推進加勢装置及び船舶
【課題】船舶のプロペラの駆動をアシスト（加勢）してトータルの燃費を改善することが可能な推進加勢装置及び該推進加勢装置を備える船舶を提供する。
【解決手段】太陽エネルギーを用いてソーラーパネル５２が発電した電力によって蓄電池５５を充電し、ソーラーパネル５２及び蓄電池５５の何れか一方又は両方からＤＣ／ＡＣインバータ５７を介して電力が供給されるモータ５８の駆動力によって船舶のプロペラ１の駆動を加勢する。主機３の主軸３１の回転数の高／低に応じて、モータ５８の駆動力を小／大に変化させ、主機３の主軸３１の回転数が、ガバナ４に対する回転数の設定値より高い場合は、モータ５８に電力を供給しないようにする。
【解決手段】太陽エネルギーを用いてソーラーパネル５２が発電した電力によって蓄電池５５を充電し、ソーラーパネル５２及び蓄電池５５の何れか一方又は両方からＤＣ／ＡＣインバータ５７を介して電力が供給されるモータ５８の駆動力によって船舶のプロペラ１の駆動を加勢する。主機３の主軸３１の回転数の高／低に応じて、モータ５８の駆動力を小／大に変化させ、主機３の主軸３１の回転数が、ガバナ４に対する回転数の設定値より高い場合は、モータ５８に電力を供給しないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動をアシストする推進加勢装置及び該推進加勢装置を備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの駆動力によって移動体の駆動をアシストするハイブリッド技術が急速に発達しており、船舶にあってはモータ又はモータ／ジェネレータの駆動力によってプロペラ（スクリュー）の駆動をアシストするハイブリッドシステムが考案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、エンジンが駆動するプロペラに加わる負荷トルクがエンジンの出力トルクを上回っている場合、電力源から電力が供給されるモータ／ジェネレータによってプロペラの駆動をアシストする船舶の推進装置が開示されている。この船舶の推進装置では、プロペラに加わる負荷トルクがエンジンの出力トルクを下回っている場合、エンジンがモータ／ジェネレータを駆動するようにしてあり、モータ／ジェネレータが発電した電力を蓄電池に蓄電することによって蓄電された電力を前記電力源とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、モータ／ジェネレータを発電機として使用しない場合は、モータ／ジェネレータがプロペラの駆動をアシストする際の電力源を確保し続けることが困難となる。一方、モータ／ジェネレータを発電機として使用した場合は、発電された電力を用いるアシストによって節約される燃料よりも、発電のために消費される燃料の方が多くなる場合があり、トータルの燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、船舶のプロペラの駆動をアシスト（加勢）してトータルの燃費を改善することが可能な推進加勢装置及び該推進加勢装置を備える船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る推進加勢装置は、発電機及び／又は蓄電池から電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置において、前記発電機は、自然エネルギーを用いて発電するようにしてあり、前記蓄電池は、前記発電機が発電した電力を充電するようにしてあることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、自然エネルギーを用いる発電機が発電した電力によって蓄電池を充電し、発電機及び蓄電池の何れか一方又は両方から電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する。
これにより、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動が加勢される。
【０００９】
本発明に係る推進加勢装置は、前記プロペラの回転数、又は前記プロペラを駆動する主駆動源の回転数を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出結果の高／低に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、プロペラの回転数又はプロペラの主駆動源の回転数の高／低に応じて、モータの駆動力を小／大に変化させる。
これにより、プロペラが減速機を介して主駆動源に駆動されているか否かに関わらずプロペラの回転数の変化の度合いが把握される。また、プロペラに加わる負荷抵抗が変動してプロペラの回転数が変化する場合に、負荷抵抗の大／小に応じて、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が大／小に調整される。
【００１１】
本発明に係る推進加勢装置は、前記回転数の設定値を取得する取得手段を備え、前記検出手段の検出結果が、前記取得手段の取得結果より高いか否かを判定する手段を備え、該手段が高いと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、プロペラの回転数又はプロペラの主駆動源の回転数が、夫々の回転数の設定値より高い場合、モータの駆動力を所定の駆動力より小さくする。
これにより、プロペラに加わる負荷抵抗が小さくなってプロペラの回転数が上昇した場合に、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が必要最小限に抑制される。
【００１３】
本発明に係る推進加勢装置は、前記プロペラ又は該プロペラの主駆動源の回転角加速度を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出結果の大／小に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、プロペラシャフトの角加速度又はプロペラの主駆動源の主軸の角加速度、即ち、プロペラの回転数の変化率又は主駆動源の回転数の変化率の大／小に応じて、モータの駆動力を小／大に変化させる。
これにより、プロペラに加わる負荷抵抗が変動してプロペラの回転数の変化率が正負に変化する場合に、負荷抵抗の大／小に応じて、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が大／小に調整される。
【００１５】
本発明に係る推進加勢装置は、前記検出手段の検出結果が所定値より大きいか否かを判定する手段を備え、該手段が大きいと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、プロペラ又はプロペラの主駆動源の回転角加速度、即ち、プロペラの回転数又は主駆動源の回転数の変化率が、所定値より大きい場合、モータの駆動力を所定の駆動力より小さくする。
これにより、プロペラに加わる負荷抵抗が小さくなってプロペラの回転数が例えば増加傾向となった場合に、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が必要最小限に抑制される。
【００１７】
本発明に係る推進加勢装置は、前記自然エネルギーは、太陽光であることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、太陽光発電による電力をモータに供給すると共に蓄電池に蓄電する。
これにより、日中に発電された豊富な電力が終日にわたって利用される。
【００１９】
本発明に係る船舶は、上述の推進加勢装置と、プロペラと、該プロペラを駆動する主駆動源とを備え、該主駆動源によるプロペラの駆動を、前記推進加勢装置で加勢するようにしてあることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、主駆動源によるプロペラの駆動を上述の推進加勢装置で加勢するため、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置が船舶に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動が加勢される。
従って、船舶のプロペラの駆動を加勢してトータルの燃費を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。
【図２】主機の負荷の変化を模式的に示す説明図である。
【図３】蓄電池の充放電を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】蓄電池の充放電を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】主機によるプロペラの駆動を加勢するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】発電機による電力の供給を加勢するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。
