WO2022163331A1 - 船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法 - Google Patents

船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022163331A1
WO2022163331A1 PCT/JP2022/000425 JP2022000425W WO2022163331A1 WO 2022163331 A1 WO2022163331 A1 WO 2022163331A1 JP 2022000425 W JP2022000425 W JP 2022000425W WO 2022163331 A1 WO2022163331 A1 WO 2022163331A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
battery
water
heat exchange
propulsion device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/000425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
睦彦 武田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to EP22745558.1A priority Critical patent/EP4286269A1/en
Priority to US18/262,203 priority patent/US20240174336A1/en
Priority to CN202280011765.8A priority patent/CN116745205A/zh
Priority to JP2022578208A priority patent/JPWO2022163331A1/ja
Publication of WO2022163331A1 publication Critical patent/WO2022163331A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/007—Trolling propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/28—Arrangements, apparatus and methods for handling cooling-water in outboard drives, e.g. cooling-water intakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/28—Arrangements, apparatus and methods for handling cooling-water in outboard drives, e.g. cooling-water intakes
    • B63H20/285—Cooling-water intakes
    • 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
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B63H21/383—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like for handling cooling-water
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the present disclosure relates to a marine propulsion device and a battery temperature adjustment method.
  • Marine propulsion devices such as outboard motors generally use an internal combustion engine such as a gasoline engine as a power source.
  • a marine propulsion device using an electric motor as a power source has been attracting attention from the viewpoint of reducing the environmental load.
  • Patent Document 1 discloses a technique of taking in water from the outside to cool a battery.
  • the present disclosure has been made in view of this situation, and one of its purposes is to provide a technique for improving the performance of an electric marine propulsion device.
  • An aspect of the present disclosure is a marine propulsion device.
  • This device includes a motor that drives a propulsion device, a battery that supplies electric power to the motor, and a temperature-controlled water passage through which water flows outside the hull.
  • a temperature-controlled water flow path including a first path that passes through; a path switching unit capable of switching between a permissive state that allows water flow to the first path and a restricted state that restricts the flow; and battery temperature detection.
  • a first temperature sensor that detects the temperature of water; a controller that controls the path switching unit based on the battery temperature detected by the first temperature sensor and the water temperature detected by the second temperature sensor; , provided.
  • the control unit takes the allowable state at least one of when the battery temperature exceeds a predetermined upper limit value and the water temperature is less than the battery temperature, and when the battery temperature is less than a predetermined lower limit value and the water temperature exceeds the battery temperature.
  • the route switching unit is controlled so as to take a regulated state when the battery temperature exceeds the upper limit value and the water temperature exceeds the battery temperature, and when the battery temperature is less than the lower limit value and the water temperature is less than the battery temperature. It controls the route switching unit.
  • Another aspect of the present disclosure is a temperature adjustment method for a battery mounted on a marine propulsion device. This method is performed when the temperature of the battery exceeds a predetermined upper limit and the temperature of water outside the hull is less than the temperature of the battery, and when the temperature of the battery is less than a predetermined lower limit and the temperature of the water is the temperature of the battery. heat exchange between the water and the battery, and when the temperature of the battery exceeds the upper limit and the temperature of the water exceeds the temperature of the battery, and when the temperature of the battery is less than the lower limit and Regulating heat exchange at least one of when the temperature of the water is below the temperature of the battery.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a marine propulsion device
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the 1st path
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a second route of temperature-controlled water;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a flow path structure of temperature-controlled water included in a marine propulsion device according to a modification;
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the marine propulsion device 1.
  • the marine propulsion device 1 of the present embodiment is an outboard motor as an example. Note that the marine propulsion device 1 may be an inboard motor or an inboard/outboard motor.
  • a marine propulsion device 1 includes an upper housing 2 , an intermediate housing 4 , and a lower housing 6 .
  • the upper housing 2 has a substantially rectangular shape and is arranged at a position higher than the water surface WS.
  • the lower housing 6 is arranged at a position lower than the water surface WS.
  • the intermediate housing 4 has a tubular shape extending vertically and connects the upper housing 2 and the lower housing 6 .
  • a bracket device 8 is provided on the intermediate housing 4 .
  • the marine propulsion device 1 is supported by the hull 100 via the bracket device 8 . In this embodiment, the marine propulsion device 1 is attached to the transom 102 of the hull 100 .
  • the marine propulsion device 1 can rotate horizontally and vertically.
  • the upper housing 2 is provided with a steering handle 10 extending toward the hull 100 side. By swinging the steering wheel 10 in the horizontal direction, the crew of the ship can change the orientation of the ship propulsion device 1 and steer the hull 100 .
  • a throttle grip for adjusting the output of the motor 16 is provided at the tip of the steering handle 10 . Further, the steering handle 10 is provided with a shift switch for switching forward rotation and reverse rotation of the motor 16 .
  • the marine propulsion device 1 also includes a battery 12 , a power converter 14 , a motor 16 and a propulsion device 18 .
  • a battery 12 is housed in the upper housing 2 .
  • the battery 12 is detachably housed in the upper housing 2 .
  • the battery 12 has a plurality of batteries 22 and a battery pack 24 .
  • a plurality of batteries 22 are housed in a battery pack 24 while being connected in series and/or in parallel with each other.
  • Battery pack 24 is a container made of metal or resin. Battery pack 24 is preferably waterproof. Note that the number of batteries 22 may be one.
  • the battery 22 as an example is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, a nickel-cadmium battery.
  • Battery 22 has a known structure.
  • the battery 22 has a structure in which an electrode group and a non-aqueous electrolyte are housed in an outer can.
  • a safety valve is provided in the outer can. The safety valve opens when the internal pressure of the outer can rises above a predetermined value. Thereby, the gas inside the battery 22 can be released.
  • the battery 12 supplies power to the motor 16 via the power converter 14 .
  • the power converter 14 is housed in the intermediate housing 4 or the lower housing 6 and the motor 16 is housed in the lower housing 6 .
  • the power converter 14 and the motor 16 may be integrated.
  • the power converter 14 may be omitted.
  • the power converter 14 converts the power of the battery 12 and supplies it to the motor 16 .
  • the power converter 14 is an inverter, and controls the voltage and frequency of the battery 12 to change the output of the motor 16 and the like.
  • the motor 16 is not particularly limited as long as it can convert the electric power supplied from the battery 12 into motive power.
  • a propulsion device 18 is connected to the motor 16 .
  • the propulsion device 18 can be driven by the motor 16 being driven by the electric power supplied from the battery 12 .
  • the propulsion device 18 of this embodiment is a propeller and is connected to the output shaft of the motor 16 via the propeller shaft 26 .
  • the propulsion device 18 may be a known propulsion device other than a propeller, such as a water jet propulsion device.
  • the power converter 14 and the motor 16 may be housed in the upper housing 2 . In this case, the output shaft of the motor 16 and the propeller shaft 26 are connected to each other via a drive shaft housed in the intermediate housing 4 .
  • the marine propulsion device 1 includes a temperature control water flow path 30, a pump 32, a heat exchange member 34, a path switching section 38, a first temperature sensor 40, a second temperature sensor 42, and a control section 44.
  • the temperature-controlled water flow path 30 is a conduit through which temperature-controlled water, which is water for adjusting the temperature of the battery 12, flows.
  • the temperature-controlled water is the water outside the hull 100 . That is, the water (seawater, lake water, river water, etc.) in which the hull 100 is floating is used as the temperature control water.
  • the temperature-controlled water channel 30 extends from inside the upper housing 2 to inside the lower housing 6 .
  • the temperature-controlled water channel 30 has a first channel portion 30a, a second channel portion 30b, a third channel portion 30c, and a fourth channel portion 30d.
  • the first flow path portion 30 a extends from inside the lower housing 6 to inside the upper housing 2 .
  • One end side of the first flow path portion 30a is arranged in the lower housing 6 and communicated with the water to form a temperature-controlled water inlet 30e.
  • the first flow path portion 30 a extends upward inside the intermediate housing 4 and reaches inside the upper housing 2 .
  • a pump 32 is provided in the middle of the first channel portion 30a. A known pump can be used as the pump 32 .
  • the pump 32 is driven by electric power supplied from the battery 12, and pumps up the temperature-controlled water from one end side of the first channel portion 30a.
  • the pump 32 may be provided in the third channel portion 30c.
