WO2017149590A1 - モータの制御方法及び制御装置 - Google Patents

モータの制御方法及び制御装置 Download PDF

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engine output
motor
current
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正識 古寺
浩二 竹居
信治 田代
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新潟原動機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/20—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Definitions

  • the present invention relates to a motor control method and control apparatus for hybrid propulsion in which a propeller of a ship is rotated by a main engine controlled by a governor and a torque controlled motor by an inverter, and in particular, a current value and a target of a propeller rotational speed.
  • the present invention relates to a motor control method and a control device that can assist a motor with an assist torque command value obtained by PID calculation of a deviation of values and can efficiently operate a main engine that is governed.
  • the invention described in Patent Document 1 relates to a hybrid type marine propulsion apparatus that includes a main engine and a motor, performs motor propulsion in a low rotation range, and performs hybrid propulsion in which the motor assists the main engine in a high rotation range. It aims at low fuel consumption by downsizing the configuration and highly efficient drive control.
  • the motor generator in the motor propulsion region, the motor generator is controlled in the rotational speed control mode, and in the hybrid propulsion, the motor generator is performed in the torque control mode.
  • paragraph [0055] of the specification of Patent Document 1 includes the following description. “In addition, when the load is higher than the ship's cube characteristic of the main engine 5, the controller 40 calculates“ load output ⁇ output of the main engine ”and becomes the plus (+) side. If the signal is output to the bidirectional inverter 27, the motor generator 20 becomes a “motor”, and torque assist can be provided for the propulsion output from the main engine 5. ]
  • the assist torque command value of the motor is calculated based on the difference between the target engine output and the current main engine output, and the motor is torque controlled.
  • the amount corresponding to the difference in engine output is simply added to the assist torque command value of the motor, and a precise calculation method for the assist torque command value according to the operating state of the main engine has been established.
  • the motor assist that allows the main engine to operate along the target engine output corresponding to the rotational speed of the main engine has not been realized. It tends to be rough driving and there was a problem with economy.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems.
  • the motor is assisted by an assist torque command value obtained by PID calculation of the deviation between the current value of the main engine output and the target value.
  • the purpose is to enable efficient operation of the governor-controlled main engine.
  • the motor control method is: A method for controlling a motor in hybrid propulsion in which a propeller is rotated by a main engine controlled by a governor and a motor controlled by an inverter to propel a ship, Current main engine output acquisition process to acquire current main engine output; A target main engine output calculating step for calculating a target main engine output from the current propeller rotational speed; A motor torque control step of calculating an assist torque command value by a PID arithmetic expression using a deviation between the target main engine output and the current main engine output and instructing the inverter; It is characterized by having.
  • the motor control method according to claim 2 is the motor control method according to claim 1, When the target main engine output exceeds the current main engine output, the assist torque command value is decreased, and when the target main engine output is lower than the current main engine output, the assist torque command value is increased. It is characterized by.
  • the motor control method according to claim 3 is the motor control method according to claim 1 or 2, When the current main engine output is lower than the target main engine output, a lower limit value is determined when the assist torque command value is instructed to the inverter.
  • the motor control method according to claim 4 is the motor control method according to any one of claims 1 to 3,
  • the target main engine output calculating step is characterized in that the target main engine output calculating step calculates from the data indicating the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed and the current propeller rotational speed.
  • the motor control device is: A motor control device used for hybrid propulsion in which a propeller is rotated by a main engine controlled by a governor and a motor torque controlled by an inverter, A current main engine output acquisition unit for determining the current main engine output; A target main engine output calculator for calculating a target main engine output from the current propeller rotational speed; A deviation calculating unit for calculating a deviation between the target main engine output and the current main engine output; A PID regulator that calculates an assist torque command value based on the deviation calculated by the deviation calculator and outputs the calculated value to the inverter; It is characterized by having.
  • the motor control device is the motor control device according to claim 5, When the current main engine output is lower than the target main engine output, a lower limit value is determined when the assist torque command value is instructed to the inverter.
  • the propeller is rotated using the main engine controlled by the governor and the motor torque controlled by the inverter. Since the motor assist amount is controlled by PID calculation in the hybrid propulsion of the ship to be driven, the motor assist amount can be changed smoothly, and therefore the distribution of the main engine output and the motor assist amount can be optimized. The main engine controlled by the governor can be operated efficiently. Furthermore, by adjusting the PID calculation parameters, it is possible to meet the needs of many users regarding the motor responsiveness in hybrid propulsion. For example, by adjusting the PID calculation parameter, the motor responsiveness can be delayed, so that the generated power of the motor regenerative power can be gradually increased without increasing rapidly. That is, in the case of a hybrid system that can charge the motor regenerative power to the battery, the motor regenerative power amount can be adjusted to match the battery chargeable power.
  • the assist torque command value is appropriately adjusted regardless of whether the target main engine output exceeds the current main engine output, or vice versa.
  • the assist torque command value is instructed to the inverter.
  • the lower limit is set to zero or more, no regenerative power is generated in the motor. Therefore, a resistance device or a storage battery that releases the regenerative power by heat is not required.
  • the torque command value (n) may be less than 0, and motor regenerative power is generated at that time, so that the generated battery can be charged in the storage battery. That is, by setting the lower limiter parameter ⁇ , it is possible to match the actual system configuration of the hybrid device (whether there is a storage battery, whether there is a braking resistor).
  • the motor control method described in claim 4 it is possible to calculate the target main engine output in light of the current propeller rotational speed on the data indicating the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed, As the data at the time, a graph showing the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed, or a numerical value of the target main engine output and the propeller rotational speed corresponding to each other at each of a plurality of points in a tabular format A linear interpolation table or the like can be used.
  • the controller of the marine vessel propulsion apparatus it is an example of a two-point linear interpolation table showing the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed used for acquiring the target main engine output.
  • This marine vessel propulsion device is a hybrid type marine vessel propulsion device that propels a marine vessel by controlling the torque of a motor by an inverter and controlling a main engine by a governor and thereby rotating a propeller.
  • the main engine 2 of the marine vessel propulsion apparatus 1 is, for example, a diesel engine and is controlled by a governor 3.
  • the governor 3 is given a governor command value (rotational speed instruction) from the controller 4 described in detail later, and autonomously adjusts the rotational speed of the main engine 2 to the command value.
  • the governor 3 is provided with a rack sensor 5.
  • the rack sensor 5 detects a rack position for controlling the fuel injection amount and outputs it to the controller 4.
  • a first rotation speed detection sensor 6 is provided in the vicinity of the output shaft of the main engine 2, and the first rotation speed detection sensor 6 detects the main engine rotation speed and outputs it to the controller 4.
