of the main power supply unit 71 to calculate the target value of the charging current. A value obtained by multiplying the difference between the target value and the actual measurement value of the charging current by the gain in the gain block B2 corresponds to the estimated value of the voltage rise value of the main power supply section 71 . In a charging current target value calculation block B3, a charging current map is referred to and a charging current target value is calculated based on a value obtained by adding such a voltage increase value to the cell voltage and the cell temperature. In this manner, the estimated value of the voltage rise value of the main power supply unit 71 is reflected in the target value of the charging current output from the block B3 for calculating the target charging current value.

上記の制御において、主電源部71に実際に充電電流が流れ始めると、偏差が減少するため、推定される電圧上昇値は徐々に減少し、最終的にはゼロ(0)となる。このように制御することで、例えば、バッテリマネジメントシステムの通信周期が長い等で制御の応答性が悪くとも、主電源部71の過充電を回避しつつ満充電付近まで充電することが可能である。 In the above control, when the charging current actually starts to flow through the main power supply section 71, the deviation decreases, so the estimated voltage rise value gradually decreases and finally becomes zero (0). By controlling in this manner, even if the responsiveness of the control is poor due to, for example, a long communication cycle of the battery management system, it is possible to avoid overcharging of the main power supply unit 71 and charge the battery to near full charge. .

また、図10における制御系では、駆動回路351から見て、主電源部71と電気的に並列に接続された電気負荷があっても、その影響を取り除く制御(外部負荷キャンセル制御)が行われる。すなわち、積分制御器(PID制御器)からなる電流補償部B4においては、充電電流が目標とする充電電流量と一致するように積分制御を行う。例えば、駆動回路351に対して、第2電力変換部752(DC/ACコンバータ)が主電源部71と電気的に並列に接続されている場合、当該電気負荷(第2電力変換部752)での消費電流分を、電流補償部B4にて補償する。これにより、駆動回路351による主電源部71の充電電流の最終目標値においては、主電源部71と電気的に並列に接続された電気負荷での消費電流の影響が低減され、高速に満充電まで主電源部71を充電可能となる。 In addition, in the control system in FIG. 10, even if there is an electrical load electrically connected in parallel with the main power supply unit 71 as seen from the drive circuit 351, control (external load cancellation control) is performed to eliminate the influence of the electrical load. . That is, the current compensator B4, which is an integral controller (PID controller), performs integral control so that the charging current matches the target charging current amount. For example, when the second power conversion unit 752 (DC/AC converter) is electrically connected in parallel with the main power supply unit 71 for the drive circuit 351, the electric load (second power conversion unit 752) is compensated for by the current compensator B4. As a result, in the final target value of the charging current of the main power supply unit 71 by the drive circuit 351, the influence of the consumption current of the electric load electrically connected in parallel with the main power supply unit 71 is reduced, and the charging current is fully charged at high speed. The main power supply unit 71 can be charged up to .

以上説明したように、本実施形態では、駆動回路351は、主電源部71の充電電流の目標値と実測値との偏差から推定される主電源部71の電圧上昇値に基づいて、主電源部71の充電電流を制御する。これにより、充電電流による主電源部71の電圧上昇分を加味して充電電流を制御できるので、主電源部71の過充電を回避しつつ満充電付近まで充電することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the drive circuit 351 controls the main power source based on the voltage rise value of the main power source 71 estimated from the deviation between the target value and the actual measurement value of the charging current of the main power source 71 . It controls the charging current of unit 71 . As a result, the charging current can be controlled in consideration of the voltage increase of the main power supply section 71 due to the charging current, so that the main power supply section 71 can be charged to near full charge while avoiding overcharging.