【図８】蓄電池の満充電及び放電終止を監視するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】蓄電池の充電及び放電を再開するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。図中１は船舶を推進させるプロペラであり、プロペラ１のプロペラシャフト１１は、減速機２を介して主機（主駆動源）３の主軸３１と接続されている。主軸３１の回転数は、推進加勢装置５が備える回転数検出器５１によって検出され、検出された回転数がガバナ４に与えられる。ガバナ４は、図示しない回転数の設定手段を有しており、設定された回転数と回転数検出器５１から与えられる回転数との差分に応じ、アクチュエータ４２を用いて燃料ポンプ３２による主機３への燃料の供給量を２ｍｓごとに調整する。これにより、主機３の主軸３１の回転数が、設定された回転数に近づくように制御される。
【００２４】
推進加勢装置５は、太陽光を用いて発電するソーラーパネル（請求項の発電機）５２と、該ソーラーパネル５２が発電した直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５３と、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が変換した直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５４及びＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７と、リチウムイオン電池からなる蓄電池５５と、減速機２を介してプロペラ１の駆動を加勢するモータ５８とを備える。蓄電池５５は双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ５４と接続されており、モータ５８はＤＣ／ＡＣインバータ５７と接続されている。図１では、電力の供給路を太い実線で示し、電力が供給される方向を白抜きの矢印で示し、後述する信号の伝送路を矢印付きの細い実線で示す。
【００２５】
推進加勢装置５は、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３，５４及びＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７の動作を制御する制御部５９を備える。制御部５９は、ＣＰＵ５９１を有し、該ＣＰＵ５９１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ及び一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ（何れも図示せず）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３，５４及びＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７を制御する信号の入出力を行うＩ／Ｏポート５９２とにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート５９２には、また、回転数検出器５１が検出した回転数と、ガバナ４に設定された回転数とが与えられる。ＣＰＵ５９１がＩ／Ｏポート５９２を介してアナログの信号を入出力する場合は、図示しないＡ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータを用いる。
【００２６】
ＤＣ／ＡＣインバータ５６が変換した交流電力は、配電盤６を介して船舶内の電力負荷７に与えられる。該電力負荷７には、また、発電機（船内発電機）８，８，８が発電した電力が与えられる。発電機８，８，８から電力負荷７に与えられる電力、即ち発電電力は、配電盤６が有する電力計（図示せず）によって検出され、検出された発電電力がＩ／Ｏポート５９２に与えられる。
【００２７】
ＣＰＵ５９１は、前記ＲＯＭに予め格納されている制御プログラムに従って、推進加勢装置５の機能を実現するための処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５９１は、Ｉ／Ｏポート５９２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５３を制御することにより、ソーラーパネル５２が発電する電力について最大電力追従制御（MPPT:Maximum Power Point Tracking ）を行うと共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３の出力電圧が一定となるようにする。ＣＰＵ５９１は、更に、Ｉ／Ｏポート５９２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御することにより、蓄電池５５に対する充放電の切り替えと、充電の停止及び開始の切り替えとを行う。この間、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５の満充電及び放電終止を検出すると共に、充放電電流を検出して残容量を算出する。
【００２８】
ＣＰＵ５９１は、また、Ｉ／Ｏポート５９２を介してＤＣ／ＡＣインバータ５６を制御することにより、電力負荷７に与える交流電力の大きさを調整する。より具体的には、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＡＣインバータ５６が生成する交流電圧が、発電機８，８，８が発電する交流電圧と同位相及び同電圧になり、且つ、前記電力計が検出する発電電力が所定電力を超えないように制御する。これにより、発電機８，８，８による電力の供給が加勢される。
【００２９】
次に、ＤＣ／ＡＣインバータ５７の制御方法について説明する。
図２は、主機３の負荷の変化を模式的に示す説明図である。図中横軸は時間を表し、縦軸は、プロペラ１に加わる抵抗負荷に応じた主機３の負荷を表す。船舶は、風、潮流、波、うねり等の外乱を受けて航行する場合、外乱の変化に応じて船速が変化し、プロペラ１に加わる抵抗負荷及び主機３の負荷も変化する。図２では、簡単のために、周期的な波を受けて船舶が航行する場合について示してある。主機３の負荷を示す曲線を上下略均等に２分割する縦軸の位置は、船舶の巡航状態での負荷を表す。巡航状態では、主軸３１は設定された回転数で回転しており、主機３の負荷は一定である。
【００３０】
平均的な水位より高い波の山に船舶が差し掛かった場合、船体に加わる波の抵抗が増大すると共に波の傾斜方向上流側に船体が向かうために船速が低下する。これにより、船首方向からプロペラ１に向けて流れる水流の流速が低下し、プロペラ１が受ける負荷抵抗が増大して主機３の負荷が増大する。この負荷は、波のほぼ頂点で極大となる。一方、船舶が波の頂点から谷に向かう場合、船体に加わる波の抵抗が減少すると共に波の傾斜方向下流側に船体が向かうために船速が増大する。これにより、船首方向からプロペラ１に向けて流れる水流の流速が増大し、プロペラ１が受ける負荷抵抗が低下して主機３の負荷が減少する。この負荷は、波のほぼ谷底で極小となる。このようにして、主機３の負荷は、船舶が受ける波の山及び谷に応じて増減する。
【００３１】
ところで、主機３に燃料ポンプ３２から供給される燃料が一定の場合、主機３の負荷の増／減に応じて主軸３１の回転数が低下／上昇する。上述したガバナ４による制御は、上記増／減を相殺するように燃料ポンプ３２による燃料の供給を増／減させるが、その制御周期が２ｍｓであることから、主機３が有する複数のシリンダの全てに制御が及んで主軸３１の回転数の偏差が抑えられるまでにタイムラグが生じる。
【００３２】
そこで、本実施の形態１では、主機３の負荷の増加に伴って主軸３１の回転数が低下した場合、ＤＣ／ＡＣインバータ５７からモータ５８に供給される電力をＣＰＵ５９１が調整することによって、主機３によるプロペラ１の駆動がモータ５８の駆動力で加勢されるようにする。主機３の負荷の減少に伴って主軸３１の回転数が増加した場合は、プロペラ１の駆動を加勢する必要がなく、主軸３１の回転数は、ガバナ４の制御によって設定された回転数に近付けられる。
【００３３】
具体的には、ＣＰＵ５９１は、回転数検出器５１が検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数より高い場合（又は低い場合）、モータ５８に供給する電力がゼロとなるように（又は検出した回転数の高／低に応じてモータ５８に供給する電力が小／大に変化するように）ＤＣ／ＡＣインバータ５７を調整する。このような制御により、図２に斜線で示す範囲の主機３の負荷が、巡航状態での負荷にまで軽減される。
【００３４】
以下では、上述した船舶の推進加勢装置５における制御部５９の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。先ず、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御する処理について説明する。
図３及び４は、蓄電池５５の充放電を制御するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートである。図３の処理は、ＣＰＵ５９１による初期化処理の後、周期的（例えば２ｍｓごと）に起動される。本処理が最初に起動されたときは、蓄電池５５が充電されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５４が設定されており、主機３及び発電機８，８，８についての加勢が可能であることを示す加勢フラグがクリアされている。