  • the output shaft of the main engine 2 is connected to the propeller 9 via the clutch 7 and the deceleration turning mechanism 8, and the propeller 9 is rotated by driving the main engine 2.
  • a second rotation speed detection sensor 10 is provided in the vicinity of the deceleration direction change mechanism 8, and the second rotation speed detection sensor 10 detects the propeller rotation speed and outputs it to the controller 4.
  • the motor 11 of the marine vessel propulsion apparatus 1 is controlled by an inverter 12.
  • System power from an engine generator (not shown) is connected to the inverter 12, receives torque command values from the controller 4, gives system power from the engine generator to the motor 11 via the motor power line 13, and torque. Control.
  • the output shaft of the motor 11 is connected to the propeller 9 via the deceleration turning mechanism 8, and the propeller 9 is rotated by driving the motor 11.
  • the motor 11 is provided with a third rotation speed detection sensor 14.
  • the third rotation speed detection sensor 14 detects the motor rotation speed and outputs it to the controller 4.
  • the inverter 12 that controls the motor 11 and the governor 3 that controls the main engine 2 are controlled by a controller 4 that is a common control means.
  • the controller 4 has a configuration described below in order to drive and control the main engine 2 and the motor 11 with good balance, particularly during hybrid propulsion.
  • the controller 4 has an external signal processing unit 20.
  • the external signal processing unit 20 can output signals input from various devices, sensors, and the like outside the controller 4 in a format suitable for control within the controller 4 at a necessary timing.
  • the external signal processing unit 20 is connected to a speed control handle 15 installed at a ship operating position.
  • the speed control handle 15 outputs a signal corresponding to the handle position operated and set by the operator.
  • the external signal processing unit 20 receives a handle position signal from the speed control handle 15 and outputs the signal to the governor command value calculation unit 21.
  • the governor command value calculation unit 21 calculates a governor command value (rotational speed instruction) from the steering wheel position, and gives the governor command value to the governor 3 to control the main engine 2.
  • the rack position signal sent from the rack sensor 5 As shown in FIG. 1, the rack position signal sent from the rack sensor 5, the main engine rotation speed sent from the first rotation speed detection sensor 6, the propeller rotation speed sent from the second rotation speed detection sensor 10,
  • the motor rotation speed sent from the third rotation speed detection sensor 14 is input to the external signal processing unit 20 of the controller 4.
  • a current main engine output calculation unit 22 as a current main engine output acquisition unit is connected to the external signal processing unit 20.
  • the current main engine output calculation unit 22 calculates the current main engine output as an estimated value from the main engine rotation speed and the rack position input from the external signal processing unit 20.
  • a shaft horsepower meter may be provided in the main engine 2 so that an actual measurement value of the main engine output detected by the shaft horsepower meter is output to the external signal processing unit 20 of the controller 4. .
  • the main engine output calculation unit 22 is not currently required, and an actual measurement value of the main engine output output from the external signal processing unit 20 may be given to the deviation calculation unit 24 described later.
  • a target main engine output calculation unit 23 is connected to the external signal processing unit 20.
  • the target main engine output calculation unit 23 includes control data indicating the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed in advance. From this control data and the propeller rotational speed input from the external signal processing unit 20, Calculate the target main engine output.
  • the control data is given as a graph showing the relationship between the target main engine output (vertical axis, unit [kW]) and the propeller rotational speed (horizontal axis, unit [min-1]).
  • This graph is a so-called “propeller performance curve”, “propeller load curve”, “propeller characteristic curve”, “marine characteristic curve”, “marine cube characteristic”, or the like.
  • the target main engine output calculation unit 23 applies the propeller rotational speed input from the external signal processing unit 20 to the control data shown in FIG. 2, and calculates the corresponding target main engine output.
  • An example of the above calculation procedure will be described more specifically with reference to FIG. 2.
  • the target main engine when the input propeller rotational speed is 450 [min ⁇ 1].
  • This propeller characteristic curve is determined for each propeller or each combination of the propeller and the main engine. In practice, however, it is often created based on the load test data of the main engine on land trial and the data of sea trial.
  • curves with different margins may be used depending on secular changes such as hull scratches and dirt, propeller damage, etc. that occur after the start of use of the hull.
  • the values of the plotted points of the target main engine output are calculated by linear interpolation between two adjacent points. It is possible to substitute a straight line that rises to the right.
  • control data indicating the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed in this embodiment is not related to the difference in the categories such as graphs, numerical values, and tables, and is not related to the difference in the expression format in each category.
  • the graph shown in FIG. 2 showing the target main engine output and the propeller rotational speed can be expressed as a data table or data in a table format as shown in FIG.
  • a deviation calculating unit 24 is connected to the output side of the current main engine output calculating unit 22 and the target main engine output calculating unit 23.
  • the deviation calculating unit 24 calculates a deviation between the current main engine output and the target main engine output respectively input from the current main engine output calculating unit 22 and the target main engine output calculating unit 23 and outputs the deviation to the PID regulator 25 in the subsequent stage. To do.
  • the PID regulator 25 calculates an assist torque command value by a PID arithmetic expression using the deviation output from the deviation calculation unit 24.
  • a torque command value is calculated according to a PID arithmetic expression shown in (Expression 1) or (Expression 2) below.
  • These expressions are typical examples of PID arithmetic expressions in software digital arithmetic processing.
  • Torque command calculation value Kp x ⁇ (E (n) + ⁇ t / Tl x ⁇ Ei + Td / ⁇ t (E (n) ⁇ E (n ⁇ 1)) ⁇ (Formula 2)
  • Kp proportional gain (P minutes)
  • Tl integration time (I minutes)
  • Td derivative time (D minutes)
  • ⁇ t calculation cycle
  • the P component parameter adjustment When the deviation between the target main engine output and the current main engine output is large and the current main engine output reaches the target engine output is slow, that is, the assist speed of the motor 11 is slow, the P component parameter is Adjust to a value greater than the value. On the other hand, when the arrival speed is fast, the P minute parameter is adjusted to a value smaller than the current value. The speed at which the current main engine output reaches the target main engine output can be freely adjusted according to the user's request or the configuration of the ship propulsion device 1. Since the P minute parameter adjustment affects the adjustment of the I minute and D minute parameters, the I minute and D minute parameters are readjusted.
  • I minute parameter adjustment When the output of the motor 11 is not stable (hunting) when the current main engine output reaches the target main engine output, the I minute parameter is adjusted to a value smaller than the current value. On the contrary, when the response of the motor 11 is slow, the I minute parameter is adjusted to a value larger than the current value. Since the I minute parameter adjustment affects the adjustment of the P minute and D minute parameters, the P minute and D minute parameters are readjusted.