また、本実施形態に係る船舶用配電システム7は、駆動回路351による主電源部71の充電電流に関して、主電源部71と電気的に並列に接続された電気負荷での消費電流分を補償する電流補償部B4を更に備える。これにより、主電源部71と電気的に並列に接続された電気負荷での消費電流の影響を避けて、高速に満充電まで主電源部71を充電可能となる。本実施形態では、電流補償部B4は、船舶制御システム2の一機能として設けられているが、これに限らず、例えば、駆動回路351に組み込まれる等、船舶用配電システム7の一要素に組み込まれてもよい。 Further, the marine power distribution system 7 according to the present embodiment compensates for the current consumed by the electric load electrically connected in parallel with the main power supply section 71 with respect to the charging current of the main power supply section 71 by the drive circuit 351. A current compensator B4 is further provided. As a result, the main power supply section 71 can be charged to full charge at high speed while avoiding the influence of current consumption in the electric load electrically connected in parallel with the main power supply section 71 . In the present embodiment, the current compensator B4 is provided as one function of the ship control system 2, but is not limited to this, and is incorporated in one element of the ship power distribution system 7, such as being incorporated in the drive circuit 351, for example. may be

[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、又は主電源部71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 hull 1, the navigation situation of the hull 1 such as the speed of the ship, or the remaining capacity of the main power supply unit 71. may be performed.

また、主電源部71は、リチウムイオンバッテリに限らず、補助電源部72についても、鉛蓄電池に限らない。そもそも主電源部71に関しては、充電可能な二次電池に限らず、燃料電池又は太陽光発電装置等の発電装置であってもよい。 Further, the main power supply unit 71 is not limited to a lithium ion battery, and the auxiliary power supply unit 72 is not limited to a lead-acid battery. In the first place, the main power supply unit 71 is not limited to a rechargeable secondary battery, and may be a power generation device such as a fuel cell or a solar power generation device.

また、切替部74の切り替えは、人(ユーザ)が手動で行う構成に限らず、例えば、船舶制御システム2からの制御信号により自動的になされてもよい。一例として、第3リレー763と連動する形で、切替部74の切り替えが行われてもよい。 Moreover, the switching of the switching unit 74 is not limited to being manually performed by a person (user), and may be performed automatically by a control signal from the ship control system 2, for example. As an example, switching of the switching unit 74 may be performed in conjunction with the third relay 763 .

また、ハイブリッド推進モードにおいて、発電機37から供給される電力で補助電源部72を充電することは必須ではない。つまり、発電機37から供給される電力で補助電源部72を充電可能となるのは、エンジン推進モードのみであってもよい。 Moreover, in the hybrid propulsion mode, it is not essential to charge the auxiliary power supply unit 72 with the electric power supplied from the generator 37 . In other words, the power supplied from the generator 37 may charge the auxiliary power supply unit 72 only in the engine propulsion mode.

1 船体
7 船舶用配電システム
10 船舶
31 エンジン
32 モータ
37 発電機
71 主電源部
72 補助電源部
73 受電部
74 切替部
77 電力供給部
351 駆動回路
751 第1電力変換部
752 第2電力変換部
B4 電流補償部
L1 船内負荷
Ps1 外部電源
1 Hull 7 Marine Power Distribution System 10 Ship 31 Engine 32 Motor 37 Generator 71 Main Power Supply Section 72 Auxiliary Power Supply Section 73 Power Receiving Section 74 Switching Section 77 Power Supply Section 351 Drive Circuit 751 First Power Conversion Section 752 Second Power Conversion Section B4 Current compensator L1 Onboard load Ps1 External power supply

Claims (9)