【００３５】
尚、蓄電池５５に対する充放電電流は、図３及び４の処理とは別の周期的処理にて制御される。例えば充電の場合、充電電流の最適値が時々刻々算出されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３から十分な直流電力が供給される限り、算出された充電電流で蓄電池５５が充電される。放電の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４がＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７に対して出力する電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が出力するように設定されている電圧より少し低い一定電圧となるように制御される。これにより、ソーラーパネル５２が発電した電力が不足してＤＣ／ＤＣコンバータ５３が出力する電圧が低下するまでは、蓄電池５５からＤＣ／ＤＣコンバータ５４を介して放電する電流が抑制される。
【００３６】
図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５が充電中になっているか否かを判定し（Ｓ１１）、充電中になっていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、後述するステップＳ２１（図４参照）に処理を移す。蓄電池５５が充電中になっている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５が満充電になったか否かを判定し（Ｓ１２）、満充電になった場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の動作を停止させることにより、充電を一時的に停止して（Ｓ１３）図３の処理を終了する。この場合、加勢フラグはセットされており、蓄電池５５は充電中でも放電中でもない状態となる。
【００３７】
蓄電池５５が満充電になっていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５の残容量が少ないために加勢フラグがクリアされているか否かを判定する（Ｓ１４）。加勢フラグがクリアされている場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、他の周期的処理で算出されている蓄電池５５の残容量が例えば５０％より大きいか否かを判定し（Ｓ１５）、５０％より大きくない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、そのまま図３の処理を終了する。残容量が５０％より大きい場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５が放電可能な残容量にまで回復したものとして加勢フラグをセットし（Ｓ１６）、図３の処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ１４で加勢フラグがクリアされていない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、後述する図５に示す処理により主機３について加勢中であるか否かを判定し（Ｓ１７）、加勢中ではない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、後述する図６に示す処理により発電機８，８，８について加勢中であるか否かを判定する（Ｓ１８）。主機３及び発電機８，８，８について加勢中ではない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５を充電中にしたまま図３の処理を終了する。主機３について加勢中である場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、又は発電機８，８，８について加勢中である場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、実際に加勢できる状態にするために、蓄電池５５が放電する（Ｓ１９）ようにＤＣ／ＤＣコンバータ５４を設定して、図３の処理を終了する。
【００３９】
上述した図３の充電中の処理により、蓄電池５５が満充電になった場合に充電が一時的に停止され、蓄電池５５の残容量が例えば５０％まで回復した場合に加勢フラグがセットされ、加勢フラグがセットされている状態で主機３又は発電機８，８，８が加勢中となった場合に蓄電池５５が放電に切り替えられる。
【００４０】
図４に移って、ステップＳ１１で蓄電池５５が充電中になっていないと判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５が放電中になっているか否かを判定し（Ｓ２１）、放電中にもなっていない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、後述するステップＳ２８に処理を移す。蓄電池５５が放電中になっている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５が放電終止となったか否かを判定し（Ｓ２２）、放電終止となった場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５を充電に切り替える（Ｓ２３）と共に、加勢できないことを示すために加勢フラグをクリアし（Ｓ２４）、図４の処理を終了する。
【００４１】
ステップＳ２２で蓄電池５５が放電終止となっていない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、後述する図５の処理により主機３について加勢中であるか否かを判定し（Ｓ２５）、加勢中ではない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、後述する図６に示す処理により発電機８，８，８について加勢中であるか否かを判定する（Ｓ２６）。主機３及び発電機８，８，８について加勢中ではない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、加勢の必要がなくなったものと判定されるため、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５を充電に切り替え（Ｓ２７）、図４の処理を終了する。主機３について加勢中である場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、又は発電機８，８，８について加勢中である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５を放電中にしたまま図４の処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ２１で蓄電池５５が放電中にもなっていないと判定された場合（Ｓ２１：ＮＯ）、即ち、蓄電池５５が満充電となった後に充電が一時的に停止されている場合（ここでは加勢フラグが必ずセットされている）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５の残容量が自然放電等の要因で例えば９０％より少なくなったか否かを判定する（Ｓ２８）。依然として９０％より少なくなっていない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、主機３又は発電機８，８，８についての加勢が必要か否かを判定するために、図３のステップＳ１７に戻す。残容量が９０％より少なくなった場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５を充電に切り替えて（Ｓ２９）図４の処理を終了する。
【００４３】
上述した図４の放電中の処理により、蓄電池５５が放電終止になった場合と、放電中に主機３及び発電機８，８，８が何れも加勢中ではなくなった場合とについて蓄電池５５が充電に切り替えられる。また、図４（図３の一部を含む）に示す充放電が停止中の処理により、蓄電池５５の残容量が９０％より少なくなった場合に蓄電池５５の充電が再開され、加勢フラグがセットされている状態で主機３又は発電機８，８，８が加勢中となった場合に蓄電池５５が放電に切り替えられる。
【００４４】
以下では、ＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７を制御する処理について説明する。
図５は、主機３によるプロペラ１の駆動を加勢するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートであり、図６は、発電機８，８，８による電力の供給を加勢するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートである。図５及び６の処理は、終了後に一定の時間間隔（例えば２ｍｓ）をおいて継続的に起動される。
【００４５】