  • the pump 32 may be driven by rotation of the motor 16 or rotation of the drive shaft.
  • the second flow path part 30b is arranged inside the upper housing 2 .
  • the other end side of the first channel portion 30a is connected to one end side of the second channel portion 30b.
  • the second flow path portion 30b is connected to the heat exchange member 34 so as to be heat exchangeable.
  • the heat exchange member 34 is connected to the battery 12 so as to be heat exchangeable. Therefore, the second flow path portion 30b can exchange heat with the battery 12 via the heat exchange member 34 .
  • At least part of the second flow path portion 30b constitutes a first heat exchange portion 46 that is connected to the battery 12 in a heat exchangeable manner.
  • a known member can be used as the heat exchange member 34 .
  • the heat exchange member 34 is made of a plate material with high thermal conductivity such as a metal plate.
  • the second flow path portion 30b is fixed to one main surface of the heat exchange member 34 with a thermally conductive adhesive or the like.
  • the second flow path portion 30b and the heat exchange member 34 may be fixed by screwing in a state of direct contact or a state in which a heat transfer material is interposed, or may be fixed by joining such as welding or brazing. good too.
  • Battery 12 is placed on the other main surface of heat exchange member 34 , and the bottom surface of battery pack 24 contacts heat exchange member 34 .
  • the method of connecting the second flow path portion 30b and the battery 12 so as to allow heat exchange is not limited to the above.
  • the heat exchange member 34 may be omitted.
  • the third flow path portion 30 c extends from inside the upper housing 2 to inside the lower housing 6 .
  • One end side of the third channel portion 30c is arranged inside the upper housing 2 and connected to the other end side of the second channel portion 30b.
  • the third flow path portion 30 c extends downward inside the intermediate housing 4 and reaches the inside of the lower housing 6 .
  • the other end side of the third flow path portion 30c is arranged in the lower housing 6 and communicated with the water to form a temperature-controlled water outlet 30f.
  • the power converter 14 is connected to the third flow path portion 30c so as to be capable of exchanging heat. Therefore, at least part of the third flow path portion 30c constitutes a second heat exchange portion 48 that is connected to the power converter 14 in a heat exchangeable manner. Further, in the present embodiment, the motor 16 is also connected to the second heat exchange section 48 so as to be capable of exchanging heat. Each of the power converter 14 and the motor 16 can be connected to the third channel portion 30c so as to be capable of exchanging heat by a method similar to the method of connecting the second channel portion 30b and the heat exchange member 34 . Note that the thermal connection of the power converter 14 and the motor 16 to the second heat exchange section 48 is arbitrary.
  • the temperature-controlled water exchanges heat with the battery 12 while passing through the first heat exchange section 46 . Thereby, the battery 12 is cooled or warmed. Also, the temperature-controlled water draws heat from the power converter 14 and the motor 16 while passing through the second heat exchange section 48 . This cools the power converter 14 and the motor 16 .
  • a pilot water discharge port 50 is provided in the middle of the third flow path portion 30c.
  • the pilot water discharge port 50 is arranged above the water surface WS. Further, in the present embodiment, the pilot water discharge port 50 is arranged above the second heat exchange section 48 (on the upstream side of the temperature-controlled water flow). A portion of the water that has cooled or warmed the battery 12 in the first heat exchange portion 46 is discharged from the pilot water discharge port 50 to the water surface WS. This allows the ship's crew to visually confirm that the temperature control mechanism is operating normally.
  • the fourth flow path part 30d is arranged inside the intermediate housing 4 as an example.
  • One end side of the fourth channel portion 30d is connected to the middle of the first channel portion 30a.
  • the other end side of the fourth channel portion 30d is connected to the middle of the third channel portion 30c.
  • the connection position between the other end side of the fourth flow path portion 30d and the third flow path portion 30c is above the pilot water discharge port 50, for example.
  • the path switching unit 38 can switch whether to send the temperature-controlled water flowing from the intake port 30e to the second flow path part 30b side or to the fourth flow path part 30d side.
  • the path switching section 38 can be configured with a known flow path switching solenoid valve or the like, and the state is switched according to the control signal output from the control section 44 .
  • the first temperature sensor 40 detects the temperature of the battery 12 .
  • the first temperature sensor 40 can be composed of a known temperature sensor such as a thermistor.
  • the measurement position of the battery temperature that is, the mounting position of the first temperature sensor 40 with respect to the battery 12 can be appropriately set based on experiments, simulations, or the like by the designer.
  • the first temperature sensor 40 sends the detection result to the controller 44 .
  • the second temperature sensor 42 detects the temperature of the outside water.
  • the second temperature sensor 42 can be composed of a known temperature sensor such as a thermistor.
  • the measurement position of the water temperature can be appropriately set based on experiments, simulations, or the like by the designer.
  • the second temperature sensor 42 sends the detection result to the controller 44 .
  • the control unit 44 controls the path switching unit 38 based on the battery temperature detected by the first temperature sensor 40 and the water temperature detected by the second temperature sensor 42 .
  • the control unit 44 is realized by elements and circuits such as a CPU and memory of a computer as a hardware configuration, and is realized by a computer program etc. as a software configuration. It is drawn as a functional block. It should be understood by those skilled in the art that this functional block can be realized in various ways by a combination of hardware and software.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the first route R1 of temperature-controlled water.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the second route R2 of temperature-controlled water.
  • the temperature-controlled water flow path 30 includes a first route R1 and a second route R2.
  • the first route R1 is a route passing through the first heat exchange section 46 as shown in FIG.
  • the first route R1 of the present embodiment passes through the second heat exchange section 48 in addition to the first heat exchange section 46 .
  • the second route R2 is a route that does not pass through the first heat exchange section 46 but passes through the second heat exchange section 48 as shown in FIG.
  • the first route R1 consists of a portion of the first flow path portion 30a downstream of the route switching portion 38 (second flow path portion 30b side), the second flow path portion 30b, and the third flow path portion 30c. Configured.
  • the temperature-controlled water passes through the first heat exchange portion 46, the pilot water discharge port 50 and the second heat exchange portion 48 and is discharged from the discharge port 30f. Therefore, the temperature-controlled water exchanges heat with the battery 12 , power converter 14 and motor 16 .
  • the second route R2 is composed of the fourth flow path portion 30d and a portion of the third flow path portion 30c on the downstream side (discharge port 30f side) of the connecting portion with the fourth flow path portion 30d.
  • the temperature-controlled water passes through the pilot water outlet 50 and the second heat exchange section 48 and is discharged from the outlet 30f. Therefore, the temperature-controlled water does not exchange heat with the battery 12 , but exchanges heat with the power converter 14 and the motor 16 .
  • the route switching unit 38 can switch between a permitting state that permits the flow of water to the first route R1 and a restricting state that restricts the flow.
  • the path switching portion 38 of the present embodiment connects the first flow path portion 30a and the fourth flow path portion 30d, and when the temperature-controlled water is not sent to the second flow path portion 30b side, It is sent to the fourth channel portion 30d side. Therefore, the route switching unit 38 of the present embodiment switches the temperature-controlled water route between the first route R1 and the second route R2. Therefore, the flow of water to the second route R2 is restricted when the route switching unit 38 is in the allowable state, and the flow of water to the second route R2 is allowed when it is in the restricted state.
  • the installation position of the path switching unit 38 is not limited as long as it can switch between the allowable state and the restricted state.
  • the path switching section 38 may be provided in the third channel section 30c.
  • “Regulating the flow of water” means reducing the flow rate of water compared to when allowing the flow of water. Therefore, when the route switching unit 38 is in the restricted state, a smaller amount of water may flow to the first route R1 than when it is in the allowable state. However, it is preferable that the flow rate of water to the first route R1 in the regulated state is zero.
  • the control unit 44 switches between the first route R1 and the second route R2 based on the magnitude relationship between the battery temperature detected by the first temperature sensor 40 and the water temperature detected by the second temperature sensor 42. Specifically, the control unit 44 stores in advance predetermined upper and lower limit values for the battery temperature.
  • the upper and lower limits of the battery temperature can be appropriately set based on experiments, simulations, etc. by a designer according to a temperature range suitable for maintaining the performance and extending the life of the battery 12 . For example, the upper limit is 30°C and the lower limit is 25°C.
  • the allowable state The route switching unit 38 is controlled to take the following.
  • the control unit 44 switches the route switching unit 38 both when the battery temperature exceeds the upper limit value and the water temperature is less than the battery temperature and when the battery temperature is less than the lower limit value and the water temperature exceeds the battery temperature. make it permissive.
