JP6660512B1 - Operating method of hybrid propulsion ship and hybrid propulsion ship - Google Patents
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Abstract
【課題】小型のモータ20でプロペラ回転を滑らかに上昇させてモータ推進からハイブリッド推進へ安定的に切り換える。【解決手段】ハイブリッド推進船1は主機関5とモータ20とスリップクラッチ7とプロペラを有する。プロペラの回転速度は、モータ単独駆動で到達できる第1回転速度よりも、主機関のアイドル回転速度の駆動による第2回転速度の方が大きい。第1段階:クラッチを離脱してプロペラが第1回転速度以下となるようにモータ単独で駆動する。第2段階:クラッチをスリップさせつつ主機関の動力を伝達してプロペラを第2回転速度まで上昇させる。第3段階:クラッチ直結でプロペラが第2回転速度以上となるよう主機関単独又は主機関とモータの両方で駆動する。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To stably switch a propeller rotation from a motor propulsion to a hybrid propulsion with a small motor 20. A hybrid propulsion ship 1 has a main engine 5, a motor 20, a slip clutch 7, and a propeller. The rotation speed of the propeller is higher than the first rotation speed that can be reached by driving the motor alone, and the second rotation speed when the main engine is driven at the idle rotation speed. First stage: The clutch is disengaged and the propeller is driven by the motor alone so that the propeller speed becomes equal to or lower than the first rotation speed. Second stage: The power of the main engine is transmitted while the clutch is slipping to raise the propeller to the second rotation speed. Third stage: The main engine is driven alone or both the main engine and the motor are driven so that the propeller is directly connected to the clutch so that the propeller has a second rotation speed or higher. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、主機関とモータによってプロペラを駆動するハイブリッド推進船と、その運航方法に係り、特に小型のモータでありながらプロペラの回転速度を滑らかに上昇させてモータ推進からハイブリッド推進への切り換えを安定して行うことができるハイブリッド推進船及びその運航方法に関するものである。 The present invention relates to a hybrid propulsion ship in which a propeller is driven by a main engine and a motor, and a method of operating the same. In particular, the present invention relates to switching from motor propulsion to hybrid propulsion by smoothly increasing the rotation speed of a propeller while using a small motor. The present invention relates to a hybrid propulsion ship that can be stably performed and a method of operating the same.
船舶のなかでも、特に曳舟のような作業船を主たる対象として、主に省エネルギー・環境対策の見地から、主機関とモータの双方によって船舶を推進するハイブリッド推進が検討され、実用化されている。 Among ships, hybrid propulsion, which mainly uses a work boat such as a tugboat for propulsion by both a main engine and a motor, has been studied and put to practical use from the viewpoint of energy saving and environmental measures.
下記特許文献1には、モータ推進とハイブリッド推進の切り替えが可能な舶用推進装置の発明が開示されている。この舶用推進装置では、モータ推進におけるモータジェネレータ20の回転速度と、ハイブリッド推進における主機関の回転速度は、増加率が相対的に大きいランプ関数で制御する。モータ推進からハイブリッド推進に切り替えるために、クラッチ7を嵌合させながらモータジェネレータ20の回転速度及び主機関の回転速度を同期させて上昇させる際には、モータジェネレータ20の回転速度及び主機関の回転速度を増加率が相対的に小さいランプ関数で制御する。この発明によれば、クラッチ嵌合動作中の切替え回転速度の上昇が緩やかになり、回転速度停滞が解消されて連続的で違和感のない動作モードの切り替えを行なえるという効果が得られる。 Patent Document 1 below discloses an invention of a marine propulsion device capable of switching between motor propulsion and hybrid propulsion. In this marine propulsion device, the rotation speed of the motor generator 20 in motor propulsion and the rotation speed of the main engine in hybrid propulsion are controlled by a ramp function whose increase rate is relatively large. When the rotation speed of the motor generator 20 and the rotation speed of the main engine are synchronously increased while the clutch 7 is engaged to switch from the motor propulsion to the hybrid propulsion, the rotation speed of the motor generator 20 and the rotation of the main engine are increased. The speed is controlled by a ramp function with a relatively small increase rate. According to the present invention, there is obtained an effect that the switching rotational speed during the clutch engagement operation is gradually increased, the stagnation of the rotational speed is eliminated, and the operation mode can be switched continuously and without discomfort.
上記特許文献1の図3には、同文献記載の舶用推進装置によるハイブリッド推進において、モータ推進領域とハイブリッド推進領域におけるプロペラ回転速度とプロペラ出力の関係が示されている。固定ピッチプロペラを用いた船舶では、プロペラを駆動するために必要となる出力は、おおよそプロペラの回転速度の三乗に比例するので、前記図3に示す特性は右上がりの三乗曲線で示され、一般に舶用三乗特性と呼ばれている。 FIG. 3 of Patent Document 1 shows a relationship between propeller rotation speed and propeller output in a motor propulsion region and a hybrid propulsion region in hybrid propulsion using the marine propulsion device described in the patent document. In a ship using a fixed-pitch propeller, the output required to drive the propeller is approximately proportional to the cube of the rotation speed of the propeller. Therefore, the characteristic shown in FIG. This is generally called the cubic characteristic for ships.
上記特許文献1に開示されているような従来のハイブリッド推進船では、前記図3に示すように、主機関のアイドル回転速度に相当するプロペラ回転速度よりも大きい切替回転速度までモータ単独でプロペラを駆動し、主機関のアイドル回転速度よりも大きい切替回転速度でクラッチを嵌合して主機関の出力をプロペラに伝達し、主機関とモータの双方でプロペラを駆動するハイブリッド推進に移行している。このようにしてモータ推進とハイブリッド推進の切り替えを行うため、モータ及びこれに電力を供給する電源には、主機関のアイドル回転速度を上回る速度でプロペラを駆動できるレベルの容量が要求されることとなる。 In a conventional hybrid propulsion ship as disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 3, the propeller is driven by the motor alone up to a switching rotation speed higher than the rotation speed of the propeller corresponding to the idle rotation speed of the main engine. The hybrid propulsion is started by driving, engaging the clutch at a switching rotation speed higher than the idle rotation speed of the main engine, transmitting the output of the main engine to the propeller, and driving the propeller with both the main engine and the motor. . In order to switch between motor propulsion and hybrid propulsion in this manner, the motor and the power supply for supplying power to the motor must have a capacity sufficient to drive the propeller at a speed exceeding the idle speed of the main engine. Become.