  • D minute parameter adjustment When the motor 11 overshoots or undershoots, the D minute parameter is adjusted to a value smaller than the current value. Since the D minute parameter adjustment affects the adjustment of the P minute and I minute parameters, the P minute and I minute parameters are readjusted.
  • the motor 11 After adjusting the P minute, I minute, and D minute parameters for a while, the motor 11 is actually operated to observe the movement of the motor 11, and if it is in the desired operating state and responsiveness, the P minute, I minute, and D minute parameter adjustments are performed. It is the end. If it is not the preferred operating state, the P, I, and D minute parameters are adjusted again according to the above guidelines.
  • the controller controls the injector ON / OFF time by electronic control and adjusts the fuel injection amount to control the main engine output. Unlike this, it consists of a diesel engine and a motor.
  • the governor acquires the main engine rotation speed from the controller, calculates the control amount from the main engine rotation speed, and controls the output of the main engine. In other words, the output of the main engine is not directly controlled by the command value from the controller, but is controlled by increasing or decreasing the fuel supplied by the governor so that the main engine speed corresponding to the current main engine load is constant. ing.
  • the controller cannot directly control the output of the main engine, and the calculation of the assist amount of the motor that assists the main engine is based on the difference between the target engine output and the current main engine output.
  • the value is calculated to control the torque of the motor, which corresponds to the P component control in the PID control.
  • the motor assist torque command value is controlled.
  • the motor 11 smoothly performs the assist operation, so that the responsiveness is good and the smooth operation can be performed.
  • a lower limiter 26 is connected to the output side of the PID regulator 25.
  • the torque command calculated by the PID regulator 25 is input to the lower limiter 26.
  • the lower limiter 26 limits the torque command calculated by the PID regulator 25 and outputs it to the inverter 12 according to the following (Equation 3) as necessary so that the instantaneous fluctuation amount of the motor output does not increase.
  • the motor regenerative electric energy can be arbitrarily limited by changing the setting of the lower limiter parameter ⁇ in the lower limiter 26. That is, if the lower limiter parameter ⁇ is less than 0, the motor regenerative electric energy can be set to “present”. In this case, since the motor regenerative electric power is generated and energy is recovered, the motor rotation speed decreases accordingly.
  • the motor regenerative energy can be set to none. Since the motor output is power running or zero, the brake is not applied to the progress of the ship, and the motor rotation speed decreases by that much.
  • the output side of the lower limiter 26 is connected to the inverter 12, and an assist torque command in which a lower limit is given as necessary by the lower limiter 26 is given to the inverter 12.
  • the governor command value calculation unit 21 calculates a governor command value (rotation speed instruction) from the signal sent from the external signal processing unit 20 and instructs the governor 3.
  • the governor 3 controls the main engine 2 based on the governor command value (rotation speed instruction).
  • the motor rotation speed sent from each is input to the external signal processing unit 20 of the controller 4, both of which are processed by the external signal processing unit 20, sent to the subsequent functional blocks in the controller 4, etc. To be served.
  • the main engine output calculation unit 22 receives the main engine rotation speed and rack position signals processed by the external signal processing unit 20.
  • the current main engine output calculation unit 22 calculates the main engine output from these signals as an estimated value.
  • a shaft horsepower meter may be provided in the main engine 2 as the current main engine output acquisition unit, and an actual measurement value of the main engine output detected by the shaft horsepower meter may be output to the external signal processing unit 20 of the controller 4. .
  • the main engine output calculation unit 22 is not required at present, and the measured value of the processed main engine output outputted from the external signal processing unit 20 is given to the deviation calculation unit 24 described later.
  • Target main engine output calculation step The target main engine output calculation unit 23 receives the current propeller rotation speed processed by the external signal processing unit 20.
  • the target main engine output calculation unit 23 is provided with the control data (illustrated in FIG. 2) indicating the relationship between the target main engine output and the propeller rotational speed in advance, and based on the control data and the propeller rotational speed, the target main engine output is calculated. Calculate engine output.
  • the deviation calculation unit 24 calculates a deviation between the current main engine output output by the current main engine output calculation unit 22 and the target engine output calculated by the target main engine output calculation unit 23. Then, the PID regulator 25 calculates an assist torque command for the motor 11 from this deviation and the PID calculation formulas (Formula 1 and Formula 2). In this case, since the state of the motor 11 is divided into motor power running or motor regeneration corresponding to the magnitude relationship between the current main engine output and the target main engine output, control is performed as follows.
  • the current main engine output is plotted at a position above the graph at a certain rotational speed of the “propeller performance curve” illustrated in FIG.
  • the ship navigates while receiving a headwind and the motor 11 generates power (motor power running), and the following control is performed.
  • the PID regulator 25 calculates a torque command by PID calculation as in the following equation.
  • Torque command (n) torque command (n ⁇ 1) + PID calculation value
  • This torque command (n) is commanded to the inverter 12. Torque command increases.
  • the motor output increases, and the rotational speed of the main engine 2 directly connected to the motor 11 through the shaft increases.
  • the governor 3 Since the governor 3 tries to maintain the rotational speed of the main engine 2, the fuel supplied to the main engine 2 is throttled and the output of the main engine is reduced. 4) Deviation between main engine output and target engine output is reduced. 5) If the deviation between the main engine output and the target engine output is greater than 0, return to 1) and continue the control. When the deviation between the main engine output and the target engine output is 0, the current main engine output and the target engine output coincide with each other, and the control of the main engine 2 by the governor 3 and the control of the motor 11 by the inverter 12 are in the current state. maintain.
  • the PID regulator 25 calculates a torque command by PID calculation as in the following equation, and the lower limiter 26 sets the lower limit with the lower limiter parameter ⁇ .
  • Torque command (n) torque command (n ⁇ 1) ⁇ PID calculation value ⁇ lower limit limiter parameter ⁇
  • This torque command (n) is commanded to the inverter 12. Torque command decreases.
  • the lower limiter parameter ⁇ ⁇ 0, the motor 11 does not generate regenerative power because the torque command value (n) is limited to 0 or more.
  • the torque command value (n) may be less than 0, and when the torque command value (n) is less than 0, regenerative power is generated from the motor 11. .
  • the torque command calculation value is set as the torque command value.
  • the torque command calculation value is less than the lower limit limiter parameter ⁇ , the lower limit limiter parameter ⁇ is set to the torque limit value. Since the command value is used, the motor regenerative electric energy can be arbitrarily limited by changing the setting of the lower limiter parameter ⁇ .