  • the temperature-controlled water can effectively cool the battery 12 whose temperature exceeds the proper temperature range.
  • the temperature-controlled water can be used to effectively heat the battery 12 whose temperature is below the proper temperature range.
  • the internal resistance of the battery 22 can be reduced, the input/output characteristics of the battery 12 can be improved, and the electric power consumption can be improved.
  • deterioration of the battery 22 can be suppressed by reducing opportunities for regeneration and charging of the battery 12 in a low temperature state.
  • control unit 44 is set to the regulated state at least one of when the battery temperature exceeds the upper limit value and the water temperature exceeds the battery temperature, and when the battery temperature is less than the lower limit value and the water temperature is less than the battery temperature. It controls the route switching unit 38 .
  • control unit 44 switches the route switching unit 38 both when the battery temperature exceeds the upper limit value and the water temperature exceeds the battery temperature and when the battery temperature is less than the lower limit value and the water temperature is less than the battery temperature. put into regulation.
  • the path switching unit 38 may be placed in the allowable state or in the restricted state. good too. Further, when the battery temperature is equal to or higher than the lower limit value and equal to or lower than the upper limit value, that is, when the battery temperature is within the appropriate temperature range, as an example, the control unit 44 puts the path switching unit 38 into the regulated state. Thereby, the temperature adjustment of the battery 12 by the temperature adjustment water is regulated. It should be noted that the path switching unit 38 may be placed in the allowable state when the battery temperature is within the appropriate temperature range.
  • the temperature-controlled water passes through the second heat exchange unit 48. do. Therefore, the electric power converter 14 and the motor 16 constantly exchange heat with the temperature-controlled water. Generally, power converter 14 and motor 16 during operation will always be hotter than the outside water can be. Also, there is virtually no possibility that the temperature of the power converter 14 and the motor 16 will go out of the proper temperature range due to heat exchange with water. Therefore, there is no problem even if the water always flows through the second heat exchange section 48 regardless of the water temperature.
  • the marine propulsion device 1 includes the motor 16 that drives the propulsion device 18, the battery 12 that supplies electric power to the motor 16, and the temperature control device for the water flowing outside the hull 100.
  • a path switching unit 38 capable of switching between a permitting state and a regulating state that regulates the flow, a first temperature sensor 40 that detects the temperature of the battery 12, and a second temperature sensor 42 that detects the temperature of external water.
  • a control unit 44 that controls the path switching unit 38 based on the battery temperature detected by the first temperature sensor 40 and the water temperature detected by the second temperature sensor 42 .
  • the control unit 44 When the battery temperature exceeds a predetermined upper limit value and the water temperature is less than the battery temperature, and when the battery temperature is less than a predetermined lower limit value and the water temperature exceeds the battery temperature, the control unit 44 is in at least one of the allowable state.
  • the route switching unit 38 is controlled to take the following.
  • the control unit 44 is set to the regulated state at least one of when the battery temperature exceeds the upper limit value and the water temperature exceeds the battery temperature, and when the battery temperature is less than the lower limit value and the water temperature is less than the battery temperature. It controls the route switching unit 38 .
  • Internal combustion engines such as gasoline engines, that are used in conventional marine propulsion systems generally have a temperature higher than the temperature of the water outside during operation. Also, there is virtually no possibility that the temperature of the internal combustion engine will deviate from the proper temperature range due to heat exchange with water. For this reason, in the conventional marine propulsion system, the internal combustion engine is always cooled by external water during operation. On the other hand, the temperature of the battery 12 mounted on the electric marine propulsion device 1 may deviate from the proper temperature range due to heat exchange with the external water, depending on the water temperature.
  • the marine propulsion device 1 of the present embodiment when the temperature of the battery 12 exceeds the predetermined upper limit and the temperature of the water is less than the temperature of the battery 12, and when the temperature of the battery exceeds the predetermined lower limit less than and/or when the temperature of the water exceeds the temperature of the battery 12, there is heat exchange between the water and the battery 12. Also, at least one of when the temperature of the battery 12 exceeds the upper limit value and the temperature of the water exceeds the temperature of the battery 12, and when the temperature of the battery 12 is lower than the lower limit value and the temperature of the water is lower than the temperature of the battery 12 , regulates the heat exchange between the water and the battery 12 .
  • the battery temperature can be easily maintained within a temperature range suitable for maintaining performance and extending the life of the battery.
  • the output of the battery 12 can be stabilized, and the life of the battery 12 can be extended. Therefore, the performance of the electric marine propulsion device 1 can be improved.
  • the marine propulsion device 1 of the present embodiment includes a power converter 14 that converts the power of the battery 12 and supplies the power to the motor 16 .
  • the temperature-controlled water flow path 30 also includes a second route R2 that does not pass through the first heat exchange section 46 but passes through a second heat exchange section 48 that is connected to the power converter 14 in a heat-exchangeable manner. Then, the route switching unit 38 allows water to flow to the second route R2 in the restricted state. As a result, the water that is no longer used for heat exchange with the battery 12 can be used for cooling the power converter 14, so that the performance of the marine propulsion device 1 can be further improved.
  • the first route R1 of the present embodiment passes through the second heat exchange section 48 in addition to the first heat exchange section 46 .
  • the power converter 14 can always be cooled regardless of whether the external water passes through the first route R1 or the second route R2. Therefore, the performance of the marine propulsion device 1 can be further improved.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a temperature-controlled water flow path structure provided in the marine propulsion device 1 according to the modification.
  • the second heat exchange section 48 is arranged upstream of the pilot water outlet 50 in the first route R1 and the second route R2.
  • the electric power converter 14 and the motor 16 are connected to the second heat exchange section 48 so as to be able to exchange heat.
  • the second heat exchange section 48 is configured by part of the second flow path section 30b.
  • the power converter 14 and the motor 16 are housed in the upper housing 2 .
  • the second heat exchange section 48 By arranging the second heat exchange section 48 on the upstream side of the pilot water discharge port 50, the amount of temperature-controlled water passing through the second heat exchange section 48 can be increased compared to the case of arranging it on the downstream side. can. Therefore, the cooling efficiency of power converter 14 and motor 16 can be enhanced.
  • Embodiments may be specified by items described below.
  • a temperature-controlled water flow path (30) including a route switching unit (38) capable of switching between a permitting state that permits the flow of water to the first route (R1) and a restricting state that regulates the flow; a first temperature sensor (40) for detecting the temperature of the battery (12); a second temperature sensor (42) for detecting the temperature of the water; a control unit (44) that controls the path switching unit (38) based on the battery temperature detected by the first temperature sensor (40) and the water temperature detected by the second temperature sensor (42), The control unit (44) A route switching unit that assumes an allowable state when at least one of the battery temperature exceeds a predetermined upper limit value and the water temperature is less than the battery temperature, and the battery temperature is less than a predetermined lower limit value and the water temperature exceeds the battery temperature.
  • a marine propulsion device (1) for controlling [Item 2]
  • a marine propulsion device (1) comprises a power converter (14) that converts the power of a battery (12) and supplies it to a motor (16),
  • the temperature-controlled water flow path (30) is a second path that does not pass through the first heat exchange section (46) but passes through a second heat exchange section (48) that is heat-exchangeably connected to the power converter (14). (R2), 2.
  • a temperature adjustment method for a battery (12) mounted on a marine propulsion device (1) comprising: when the temperature of the battery (12) exceeds the predetermined upper limit and the temperature of the water outside the hull (100) is less than the temperature of the battery (12) and when the temperature of the battery (12) is less than the predetermined lower limit and at least one of when the temperature of the water exceeds the temperature of the battery (12), exchanging heat between the water and the battery (12); When the temperature of the battery (12) exceeds the upper limit and the temperature of the water exceeds the temperature of the battery (12), and when the temperature of the battery (12) is below the lower limit and the temperature of the water is below the temperature of the battery (12) A method for regulating the temperature of a battery (12), comprising regulating heat exchange.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