図５の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、加勢フラグがセットされているか否か（Ｓ３１）、即ち少なくとも主機３についての加勢が可能な状態であるか否かを判定し、セットされていない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、図５の処理を終了する。加勢フラグがセットされている場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、即ち主機３についての加勢が可能な状態にある場合、ＣＰＵ５９１は、回転数検出器５１が検出した回転数がガバナ４に設定された回転数より低いか否かを判定し（Ｓ３２）、低くない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、主軸３１の回転数の制御をガバナ４に委ねることとして図５の処理を終了する。
【００４６】
回転数検出器５１が検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数より低い場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、主機３について加勢を開始する（Ｓ３３）。ここでの開始と後述する終了とは、図示しないＲＡＭに記憶する（以下同様）。その後、ＣＰＵ５９１は、回転数検出器５１が新たに検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数以上になったか否かを判定し（Ｓ３４）、以上になった場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、主機３について加勢を終了するために、後述するステップＳ３８に処理を移す。
【００４７】
回転数検出器５１が検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数以上になっていない場合（Ｓ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、検出された回転数と設定された回転数との差分に基づいて加勢量を調整する（Ｓ３５）。ここでの調整方法は、ＤＣ／ＡＣインバータ５７からモータ５８に供給する電力を前記差分の大きさに応じて設定する。この場合に設定される電力の大きさは、回転数の偏差が速やかに収束するように、自動制御の理論を適用して適宜定めることができる。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ５９１は、所定時間（例えば２ｍｓの整数倍）の待機（Ｓ３６）後に、加勢フラグが依然としてセットされているか否かを判定し（Ｓ３７）、セットされている場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３４に戻す。ここで所定時間だけ待機するのは、加勢量の調整を所定時間ごとに行うためである。加勢フラグがセットされなくなった場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、主機３についての加勢を終了して（Ｓ３８）図５の処理を終了する。
【００４９】
上述した図５の処理により、主機３の加勢が可能な状態にあり、且つ検出回転数が設定回転数を下回る場合に、回転数の偏差に応じて主機３についての加勢量が調整され、加勢が可能な状態ではなくなった場合に加勢が中断される。
【００５０】
次に、図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、加勢フラグがセットされているか否か（Ｓ４１）、即ち少なくとも発電機８，８，８についての加勢が可能な状態であるか否かを判定し、セットされていない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、図６の処理を終了する。加勢フラグがセットされている場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、即ち発電機８，８，８についての加勢が可能な状態にある場合、ＣＰＵ５９１は、配電盤６の図示しない電力計が検出した発電電力が所定電力より大きいか否かを判定し（Ｓ４２）、大きくない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、発電機８，８，８についての加勢が不要であるものとして図６の処理を終了する。
【００５１】
電力計が検出した発電電力が所定電力より大きい場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、発電機８，８，８について加勢を開始する（Ｓ４３）。その後、ＣＰＵ５９１は、前記電力計が新たに検出した発電電力が、所定電力以下になったか否かを判定し（Ｓ４４）、以下になった場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、発電機８，８，８について加勢を終了するために、後述するステップＳ４８に処理を移す。
【００５２】
電力計が検出した発電電力が所定電力以下になっていない場合（Ｓ４４：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、検出された発電電力と所定電力との差分に基づいて加勢量を調整する（Ｓ４５）。このでの調整方法は、ＤＣ／ＡＣインバータ５６から配電盤６を介して電力負荷７に供給する電力を前記差分の大きさに応じて設定する。この場合に設定される電力の大きさは、適宜定めることができる。
【００５３】
次いで、ＣＰＵ５９１は、所定時間（例えば２ｍｓの整数倍）の待機（Ｓ４６）後に、加勢フラグが依然としてセットされているか否かを判定し（Ｓ４７）、セットされている場合（Ｓ４７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ４４に戻す。加勢フラグがセットされなくなった場合（Ｓ４７：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、発電機８，８，８についての加勢を終了して（Ｓ４８）図６の処理を終了する。
【００５４】
上述した図６の処理により、発電機８，８，８の加勢が可能な状態にあり、且つ発電電力が所定電力を上回る場合に、電力の超過量に応じて発電機８，８，８についての加勢量が調整され、加勢が可能な状態ではなくなった場合に加勢が中断される。
【００５５】
以上のように本実施の形態１によれば、ソーラーパネルが発電した電力によって蓄電池を充電し、ソーラーパネル及び蓄電池の何れか一方又は両方からＤＣ／ＡＣインバータを介して電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する。
これにより、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動が加勢される。従って、船舶のプロペラの駆動をアシスト（加勢）してトータルの燃費を改善することが可能となる。
【００５６】
また、主機の主軸の回転数の高／低に応じて、モータの駆動力を小／大に変化させる。
従って、プロペラに加わる負荷抵抗が変動してプロペラの回転数が変化する場合に、負荷抵抗の大／小に応じて、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力を大／小に調整することが可能となる。
【００５７】
更にまた、主機の主軸の回転数が、ガバナに対する回転数の設定値より高い場合、モータに電力を供給しないようにする。
従って、プロペラに加わる負荷抵抗が小さくなってプロペラの回転数が上昇した場合に、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力を必要最小限に抑制することが可能となる。
【００５８】
更にまた、太陽光発電による電力を、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに供給すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電池に蓄電する。
従って、日中に発電された豊富な電力を終日にわたって利用することが可能となる。
【００５９】
更にまた、主機によるプロペラの駆動を推進加勢装置で加勢するため、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置を船舶に好適に用いることが可能となる。
【００６０】
尚、実施の形態１にあっては、図３に示すステップＳ１７からＳ１９において、主機３又は発電機８，８，８について加勢中である場合に、蓄電池５５を放電させたが、これに限定されるものではない。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が出力する電圧が、設定されている電圧より低下した場合、即ち、太陽光発電による電力だけでは加勢できない場合に、蓄電池５５を放電させるようにしてもよい。
【００６１】
（実施の形態２）
実施の形態１が、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ５４を用いて１つの蓄電池５５に対する充放電を行う形態であるのに対し、実施の形態２は、充電及び放電夫々のためのＤＣ／ＤＣコンバータを用いて２つの蓄電池に対する充放電を交互に行う形態である。