  • the value of the PID parameter varies depending on the output and characteristics of each device.
  • the specifications of each device are set as follows. Capacity of motor 11: 295KW Capacity of inverter 12: 315KW Engine generator capacity: 400KW
  • the motor target rotation speed is determined by the “propeller performance curve” data shown in FIG. 2 or the two-point linear interpolation table shown in FIG.
  • the PID calculation parameter (speed type) is as follows.
  • the P component is 1.300
  • the I component is 0.500
  • the D component is 0.000.
  • the present invention propels the ship by rotating the propeller 9 by the main engine 2 controlled by the governor 3 and the motor 11 controlled by the inverter 12.
  • the present invention can be widely applied to the hybrid propulsion ship propulsion device 1.
  • the lower limiter parameter ⁇ when the lower limiter parameter ⁇ is set to 0 or more, since the torque command value (n) is limited to 0 or more, it can be set so as not to generate motor regenerative power. Therefore, a resistance device or a storage battery that releases the regenerative power by heat is not necessary.
  • the torque command value (n) when the lower limiter parameter ⁇ is set to less than 0, the torque command value (n) may be less than 0.
  • motor regenerative power is generated, so that the generated power can be charged to the storage battery. That is, by setting the lower limiter parameter ⁇ , it is possible to match the actual system configuration of the hybrid device (whether there is a storage battery, whether there is a braking resistor).
  • the response of the motor 11 can be slowed down, so that the generated power of the motor regenerative power can be increased gradually without increasing rapidly. That is, in the case of a hybrid system that can charge the battery with motor regenerative power, the amount of generated motor regenerative power can be adjusted to match the battery rechargeable power.

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Abstract

【課題】船舶のハイブリッド推進において、主機関出力の現在値と目標値の偏差をＰＩＤ演算して得たアシストトルク指令値でモータをアシストし、ガバナ制御される主機関を効率よく運転する。 【解決手段】船舶推進装置１は、プロペラ９と、ガバナ３で制御される主機関２と、インバータ１２でトルク制御されるモータ１４と、コントローラ４を有する。コントローラのＰＩＤレギュレータ２５は、主機関出力の現在値と目標値の偏差をＰＩＤ演算して得たアシストトルク指令値でインバータを制御するので、主機関出力とモータアシスト量の配分を最適化でき、ガバナ制御される主機関を効率よく運転することができる。

Description

モータの制御方法及び制御装置
　本発明は、ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータで船舶のプロペラを回転させるハイブリッド推進におけるモータの制御方法及び制御装置に係り、特に、プロペラ回転速度の現在値と目標値の偏差をＰＩＤ演算して得たアシストトルク指令値によりモータをアシストし、ガバナ制御される主機関を効率よく運転することができるモータの制御方法及び制御装置に関するものである。
　特許文献１に記載された発明は、主機関とモータを備え、低回転域ではモータ推進し、高回転域では主機関をモータがアシストするハイブリッド推進を行なうハイブリッドタイプの舶用推進装置に関するものであり、構成のコンパクト化と高効率の駆動制御による低燃費を目指したものである。この船舶推進装置によれば、モータ推進領域では、モータジェネレータを回転数制御モードで制御し、ハイブリッド推進においては、モータジェネレータをトルク制御モードで行っている。
　また、上記特許文献１の明細書の段落[0055]には、次のような記載がある。
　『また、負荷が主機関５の舶用３乗特性より高い場合は、コントローラ４０で「負荷出力－主機関の出力」を演算してプラス（＋）側になるので、プラストルク指令であるインバータ指令信号を双方向インバータ２７に出力すればモータジェネレータ２０は「電動機」となり、主機関５による推進出力に対してトルクアシストをすることができる。』
特開２０１１－６３２５６号公報
　特許文献１に記載された発明によれば、ハイブリッドタイプの舶用推進装置において、目標機関出力と現在主機関出力の差分に基づいてモータのアシストトルク指令値を算出し、モータをトルク制御してはいるが、単に機関出力の差分に対応した量をモータのアシストトルク指令値に上乗せしているだけにすぎず、主機関の運転状態に応じたアシストトルク指令値の精妙な演算手法が確立していなかった。すなわち、主機関の回転速度に対応した目標機関出力に沿って主機関が運転できるようなモータのアシストが実現しておらず、このようなモータの制御上の問題から、ハイブリッド推進では主機関が荒い運転になりがちで経済性に問題があった。