船舶用推進装置は、モータと、バッテリと、バッテリと熱交換可能な第１熱交換部を経由する第１経路を含む温調水流路と、第１経路への水の流れを許容する状態と規制する状態とを切り替え可能な経路切替部と、バッテリ温度を検知する第１温度センサと、水温を検知する第２温度センサと、経路切替部を制御する制御部とを備える。制御部は、バッテリ温度が上限値超で水温がバッテリ温度未満であるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で水温がバッテリ温度を超えるときの少なくとも一方で経路切替部を許容状態とし、バッテリ温度が上限値超で水温がバッテリ温度を超えるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で水温がバッテリ温度未満であるときの少なくとも一方で経路切替部を規制状態とする。

Description

船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法
　本開示は、船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法に関する。
　船外機等の船舶用推進装置は、一般的には動力源としてガソリンエンジン等の内燃機関を採用している。これに対し近年、環境負荷の低減等の観点から、動力源に電動モータを採用した船舶用推進装置が注目されている。電動式の船舶用推進装置に関して、例えば特許文献１には、外部から水を取り込んでバッテリを冷却する技術が開示されている。
特開２０１７－１７４７９２号公報
　本発明者は、鋭意検討した結果、従来の電動式の船舶用推進装置にはバッテリの温度調整の観点において、船舶用推進装置の性能を向上させる余地があることを見出した。
　本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、電動式の船舶用推進装置の性能を向上させる技術を提供することにある。
　本開示のある態様は、船舶用推進装置である。この装置は、推進機を駆動させるモータと、モータに電力を供給するバッテリと、船体の外部の水が流れる温調水流路であって、バッテリに熱交換可能に接続される第１熱交換部を経由する第１経路を含む温調水流路と、第１経路への水の流れを許容する許容状態と当該流れを規制する規制状態とを切り替え可能な経路切替部と、バッテリの温度を検知する第１温度センサと、水の温度を検知する第２温度センサと、第１温度センサが検知したバッテリ温度および第２温度センサが検知した水温に基づいて、経路切替部を制御する制御部と、を備える。制御部は、バッテリ温度が所定の上限値を超え且つ水温がバッテリ温度未満であるとき、およびバッテリ温度が所定の下限値未満で且つ水温がバッテリ温度を超えるときの少なくとも一方において、許容状態をとるよう経路切替部を制御し、バッテリ温度が上限値を超え且つ水温がバッテリ温度を超えるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度未満であるときの少なくとも一方において、規制状態をとるよう経路切替部を制御する。
　本開示の他の態様は、船舶用推進装置に搭載されるバッテリの温度調整方法である。この方法は、バッテリの温度が所定の上限値を超え且つ船体の外部の水の温度がバッテリの温度未満であるとき、およびバッテリの温度が所定の下限値未満で且つ水の温度がバッテリの温度を超えるときの少なくとも一方において、水とバッテリとの間で熱交換を行い、バッテリの温度が上限値を超え且つ水の温度がバッテリの温度を超えるとき、およびバッテリの温度が下限値未満で且つ水の温度がバッテリの温度未満であるときの少なくとも一方において、熱交換を規制することを含む。
　以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
　本開示によれば、電動式の船舶用推進装置の性能を向上させることができる。
船舶用推進装置の模式図である。 温調水の第１経路を示す模式図である。 温調水の第２経路を示す模式図である。 変形例に係る船舶用推進装置が備える温調水の流路構造を示す模式図である。
　以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
　図１は、船舶用推進装置１の模式図である。本実施の形態の船舶用推進装置１は、一例として船外機である。なお、船舶用推進装置１は、船内機や船内外機であってもよい。船舶用推進装置１は、上部筐体２と、中間部筐体４と、下部筐体６とを備える。上部筐体２は、略矩形状であり、水面ＷＳよりも高い位置に配置される。下部筐体６は、水面ＷＳよりも低い位置に配置される。中間部筐体４は、上下に延びる筒状であり、上部筐体２と下部筐体６とを連結する。中間部筐体４には、ブラケット装置８が設けられる。船舶用推進装置１は、ブラケット装置８を介して船体１００に支持される。本実施の形態では、船舶用推進装置１は船体１００のトランサム１０２に取り付けられている。
　船舶用推進装置１は、水平方向および鉛直方向に回動することができる。上部筐体２には、船体１００側に延びる操舵ハンドル１０が設けられる。船舶の乗員は、操舵ハンドル１０を水平方向に振ることで、船舶用推進装置１の向きを変えて船体１００の操舵を行うことができる。また、操舵ハンドル１０の先端には、モータ１６の出力調整用のスロットルグリップが設けられる。また、操舵ハンドル１０にはモータ１６の正回転と逆回転とを切り替えるシフトスイッチが設けられる。
　また、船舶用推進装置１は、バッテリ１２と、電力変換器１４と、モータ１６と、推進機１８とを備える。バッテリ１２は、上部筐体２に収容される。好ましくは、バッテリ１２は上部筐体２に着脱可能に収容される。バッテリ１２は、複数の電池２２と、バッテリパック２４とを有する。複数の電池２２は、互いに直列および／または並列に接続された状態でバッテリパック２４に収容されている。バッテリパック２４は、金属製あるいは樹脂製の容器である。バッテリパック２４は、好ましくは防水性を有する。なお、電池２２は１つであってもよい。
　一例としての電池２２は、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池２２は、公知の構造を有する。一例として電池２２は、電極群が非水電解液とともに外装缶に収容された構造を有する。外装缶には安全弁が設けられる。安全弁は、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁する。これにより、電池２２の内部のガスを放出することができる。
　バッテリ１２は、電力変換器１４を介してモータ１６に電力を供給する。一例として、電力変換器１４は中間部筐体４あるいは下部筐体６に収容され、モータ１６は下部筐体６に収容される。なお、電力変換器１４およびモータ１６は一体であってもよい。また、電力変換器１４は省略される場合もあり得る。電力変換器１４は、バッテリ１２の電力を変換してモータ１６に供給する。例えば電力変換器１４はインバータであり、バッテリ１２の電圧や周波数を制御してモータ１６の出力等を変化させる。モータ１６は、バッテリ１２から供給される電力を動力に変換できるものであればよく、その構造は特に限定されない。