船体の推進に用いられる動力源としてエンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶に用いられ、
前記船体に搭載され、前記モータに電力を供給する主電源部と、
前記船体に搭載され、充電可能な補助電源部と、
前記船体の外部に存在する外部電源から電力の供給を受ける受電部と、
前記補助電源部への電力供給元を、前記主電源部と前記受電部との間で切り替える切替部と、を備える、
船舶用配電システム。
Used in ships with multiple power sources including engines and motors as power sources used for propulsion of the hull,
a main power supply unit mounted on the hull and supplying power to the motor;
a rechargeable auxiliary power supply mounted on the hull;
a power receiving unit that receives electric power from an external power source located outside the hull;
a switching unit that switches a power supply source to the auxiliary power supply unit between the main power supply unit and the power receiving unit;
Marine power distribution system.
交流電力を直流電力に変換する第1電力変換部と、
直流電力を交流電力に変換する第2電力変換部と、を更に備え、
前記補助電源部は、前記第1電力変換部を介して前記切替部に電気的に接続され、
前記主電源部は、前記第2電力変換部を介して前記切替部に電気的に接続される、
請求項1に記載の船舶用配電システム。
a first power conversion unit that converts AC power to DC power;
A second power conversion unit that converts DC power to AC power,
The auxiliary power supply unit is electrically connected to the switching unit via the first power conversion unit,
The main power supply unit is electrically connected to the switching unit via the second power conversion unit,
A marine power distribution system according to claim 1 .
前記船体に設けられた船内負荷に電力を供給する電力供給部を更に備え、
前記切替部は、前記電力供給部への電力供給元を、前記主電源部と前記受電部との間で切り替える、
請求項1又は2に記載の船舶用配電システム。
further comprising a power supply unit that supplies power to an onboard load provided in the hull;
The switching unit switches a source of power supply to the power supply unit between the main power supply unit and the power receiving unit.
The marine power distribution system according to claim 1 or 2.
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、前記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、を含み、
前記補助電源部は、
前記モータ推進モードでは前記主電源部から供給される電力で充電され、
前記エンジン推進モードでは、前記主電源部と前記エンジンで発生する動力により駆動される発電機との少なくとも一方から供給される電力で充電される、
請求項1~3のいずれか1項に記載の船舶用配電システム。
The propulsion mode of the ship includes a motor propulsion mode in which the motor is used to propel the hull and an engine propulsion mode in which the engine is used to propel the hull,
The auxiliary power supply unit
In the motor propulsion mode, it is charged with power supplied from the main power supply unit,
In the engine propulsion mode, the battery is charged with electric power supplied from at least one of the main power supply unit and a generator driven by the power generated by the engine.
A marine power distribution system according to any one of claims 1 to 3.
前記主電源部は、リチウムイオンバッテリを含み、
前記補助電源部は、鉛蓄電池を含む、
請求項1~4のいずれか1項に記載の船舶用配電システム。
the main power supply includes a lithium ion battery,
The auxiliary power supply includes a lead-acid battery,
A marine power distribution system according to any one of claims 1 to 4.
前記モータの回生電流にて前記主電源部を充電する駆動回路を更に備え、
前記駆動回路は、前記主電源部の充電電流の目標値と実測値との偏差から推定される前記主電源部の電圧上昇値に基づいて、前記主電源部の充電電流を制御する、
請求項1~5のいずれか1項に記載の船舶用配電システム。
further comprising a drive circuit for charging the main power supply unit with the regenerated current of the motor;
The drive circuit controls the charging current of the main power supply unit based on a voltage rise value of the main power supply unit estimated from a deviation between a target value and an actual measurement value of the charging current of the main power supply unit.
A marine power distribution system according to any one of claims 1 to 5.
前記駆動回路による前記主電源部の充電電流に関して、前記主電源部と電気的に並列に接続された電気負荷での消費電流分を補償する電流補償部を更に備える、
請求項6に記載の船舶用配電システム。
Further comprising a current compensating unit that compensates for the current consumed by an electrical load electrically connected in parallel with the main power supply unit with respect to the charging current of the main power supply unit by the drive circuit,
7. A marine power distribution system according to claim 6.
船体の推進に用いられる動力源としてエンジン及びモータを含む複数の動力源を有する船舶に用いられ、
前記船体に搭載され、前記モータに電力を供給する主電源部と、
前記モータの回生電流にて前記主電源部を充電する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、前記主電源部の充電電流の目標値と実測値との偏差から推定される前記主電源部の電圧上昇値に基づいて、前記主電源部の充電電流を制御する、
船舶用配電システム。
Used in ships with multiple power sources including engines and motors as power sources used for propulsion of the hull,
a main power supply unit mounted on the hull and supplying power to the motor;
a driving circuit that charges the main power supply unit with the regenerated current of the motor,
The drive circuit controls the charging current of the main power supply unit based on a voltage rise value of the main power supply unit estimated from a deviation between a target value and an actual measurement value of the charging current of the main power supply unit.
Marine power distribution system.
請求項1~8のいずれか1項に記載の船舶用配電システムと、
前記船体と、を備える、
船舶。
A marine power distribution system according to any one of claims 1 to 8;
the hull;
vessel.
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