一般に、ハイブリッド推進船では、周波数変換装置(慣用的にインバータという)を用いてモータの駆動及び制御を行うが、モータの出力が大きくなると、モータ及びインバータのサイズが大きくなり、設置スペースと設備費が増加するという問題が生じる。ハイブリッド推進方式の採用の適否を判断するに当たっては、主機関単独の推進方式に対するハイブリッド方式による燃料費の低減のメリットと、設備費(イニシャルコスト)の負担増というデメリットとの比較がなされるため、設備スペースだけでなく、設備費は技術の本質に関係する重要な問題となる。 In general, a hybrid propulsion ship uses a frequency converter (conventionally called an inverter) to drive and control the motor. However, as the output of the motor increases, the size of the motor and the inverter increases, and the installation space and equipment costs are increased. Is increased. In judging the suitability of adopting the hybrid propulsion system, the merits of reducing the fuel cost by the hybrid system over the propulsion system using the main engine alone and the disadvantage of increasing the equipment cost (initial cost) are compared. Equipment costs, as well as equipment space, are important issues related to the nature of technology.
また、船舶のハイブリッド推進の方式としては、ハイブリッドシステムの一部としてバッテリを採用し、余剰の電力を蓄えて必要時にモータの駆動に使用する手法がある。しかし、バッテリの寿命が有限であるという問題や、管理、スペース等の制約から、バッテリを採用せずに船内に設置された発電機関で駆動される発電機からの電力のみでモータの駆動を行うことに対して需要者の強い要望がある。この場合、船内の発電機によって船内の各種電力需要をまかなった上での残余分の電力で、インバータ及びモータを運転する必要があるため、インバータ及びモータの容量をより小さくしたいという課題が生じる。 As a method of hybrid propulsion of a ship, there is a method in which a battery is adopted as a part of a hybrid system, and surplus electric power is stored and used for driving a motor when necessary. However, due to the problem that the life of the battery is finite and the constraints of management, space, etc., the motor is driven only by the power from the generator driven by the power generator installed onboard without using the battery. There is a strong demand from consumers for this. In this case, since it is necessary to operate the inverter and the motor with the remaining electric power after the various electric power demands on the ship are covered by the generator on the ship, there arises a problem that it is desired to reduce the capacity of the inverter and the motor.
本発明は、上述した従来の問題点を解決することを目的としており、小型のモータでありながらプロペラの回転速度を滑らかに上昇させてモータ推進からハイブリッド推進への切り換えを安定して行うことができるハイブリッド推進船及びその運航方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve the conventional problems described above, and it is possible to stably switch from motor propulsion to hybrid propulsion by smoothly increasing the rotation speed of a propeller while using a small motor. It is an object of the present invention to provide a hybrid propulsion ship and an operation method thereof.
請求項1に記載されたハイブリッド推進船の運航方法は、
主機関と、モータと、その入力側に前記主機関が接続されたスリップクラッチと、前記スリップクラッチの出力側及び前記モータに接続されたプロペラとを有し、前記主機関と前記モータによって前記プロペラを駆動するハイブリッド推進船の運航方法であって、
前記モータ単独で前記プロペラを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度を第1回転速度と称し、前記主機関がアイドル回転速度で前記プロペラを駆動した場合のプロペラ回転速度を第2回転速度と称する場合に、
前記第1回転速度<前記第2回転速度とし、
前記スリップクラッチが離脱した状態でプロペラ回転速度が前記第1回転速度以下となるように前記モータ単独で前記プロペラを駆動する第1ステップと、
前記スリップクラッチをスリップさせながら前記主機関の動力を伝達することによりプロペラ回転速度を前記第1回転速度を越えて前記第2回転速度まで上昇させる第2ステップと、
前記スリップクラッチが直結した状態でプロペラ回転速度が前記第2回転速度以上となるように前記主機関単独または前記主機関と前記モータの両方によって前記プロペラを駆動する第3ステップと、
を有することを特徴としている。The method for operating a hybrid propulsion ship according to claim 1 is
A main engine, a motor, a slip clutch having the input side connected to the main engine, and a propeller connected to the output side of the slip clutch and the motor; and the propeller being driven by the main engine and the motor. Operating a hybrid propulsion ship that drives
The propeller rotation speed that can be reached when the motor alone drives the propeller is referred to as a first rotation speed, and the propeller rotation speed when the main engine drives the propeller at an idle rotation speed is referred to as a second rotation speed. In case,
The first rotation speed <the second rotation speed,
A first step of driving the propeller by the motor alone such that the propeller rotation speed is equal to or lower than the first rotation speed in a state where the slip clutch is disengaged;
A second step of increasing the propeller rotation speed beyond the first rotation speed to the second rotation speed by transmitting the power of the main engine while slipping the slip clutch;
A third step of driving the propeller by the main engine alone or by both the main engine and the motor such that the propeller rotation speed is equal to or higher than the second rotation speed in a state where the slip clutch is directly connected;
It is characterized by having.
請求項2に記載されたハイブリッド推進船の運航方法は、請求項1に記載のハイブリッド推進船の運航方法において、
前記第1ステップでは、前記主機関をアイドル回転速度に制御した状態又は停止させた状態で前記モータの回転速度の制御を行い、
前記第2ステップでは、前記主機関をアイドル回転速度に制御した状態で前記スリップクラッチの動力伝達率の制御と前記モータのトルク制御を行い、
前記第3ステップでは、前記主機関の回転速度の制御と前記モータのトルク制御を行うことを特徴としている。The method for operating a hybrid propulsion ship according to claim 2 is the method for operating a hybrid propulsion ship according to claim 1,
In the first step, the rotation speed of the motor is controlled in a state where the main engine is controlled to an idle rotation speed or stopped.
In the second step, the control of the power transmission rate of the slip clutch and the torque control of the motor are performed in a state where the main engine is controlled at the idle rotation speed,
In the third step, the control of the rotational speed of the main engine and the control of the torque of the motor are performed.
請求項3に記載されたハイブリッド推進船の運航方法は、請求項1又は2に記載のハイブリッド推進船の運航方法において、
前記ハイブリッド推進船は、発電機関と前記発電機関により駆動されて船内に電力を供給する発電機を備え、
前記モータを駆動する電力は、前記発電機から供給可能な電力以下であることを特徴としている。The method for operating a hybrid propulsion ship according to claim 3 is the method for operating a hybrid propulsion ship according to claim 1 or 2,
The hybrid propulsion ship includes a generator and a generator driven by the generator to supply power to the ship,
The power for driving the motor is not more than the power that can be supplied from the generator.