　モータ１６には、推進機１８が接続される。バッテリ１２からの電力の供給を受けてモータ１６が駆動することで、推進機１８を駆動させることができる。本実施の形態の推進機１８はプロペラであり、プロペラシャフト２６を介してモータ１６の出力軸に接続されている。なお、推進機１８は、ウォータージェット推進機等のプロペラ以外の公知の推進機であってもよい。また、電力変換器１４およびモータ１６は、上部筐体２に収容されてもよい。この場合、モータ１６の出力軸とプロペラシャフト２６とは、中間部筐体４に収容されるドライブシャフトを介して互いに連結される。
　また、船舶用推進装置１は、温調水流路３０と、ポンプ３２と、熱交換部材３４と、経路切替部３８と、第１温度センサ４０と、第２温度センサ４２と、制御部４４とを備える。温調水流路３０は、バッテリ１２の温度を調整するための水である温調水が流れる管路である。本実施の形態において、温調水は船体１００の外部の水である。つまり、船体１００が浮かべられている水（海水、湖水、河川水など）が温調水として利用される。
　温調水流路３０は、上部筐体２内から下部筐体６内にかけて延在する。温調水流路３０は、第１流路部３０ａ、第２流路部３０ｂ、第３流路部３０ｃおよび第４流路部３０ｄを有する。第１流路部３０ａは、下部筐体６内から上部筐体２内まで延びる。第１流路部３０ａの一端側は、下部筐体６内に配置されて水中に連通され、温調水の取入口３０ｅを構成する。第１流路部３０ａは、中間部筐体４内を上方に延びて上部筐体２内に至る。第１流路部３０ａの途中には、ポンプ３２が設けられる。ポンプ３２としては、公知のものを採用することができる。ポンプ３２は、バッテリ１２から供給される電力によって駆動し、第１流路部３０ａの一端側から温調水を汲み上げる。なお、ポンプ３２は、第３流路部３０ｃに設けられてもよい。また、ポンプ３２は、モータ１６の回転やドライブシャフトの回転によって駆動されてもよい。
　第２流路部３０ｂは、上部筐体２内に配置される。第１流路部３０ａの他端側は、第２流路部３０ｂの一端側に接続される。第２流路部３０ｂは、熱交換部材３４に熱交換可能に接続される。熱交換部材３４は、バッテリ１２に熱交換可能に接続される。したがって、第２流路部３０ｂは、熱交換部材３４を介してバッテリ１２と熱交換可能である。第２流路部３０ｂの少なくとも一部は、バッテリ１２に熱交換可能に接続される第１熱交換部４６を構成する。
　熱交換部材３４としては、公知のものを採用することができる。例えば、熱交換部材３４は、金属板等の熱伝導率の高い板材で構成される。そして、第２流路部３０ｂは、熱伝導性接着剤等によって熱交換部材３４の一方の主表面に固定される。なお、第２流路部３０ｂおよび熱交換部材３４は、直に接触した状態あるいは伝熱材が介在した状態でねじ止めによって固定されてもよいし、溶接やろう付け等の接合によって固定されてもよい。また、熱交換部材３４の他方の主表面にバッテリ１２が載置され、バッテリパック２４の底面が熱交換部材３４に接触する。第２流路部３０ｂおよびバッテリ１２を熱交換可能に接続する方法は、上述のものに限定されない。例えば、熱交換部材３４は省略してもよい。
　第３流路部３０ｃは、上部筐体２内から下部筐体６内まで延びる。第３流路部３０ｃの一端側は、上部筐体２内に配置されて第２流路部３０ｂの他端側に接続される。第３流路部３０ｃは、中間部筐体４内を下方に延びて下部筐体６内に至る。第３流路部３０ｃの他端側は、下部筐体６内に配置されて水中に連通され、温調水の排出口３０ｆを構成する。
　本実施の形態では、電力変換器１４が第３流路部３０ｃに熱交換可能に接続されている。したがって、第３流路部３０ｃの少なくとも一部は、電力変換器１４に熱交換可能に接続される第２熱交換部４８を構成する。また、本実施の形態では、モータ１６も第２熱交換部４８に熱交換可能に接続されている。電力変換器１４およびモータ１６のそれぞれと第３流路部３０ｃとは、第２流路部３０ｂと熱交換部材３４との接続方法と同様の方法で熱交換可能に接続することができる。なお、電力変換器１４およびモータ１６の第２熱交換部４８への熱的な接続は任意である。
　ポンプ３２によって第１流路部３０ａの一端側から汲み上げられた、温調水としての外部の水は、第１流路部３０ａ、第２流路部３０ｂおよび第３流路部３０ｃを通過し、第３流路部３０ｃの他端側から排出される。温調水は、第１熱交換部４６を通過する過程でバッテリ１２と熱交換する。これにより、バッテリ１２が冷却または加温される。また、温調水は、第２熱交換部４８を通過する過程で電力変換器１４およびモータ１６から熱を奪う。これにより、電力変換器１４およびモータ１６が冷却される。
　第３流路部３０ｃの途中には、パイロットウォータ排出口５０が設けられる。パイロットウォータ排出口５０は、水面ＷＳより上方に配置される。また、本実施の形態では、パイロットウォータ排出口５０は第２熱交換部４８よりも上方（温調水の流れの上流側）に配置される。第１熱交換部４６においてバッテリ１２を冷却または加温した水の一部は、パイロットウォータ排出口５０から水面ＷＳに排出される。これにより、船舶の乗員は、温調機構が正常に作動していることを目視で確認することができる。
　第４流路部３０ｄは、一例として中間部筐体４内に配置される。第４流路部３０ｄの一端側は、第１流路部３０ａの途中に接続される。第４流路部３０ｄの他端側は、第３流路部３０ｃの途中に接続される。第４流路部３０ｄの他端側と第３流路部３０ｃとの接続位置は、例えばパイロットウォータ排出口５０よりも上方である。温調水を第１流路部３０ａから第４流路部３０ｄを経由して第３流路部３０ｃに流すことで、当該温調水を第１熱交換部４６を通さずに排出口３０ｆに導くことができる。なお、第４流路部３０ｄを流れる温調水も第２熱交換部４８は通る。このため、温調水が第２流路部３０ｂを流れる場合と、第４流路部３０ｄを流れる場合とのいずれであっても、電力変換器１４およびモータ１６を冷却することができる。
　第４流路部３０ｄの一端側は、経路切替部３８を介して第１流路部３０ａに接続される。経路切替部３８は、取入口３０ｅから流れてくる温調水を第２流路部３０ｂ側に送るか、第４流路部３０ｄ側に送るかを切り替えることができる。経路切替部３８は、公知の流路切替電磁弁などで構成することができ、制御部４４から出力される制御信号に応じて状態が切り替わる。
　第１温度センサ４０は、バッテリ１２の温度を検知する。第１温度センサ４０は、サーミスタ等の公知の温度センサで構成することができる。バッテリ温度の測定位置、つまりバッテリ１２に対する第１温度センサ４０の取り付け位置は、設計者による実験やシミュレーション等に基づき適宜設定することが可能である。第１温度センサ４０は、検知結果を制御部４４に送る。
　第２温度センサ４２は、外部の水の温度を検知する。第２温度センサ４２は、サーミスタ等の公知の温度センサで構成することができる。水温の測定位置は、設計者による実験やシミュレーション等に基づき適宜設定することが可能である。第２温度センサ４２は、検知結果を制御部４４に送る。
　制御部４４は、第１温度センサ４０が検知したバッテリ温度および第２温度センサ４２が検知した水温に基づいて、経路切替部３８を制御する。制御部４４は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、図１では、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。この機能ブロックがハードウェアおよびソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には当然に理解されるところである。