　本発明は、上述した問題点を解決することを目的としており、船舶のハイブリッド推進において、主機関出力の現在値と目標値の偏差をＰＩＤ演算して得たアシストトルク指令値でモータをアシストし、ガバナ制御される主機関を効率よく運転できるようにすることを目的としている。
　請求項１に記載されたモータの制御方法は、
　ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによりプロペラを回転させて船舶を推進させるハイブリッド推進におけるモータの制御方法であって、
　現在主機関出力を取得する現在主機関出力取得工程と、
　現在のプロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出工程と、
　前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を使用したＰＩＤ演算式によりアシストトルク指令値を算出して前記インバータに指示するモータトルク制御工程と、
　を備えたことを特徴としている。
　請求項２に記載されたモータの制御方法は、請求項１に記載のモータの制御方法において、
　前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を上回る場合は、前記アシストトルク指令値を減少させ、前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を下回る場合は、前記アシストトルク指令値を増加させることを特徴としている。
　請求項３に記載されたモータの制御方法は、請求項１又は２に記載のモータの制御方法において、
　前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、前記アシストトルク指令値をインバータに指示するに際して下限値を定めることを特徴としている。
　請求項４に記載されたモータの制御方法は、請求項１～３のいずれか１項に記載のモータの制御方法において、
　前記目標主機関出力算出工程は、前記目標主機関出力と前記プロペラ回転速度の関係を示すデータと、現在の前記プロペラ回転速度から算出することを特徴としている。
　請求項５に記載されたモータの制御装置は、
　ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによってプロペラを回転させるハイブリッド推進に用いるモータの制御装置であって、
　現在主機関出力を求める現在主機関出力取得部と、
　現在の前記プロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出部と、
　前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を算出する偏差算出部と、
　前記偏差算出部が算出した偏差に基づきアシストトルク指令値を算出して前記インバータに出力するＰＩＤレギュレータと、
　を備えたことを特徴としている。
　請求項６に記載されたモータの制御装置は、請求項５記載のモータの制御装置において、
　前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、アシストトルク指令値をインバータに指示する際に下限値を定めることを特徴としている。
　請求項１に記載されたモータの制御方法及び請求項５に記載されたモータの制御装置によれば、ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとを用いてプロペラを回転させる船舶のハイブリッド推進において、ＰＩＤ演算でモータアシスト量を制御している為、モータアシスト量をスムーズに変化させる事ができ、従って主機関出力とモータアシスト量の配分を最適化することができ、ガバナ制御される主機関を効率よく運転することができる。さらに、ＰＩＤ演算パラメータを調整する事で、ハイブリッド推進におけるモータの応答性について多用なユーザーのニーズに対応することができる。例えば、ＰＩＤ演算パラメータを調整する事で、モータの応答性を遅くできるので、モータ回生電力の発生電力を急激に増加させず徐々に増加させる事が出来る。すなわち、モータ回生電力をバッテリに充電できるタイプのハイブリッドシステムの場合には、バッテリ充電可能電力に合致するようにモータ回生電力量を調整することができる。
　請求項２に記載されたモータの制御方法によれば、目標主機関出力が現在主機関出力を上回る場合であっても、また逆に下回る場合であっても、アシストトルク指令値を適宜に調整してモータアシスト量を最適な状態に変化させることにより、現在主機関出力を可及的に目標主機関出力に合致させることができ、これによりガバナ制御される主機関を効率よく運転することができる。
　請求項３に記載されたモータの制御方法及び請求項６に記載されたモータの制御装置によれば、現在主機関出力が目標主機関出力を下回る場合に、アシストトルク指令値をインバータに指示するに際して下限値をゼロ以上とすると、モータに回生電力が発生しない。従って、回生電力を熱にして逃がす抵抗装置、或いは蓄電池が不要になる。また、下限値をゼロ未満とすると、トルク指令値（ｎ）が０未満になる事があり、その際にはモータ回生電力が発生する為、発生した電力を蓄電池に充電させることができる。つまり、下限リミッタパラメータαを設定することで、ハイブリッド装置の実際のシステム構成（蓄電池の有無、制動抵抗器の有無）に合わせることが可能となる。
　請求項４に記載されたモータの制御方法によれば、目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示すデータに、現在のプロペラ回転速度を照らして目標主機関出力を算出することができ、その際の前記データとしては、目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示すグラフや、複数点の各々において互いに対応する目標主機関出力とプロペラ回転速度の各数値を表形式で示した２点間直線補間テーブル等を用いることができる。
実施形態の船舶推進装置の制御ブロック図である。 実施形態の船舶推進装置のコントローラにおいて、目標主機関出力を取得するために用いられる目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示すグラフの一例である。 実施形態の船舶推進装置のコントローラにおいて、目標主機関出力を取得するために用いられる目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示す２点間直線補間テーブルの一例である。
　実施形態の船舶推進装置を図１～図３を参照して説明する。この船舶推進装置は、コントローラの制御により、インバータによってモータをトルク制御し、またガバナによって主機関を制御し、これによってプロペラを回転させて船舶を推進させるハイブリッド型の船舶推進装置である。
　図１に示すように、船舶推進装置１の主機関２は、例えばディーゼル機関であり、ガバナ３によって制御される。ガバナ３は、後に詳述するコントローラ４からのガバナ指令値（回転数指示）を与えられ、主機関２の回転速度を自律的に指令値に調整する。ガバナ３にはラックセンサ５が設けられており、ラックセンサ５は燃料噴射量を制御するラック位置を検出して前記コントローラ４に出力する。主機関２の出力軸の近傍には第１回転数検出センサ６が設けられており、第１回転数検出センサ６は主機関回転速度を検出して前記コントローラ４に出力する。主機関２の出力軸は、クラッチ７と減速変向機構８を介してプロペラ９に接続されており、主機関２の駆動によりプロペラ９が回転する。減速変向機構８の近傍には、第２回転数検出センサ１０が設けられており、第２回転数検出センサ１０は、プロペラ回転速度を検出して前記コントローラ４に出力する。