請求項4に記載されたハイブリッド推進船は、
主機関と、モータと、その入力側に前記主機関が接続されたスリップクラッチと、前記スリップクラッチの出力側及び前記モータに接続されたプロペラと、前記プロペラの目標回転速度が設定される操船装置と、前記操船装置の設定に応じて前記スリップクラッチと前記主機関と前記モータの制御を行う制御装置と、
を備えたハイブリッド推進船であって、
前記モータ単独で前記プロペラを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度を第1回転速度と称し、前記主機関がアイドル回転速度で前記プロペラを駆動した場合のプロペラ回転速度を第2回転速度と称する場合に、前記第1回転速度<前記第2回転速度であり、
前記制御装置は、プロペラ回転速度を前記目標回転速度に一致させるべく、
前記目標回転速度≦前記第1回転速度の場合は、前記スリップクラッチを離脱して前記モータの回転速度を制御し、
前記第1回転速度<前記目標回転速度<前記第2回転速度の場合は、前記モータのトルクを制御するとともに前記スリップクラッチの動力伝達率を制御し、
前記第2回転速度≦前記目標回転速度の場合は、前記モータのトルクを制御するとともに、前記スリップクラッチを直結して前記主機関の回転速度の制御を行うことを特徴としている。
なお、請求項4の発明における操船装置には、手動で操作する操作レバーの他、プログラムにより自動的に目標回転速度を設定する自動操縦装置等も含まれる。The hybrid propulsion ship according to
A main engine, a motor, a slip clutch having the input side connected to the main engine, a propeller connected to an output side of the slip clutch and the motor, and a boat maneuvering device in which a target rotation speed of the propeller is set. And a control device that controls the slip clutch, the main engine, and the motor according to settings of the boat maneuvering device,
A hybrid propulsion ship with
The propeller rotation speed that can be reached when the motor alone drives the propeller is referred to as a first rotation speed, and the propeller rotation speed when the main engine drives the propeller at an idle rotation speed is referred to as a second rotation speed. Wherein the first rotation speed <the second rotation speed;
The control device, in order to match the propeller rotation speed to the target rotation speed,
If the target rotation speed ≦ the first rotation speed, the slip clutch is disengaged to control the rotation speed of the motor,
If the first rotation speed <the target rotation speed <the second rotation speed, control the torque of the motor and control the power transmission rate of the slip clutch;
When the second rotation speed ≦ the target rotation speed, the torque of the motor is controlled, and the rotation speed of the main engine is controlled by directly engaging the slip clutch.
Note that the boat maneuvering device according to the fourth aspect of the present invention includes, in addition to an operation lever operated manually, an automatic maneuvering device that automatically sets a target rotation speed by a program.
なお、本願各請求項の発明におけるモータとは、少なくとも電力により駆動されて動力を発生する機能を備えた駆動源を意味するが、必要によりエネルギーの回生も可能な発電機としても機能するモータジェネレータも含む。また、主機関とは、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関を意味する。 The motor in the claims of the present application means a drive source having at least a function of generating power by being driven by electric power, and a motor generator which also functions as a generator capable of regenerating energy as necessary. Including. Further, the main engine means an internal combustion engine represented by a diesel engine.
請求項1に係る発明によれば、まず、モータ単独でプロペラを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度を、主機関がアイドル回転速度でプロペラを駆動した場合のプロペラ回転速度よりも低く設定したので、モータおよびこれに電力を供給するインバータを小型化、小容量化することができる。この場合、クラッチを離脱した状態でモータを駆動した場合の最大のプロペラ回転速度(第1回転速度)と、クラッチを直結した状態で主機関を駆動した場合の最小のプロペラ回転速度(第2回転速度)との間にはギャップが生じるので、このままではプロペラの回転速度を滑らかに上昇させることができない。そこで請求項1に係る発明によれば、さらに、クラッチとして、直結した状態と離脱した状態との間で動力伝達率の制御を行うことができるスリップクラッチを用いており、第1ステップではモータによってプロペラ回転速度を上限まで上昇させ、第2ステップではスリップクラッチをスリップさせながら主機関の出力をプロペラに伝達していき、第3ステップではスリップクラッチを直結して主機関の動力によりプロペラ回転速度を上昇させることができる。このように、モータ単独での駆動領域を低い回転速度に押さえ、かつスリップクラッチのスリップを利用して主機関の駆動力を伝達する過程を備えることで、モータおよびこれに電力を供給するインバータを小型化、小容量化しつつスムーズな回転速度の上昇が可能となる。 According to the first aspect of the invention, first, the propeller rotation speed that can be reached when the propeller is driven by the motor alone is set lower than the propeller rotation speed when the main engine drives the propeller at the idle rotation speed. Therefore, the motor and the inverter that supplies power to the motor can be reduced in size and capacity. In this case, the maximum propeller rotation speed (first rotation speed) when the motor is driven with the clutch disengaged, and the minimum propeller rotation speed (second rotation speed) when the main engine is driven with the clutch directly connected. Speed), a rotational speed of the propeller cannot be increased smoothly. Therefore, according to the first aspect of the present invention, a slip clutch capable of controlling the power transmission rate between a directly connected state and a disengaged state is used as the clutch. In the second step, the output of the main engine is transmitted to the propeller while the slip clutch is slipped, and in the third step, the propeller rotation speed is increased by the power of the main engine by directly connecting the slip clutch. Can be raised. As described above, the motor and the inverter that supplies power to the motor and the inverter that supplies power to the motor are provided by suppressing the driving range of the motor alone to a low rotation speed and providing the process of transmitting the driving force of the main engine using the slip of the slip clutch. It is possible to smoothly increase the rotation speed while reducing the size and capacity.
請求項2に係る発明によれば、モータの制御、主機関の回転速度の制御、およびスリップクラッチの動力伝達率の制御を各ステップごとに所定の条件で行うことにより、プロペラの回転速度の制御を切れ目なく連続的に行うことができる。なお、第2ステップでは、主機関はガバナによってアイドル回転速度またはそれに近い一定の回転速度となるように制御されるが、スリップクラッチの動力伝達率の増加に伴い、ガバナの働きによって燃料の供給量が増加され、主機関の発生する出力が増加する。また、第2ステップ、第3ステップでは、必要に応じて主機関をアシストするためにモータはトルク制御される。 According to the second aspect of the present invention, the control of the motor, the control of the rotational speed of the main engine, and the control of the power transmission of the slip clutch are performed under predetermined conditions for each step, thereby controlling the rotational speed of the propeller. Can be performed continuously without a break. In the second step, the main engine is controlled by the governor so as to have an idling rotational speed or a constant rotational speed close to the idling rotational speed. However, as the power transmission rate of the slip clutch increases, the governor operates to supply the fuel. And the output generated by the main engine increases. In the second step and the third step, the torque of the motor is controlled to assist the main engine as needed.
請求項3に係る発明によれば、寿命に限界があるバッテリを採用することなく、発電機関により駆動されて船内に電力を供給する発電機からの電力のみでモータの駆動を行うという市場の要望に応じることができる。本発明におけるインバータ及びモータは小型化、小容量化されているので、船内に設けた発電機関及び発電機によって船内の各種電力需要をまかなった後の残余分の電力で運転することは十分に可能である。 According to the third aspect of the invention, there is a demand in the market for driving a motor only with electric power from a generator driven by a power generating engine and supplying electric power to a ship without employing a battery having a limited life. Can be met. Since the inverter and motor according to the present invention are miniaturized and reduced in capacity, it is sufficiently possible to operate with the surplus power after satisfying various power demands on the ship by the power generator and the generator provided on the ship. It is.