図７は、本発明の実施の形態２に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。ここでは、図１との違いに着目して説明する。
【００６２】
推進加勢装置５は、ソーラーパネル５２が発電した直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５３と、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が変換した直流電力を変換する充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａと、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａによって充電されるリチウムイオン電池からなる蓄電池５５ａ，５５ｂと、該蓄電池５５ａ，５５ｂが放電した直流電力を変換する放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂと、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂが変換した直流電力を変換するＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａ，５４ｂの夫々と、蓄電池５５ａ，５５ｂとは、切替器５０によって切り替え可能に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５３，５４ａ，５４ｂ、ＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７及び切替器５０は、制御部５９のＩ／Ｏポート５９２と接続されている。
【００６３】
以下では、蓄電池５５ａ及び５５ｂの夫々が、切替器５０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａ及び５４ｂに接続されている状態を例にして説明する（切替器５０内部の実線参照）。
蓄電池５５ａが、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａから充電されて満充電となった場合、蓄電池５５ｂに充電する空き容量があるときは、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）。但し、蓄電池５５ｂに充電する空き容量がないときは、切り替えを行わずに充電を一時的に停止して過充電を回避する。
【００６４】
その後、蓄電池５５ｂが、放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂから放電して、例えば５０％を下回る残容量となった場合、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）と共に、新たに充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａと接続された蓄電池５５ｂに対する充電を開始する。
【００６５】
一方、蓄電池５５ｂが、放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂから放電して放電終始となった場合、充電中の蓄電池５５ａに残容量があって放電可能なときは、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）。但し、蓄電池５５ａに残容量がなくて放電不能のときは、切り替えを行わずに放電を一時的に停止して過放電を回避する。
【００６６】
その後、蓄電池５５ａが、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａから充電されて、例えば５０％を上回る残容量となった場合、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）と共に、新たに放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂと接続された蓄電池５５ａからの放電を開始する。
【００６７】
以下では、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａ，５４ｂを制御する処理について説明する。
図８は、蓄電池５５ａ,５５ｂの満充電及び放電終止を監視するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートであり、図９は、蓄電池５５ａ,５５ｂの充電及び放電を再開するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートである。図８及び９の処理は、周期的（例えば２ｍｓごと）に起動される。尚、図８及び９では、切替器５０の内部が実線で接続されている前提で、蓄電池５５ａ及び５５ｂの夫々を蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂと表示する。切替器５０の内部が破線で接続されている場合は、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂの夫々が蓄電池５５ｂ及び５５ａに対応する。
【００６８】
図８の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａ（蓄電池５５ａ 以下同様）が満充電になったか否かを判定し（Ｓ５０）、満充電になっていない場合（Ｓ５０：ＮＯ）、後述するステップＳ５４に処理を移す。蓄電池Ａが満充電になった場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂ（蓄電池５５ｂ 以下同様）の残容量が例えば９０％より少ないか否か、即ち、充電する空き容量が１０％以上あるか否かを判定する（Ｓ５１）。残容量が９０％より少なくない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａの動作を停止させることにより、充電を一時的に停止して（Ｓ５２）ステップＳ５４に処理を移す。この場合、加勢フラグはセットされており、蓄電池Ｂはいつでも放電して加勢可能な状態にある。残容量が９０％より少ない場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂに充電するために、切替器５０によって蓄電池Ａ及びＢを切り替え（Ｓ５３）、図８の処理を終了する。
【００６９】
その後、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂが放電終止となったか否かを判定し（Ｓ５４）、放電終止となっていない場合（Ｓ５４：ＮＯ）、図８の処理を終了する。放電終止となった場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａの残容量が例えば５０％より多いか否か、即ち、放電可能か否かを判定する（Ｓ５５）。残容量が５０％より多くない場合（Ｓ５５：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂの動作を停止させることにより、放電を一時的に停止する（Ｓ５６）と共に、加勢フラグをクリアして（Ｓ５７）図８の処理を終了する。この場合、蓄電池Ａはいつでも充電が可能な状態にある。残容量が５０％より多い場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａを放電させるために、切替器５０によって蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂを切り替える（Ｓ５８）と共に、加勢フラグをセットして（Ｓ５９）図８の処理を終了する。
【００７０】
次に、図９の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂに充電する空き容量がないためにステップＳ５２の処理によって蓄電池Ａの充電を停止しているか否かを判定し（Ｓ６１）、停止していない場合（Ｓ６１：ＮＯ）、後述するステップＳ６５に処理を移す。蓄電池Ａの充電を停止している場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）、即ち、ステップＳ５０の判定で蓄電池Ａが一旦満充電となっていた場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂが放電して残容量が例えば５０％より少なくなったか否かを判定し（Ｓ６２）、少なくなっていない場合（Ｓ６２：ＮＯ）、ステップＳ６５に処理を移す。蓄電池Ｂの残容量が５０％より少なくなった場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、切替器５０によって蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂを切り替え（Ｓ６３）た後、蓄電池Ｂを充電するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａの動作を再開させて充電を開始する（Ｓ６４）。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂは、蓄電池Ａに放電を開始させる。