　図１に示すように、船舶推進装置１のモータ１１は、インバータ１２により制御される。インバータ１２には、図示しないエンジン発電機による系統電力が接続されており、前記コントローラ４からのトルク指令値を受け、モータ電力線１３を介してエンジン発電機からの系統電力をモータ１１に与えてトルク制御する。モータ１１の出力軸は、減速変向機構８を介してプロペラ９に接続されており、モータ１１の駆動によりプロペラ９が回転する。モータ１１には、第３回転数検出センサ１４が設けられており、第３回転数検出センサ１４は、モータ回転速度を検出して前記コントローラ４に出力する。
　図１に示すように、モータ１１を制御するインバータ１２と、主機関２を制御するガバナ３は、共通の制御手段であるコントローラ４により制御される。コントローラ４は、特にハイブリッド推進時に主機関２とモータ１１をバランス良く駆動制御するため、以下に説明する構成を備えている。
　図１に示すように、コントローラ４は外部信号処理部２０を有している。外部信号処理部２０は、コントローラ４の外部にある各種機器、センサ等から入力された信号を、コントローラ４内での制御に適合した形式で必要なタイミングにおいて出力することができる。まず、外部信号処理部２０には、船舶の運転位置に設置された速度制御ハンドル１５が接続されている。速度制御ハンドル１５は、操縦者によって操作・設定されたハンドル位置に対応する信号を出力する。外部信号処理部２０は、速度制御ハンドル１５からのハンドル位置の信号を受け、これをガバナ指令値算出部２１に出力する。ガバナ指令値算出部２１は、ハンドル位置からガバナ指令値（回転数指示）を算出し、ガバナ指令値をガバナ３に与えて主機関２の制御を行う。
　図１に示すように、ラックセンサ５から送られるラック位置の信号と、第１回転数検出センサ６から送られる主機関回転速度と、第２回転数検出センサ１０から送られるプロペラ回転速度と、第３回転数検出センサ１４から送られるモータ回転速度は、コントローラ４の前記外部信号処理部２０に入力される。
　図１に示すように、外部信号処理部２０には、現在主機関出力取得部としての現在主機関出力算出部２２が接続されている。現在主機関出力算出部２２は、外部信号処理部２０から入力された主機関回転速度とラック位置から、現在主機関出力を推定値として算出する。
　尚、現在主機関出力取得部として、主機関２に軸馬力計を設け、軸馬力計が検出した主機関出力の実測値を、コントローラ４の外部信号処理部２０に出力するようにしてもよい。この場合、現在主機関出力算出部２２は不要であり、外部信号処理部２０から出力された主機関出力の実測値を後述する偏差算出部２４に与えればよい。
　図１に示すように、外部信号処理部２０には、目標主機関出力算出部２３が接続されている。目標主機関出力算出部２３は、目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示す制御用データを予め備えており、この制御用データと、外部信号処理部２０から入力されたプロペラ回転速度から、目標主機関出力を算出する。
　前記制御用データは、例えば図２に示すように、目標主機関出力（縦軸、単位［ｋＷ］）とプロペラ回転速度（横軸、単位［ｍｉｎ-1］）の関係を示すグラフとして与えられる。このグラフは、いわゆる「プロペラ性能曲線」、「プロペラ負荷曲線」、「プロペラ特性曲線」、「舶用特性曲線」、「舶用三乗特性」等と称されるグラフである。
　目標主機関出力算出部２３は、外部信号処理部２０から入力されたプロペラ回転速度を図２に示す制御用データに適用し、対応する目標主機関出力を算出する。
　図２を参照して上記算出の手順の一例をより具体的に説明すれば、例えば、この図２のグラフにおいて、入力されたプロペラ回転速度が450[min -1] である時の目標主機関出力は、
　プロペラ回転速度が400 ～500[min -1] での直線の傾きが2.5 なので、
　2.5 ×（450[min -1]-400[min -1] ）+500[kW]＝625 [kW]
　となる。
　図２に例示するようなプロペラ特性曲線は、主機関２の定格状態の軸馬力Ｎｅと回転数ｎが既知であれば、一般にプロペラ９の三乗則を表す式Ｎｅ／ｎ3 ＝Ｋ（比例常数）により得ることができる。このプロペラ特性曲線は、プロペラごと又はプロペラと主機関の組合せごとに定まる。しかしながら、実際には、主機関の陸上試運転における負荷試験のデータと、海上試運転でのデータとに基づいて作成される場合が多い。
　しかも、図２に例示するようなプロペラ特性曲線は、上述したように作成されたものから常に一定不変であるとは限らず、次に例示するように、実際にはマージン（余裕分）を見込んで運用される場合が多い。
　新造船のとき：回転マージン＋４％曲線
　理想的な就航中: 回転マージン+ ２％曲線
　トルクリッチ上限作動線：回転マージン－４％曲線
　上述のように、船体の使用開始後に生じる船体の傷や汚れ、プロペラ損傷等の経年変化によってマージン（余裕分）の異なる曲線が使用される場合がある。さらに、図２に示したグラフの縦軸、横軸の格子において、プロットされた目標主機関出力の各点の値は、隣接する２点間の直線補間により算出しているので、グラフ全体を１本の右肩上がりの直線で代用することも可能である。
　従って、本実施形態における目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示す制御用データは、グラフ、数値、表といったカテゴリーの相違に係わらず、また各カテゴリー内での表現形式等の相違に係わらず、最も広義に解するものとする。例えば、目標主機関出力とプロペラ回転速度を表した図２に示すグラフは、図３に示すようなデータ表又はテーブル形式のデータとしても表すことができる。
　図１に示すように、現在主機関出力算出部２２と目標主機関出力算出部２３の出力側には、偏差算出部２４が接続されている。偏差算出部２４は、現在主機関出力算出部２２と目標主機関出力算出部２３からそれぞれ入力された現在主機関出力と目標主機関出力の偏差を算出し、これを後段のＰＩＤレギュレータ２５に出力する。
　図１に示すように、ＰＩＤレギュレータ２５は、偏差算出部２４が出力する前記偏差を使用したＰＩＤ演算式によりアシストトルク指令値を算出する。
　より具体的には、偏差算出部２４で算出された前記偏差を基に、下記（式１）又は（式２）に示すＰＩＤ演算式に従い、トルク指令値を算出する。これらの式は、ソフトウエアデジタル演算処理におけるＰＩＤ演算式の代表例である。
　速度型ＰＩＤ演算式の場合
　トルク指令演算値＝Kp×｛（E(n)－E(n －1)) ＋Δt ／Tl×E(n)
　　　　　　　　　　＋Td／Δt （E(n)－2E(n－1)＋E(n －2)) ｝
　トルク指令値(n) ＝トルク指令値(n－１) ＋トルク指令演算値　　…（式１）
　位置型ＰＩＤ演算式の場合
　トルク指令演算値＝Kp×｛（E(n)＋Δt ／Tl×ΣEi
　　　　　　　　　　＋Td／Δt （E(n)－E(n －1)）｝　　　　　　…（式２）
　上記各式において、
　Kp：比例分ゲイン（Ｐ分）、Tl：積分時間（Ｉ分）、Td：微分時間（Ｄ分）、Δｔ：演算周期、E(n)：現在主機関出力－目標主機関出力＝偏差
　である。
　以下、ＰＩＤパラメータの調整について、各成分ごとに説明する。
　Ｐ分パラメータ調整