請求項4に係る発明によれば、操船装置で設定したプロペラの目標回転速度の大きさに応じて制御内容の選択を行うことにより、プロペラの回転速度を目標回転速度に一致させることができる。なお、ここでいう「一致」とは厳密な一致ではなく、操船上で支障のない程度のレベルで目標回転速度に到達することを意味する。操船者がモータによる運航を望む場合には、操船装置によって目標回転速度を第1回転速度以下に設定すれば、スリップクラッチを離脱してモータのみによる運航が行われる。海上での船の運航においては、プロペラの実際の回転速度は一定ではなく、船の加速・減速の状態、波浪や海流の状態により変動し、一時的に第1回転速度を越える場合もあるが、この場合でもハイブリッド状態への移行は行われずにモータによる運航が継続される。操船装置によって目標回転速度を、第1回転速度を越え、第2回転速度未満となるように設定した場合には、モータをトルク制御するとともにスリップクラッチの動力伝達率を制御することで、第1回転速度と第2回転速度の間の領域においても、プロペラの回転速度を目標回転速度に一致させることができる。操船装置によって目標回転速度を第2回転速度以上に設定した場合には、スリップクラッチを直結させて主機関の回転速度の制御を行い、主機関を主としつつ、必要によりモータを補助的に用いる運航を行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the control content is selected according to the magnitude of the target rotation speed of the propeller set by the boat maneuvering device, whereby the rotation speed of the propeller can be made to match the target rotation speed. Here, the term “match” does not mean exact match, but means that the target rotation speed is reached at a level that does not hinder the maneuver. If the operator wants to operate the motor by motor, if the target rotation speed is set to be equal to or lower than the first rotation speed by the boat maneuvering device, the slip clutch is disengaged and the operation is performed only by the motor. In the operation of a ship at sea, the actual rotation speed of the propeller is not constant, and may fluctuate depending on the acceleration / deceleration state of the ship, waves and ocean currents, and may temporarily exceed the first rotation speed. However, even in this case, the operation by the motor is continued without shifting to the hybrid state. When the target rotation speed is set to be higher than the first rotation speed and lower than the second rotation speed by the boat maneuvering device, the first torque is controlled and the power transmission rate of the slip clutch is controlled by controlling the torque of the motor. Even in the region between the rotation speed and the second rotation speed, the rotation speed of the propeller can be made to match the target rotation speed. When the target rotation speed is set to be equal to or higher than the second rotation speed by the boat maneuvering device, the slip clutch is directly connected to control the rotation speed of the main engine, and the motor is used as an auxiliary while the main engine is used as necessary. Can operate.
本願各請求項の発明におけるモータの制御手法には、モータの回転速度または発生トルクを積極的に制御する手法の他、モータの発生トルクをゼロにする制御も含むものとする。モータの発生トルクがゼロとなるように制御した場合、主機関がプロペラを回転させ、モータはこれに連れ廻りしている状態となる。この状態では、モータは主機関のアシストもしないが、主機関によるプロペラ駆動の妨げにもなっていない。 The motor control method according to the invention of each claim of the present application includes not only a method of positively controlling the rotation speed or the generated torque of the motor, but also a control of reducing the generated torque of the motor to zero. When the control is performed such that the generated torque of the motor becomes zero, the main engine rotates the propeller, and the motor is brought into rotation. In this state, the motor does not assist the main engine, but does not hinder the main engine from driving the propeller.
本実施形態のハイブリッド推進船1の構成及びその制御システムを図1に示す。
図1に示すように、実施形態のハイブリッド推進船1は、推進装置としてアジマススラスター17を備えている。アジマススラスター17は、動力を伝達する垂直軸(図示せず)を中心に水平なプロペラ軸(図示せず)及びプロペラ軸に取り付けられたプロペラPを旋回させて推進方向を設定する。アジマススラスター17は、プロペラPに連動する水平な入力軸及び変向ギア機構(図示せず)を収納したギアボックス4を備えている。このギアボックス4内にある入力軸の一端には、スリップクラッチ7及び動力計37を介して主機関5が連結されている。また、このギアボックス4内にある入力軸の他端には、モータジェネレータ20(モータ20とも称する。)が連結されている。プロペラPの駆動系と主機関5との間に設けられたスリップクラッチ7は、電子コントローラ50に制御される電磁弁51の作用により、直結した状態と離脱した状態との間で動力伝達率(以下、伝達率と称する。)を連続的に変化させることができるクラッチである。FIG. 1 shows a configuration of a hybrid propulsion boat 1 according to the present embodiment and a control system thereof.
As shown in FIG. 1, the hybrid propulsion ship 1 of the embodiment includes an azimuth thruster 17 as a propulsion device. The azimuth thruster 17 sets a propulsion direction by turning a horizontal propeller shaft (not shown) and a propeller P attached to the propeller shaft around a vertical shaft (not shown) for transmitting power. The azimuth thruster 17 includes a
図1に示すハイブリッド推進船1は、前述した主機関5の他に発電機関22を有しており、この発電機関22で発電機23を駆動して発電を行い、発電機23に接続された船内母線25を介して船内負荷24とモータジェネレータ20に必要な電力を供給する。モータ駆動用の電力は、発電機23に接続された船内母線25から、変圧器26を通じて双方向インバータ27へ導かれ、双方向インバータ27による回転速度制御又はトルク制御によってモータジェネレータ20をモータとして可変速制御する。
The hybrid propulsion boat 1 shown in FIG. 1 has a power generating engine 22 in addition to the main engine 5 described above. The power generating engine 22 drives a
図1に示すように、双方向インバータ27には蓄電放電機構30が接続されており、発電機23からの交流を直流に変換して蓄電することができるとともに、モータジェネレータ20が発電機として働いた場合には、モータジェネレータ20から供給される交流を直流に変換して蓄電することもできる。蓄電放電機構30は、モータジェネレータ20をモータとして駆動する際に、発電機関22に駆動された発電機23からの供給に加えて電力をモータジェネレータ20に供給することができるが、何らかの事情で発電機23からの給電が期待できない場合には単独で電力をモータジェネレータ20に供給することもできる。また図1中に示すように蓄電放電機構30は停泊時の陸電受電時にも充電ができる。なお、蓄電放電機構30は必ずしも必要ではなく、これを設けない場合には、モータジェネレータ20および双方向インバータ27の容量は、発電機関22および発電機23で供給可能な電力以下とする。また、モータジェネレータ20が発電した電力は船内負荷24にて消費するものとし、消費しきれない場合には抵抗器を設けておき、消費しきれない余剰の電力を抵抗器によって熱として放出すればよい。
As shown in FIG. 1, a power storage and
このように、ハイブリッド推進船1は、駆動源としては主機関5とモータジェネレータ20を有し、電源としては発電機関22及び発電機23並びに蓄電放電機構30を備えており、仮に主機関5もしくは発電機関22のどちらかに不具合があって運転できない場合であっても、運転できる方の機関を利用して支障なく運航することができる。