【００７１】
その後、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂに残容量がないためにステップＳ５６の処理によって蓄電池Ｂの放電を停止しているか否かを判定し（Ｓ６５）、停止していない場合（Ｓ６５：ＮＯ）、図９の処理を終了する。蓄電池Ｂの放電を停止している場合（Ｓ６５：ＹＥＳ）、即ち、ステップＳ５４の判定で蓄電池Ｂが一旦放電終止となっていた場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａが充電されて残容量が例えば５０％より多くなったか否かを判定し（Ｓ６６）、多くなっていない場合（Ｓ６６：ＮＯ）、図９の処理を終了する。蓄電池Ａの残容量が５０％より多くなった場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、切替器５０によって蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂを切り替え（Ｓ６７）た後、蓄電池Ａに放電を開始させる（Ｓ６８）ために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂの動作を再開させて、図９の処理を終了する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａは、蓄電池Ｂの充電を開始する。
【００７２】
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
以上のように本実施の形態２によれば、２つの蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂに対して充放電を行うＤＣ／ＤＣコンバータを双方向にする必要がなく、充放電の制御を簡略化することが可能となる。また、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂの充放電を頻繁に切り替える必要がなく、電池寿命を延ばすことが可能となる。
【００７４】
尚、実施の形態１及び２にあっては、回転数検出器５１で主軸３１の回転数を検出したが、ガバナ４がプロペラ１の回転数を設定された回転数に制御する場合は、回転数検出器５１でプロペラシャフト１１の回転数を検出すればよい。また、減速機２を介してプロペラシャフト１１と主軸３１とを接続したが、プロペラシャフト１１と主軸３１とを直結するものであってもよい。
【００７５】
また、実施の形態１及び２にあっては、主軸３１の回転数の高／低に応じて、モータ５８の駆動力を小／大に変化させ、主軸３１の回転数が、ガバナ４に対する回転数の設定値より高い場合は、モータ５８に電力を供給しないようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、プロペラ１、プロペラシャフト１１又は主軸３１の回転角加速度を検出し、検出した回転角加速度の大／小に応じて、モータ５８の駆動力を小／大に変化させ、回転角加速度が正の値の場合、即ち回転数が増加傾向にある場合は、モータ５８に電力を供給しないようにしてもよい。
【００７６】
更にまた、実施の形態１及び２にあっては、蓄電池５５（又は５５ａ，５５ｂ）にリチウムイオン電池を用いたが、他の二次電池を用いてもよいし、大容量の電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。また、残容量の判定値として９０％及び５０％を用いたが、これに限定されるものではなく、設定にて適宜変更してもよい。
【００７７】
更にまた、実施の形態１及び２にあっては、太陽光を利用して発電したが、これに限定されるものではなく、風力、潮力、波力等の他の自然エネルギーや、振動、船体動揺等のエネルギーを利用して発電してもよい。
【００７８】
更にまた、実施の形態１及び２にあっては、発電機８，８，８の発電電力が所定電力を上回る場合に加勢したが、設定により、所定電力を適宜変更するようにしてもよい。また、発電機８，８，８の負荷の大きさを他の適当な手段で検出し、検出値が所定値より大きい場合に加勢するようにしてもよい。
【００７９】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１ プロペラ
１１ プロペラシャフト
２ 減速機
３ 主機（主駆動源）
３１ 主軸
４ ガバナ
５ 推進加勢装置
５１ 回転数検出器（検出手段）
５２ ソーラーパネル（請求項の発電機）
５５、５５ａ、５５ｂ 蓄電池
５８ モータ
５９ 制御部
５９１ ＣＰＵ
５９２ Ｉ／Ｏポート（取得手段）
８ 発電機（船内発電機）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動をアシストする推進加勢装置及び該推進加勢装置を備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの駆動力によって移動体の駆動をアシストするハイブリッド技術が急速に発達しており、船舶にあってはモータ又はモータ／ジェネレータの駆動力によってプロペラ（スクリュー）の駆動をアシストするハイブリッドシステムが考案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、エンジンが駆動するプロペラに加わる負荷トルクがエンジンの出力トルクを上回っている場合、電力源から電力が供給されるモータ／ジェネレータによってプロペラの駆動をアシストする船舶の推進装置が開示されている。この船舶の推進装置では、プロペラに加わる負荷トルクがエンジンの出力トルクを下回っている場合、エンジンがモータ／ジェネレータを駆動するようにしてあり、モータ／ジェネレータが発電した電力を蓄電池に蓄電することによって蓄電された電力を前記電力源とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、モータ／ジェネレータを発電機として使用しない場合は、モータ／ジェネレータがプロペラの駆動をアシストする際の電力源を確保し続けることが困難となる。一方、モータ／ジェネレータを発電機として使用した場合は、発電された電力を用いるアシストによって節約される燃料よりも、発電のために消費される燃料の方が多くなる場合があり、トータルの燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、船舶のプロペラの駆動をアシスト（加勢）してトータルの燃費を改善することが可能な推進加勢装置及び該推進加勢装置を備える船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る推進加勢装置は、発電機及び／又は蓄電池から電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置において、前記発電機は、自然エネルギーを用いて発電するようにしてあり、前記蓄電池は、前記発電機が発電した電力を充電するようにしてあることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、自然エネルギーを用いる発電機が発電した電力によって蓄電池を充電し、発電機及び蓄電池の何れか一方又は両方から電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する。
これにより、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動が加勢される。
【０００９】
本発明に係る推進加勢装置は、前記プロペラの回転数、又は前記プロペラを駆動する主駆動源の回転数を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出結果の高／低に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、プロペラの回転数又はプロペラの主駆動源の回転数の高／低に応じて、モータの駆動力を小／大に変化させる。
これにより、プロペラが減速機を介して主駆動源に駆動されているか否かに関わらずプロペラの回転数の変化の度合いが把握される。また、プロペラに加わる負荷抵抗が変動してプロペラの回転数が変化する場合に、負荷抵抗の大／小に応じて、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が大／小に調整される。
【００１１】
本発明に係る推進加勢装置は、前記回転数の設定値を取得する取得手段を備え、前記検出手段の検出結果が、前記取得手段の取得結果より高いか否かを判定する手段を備え、該手段が高いと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、プロペラの回転数又はプロペラの主駆動源の回転数が、夫々の回転数の設定値より高い場合、モータの駆動力を所定の駆動力より小さくする。
これにより、プロペラに加わる負荷抵抗が小さくなってプロペラの回転数が上昇した場合に、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が必要最小限に抑制される。
【００１３】