　続いて、制御部４４が実行するバッテリ１２の温度調節制御、言い換えれば温調水経路の切替制御について説明する。図２は、温調水の第１経路Ｒ１を示す模式図である。図３は、温調水の第２経路Ｒ２を示す模式図である。温調水流路３０は、第１経路Ｒ１と第２経路Ｒ２とを含む。第１経路Ｒ１は、図２に示すように第１熱交換部４６を経由する経路である。また、本実施の形態の第１経路Ｒ１は、第１熱交換部４６に加えて第２熱交換部４８を経由する。第２経路Ｒ２は、図３に示すように第１熱交換部４６を経由せず、第２熱交換部４８を経由する経路である。
　第１経路Ｒ１は、第１流路部３０ａにおける経路切替部３８よりも下流側（第２流路部３０ｂ側）の部分と、第２流路部３０ｂと、第３流路部３０ｃとで構成される。第１経路Ｒ１では、温調水が第１熱交換部４６、パイロットウォータ排出口５０および第２熱交換部４８を通って排出口３０ｆから排出される。このため、温調水は、バッテリ１２、電力変換器１４およびモータ１６と熱交換する。
　第２経路Ｒ２は、第４流路部３０ｄと、第３流路部３０ｃにおける第４流路部３０ｄとの接続部よりも下流側（排出口３０ｆ側）の部分とで構成される。第２経路Ｒ２では、温調水がパイロットウォータ排出口５０および第２熱交換部４８を通って排出口３０ｆから排出される。このため、温調水は、バッテリ１２とは熱交換せず、電力変換器１４およびモータ１６と熱交換する。
　経路切替部３８は、第１経路Ｒ１への水の流れを許容する許容状態と当該流れを規制する規制状態とを切り替え可能である。上述のとおり、本実施の形態の経路切替部３８は第１流路部３０ａと第４流路部３０ｄとを連結しており、温調水を第２流路部３０ｂ側に送らない場合は第４流路部３０ｄ側に送る。したがって、本実施の形態の経路切替部３８は、第１経路Ｒ１と第２経路Ｒ２との間で温調水の経路を切り替える。このため、経路切替部３８が許容状態にあるとき第２経路Ｒ２への水の流れが規制され、規制状態にあるとき第２経路Ｒ２への水の流れが許容される。なお、経路切替部３８は、許容状態と規制状態とを切り替えることができれば、その設置位置は限定されない。例えば、経路切替部３８は、第３流路部３０ｃに設けられてもよい。
　「水の流れを規制する」とは、水の流れを許容するときに比べて水の流量を減らすことを意味する。したがって、経路切替部３８が規制状態にあるとき、許容状態にあるときよりも少量の水が第１経路Ｒ１へ流れる場合もあり得る。ただし、規制状態にあるときの第１経路Ｒ１への水の流量は、ゼロであることが好ましい。
　制御部４４は、第１温度センサ４０が検知したバッテリ温度と、第２温度センサ４２が検知した水温との大小関係に基づいて、第１経路Ｒ１と第２経路Ｒ２とを切り替える。具体的には、制御部４４は、バッテリ温度について所定の上限値および下限値を予め記憶している。バッテリ温度の上限値および下限値は、バッテリ１２の性能維持や長寿命化を図る上で好適な温度範囲等に応じて、設計者による実験やシミュレーション等に基づき適宜設定することが可能である。例えば、上限値は３０℃であり、下限値は２５℃である。
　そして制御部４４は、バッテリ温度が所定の上限値を超え且つ水温がバッテリ温度未満であるとき、およびバッテリ温度が所定の下限値未満で且つ水温がバッテリ温度を超えるときの少なくとも一方において、許容状態をとるよう経路切替部３８を制御する。好ましくは、制御部４４は、バッテリ温度が上限値超で且つ水温がバッテリ温度未満であるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度を超えるときの両方において、経路切替部３８を許容状態にする。
　これにより、適正な温度範囲を超えるバッテリ１２を温調水で効果的に冷却することができる。また、適正な温度範囲を下回るバッテリ１２を温調水で効果的に加温することができる。バッテリ１２の加温により、電池２２の内部抵抗を減少させて、バッテリ１２の入出力特性を向上させ、電費の改善を図ることができる。また、低温状態にあるバッテリ１２に回生や充電が行われる機会を減らして、電池２２の劣化を抑制することができる。
　また、制御部４４は、バッテリ温度が上限値を超え且つ水温がバッテリ温度を超えるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度未満であるときの少なくとも一方において、規制状態をとるよう経路切替部３８を制御する。好ましくは、制御部４４は、バッテリ温度が上限値超で且つ水温がバッテリ温度を超えるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度未満であるときの両方において、経路切替部３８を規制状態にする。
　これにより、適正な温度範囲を超えるバッテリ１２を温調水で冷却しようとして、かえってバッテリ温度を上昇させてしまったり、適正な温度範囲を下回るバッテリ１２が温調水によってますます冷却されてしまったりすることを回避できる。バッテリ温度が上限値超で水温がバッテリ温度を超える場合、バッテリ１２は空冷等により冷却される。また、バッテリ温度が下限値未満で水温がバッテリ温度未満である場合、バッテリ１２は放電にともなう自己発熱等により加温される。
　バッテリ温度が上限値超で且つ水温がバッテリ温度と等しいとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度と等しいときは、経路切替部３８を許容状態にしてもよいし規制状態にしてもよい。また、バッテリ温度が下限値以上であり且つ上限値以下であるとき、つまりバッテリ温度が適正な温度範囲内にあるとき、一例として制御部４４は、経路切替部３８を規制状態にする。これにより、温調水によるバッテリ１２の温度調整が規制される。なお、バッテリ温度が適正な温度範囲内にあるときに、経路切替部３８を許容状態にしてもよい。
　経路切替部３８が許容状態と規制状態のいずれにあっても、言い換えれば第１経路Ｒ１と第２経路Ｒ２とのいずれが選択されていても、温調水は第２熱交換部４８を経由する。このため、電力変換器１４およびモータ１６は、常に温調水との間で熱交換が行われる。一般的に、駆動中の電力変換器１４およびモータ１６は、外部の水がとり得る温度よりも常に高温になる。また、電力変換器１４およびモータ１６の温度が水との熱交換によって適正な温度範囲を外れる可能性は実質的にない。したがって、水温によらず常に第２熱交換部４８に水を流しても問題ない。
　以上説明したように、本実施の形態に係る船舶用推進装置１は、推進機１８を駆動させるモータ１６と、モータ１６に電力を供給するバッテリ１２と、船体１００の外部の水が流れる温調水流路３０であって、バッテリ１２に熱交換可能に接続される第１熱交換部４６を経由する第１経路Ｒ１を含む温調水流路３０と、第１経路Ｒ１への水の流れを許容する許容状態と当該流れを規制する規制状態とを切り替え可能な経路切替部３８と、バッテリ１２の温度を検知する第１温度センサ４０と、外部の水の温度を検知する第２温度センサ４２と、第１温度センサ４０が検知したバッテリ温度および第２温度センサ４２が検知した水温に基づいて、経路切替部３８を制御する制御部４４とを備える。