As described above, the hybrid propulsion ship 1 includes the main engine 5 and the motor generator 20 as drive sources, and includes the power generator 22 and the
図1に示すように、ハイブリッド推進船1には、プロペラPの目標回転速度を操船者が手動で設定できる操船装置としての操作レバー35と、操作レバー35の設定に応じてスリップクラッチ7と主機関5とモータジェネレータ20の制御を行う制御装置としてのコントローラ40が設けられている。
As shown in FIG. 1, the hybrid propulsion boat 1 includes an
コントローラ40は、操船者が操作する操作レバー35から送られる操作レバー指令信号と、主機関5の負荷トルク情報及びガバナ回転速度情報と、モータジェネレータ20のM/G負荷情報及びM/G回転速度情報と、スリップクラッチ7の伝達率を示すクラッチ状態信号等を常時取得している。コントローラ40は、これらの情報に基づいて判断した結果に応じて各機器に制御信号を送り、プロペラ回転速度に応じて、主機関5、モータジェネレータ20、スリップクラッチ7の制御を行う。すなわち、コントローラ40によれば、モータジェネレータ20のみによる推進(モータ推進領域)と、スリップクラッチ7の伝達率を制御しながら行う主機関5とモータジェネレータ20による推進(スリップ領域)と、主機関5の出力に対し必要に応じてモータジェネレータ20のアシストを加えて行うハイブリッド推進(ハイブリッド領域)の何れかの推進形態(制御領域)によって、プロペラ回転速度に対応した運航を行うことができる。
The
操作レバー指令信号は、操船者がプロペラPの目標回転速度を指示するために操作レバー35を操作することにより出力される。主機関5の回転速度情報としては、主機関5に設けられたガバナ36からのガバナ回転速度情報が使用できる。主機関5の負荷情報としては、主機関5に設けられたガバナ36からのガバナラック位置情報又は主機関5とスリップクラッチ7の間に設けられた動力計37が出力する負荷トルク情報を使用することができる。負荷情報としては、上に例示した2種類の情報のうち、少なくとも1種類があればよく、また主機関5の負荷を示す情報であれば、これ以外の情報でもよい。モータジェネレータ20の負荷情報としては、双方向インバータ27が出力するM/G負荷情報が使用でき、モータジェネレータ20の回転速度情報としては、双方向インバータ27が出力するM/G回転速度情報が使用できる。スリップクラッチ7から送られるクラッチ状態信号は、スリップクラッチ7を作動させる油圧系統の油圧に基づいて、離脱状態(伝達率0%)から嵌合状態(伝達率100%)に至るスリップクラッチ7の伝達率を連続的に示す信号である。
The operation lever command signal is output when the operator operates the
コントローラ40は、操作レバー指令信号を始めとする前記各信号乃至情報を基に演算・判断を行い、その結果から、以下に説明する各種制御信号をハイブリッド推進船1の各部に適切なタイミングで出力する。まず、コントローラ40は、モータジェネレータ20の制御モードを速度制御モード又はトルク制御モードに設定する電動機制御モード切替信号と、選択された制御モードでモータジェネレータ20を駆動するためのインバータ指令信号を、双方向インバータ27へ出力する。また、コントローラ40は、主機関5の回転速度を指令するためのガバナ速度指令信号を主機関5のガバナ36に出力する。また、コントローラ40は、入力された操作レバー指令信号に対応した回転速度指令をモータジェネレータ20及び主機関5に与える際、プロペラ回転速度に対応した3つの制御領域、すなわちモータ推進領域、スリップ領域及びハイブリッド領域の何れの状態にあるかに応じてランプ関数を切り替える制御を行う。また、コントローラ40は、プロペラ回転速度に対応したランプ関数の切り替え制御に伴って、離脱状態(伝達率0%)から嵌合状態(伝達率100%)までスリップクラッチ7の伝達率を変化させるクラッチ制御信号を電子コントローラ50に与える。電子コントローラ50は、スリップクラッチ7を作動させる油圧系統の電磁弁51を制御してスリップクラッチ7の伝達率を連続的に変化させる制御を行なう。
The
運航時のプロペラ回転速度に対応した3つの推進形態(制御領域)におけるコントローラ40の制御動作について図2及び図3を参照して説明する。
図2は、運航時におけるハイブリッド推進船1のプロペラ回転速度(横軸)とプロペラ出力(縦軸)の関係を示している。図2に示すように、ハイブリッド推進船1の運航方法では、プロペラPの回転速度の範囲を、第1回転速度及び第2回転速度と称する2つの基準値を境界として、モータ推進領域、スリップ領域、ハイブリッド領域の3つの領域に分けている。ここで、第1回転速度は、モータジェネレータ20のみでプロペラPを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度であり、例えば毎分120回転とする。第2回転速度は、主機関5がアイドル回転速度でプロペラPを駆動した場合のプロペラ回転速度であり、例えば毎分146回転とする。このように、本実施形態のハイブリッド推進船1では、モータジェネレータ20に要求されるモータとしての性能は、主機関5のアイドル回転速度に到達するのに要求される性能よりも低くてよく、上記例示の回転速度で言えば毎分26回転だけ小さくてよい。従って、モータにより到達可能なプロペラ回転速度が、主機関がアイドル回転速度のときのプロペラ回転速度よりも大きい従来(前述した特許文献1の図3参照)に比べれば、本実施形態のハイブリッド推進船1ではモータジェネレータ20及び双方向インバータ27を小型化、小容量化できる。Control operations of the
FIG. 2 shows the relationship between the propeller rotation speed (horizontal axis) and the propeller output (vertical axis) of the hybrid propulsion ship 1 during operation. As shown in FIG. 2, in the operation method of the hybrid propulsion ship 1, the range of the rotation speed of the propeller P is defined by a motor propulsion region and a slip region with two reference values called a first rotation speed and a second rotation speed as boundaries. , And a hybrid region. Here, the first rotation speed is a propeller rotation speed that can be reached when the propeller P is driven only by the motor generator 20, and is set to, for example, 120 rotations per minute. The second rotation speed is a propeller rotation speed when the main engine 5 drives the propeller P at an idle rotation speed, and is, for example, 146 rotations per minute. As described above, in the hybrid propulsion boat 1 of the present embodiment, the performance of the motor required for the motor generator 20 may be lower than the performance required to reach the idle rotation speed of the main engine 5. For example, the rotation speed may be as low as 26 rotations per minute. Therefore, the hybrid propulsion ship according to the present embodiment has a propeller rotation speed that can be reached by the motor and is higher than the conventional propeller rotation speed when the main engine is at the idle rotation speed (see FIG. 3 of Patent Document 1 described above). In 1, the motor generator 20 and the
図3は、本実施形態のハイブリッド推進船1を運航する際のプロペラの回転速度(部分(a)に示すグラフ及び部分(b)に示すグラフの縦軸)及びスリップクラッチの伝達率(部分(c)に示すグラフの縦軸)が、時間(横軸)に対して変化する状態を示す図である。なお、部分(a)及び部分(b)のグラフの縦軸はプロペラPの回転速度を示すとともに、プロペラPに連結されている意味においてギア比による差は生じるもののモータ20と主機関5の回転速度も示している。すなわち、図3の部分(a)はモータジェネレータ20の回転速度の上昇を示しており、部分(b)は主機関5の回転速度の上昇を示している。また部分(c)はスリップクラッチ7の伝達率の変化を示している。 FIG. 3 shows the rotational speed of the propeller (vertical axis of the graph shown in part (a) and the graph shown in part (b)) and the transmission rate of the slip clutch (part ( It is a figure which shows the state where the vertical axis | shaft of the graph shown to c) changes with time (horizontal axis). The vertical axes of the graphs of the parts (a) and (b) indicate the rotation speed of the propeller P, and the rotation of the motor 20 and the main engine 5 is different from the rotation of the motor 20 although the difference due to the gear ratio occurs in the sense that the propeller P is connected. The speed is also shown. That is, part (a) of FIG. 3 shows an increase in the rotation speed of motor generator 20, and part (b) shows an increase in the rotation speed of main engine 5. Part (c) shows a change in the transmission rate of the slip clutch 7.