　目標主機関出力と現在主機関出力との偏差が大きく、現在主機関出力が目標機関出力に到達するスピードが遅い、つまりモータ１１のアシストスピードが遅い場合は、Ｐ分パラメータを現状値より大きい値に調整する。反対に、到達スピードが速い場合は、Ｐ分パラメータを現状値より小さい値に調整する。現在主機関出力が目標主機関出力に到達するスピードは、ユーザーの要求又は船舶推進装置１の構成に応じて自由に調整可能。尚、Ｐ分パラメータ調整は、Ｉ分及びＤ分パラメータの調整に影響を与えるので、Ｉ分、Ｄ分パラメータの再調整を行なう。
　Ｉ分パラメータ調整
　現在主機関出力が目標主機関出力に到達している時、モータ１１の出力が安定しない（ハンチング）時、Ｉ分パラメータを現状値より小さい値に調整する。反対にモータ１１の応答が鈍い場合はＩ分パラメータを現状値より大きい値に調整する。尚、Ｉ分パラメータ調整は、Ｐ分及びＤ分パラメータの調整に影響を与えるので、Ｐ分、Ｄ分パラメータの再調整を行なう。
　Ｄ分パラメータ調整
　モータ１１がオーバシュート又はアンダーシュートする場合は、Ｄ分パラメータを現状値より小さい値に調整する。尚、Ｄ分パラメータ調整は、Ｐ分及びＩ分パラメータの調整に影響を与えるので、Ｐ分、Ｉ分パラメータの再調整を行なう。
　Ｐ分、Ｉ分、Ｄ分パラメータを一応調整した後、実際に作動させてモータ１１の動きを観察し、好みの作動状態や応答性であれば、Ｐ分、Ｉ分、Ｄ分パラメータ調整は終了である。好みの作動状態でない場合は、再度上記指針に沿ってＰ分、Ｉ分、Ｄ分パラメータを調整する。
　ここで、ガバナ３を用いたディーゼル機関等の主機関２とモータ１１によりハイブリッド推進を行う本発明のシステムが発明された背景について触れる。自動車のハイブリッドシステムでは、コントローラが電子制御でインジェクタのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御して燃料噴射量を調整し、主機関出力を制御しているが、これとは異なり、ディーゼル機関とモータで構成された舶用ハイブリッドシステムでは、従来はガバナがコントローラから主機関回転速度を取得し、主機関回転速度から制御量を算出して主機関の出力を制御している。つまり、主機関の出力は、コントローラからの指令値で直接制御するのではなく、現在主機関負荷に対応する主機関回転速度が一定となるように、ガバナが供給する燃料を増減させて制御している。すなわち、コントローラは主機関の出力を直接的に制御することは出来ず、主機関をアシストするモータのアシスト量の算出は、目標機関出力と現在主機関出力の差分に基づき、モータのアシストトルク指令値を算出してモータをトルク制御しているが、これはＰＩＤ制御ではＰ分制御に当たる。このように、従来の舶用ハイブリッドシステムの制御では、Ｉ分、Ｄ分制御が存在しない状態なので、現在主機関出力が目標主機関出力に到達している場合にはモータのアシストトルク指令値の制御をきめ細かく行えず、モータの精妙な制御ができない。これに対して、本実施形態ではＰＩＤ制御を行うので、スムーズにモータ１１がアシスト作動するため、応答性がよく、滑らかな運転を行うことができる。
　図１に示すように、ＰＩＤレギュレータ２５の出力側には、下限リミッタ２６が接続されている。下限リミッタ２６には、ＰＩＤレギュレータ２５で算出された前記トルク指令が入力される。下限リミッタ２６は、モータ出力の瞬間的な変動量が大きくならないように、必要に応じて下記（式３）に従い、ＰＩＤレギュレータ２５で算出された前記トルク指令を制限してインバータ１２に出力する。
　下限リミッタパラメータα≦トルク指令値　…（式３）
　下限リミッタ２６における下限リミッタパラメータαの設定を変えることで、モータ回生電力量を任意に制限する事ができる。すなわち、下限リミッタパラメータαを０未満とすると、モータ回生電力量を有りに設定できる。この場合、モータ回生電力が発生してエネルギを回収しているため、その分だけモータ回転速度は落ちている。
　下限リミッタパラメータαを０以上とすると、モータ回生電力量を無しに設定できる。モータ出力は力行又は０であるため、船舶の進行にはブレーキがかからず、その分だけ、モータ回転速度は落ち方が遅い。
　図１に示すように、下限リミッタ２６の出力側はインバータ１２に接続されており、下限リミッタ２６で必要に応じて下限リミットが与えられたアシストトルク指令が、インバータ１２に与えられる。
　次に、以上説明した実施形態の船舶推進装置１における制御手順を、図１を参照しつつ各制御工程ごとに説明する。
　１．制御動作が開始された後、船舶の乗組員等が速度制御ハンドル１５を操作してある位置に設定すると、ハンドル位置を示す信号がコントローラ４の外部信号処理部２０に送られ、外部信号処理部２０はハンドル位置の信号を処理してガバナ指令値算出部２１に送る。ガバナ指令値算出部２１は、外部信号処理部２０から送られた信号からガバナ指令値（回転数指示）を算出し、ガバナ３に指令する。ガバナ３は、ガバナ指令値（回転数指示）に基づいて主機関２の制御を行う。
　ラックセンサ５から送られるラック位置の信号と、第１回転数検出センサ６から送られる主機関回転速度と、第２回転数検出センサ１０から送られるプロペラ回転速度と、第３回転数検出センサ１４から送られるモータ回転速度は、それぞれコントローラ４の外部信号処理部２０に入力され、いずれも外部信号処理部２０で処理され、コントローラ４における後段の各機能ブロックに送られて制御のための演算等に供される。
　２．現在主機関出力取得工程
　現在主機関出力算出部２２には、外部信号処理部２０で処理された主機関回転速度とラック位置の各信号が入力される。現在主機関出力算出部２２は、これら各信号から主機関出力を推定値として演算する。前述したように、現在主機関出力取得部として主機関２に軸馬力計を設け、軸馬力計が検出した主機関出力の実測値を、コントローラ４の外部信号処理部２０に出力してもよい。この場合、現在主機関出力算出部２２は不要であり、外部信号処理部２０から出力された処理済みの主機関出力の実測値を後述する偏差算出部２４に与える。
　３．目標主機関出力算出工程
　目標主機関出力算出部２３には、外部信号処理部２０で処理された現在のプロペラ回転速度が入力される。目標主機関出力算出部２３は、目標主機関出力とプロペラ回転速度の関係を示す前記制御用データ（図２に例示した）を予め備えており、この制御用データとプロペラ回転速度から、目標主機関出力を算出する。
　４．モータトルク制御工程
　偏差算出部２４は、現在主機関出力算出部２２が出力した現在主機関出力と、目標主機関出力算出部２３が算出した目標機関出力の偏差を算出する。そして、ＰＩＤレギュレータ２５は、この偏差と、ＰＩＤ演算式（前記式１、式２）からモータ１１のアシストトルク指令を算出する。この場合、現在主機関出力と目標主機関出力の大小関係に対応して、モータ１１の状態がモータ力行又はモータ回生に分かれるので、それぞれ次のように制御を行う。
　（１）現在主機関出力＞目標機関出力の場合
　この場合は、図２に例示した「プロペラ性能曲線」のとある回転速度において、同グラフよりも上の位置に現在主機関出力がプロットされる状態であり、船舶が向かい風を受けながら航行しモータ１１が動力を生み出している状態（モータ力行）であり以下のような制御を行う。
　１）ＰＩＤレギュレータ２５が次式のようにＰＩＤ演算でトルク指令を算出する。
 
　　トルク指令（ｎ）＝トルク指令（ｎ－１）＋ＰＩＤ演算値
　このトルク指令（ｎ）をインバータ１２に指令する。トルク指令は増加する。
　２）その結果、モータ出力が増加し、モータ１１と軸で直結している主機関２の回転速度が増加する。
　３）ガバナ３は主機関２の回転速度を維持しようとする為、主機関２に供給する燃料を絞り、主機関出力が低下する。
　４）主機関出力と目標機関出力の偏差が小さくなる。