　制御部４４は、バッテリ温度が所定の上限値を超え且つ水温がバッテリ温度未満であるとき、およびバッテリ温度が所定の下限値未満で且つ水温が前記バッテリ温度を超えるときの少なくとも一方において、許容状態をとるよう経路切替部３８を制御する。また、制御部４４は、バッテリ温度が上限値を超え且つ水温がバッテリ温度を超えるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度未満であるときの少なくとも一方において、規制状態をとるよう経路切替部３８を制御する。
　従来の船舶用推進装置が搭載していたガソリンエンジン等の内燃機関は一般的に、駆動中は常に外部の水の温度よりも高温になる。また、内燃機関の温度が水との熱交換によって適正な温度範囲を外れる可能性は実質的にない。このため、従来の船舶用推進装置では、駆動中の内燃機関を常に外部の水で冷却していた。これに対し、電動式の船舶用推進装置１に搭載されるバッテリ１２の温度は、水温によっては外部の水との熱交換によって適正な温度範囲から外れてしまうおそれがある。
　これに対し、本実施の形態の船舶用推進装置１は、バッテリ１２の温度が所定の上限値を超え且つ水の温度がバッテリ１２の温度未満であるとき、およびバッテリの温度が所定の下限値未満で且つ水の温度がバッテリ１２の温度を超えるときの少なくとも一方において、水とバッテリ１２との間で熱交換を行っている。また、バッテリ１２の温度が上限値を超え且つ水の温度がバッテリ１２の温度を超えるとき、およびバッテリ１２の温度が下限値未満で且つ水の温度がバッテリ１２の温度未満であるときの少なくとも一方において、水とバッテリ１２との間の熱交換を規制している。これにより、バッテリ温度を性能維持や長寿命化に好適な温度範囲に維持しやすくすることができる。この結果、バッテリ１２の出力を安定化でき、またバッテリ１２の長寿命化を図ることができる。よって、電動式の船舶用推進装置１の性能を向上させることができる。
　また、本実施の形態の船舶用推進装置１は、バッテリ１２の電力を変換してモータ１６に供給する電力変換器１４を備える。また、温調水流路３０は、第１熱交換部４６を経由せず、電力変換器１４に熱交換可能に接続される第２熱交換部４８を経由する第２経路Ｒ２を含む。そして、経路切替部３８は、規制状態において第２経路Ｒ２への水の流れを許容する。これにより、バッテリ１２との熱交換に利用されなくなった水を電力変換器１４の冷却に利用することができるため、船舶用推進装置１の性能をより向上させることができる。
　また、本実施の形態の第１経路Ｒ１は、第１熱交換部４６に加えて第２熱交換部４８を経由する。これにより、外部の水が第１経路Ｒ１および第２経路Ｒ２のいずれを通る場合であっても、電力変換器１４を常に冷却することができる。よって、船舶用推進装置１の性能をより向上させることができる。
　以上、本開示の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された本開示の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本開示の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
　図４は、変形例に係る船舶用推進装置１が備える温調水の流路構造を示す模式図である。図４に示すように、変形例に係る船舶用推進装置１では、第１経路Ｒ１および第２経路Ｒ２におけるパイロットウォータ排出口５０よりも上流側に、第２熱交換部４８が配置される。そして、この第２熱交換部４８に電力変換器１４およびモータ１６が熱交換可能に接続される。この場合、例えば第２熱交換部４８は、第２流路部３０ｂの一部で構成される。また、電力変換器１４およびモータ１６は、上部筐体２に収容される。
　パイロットウォータ排出口５０よりも上流側に第２熱交換部４８を配置することで、下流側に配置する場合に比べて、第２熱交換部４８を通過する温調水の量を増やすことができる。したがって、電力変換器１４およびモータ１６の冷却効率を高めることができる。
　実施の形態は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［項目１］
　推進機（１８）を駆動させるモータ（１６）と、
　モータ（１６）に電力を供給するバッテリ（１２）と、
　船体（１００）の外部の水が流れる温調水流路（３０）であって、バッテリ（１２）に熱交換可能に接続される第１熱交換部（４６）を経由する第１経路（Ｒ１）を含む温調水流路（３０）と、
　第１経路（Ｒ１）への水の流れを許容する許容状態と当該流れを規制する規制状態とを切り替え可能な経路切替部（３８）と、
　バッテリ（１２）の温度を検知する第１温度センサ（４０）と、
　水の温度を検知する第２温度センサ（４２）と、
　第１温度センサ（４０）が検知したバッテリ温度および第２温度センサ（４２）が検知した水温に基づいて、経路切替部（３８）を制御する制御部（４４）と、を備え、
　制御部（４４）は、
　バッテリ温度が所定の上限値を超え且つ水温がバッテリ温度未満であるとき、およびバッテリ温度が所定の下限値未満で且つ水温がバッテリ温度を超えるときの少なくとも一方において、許容状態をとるよう経路切替部（３８）を制御し、
　バッテリ温度が上限値を超え且つ水温がバッテリ温度を超えるとき、およびバッテリ温度が下限値未満で且つ水温がバッテリ温度未満であるときの少なくとも一方において、規制状態をとるよう経路切替部（３８）を制御する、船舶用推進装置（１）。
［項目２］
　船舶用推進装置（１）は、バッテリ（１２）の電力を変換してモータ（１６）に供給する電力変換器（１４）を備え、
　温調水流路（３０）は、第１熱交換部（４６）を経由せず、電力変換器（１４）に熱交換可能に接続される第２熱交換部（４８）を経由する第２経路（Ｒ２）を含み、
　経路切替部（３８）は、規制状態において第２経路（Ｒ２）への水の流れを許容する、項目１に記載の船舶用推進装置（１）。
［項目３］
　第１経路（Ｒ１）は、第２熱交換部（４８）を経由する、項目２に記載の船舶用推進装置（１）。
［項目４］
　船舶用推進装置（１）に搭載されるバッテリ（１２）の温度調整方法であって、
　バッテリ（１２）の温度が所定の上限値を超え且つ船体（１００）の外部の水の温度がバッテリ（１２）の温度未満であるとき、およびバッテリ（１２）の温度が所定の下限値未満で且つ水の温度がバッテリ（１２）の温度を超えるときの少なくとも一方において、水とバッテリ（１２）との間で熱交換を行い、
　バッテリ（１２）の温度が上限値を超え且つ水の温度がバッテリ（１２）の温度を超えるとき、およびバッテリ（１２）の温度が下限値未満で且つ水の温度がバッテリ（１２）の温度未満であるときの少なくとも一方において、熱交換を規制することを含む、バッテリ（１２）の温度調整方法。
　１　船舶用推進装置、　１２　バッテリ、　１４　電力変換器、　１６　モータ、　１８　推進機、　３０　温調水流路、　３８　経路切替部、　４０　第１温度センサ、　４２　第２温度センサ、　４４　制御部、　４６　第１熱交換部、　４８　第２熱交換部、　１００　船体、　Ｒ１　第１経路、　Ｒ２　第２経路。