本実施形態のハイブリッド推進船1の運航方法を、以上説明した図2及び図3に示す領域ごとに説明する。
(1)モータ推進領域(プロペラ回転速度≦第1回転速度の場合)
モータ20のみでプロペラPを駆動する。
図3の部分(c)に示すようにスリップクラッチ7を離脱状態(伝達率0)とし、図3の部分(b)に示すように主機関5はアイドル回転速度で駆動もしくは停止とする。モータ20はギヤを介してプロペラPに直結されており、モータ20が単独でプロペラPを駆動する。図3の部分(a)に示すように、このときモータ20はランプ関数Aにより制御される。本実施形態では、ランプ関数Aは増加率が相対的に大きいランプ関数となっている。操作レバー35で設定されるプロペラの目標回転速度がこの領域にある場合には、モータ20の回転速度の制御によりプロペラPの回転速度は目標回転速度に到達する。An operation method of the hybrid propulsion ship 1 of the present embodiment will be described for each of the regions shown in FIGS. 2 and 3 described above.
(1) Motor propulsion area (when propeller rotation speed ≦ first rotation speed)
The propeller P is driven only by the motor 20.
The slip clutch 7 is set to the disengaged state (transmission rate 0) as shown in the part (c) of FIG. 3, and the main engine 5 is driven or stopped at the idling rotational speed as shown in the part (b) of FIG. The motor 20 is directly connected to the propeller P via a gear, and the motor 20 drives the propeller P alone. At this time, the motor 20 is controlled by the ramp function A as shown in FIG. In the present embodiment, the ramp function A is a ramp function whose increase rate is relatively large. When the target rotation speed of the propeller set by the
(2)スリップ領域(第1回転速度<プロペラ回転速度<第2回転速度の場合)
モータ20と主機関5でプロペラPを駆動する。
図3の部分(b)に示すように一定のアイドル回転速度で駆動される主機関5は、図3の部分(c)に示すように伝達率を制御されるスリップクラッチ7によって、プロペラPへの動力伝達量が変化するように制御される。この領域では、主機関5からの動力をベースロードとするが、プロペラPに負荷がかかり主機関5が過負荷状態になるとモータ20がトルク制御によりアシストを行う。この領域において、スリップクラッチ7が直結(伝達率100%)となるまで、主機関5はアイドル回転速度のままスリップクラッチ7の伝達率の制御を行い、図3の部分(a)に示すようにモータ20はランプ関数Bでトルク制御を行う。本実施形態では、ランプ関数Bは増加率が相対的に小さいランプ関数となっている。操作レバー35で設定されるプロペラPの目標回転速度がこの範囲にある場合には、スリップクラッチ7の伝達率の制御を行い、アイドル回転速度で駆動される主機関5を必要に応じてモータ20のトルク制御でアシストすることにより、目標回転速度に到達する。この場合において、プロペラPの当初の回転速度が0(またはこれに近い速度)の状態で操作レバー35による目標回転速度の設定を行った場合には、ステップを追って、最初に上記「(1)モータ推進領域」に記載の回転速度の制御を行い、プロペラPが第一回転速度に到達したら上記「(2)スリップ領域」に記載の回転速度の制御を行うことが好適である。また所望により上記「(1)モータ推進領域」に記載のステップは省略して最初から上記「(2)スリップ領域」の制御を行っても良い。(2) Slip region (when first rotation speed <propeller rotation speed <second rotation speed)
The propeller P is driven by the motor 20 and the main engine 5.
The main engine 5 driven at a constant idle speed as shown in FIG. 3 (b) is connected to the propeller P by the slip clutch 7 whose transmission rate is controlled as shown in FIG. 3 (c). Is controlled so that the power transmission amount of the power supply changes. In this region, the power from the main engine 5 is used as the base load. However, when a load is applied to the propeller P and the main engine 5 is overloaded, the motor 20 assists by torque control. In this region, the main engine 5 controls the transmission rate of the slip clutch 7 while maintaining the idle rotation speed until the slip clutch 7 is directly connected (transmission rate 100%), as shown in FIG. The motor 20 performs the torque control with the ramp function B. In the present embodiment, the ramp function B is a ramp function whose increase rate is relatively small. When the target rotation speed of the propeller P set by the
(3)ハイブリッド推進領域(第2回転速度≦プロペラ回転速度の場合)
モータ20と主機関5でプロペラPを駆動する。
図3の部分(c)に示すように、スリップクラッチ7を直結(伝達率100%)として主機関5の動力をプロペラPに伝達し、図3の部分(a)及び(b)に示すように主機関5及びモータ20は共にランプ関数Aで制御する。この領域において、主機関5とモータ20は同期運転し、主機関をベースロードとして過負荷となった部分についてはモータ20でアシストする。操作レバー35で設定されるプロペラPの目標回転速度がこの範囲にある場合には、ガバナ36により主機関5の回転速度を制御し、さらにモータ20のトルク制御によるアシストを必要に応じて行い、目標回転速度に到達する。この場合において、プロペラPの当初の回転速度が0(またはこれに近い速度)の状態で操作レバー35による目標回転速度の設定を行った場合には、ステップを追って、最初に上記「(1)モータ推進領域」に記載の回転速度の制御を行い、プロペラPが第1回転速度に到達したら上記「(2)スリップ領域」に記載の回転速度の制御を行い、プロペラPが第2回転速度に到達したら上記「(3)ハイブリッド推進領域」の回転速度の制御を行うことが好適である。また所望により上記「(1)モータ推進領域」に記載のステップを省略して最初から上記「(2)スリップ領域」の制御を行い次いで「(3)ハイブリッド推進領域」の制御を行っても良い。(3) Hybrid propulsion region (when the second rotation speed ≦ the propeller rotation speed)
The propeller P is driven by the motor 20 and the main engine 5.