本発明に係る推進加勢装置は、前記プロペラ又は該プロペラの主駆動源の回転角加速度を検出する検出手段を備え、該検出手段の検出結果の大／小に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、プロペラシャフトの角加速度又はプロペラの主駆動源の主軸の角加速度、即ち、プロペラの回転数の変化率又は主駆動源の回転数の変化率の大／小に応じて、モータの駆動力を小／大に変化させる。
これにより、プロペラに加わる負荷抵抗が変動してプロペラの回転数の変化率が正負に変化する場合に、負荷抵抗の大／小に応じて、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が大／小に調整される。
【００１５】
本発明に係る推進加勢装置は、前記検出手段の検出結果が所定値より大きいか否かを判定する手段を備え、該手段が大きいと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、プロペラ又はプロペラの主駆動源の回転角加速度、即ち、プロペラの回転数又は主駆動源の回転数の変化率が、所定値より大きい場合、モータの駆動力を所定の駆動力より小さくする。
これにより、プロペラに加わる負荷抵抗が小さくなってプロペラの回転数が例えば増加傾向となった場合に、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力が必要最小限に抑制される。
【００１７】
本発明に係る推進加勢装置は、前記自然エネルギーは、太陽光であることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、太陽光発電による電力をモータに供給すると共に蓄電池に蓄電する。
これにより、日中に発電された豊富な電力が終日にわたって利用される。
【００１９】
本発明に係る船舶は、上述の推進加勢装置と、プロペラと、該プロペラを駆動する主駆動源とを備え、該主駆動源によるプロペラの駆動を、前記推進加勢装置で加勢するようにしてあることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、主駆動源によるプロペラの駆動を上述の推進加勢装置で加勢するため、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置が船舶に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動が加勢される。
従って、船舶のプロペラの駆動を加勢してトータルの燃費を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。
【図２】主機の負荷の変化を模式的に示す説明図である。
【図３】蓄電池の充放電を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】蓄電池の充放電を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】主機によるプロペラの駆動を加勢するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】発電機による電力の供給を加勢するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。
【図８】蓄電池の満充電及び放電終止を監視するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】蓄電池の充電及び放電を再開するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。図中１は船舶を推進させるプロペラであり、プロペラ１のプロペラシャフト１１は、減速機２を介して主機（主駆動源）３の主軸３１と接続されている。主軸３１の回転数は、推進加勢装置５が備える回転数検出器５１によって検出され、検出された回転数がガバナ４に与えられる。ガバナ４は、図示しない回転数の設定手段を有しており、設定された回転数と回転数検出器５１から与えられる回転数との差分に応じ、アクチュエータ４２を用いて燃料ポンプ３２による主機３への燃料の供給量を２ｍｓごとに調整する。これにより、主機３の主軸３１の回転数が、設定された回転数に近づくように制御される。
【００２４】
推進加勢装置５は、太陽光を用いて発電するソーラーパネル（請求項の発電機）５２と、該ソーラーパネル５２が発電した直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５３と、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が変換した直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５４及びＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７と、リチウムイオン電池からなる蓄電池５５と、減速機２を介してプロペラ１の駆動を加勢するモータ５８とを備える。蓄電池５５は双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ５４と接続されており、モータ５８はＤＣ／ＡＣインバータ５７と接続されている。図１では、電力の供給路を太い実線で示し、電力が供給される方向を白抜きの矢印で示し、後述する信号の伝送路を矢印付きの細い実線で示す。
【００２５】
推進加勢装置５は、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３，５４及びＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７の動作を制御する制御部５９を備える。制御部５９は、ＣＰＵ５９１を有し、該ＣＰＵ５９１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ及び一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ（何れも図示せず）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３，５４及びＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７を制御する信号の入出力を行うＩ／Ｏポート５９２とにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート５９２には、また、回転数検出器５１が検出した回転数と、ガバナ４に設定された回転数とが与えられる。ＣＰＵ５９１がＩ／Ｏポート５９２を介してアナログの信号を入出力する場合は、図示しないＡ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータを用いる。
【００２６】
ＤＣ／ＡＣインバータ５６が変換した交流電力は、配電盤６を介して船舶内の電力負荷７に与えられる。該電力負荷７には、また、発電機（船内発電機）８，８，８が発電した電力が与えられる。発電機８，８，８から電力負荷７に与えられる電力、即ち発電電力は、配電盤６が有する電力計（図示せず）によって検出され、検出された発電電力がＩ／Ｏポート５９２に与えられる。
【００２７】
ＣＰＵ５９１は、前記ＲＯＭに予め格納されている制御プログラムに従って、推進加勢装置５の機能を実現するための処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５９１は、Ｉ／Ｏポート５９２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５３を制御することにより、ソーラーパネル５２が発電する電力について最大電力追従制御（MPPT:Maximum Power Point Tracking ）を行うと共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３の出力電圧が一定となるようにする。ＣＰＵ５９１は、更に、Ｉ／Ｏポート５９２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御することにより、蓄電池５５に対する充放電の切り替えと、充電の停止及び開始の切り替えとを行う。この間、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５の満充電及び放電終止を検出すると共に、充放電電流を検出して残容量を算出する。
【００２８】
ＣＰＵ５９１は、また、Ｉ／Ｏポート５９２を介してＤＣ／ＡＣインバータ５６を制御することにより、電力負荷７に与える交流電力の大きさを調整する。より具体的には、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＡＣインバータ５６が生成する交流電圧が、発電機８，８，８が発電する交流電圧と同位相及び同電圧になり、且つ、前記電力計が検出する発電電力が所定電力を超えないように制御する。これにより、発電機８，８，８による電力の供給が加勢される。
【００２９】
次に、ＤＣ／ＡＣインバータ５７の制御方法について説明する。