Claims (4)

  1. 　推進機を駆動させるモータと、
    　前記モータに電力を供給するバッテリと、
    　船体の外部の水が流れる温調水流路であって、前記バッテリに熱交換可能に接続される第１熱交換部を経由する第１経路を含む温調水流路と、
    　前記第１経路への前記水の流れを許容する許容状態と当該流れを規制する規制状態とを切り替え可能な経路切替部と、
    　前記バッテリの温度を検知する第１温度センサと、
    　前記水の温度を検知する第２温度センサと、
    　前記第１温度センサが検知したバッテリ温度および前記第２温度センサが検知した水温に基づいて、前記経路切替部を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記バッテリ温度が所定の上限値を超え且つ前記水温が前記バッテリ温度未満であるとき、および前記バッテリ温度が所定の下限値未満で且つ前記水温が前記バッテリ温度を超えるときの少なくとも一方において、前記許容状態をとるよう前記経路切替部を制御し、
    　前記バッテリ温度が前記上限値を超え且つ前記水温が前記バッテリ温度を超えるとき、および前記バッテリ温度が前記下限値未満で且つ前記水温が前記バッテリ温度未満であるときの少なくとも一方において、前記規制状態をとるよう前記経路切替部を制御する、船舶用推進装置。
  2. 　前記船舶用推進装置は、前記バッテリの電力を変換して前記モータに供給する電力変換器を備え、
    　前記温調水流路は、前記第１熱交換部を経由せず、前記電力変換器に熱交換可能に接続される第２熱交換部を経由する第２経路を含み、
    　前記経路切替部は、前記規制状態において前記第２経路への前記水の流れを許容する、請求項１に記載の船舶用推進装置。
  3. 　前記第１経路は、前記第２熱交換部を経由する、請求項２に記載の船舶用推進装置。
  4. 　船舶用推進装置に搭載されるバッテリの温度調整方法であって、
    　前記バッテリの温度が所定の上限値を超え且つ船体の外部の水の温度が前記バッテリの温度未満であるとき、および前記バッテリの温度が所定の下限値未満で且つ前記水の温度が前記バッテリの温度を超えるときの少なくとも一方において、前記水と前記バッテリとの間で熱交換を行い、
    　前記バッテリの温度が前記上限値を超え且つ前記水の温度が前記バッテリの温度を超えるとき、および前記バッテリの温度が前記下限値未満で且つ前記水の温度が前記バッテリの温度未満であるときの少なくとも一方において、前記熱交換を規制することを含む、バッテリの温度調整方法。
PCT/JP2022/000425 2021-01-29 2022-01-07 船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法 WO2022163331A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22745558.1A EP4286269A1 (en) 2021-01-29 2022-01-07 Ship propulsion device and battery temperature adjustment method
US18/262,203 US20240174336A1 (en) 2021-01-29 2022-01-07 Ship propulsion device and battery temperature adjustment method
CN202280011765.8A CN116745205A (zh) 2021-01-29 2022-01-07 船舶用推进装置和蓄电池的温度调整方法
JP2022578208A JPWO2022163331A1 (ja) 2021-01-29 2022-01-07

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021013079 2021-01-29
JP2021-013079 2021-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022163331A1 true WO2022163331A1 (ja) 2022-08-04

Family

ID=82653247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/000425 WO2022163331A1 (ja) 2021-01-29 2022-01-07 船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240174336A1 (ja)
EP (1) EP4286269A1 (ja)
JP (1) JPWO2022163331A1 (ja)
CN (1) CN116745205A (ja)
WO (1) WO2022163331A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003523862A (ja) * 1999-02-22 2003-08-12 リーマン、ロジャー 船外に取り付けられた船用発電装置
US8535104B1 (en) * 2011-04-27 2013-09-17 Brunswick Corporation Marine vessels and cooling systems for marine batteries on marine vessels
US20140202178A1 (en) * 2011-06-30 2014-07-24 Michael W. Trumbower Multiple circuit cooling system
JP2017174792A (ja) 2016-03-25 2017-09-28 行競科技股▲フン▼有限公司 電池モジュール
US20200031250A1 (en) * 2018-07-25 2020-01-30 Nio Nextev Limited Vehicle thermal management system, vehicle thermal management method and vehicle
US20200255112A1 (en) * 2019-02-13 2020-08-13 GM Global Technology Operations LLC Cooling system for electric propulsion system of watercraft

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003523862A (ja) * 1999-02-22 2003-08-12 リーマン、ロジャー 船外に取り付けられた船用発電装置
US8535104B1 (en) * 2011-04-27 2013-09-17 Brunswick Corporation Marine vessels and cooling systems for marine batteries on marine vessels
US20140202178A1 (en) * 2011-06-30 2014-07-24 Michael W. Trumbower Multiple circuit cooling system
JP2017174792A (ja) 2016-03-25 2017-09-28 行競科技股▲フン▼有限公司 電池モジュール
US20200031250A1 (en) * 2018-07-25 2020-01-30 Nio Nextev Limited Vehicle thermal management system, vehicle thermal management method and vehicle
US20200255112A1 (en) * 2019-02-13 2020-08-13 GM Global Technology Operations LLC Cooling system for electric propulsion system of watercraft

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022163331A1 (ja) 2022-08-04
CN116745205A (zh) 2023-09-12
EP4286269A1 (en) 2023-12-06
US20240174336A1 (en) 2024-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6860349B2 (en) Cooling system for fuel cell powered vehicle and fuel cell powered vehicle employing the same
JP5323584B2 (ja) セントラル清水冷却システム
US8298025B2 (en) Cooling systems and methods for hybrid marine propulsion systems
EP4245602A1 (en) Electric marine propulsion system and control method
EP2881637A1 (en) Valve and fuel cell system employing valve
KR101517017B1 (ko) 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 전기보트
WO2022163331A1 (ja) 船舶用推進装置およびバッテリの温度調整方法
JP4506771B2 (ja) 燃料電池システム及び移動体
JP2000195533A (ja) 燃料電池の暖機システム
KR102542738B1 (ko) 전기추진선박용 냉각시스템
JP5397680B2 (ja) 燃料電池システム
JP2015196408A (ja) 燃料電池船
JP2010150986A (ja) 風力発電機構付き車両
JP6948270B2 (ja) 産業車両用の燃料電池システム
JP5231932B2 (ja) 燃料電池の冷却システム
WO2022163424A1 (ja) 船舶用推進装置
ES2234535T3 (es) Dispositivo de regulacion termica para cadena de traccion de un vehiculo automovil.
CN110398169B (zh) 轨道车辆的换热系统和轨道车辆的换热系统的控制策略
JPH08113194A (ja) 船舶の電動推進装置
JP2021009768A (ja) 燃料電池システム
JP2021026935A (ja) 燃料電池車両
CN110395360A (zh) 一种钓鱼艇动力及推进装置
KR102559282B1 (ko) 온도조절 시스템이 구비된 드론용 수소파워팩
CN217872997U (zh) 发动机热管理系统及车辆
JP6135863B2 (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22745558

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022578208

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18262203

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280011765.8

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022745558

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022745558

Country of ref document: EP

Effective date: 20230829