As shown in part (c) of FIG. 3, the slip clutch 7 is directly connected (transmission rate 100%) to transmit the power of the main engine 5 to the propeller P, and as shown in parts (a) and (b) of FIG. The main engine 5 and the motor 20 are both controlled by a ramp function A. In this region, the main engine 5 and the motor 20 operate synchronously, and the motor 20 assists the overloaded portion with the main engine as a base load. When the target rotation speed of the propeller P set by the
本実施形態のハイブリッド推進船1の諸元を一例として示す。
[諸元]
主機関出力 1471kW×2
モータ出力 147kW×2
主機関定格時のプロペラ回転速度 274 min -1
主機関アイドル回転速度時のプロペラ回転速度 146min -1
駆動源移行時のプロペラ回転速度 120min -1(モータ回転速度330min-1)
発電機出力 435kW×1
主機関のみ駆動時の最大航行速度 14.7 ノット
ハイブリッド駆動時の最大航行速度 15.0 ノット
モータのみ駆動時の最大航行速度 8.0 ノットThe specifications of the hybrid propulsion ship 1 of the present embodiment will be shown as an example.
[Specifications]
Main engine output 1471kW x 2
Motor output 147kW × 2
Propeller rotation speed at main engine rating 274 min -1
Propeller rotation speed at idle speed of main engine 146min -1
Driving source transitional propeller rotational speed 120min -1 (motor speed 330min -1)
Generator output 435kW × 1
Maximum navigation speed when driving only main engine 14.7 knots Maximum navigation speed when hybrid driving 15.0 knots Maximum navigation speed when driving motor only 8.0 knots
比較例のハイブリッド推進船の諸元を一例として示す。この比較例のハイブリッド推進船は、特許文献1に開示された舶用推進装置を有するハイブリッド推進船であり、その主機関とモータの出力の合計、主機関定格時のプロペラ回転速度、主機関アイドル回転速度時のプロペラ回転速度は、本実施形態のハイブリッド推進船1と同一である。
[諸元]
主機関出力 1324kW×2
モータ出力 294kW×2
主機関定格時のプロペラ回転速度 274 min -1
主機関アイドル回転速度時のプロペラ回転速度 146min -1
駆動源移行時のプロペラ回転速度 164min -1(モータ回転速度450min-1)
発電機出力 875kW×1
主機関のみ駆動時の最大航行速度 14.5 ノット
ハイブリッド駆動時の最大航行速度 15.0 ノット
モータのみ駆動時の最大航行速度 10.6 ノットThe specifications of the hybrid propulsion ship of the comparative example are shown as an example. The hybrid propulsion ship of this comparative example is a hybrid propulsion ship having the marine propulsion device disclosed in Patent Literature 1, and has the main engine and motor outputs, the propeller rotation speed when the main engine is rated, and the main engine idle rotation. The propeller rotation speed at the time of the speed is the same as that of the hybrid propulsion boat 1 of the present embodiment.
[Specifications]
Main engine output 1324kW x 2
Motor output 294kW x 2
Propeller rotation speed at main engine rating 274 min -1
Propeller rotation speed at idle speed of main engine 146min -1
Propeller rotation speed at transfer of drive source 164min -1 (motor rotation speed 450min -1 )
Generator output 875kW x 1
Maximum navigation speed when driving only the main engine 14.5 knots Maximum navigation speed when driving hybrid 15.0 knots Maximum navigation speed when driving only the motor 10.6 knots
本実施形態のハイブリッド推進船1によれば、モータ推進領域の後、モータから主機関5へ駆動源が移行していくスリップ領域が始まるのは、主機関5のアイドル回転速度によるプロペラ回転速度 146min -1よりも小さいプロペラ回転速度 120min -1からであり、プロペラ回転速度が 146min -1に至るとハイブリッド推進領域に入る。According to the hybrid propulsion boat 1 of the present embodiment, after the motor propulsion region, the slip region in which the drive source shifts from the motor to the main engine 5 starts because the propeller rotation speed based on the idle rotation speed of the main engine 5 is 146 min. and a small propeller speed 120min -1 than -1, propeller rotation speed enters a hybrid propulsion region reaches the 146Min -1.
比較例のハイブリッド推進船によれば、モータ推進によって主機関5のアイドル回転速度によるプロペラ回転速度 146min -1が達成された後にクラッチを嵌合し、その後、より大きいプロペラ回転速度 164min -1においてモータから主機関5への駆動源移行が完了し、ハイブリッド推進領域に入る。According to the hybrid propulsion ship of the comparative example, the clutch is engaged after the propeller rotation speed 146 min -1 attained by the idling rotation speed of the main engine 5 is achieved by motor propulsion, and then the motor is driven at the larger propeller rotation speed 164 min -1 . The transfer of the drive source from the vehicle to the main engine 5 is completed, and the vehicle enters the hybrid propulsion region.
このように、本実施形態のハイブリッド推進船1によれば、主機関5のアイドル回転速度によるプロペラ回転速度よりも小さい回転速度までをモータ推進領域とし、その後はスリップクラッチによる制御で主機関のアイドル回転速度によるプロペラ回転速度まで上昇させ、モータ推進領域とハイブリッド領域を滑らかに連続させている。また、出力147kW×2のモータ、出力435kW×1の発電機によって、モータのみ駆動時の最大航行速度は8.0ノットである。 As described above, according to the hybrid propulsion ship 1 of the present embodiment, the motor propulsion region is set to a rotation speed lower than the propeller rotation speed based on the idle rotation speed of the main engine 5, and thereafter, the idle of the main engine is controlled by the slip clutch. The rotation speed is increased to the propeller rotation speed, and the motor propulsion region and the hybrid region are smoothly connected. In addition, the maximum traveling speed when only the motor is driven by the motor having the output of 147 kW × 2 and the generator having the output of 435 kW × 1 is 8.0 knots.
これに対し、比較例のハイブリッド推進船によれば、出力294kW×2のモータ、出力875kW×1の発電機によって、モータのみ駆動時の最大航行速度は10.6ノットである。 On the other hand, according to the hybrid propulsion ship of the comparative example, the maximum navigation speed when only the motor is driven is 10.6 knots by the motor having the output of 294 kW × 2 and the generator having the output of 875 kW × 1.
本実施形態のハイブリッド推進船1によれば、比較例のハイブリッド推進船に比べ、モータ、インバータ及び発電機の容量が小さくなるため、設備スペース、設備費及び維持管理費を大きく減少させることができる。 According to the hybrid propulsion ship 1 of the present embodiment, since the capacities of the motor, the inverter, and the generator are smaller than those of the hybrid propulsion ship of the comparative example, the equipment space, the equipment cost, and the maintenance cost can be significantly reduced. .