　５）主機関出力と目標機関出力の偏差が０より大きい時は、１）に戻り制御を続行する。主機関出力と目標機関出力の偏差が０の時は、現在主機関出力と目標機関出力が一致し、ガバナ３による主機関２の制御及びインバータ１２によるモータ１１の制御は、現時点での状態を維持する。
　（２）現在主機関出力＜目標機関出力の場合
　この場合は、図２に例示した「プロペラ性能曲線」のとある回転速度において同グラフよりも下の位置に現在主機関出力がプロットされる状態であり、船舶が追い潮に乗って航行しモータ１１が発電している状態（モータ回生）であり以下のような制御を行う。
　１）ＰＩＤレギュレータ２５が次式のようにＰＩＤ演算でトルク指令を算出し、下限リミッタ２６が下限リミッタパラメータαで下限を設定する。
　トルク指令（ｎ）＝トルク指令（ｎ－１）－ＰＩＤ演算値≧下限リミッタパラメータα　このトルク指令（ｎ）をインバータ１２に指令する。トルク指令は減少する。
　下限リミッタパラメータαが≧０の時は、トルク指令値（ｎ）を０以上に制限する為、モータ１１は回生電力を発生しない。
　一方、下限リミッタパラメータαが＜０の時は、トルク指令値（ｎ）が０未満になる場合もあり、トルク指令値（ｎ）が０未満になった時はモータ１１から回生電力が発生する。
　このように、トルク指令が下限リミッタパラメータα以上である場合には、トルク指令演算値をトルク指令値とし、トルク指令演算値が下限リミッタパラメータα未満である場合には、下限リミッタパラメータαをトルク指令値とするので、下限リミッタパラメータαの設定を変えることでモータ回生電力量を任意に制限する事ができる。
　２）その結果、モータ出力が減少する為、モータ１１と軸で直結している主機関２の回転速度が低下する。
　３）ガバナ３は主機関２の回転速度を維持しようとする為、主機関２に供給する燃料を増加させ、主機関出力が増加する。
　４）主機関出力と目標機関出力の偏差が小さくなる。
　５）主機関出力と目標機関出力の偏差が０より小さい時は、１）に戻り制御を続行する。主機関出力と目標機関出力の偏差が０の時は、現在主機関出力と目標機関出力が一致し、ガバナ３による主機関２の制御及びインバータ１２によるモータ１１の制御は、現時点での状態を維持する。
　次に、以上説明した実施形態におけるＰＩＤパラメータの調整について、さらに詳しい具体例を挙げて説明する。
　ＰＩＤパラメータの値は各機器の出力、特性等によって変動する。この例では、各機器の仕様を以下のように設定する。
　モータ１１の容量：２９５ＫＷ
　インバータ１２の容量：３１５ＫＷ
　エンジン発電機の容量：４００ＫＷ
　また、モータ目標回転速度は、図２に示す「プロペラ性能曲線」のデータ又は図３に示す２点間直線補間テーブルにより決定される。
　ＰＩＤ演算パラメータ（速度型）は以下の通りとなる。
　Ｐ分は１．３００、Ｉ分は０．５００、Ｄ分は０．０００となる。
　以上説明した実施形態の説明から理解されるように、本発明は、ガバナ３により制御される主機関２と、インバータ１２によりトルク制御されるモータ１１とによりプロペラ９を回転させて船舶を推進させるハイブリッド推進の船舶推進装置１に広く適用が可能である。
　すなわち本発明の実施形態によれば、ガバナ３を用いたディーゼル機関のハイブリッドシステムにおいて、主機関２のアシストをモータ１１で行なう際の主機関出力とモータアシスト量の配分を、図２に例示したような「プロペラ特性曲線」や図３に例示したような「 ２点間直線補間テーブル」を利用することで最適にする事が可能になる。
　また、下限リミッタパラメータαを０以上に設定した時はトルク指令値（ｎ）が０以上に制限される為、モータ回生電力を発生させない設定にできる。従って、回生電力を熱にして逃がす抵抗装置又は蓄電池が不要になる。一方、下限リミッタパラメータαを０未満に設定した時はトルク指令値（ｎ）が０未満になる事がある。トルク指令値（ｎ）が０未満の時、モータ回生電力が発生する為、発生した電力を蓄電池に充電させることができる。つまり、下限リミッタパラメータαを設定することで、ハイブリッド装置の実際のシステム構成（蓄電池の有無、制動抵抗器の有無）に合わせることができる。
　また、ＰＩＤ演算パラメータを調整する事で、モータ１１の応答性を遅くする事が出来るので、モータ回生電力の発生電力を急激に増加させず徐々に増加させる事が出来る。すなわち、モータ回生電力をバッテリに充電可能なハイブリッドシステムの場合には、バッテリ充電可能電力に適合するようにモータ回生電力の発生量を調整することができる。
　１…船舶推進装置
　２…主機関
　３…ガバナ
　４…コントローラ
　９…プロペラ
　１１…モータ
　１２…インバータ
　２２…現在主機関出力取得部としての現在主機関出力算出部
　２３…目標主機関出力算出部
　２４…偏差算出部
　２５…ＰＩＤレギュレータ
　２６…下限リミッタ

Claims (6)

  1. 　ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによりプロペラを回転させて船舶を推進させるハイブリッド推進におけるモータの制御方法であって、
    　現在主機関出力を取得する現在主機関出力取得工程と、
    　現在のプロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出工程と、
    　前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を使用したＰＩＤ演算式によりアシストトルク指令値を算出して前記インバータに指示するモータトルク制御工程と、
    　を備えたことを特徴とするモータの制御方法。
  2. 　前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を上回る場合は、前記アシストトルク指令値を減少させ、前記目標主機関出力が前記現在主機関出力を下回る場合は、前記アシストトルク指令値を増加させることを特徴とする請求項１に記載のモータの制御方法。
  3. 　前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、前記アシストトルク指令値をインバータに指示するに際して下限値を定めることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータの制御方法。
  4. 　前記目標主機関出力算出工程は、前記目標主機関出力と前記プロペラ回転速度の関係を示すデータと、現在の前記プロペラ回転速度から算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のモータの制御方法。
  5. 　ガバナにより制御される主機関と、インバータによりトルク制御されるモータとによってプロペラを回転させるハイブリッド推進に用いるモータの制御装置であって、
    　現在主機関出力を取得する現在主機関出力取得部と、
    　現在の前記プロペラ回転速度から目標主機関出力を算出する目標主機関出力算出部と、
    　前記目標主機関出力と前記現在主機関出力の偏差を算出する偏差算出部と、
    　前記偏差算出部が算出した偏差に基づきアシストトルク指令値を算出して前記インバータに出力するＰＩＤレギュレータと、
    　を備えたことを特徴とするモータの制御装置。
  6. 　前記現在主機関出力が前記目標主機関出力を下回る場合に、アシストトルク指令値をインバータに指示する際に下限値を定めることを特徴とする請求項５記載のモータの制御装置。
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