以上説明した本実施形態から理解されるように、本発明のハイブリッド推進船及びその運航方法によれば、モータ単独でプロペラを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度を、主機関がアイドル回転速度でプロペラを駆動した場合のプロペラ回転速度よりも低く設定したので、モータおよびこれに電力を供給するインバータ及び発電機等を小型化、小容量化することができる。この場合、クラッチを離脱した状態でモータを駆動した場合の最大のプロペラ回転速度(第1回転速度)と、クラッチを直結した状態で主機関を駆動した場合の最小のプロペラ回転速度(第2回転速度)との間にはギャップが生じるが、クラッチとしては伝達率の制御を行うことができるスリップクラッチを用いているので、第1ステップではモータによってプロペラ回転速度を上限まで上昇させ、第2ステップではスリップクラッチをスリップさせながら主機関の出力をプロペラに伝達していき、第3ステップではスリップクラッチを直結して主機関で駆動が可能な回転速度までプロペラ回転速度を上昇させることができる。このようにスリップクラッチのスリップを利用して主機関の駆動力を伝達する過程を設けたため、小型のモータを用いたにも係わらず円滑な回転速度の上昇が可能となった。 As can be understood from the above-described embodiment, according to the hybrid propulsion ship and the method of operating the same according to the present invention, the propeller rotation speed that can be reached when the propeller is driven by the motor alone is determined by the main engine when the idle rotation speed Since the rotation speed of the propeller is set to be lower than that when the propeller is driven, the size of the motor, the inverter and the generator for supplying electric power thereto, and the like can be reduced. In this case, the maximum propeller rotation speed (first rotation speed) when the motor is driven with the clutch disengaged, and the minimum propeller rotation speed (second rotation speed) when the main engine is driven with the clutch directly connected. Speed), a slip clutch capable of controlling the transmission rate is used as the clutch. In the first step, the propeller rotation speed is increased to the upper limit by the motor, and the second step is performed. Then, the output of the main engine is transmitted to the propeller while the slip clutch is slipping. In the third step, the propeller rotation speed can be increased to a rotation speed at which the main engine can be driven by directly connecting the slip clutch. Since the process of transmitting the driving force of the main engine using the slip of the slip clutch is provided as described above, the rotation speed can be smoothly increased despite the use of a small motor.
1…ハイブリッド推進船
5…主機関
7…スリップクラッチ
17…アジマススラスター
20…モータとしてのモータジェネレータ
22…発電機関
23…発電機
35…操船装置としての操作レバー
40…制御装置としてのコントローラ
P…プロペラDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hybrid propulsion ship 5 ... Main engine 7 ... Slip clutch 17 ... Azimuth thruster 20 ... Motor generator as a motor 22 ...
Claims (4)
前記モータ単独で前記プロペラを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度を第1回転速度と称し、前記主機関がアイドル回転速度で前記プロペラを駆動した場合のプロペラ回転速度を第2回転速度と称する場合に、
前記第1回転速度<前記第2回転速度とし、
前記スリップクラッチが離脱した状態でプロペラ回転速度が前記第1回転速度以下となるように前記モータ単独で前記プロペラを駆動する第1ステップと、
前記スリップクラッチをスリップさせながら前記主機関の動力を伝達することによりプロペラ回転速度を前記第1回転速度を越えて前記第2回転速度まで上昇させる第2ステップと、
前記スリップクラッチが直結した状態でプロペラ回転速度が前記第2回転速度以上となるように前記主機関単独または前記主機関と前記モータの両方によって前記プロペラを駆動する第3ステップと、
を有するハイブリッド推進船の運航方法。A main engine, a motor, a slip clutch having the input side connected to the main engine, and a propeller connected to the output side of the slip clutch and the motor; and the propeller being driven by the main engine and the motor. Operating a hybrid propulsion ship that drives
The propeller rotation speed that can be reached when the motor alone drives the propeller is referred to as a first rotation speed, and the propeller rotation speed when the main engine drives the propeller at an idle rotation speed is referred to as a second rotation speed. In case,
The first rotation speed <the second rotation speed,
A first step of driving the propeller by the motor alone such that the propeller rotation speed is equal to or lower than the first rotation speed in a state where the slip clutch is disengaged;
A second step of increasing the propeller rotation speed beyond the first rotation speed to the second rotation speed by transmitting the power of the main engine while slipping the slip clutch;
A third step of driving the propeller by the main engine alone or by both the main engine and the motor such that the propeller rotation speed is equal to or higher than the second rotation speed in a state where the slip clutch is directly connected;
Operation method of a hybrid propulsion ship having
前記第2ステップでは、前記主機関をアイドル回転速度に制御した状態で前記スリップクラッチの動力伝達率の制御と前記モータのトルク制御を行い、
前記第3ステップでは、前記主機関の回転速度の制御と前記モータのトルク制御を行う、
請求項1に記載のハイブリッド推進船の運航方法。In the first step, the rotation speed of the motor is controlled in a state where the main engine is controlled to an idle rotation speed or stopped.
In the second step, the control of the power transmission rate of the slip clutch and the torque control of the motor are performed in a state where the main engine is controlled at the idle rotation speed,
In the third step, control of the rotation speed of the main engine and torque control of the motor are performed.
An operation method of the hybrid propulsion ship according to claim 1.
前記モータを駆動する電力は、前記発電機から供給可能な電力以下である、
請求項1又は2に記載のハイブリッド推進船の運航方法。The hybrid propulsion ship includes a generator and a generator driven by the generator to supply power to the ship,
The power for driving the motor is equal to or less than the power that can be supplied from the generator.
An operation method of the hybrid propulsion ship according to claim 1 or 2.
を備えたハイブリッド推進船であって、
前記モータ単独で前記プロペラを駆動した場合に到達可能なプロペラ回転速度を第1回転速度と称し、前記主機関がアイドル回転速度で前記プロペラを駆動した場合のプロペラ回転速度を第2回転速度と称する場合に、前記第1回転速度<前記第2回転速度であり、
前記制御装置は、プロペラ回転速度を前記目標回転速度に一致させるべく、
前記目標回転速度≦前記第1回転速度の場合は、前記スリップクラッチを離脱して前記モータの回転速度を制御し、
前記第1回転速度<前記目標回転速度<前記第2回転速度の場合は、前記モータのトルクを制御するとともに前記スリップクラッチの動力伝達率を制御し、
前記第2回転速度≦前記目標回転速度の場合は、前記モータのトルクを制御するとともに、前記スリップクラッチを直結して前記主機関の回転速度の制御を行う、ハイブリッド推進船。A main engine, a motor, a slip clutch having the input side connected to the main engine, a propeller connected to an output side of the slip clutch and the motor, and a boat maneuvering device in which a target rotation speed of the propeller is set. And a control device that controls the slip clutch, the main engine, and the motor according to settings of the boat maneuvering device,
A hybrid propulsion ship with
The propeller rotation speed that can be reached when the motor alone drives the propeller is referred to as a first rotation speed, and the propeller rotation speed when the main engine drives the propeller at an idle rotation speed is referred to as a second rotation speed. Wherein the first rotation speed <the second rotation speed;
The control device, in order to match the propeller rotation speed to the target rotation speed,
If the target rotation speed ≦ the first rotation speed, the slip clutch is disengaged to control the rotation speed of the motor,
If the first rotation speed <the target rotation speed <the second rotation speed, control the torque of the motor and control the power transmission rate of the slip clutch;
A hybrid propulsion ship that controls the torque of the motor and controls the rotation speed of the main engine by directly connecting the slip clutch when the second rotation speed ≦ the target rotation speed.
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