図２は、主機３の負荷の変化を模式的に示す説明図である。図中横軸は時間を表し、縦軸は、プロペラ１に加わる抵抗負荷に応じた主機３の負荷を表す。船舶は、風、潮流、波、うねり等の外乱を受けて航行する場合、外乱の変化に応じて船速が変化し、プロペラ１に加わる抵抗負荷及び主機３の負荷も変化する。図２では、簡単のために、周期的な波を受けて船舶が航行する場合について示してある。主機３の負荷を示す曲線を上下略均等に２分割する縦軸の位置は、船舶の巡航状態での負荷を表す。巡航状態では、主軸３１は設定された回転数で回転しており、主機３の負荷は一定である。
【００３０】
平均的な水位より高い波の山に船舶が差し掛かった場合、船体に加わる波の抵抗が増大すると共に波の傾斜方向上流側に船体が向かうために船速が低下する。これにより、船首方向からプロペラ１に向けて流れる水流の流速が低下し、プロペラ１が受ける負荷抵抗が増大して主機３の負荷が増大する。この負荷は、波のほぼ頂点で極大となる。一方、船舶が波の頂点から谷に向かう場合、船体に加わる波の抵抗が減少すると共に波の傾斜方向下流側に船体が向かうために船速が増大する。これにより、船首方向からプロペラ１に向けて流れる水流の流速が増大し、プロペラ１が受ける負荷抵抗が低下して主機３の負荷が減少する。この負荷は、波のほぼ谷底で極小となる。このようにして、主機３の負荷は、船舶が受ける波の山及び谷に応じて増減する。
【００３１】
ところで、主機３に燃料ポンプ３２から供給される燃料が一定の場合、主機３の負荷の増／減に応じて主軸３１の回転数が低下／上昇する。上述したガバナ４による制御は、上記増／減を相殺するように燃料ポンプ３２による燃料の供給を増／減させるが、その制御周期が２ｍｓであることから、主機３が有する複数のシリンダの全てに制御が及んで主軸３１の回転数の偏差が抑えられるまでにタイムラグが生じる。
【００３２】
そこで、本実施の形態１では、主機３の負荷の増加に伴って主軸３１の回転数が低下した場合、ＤＣ／ＡＣインバータ５７からモータ５８に供給される電力をＣＰＵ５９１が調整することによって、主機３によるプロペラ１の駆動がモータ５８の駆動力で加勢されるようにする。主機３の負荷の減少に伴って主軸３１の回転数が増加した場合は、プロペラ１の駆動を加勢する必要がなく、主軸３１の回転数は、ガバナ４の制御によって設定された回転数に近付けられる。
【００３３】
具体的には、ＣＰＵ５９１は、回転数検出器５１が検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数より高い場合（又は低い場合）、モータ５８に供給する電力がゼロとなるように（又は検出した回転数の高／低に応じてモータ５８に供給する電力が小／大に変化するように）ＤＣ／ＡＣインバータ５７を調整する。このような制御により、図２に斜線で示す範囲の主機３の負荷が、巡航状態での負荷にまで軽減される。
【００３４】
以下では、上述した船舶の推進加勢装置５における制御部５９の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。先ず、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４を制御する処理について説明する。
図３及び４は、蓄電池５５の充放電を制御するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートである。図３の処理は、ＣＰＵ５９１による初期化処理の後、周期的（例えば２ｍｓごと）に起動される。本処理が最初に起動されたときは、蓄電池５５が充電されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５４が設定されており、主機３及び発電機８，８，８についての加勢が可能であることを示す加勢フラグがクリアされている。
【００３５】
尚、蓄電池５５に対する充放電電流は、図３及び４の処理とは別の周期的処理にて制御される。例えば充電の場合、充電電流の最適値が時々刻々算出されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３から十分な直流電力が供給される限り、算出された充電電流で蓄電池５５が充電される。放電の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４がＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７に対して出力する電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が出力するように設定されている電圧より少し低い一定電圧となるように制御される。これにより、ソーラーパネル５２が発電した電力が不足してＤＣ／ＤＣコンバータ５３が出力する電圧が低下するまでは、蓄電池５５からＤＣ／ＤＣコンバータ５４を介して放電する電流が抑制される。
【００３６】
図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５が充電中になっているか否かを判定し（Ｓ１１）、充電中になっていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、後述するステップＳ２１（図４参照）に処理を移す。蓄電池５５が充電中になっている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５が満充電になったか否かを判定し（Ｓ１２）、満充電になった場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の動作を停止させることにより、充電を一時的に停止して（Ｓ１３）図３の処理を終了する。この場合、加勢フラグはセットされており、蓄電池５５は充電中でも放電中でもない状態となる。
【００３７】
蓄電池５５が満充電になっていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５の残容量が少ないために加勢フラグがクリアされているか否かを判定する（Ｓ１４）。加勢フラグがクリアされている場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、他の周期的処理で算出されている蓄電池５５の残容量が例えば５０％より大きいか否かを判定し（Ｓ１５）、５０％より大きくない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、そのまま図３の処理を終了する。残容量が５０％より大きい場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５が放電可能な残容量にまで回復したものとして加勢フラグをセットし（Ｓ１６）、図３の処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ１４で加勢フラグがクリアされていない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、後述する図５に示す処理により主機３について加勢中であるか否かを判定し（Ｓ１７）、加勢中ではない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、後述する図６に示す処理により発電機８，８，８について加勢中であるか否かを判定する（Ｓ１８）。主機３及び発電機８，８，８について加勢中ではない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５を充電中にしたまま図３の処理を終了する。主機３について加勢中である場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、又は発電機８，８，８について加勢中である場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、実際に加勢できる状態にするために、蓄電池５５が放電する（Ｓ１９）ようにＤＣ／ＤＣコンバータ５４を設定して、図３の処理を終了する。
【００３９】
上述した図３の充電中の処理により、蓄電池５５が満充電になった場合に充電が一時的に停止され、蓄電池５５の残容量が例えば５０％まで回復した場合に加勢フラグがセットされ、加勢フラグがセットされている状態で主機３又は発電機８，８，８が加勢中となった場合に蓄電池５５が放電に切り替えられる。
【００４０】
図４に移って、ステップＳ１１で蓄電池５５が充電中になっていないと判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５が放電中になっているか否かを判定し（Ｓ２１）、放電中にもなっていない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、後述するステップＳ２８に処理を移す。蓄電池５５が放電中になっている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５が放電終止となったか否かを判定し（Ｓ２２）、放電終止となった場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５を充電に切り替える（Ｓ２３）と共に、加勢できないことを示すために加勢フラグをクリアし（Ｓ２４）、図４の処理を終了する。
【００４１】
ステップＳ２２で蓄電池５５が放電終止となっていない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、後述する図５の処理により主機３について加勢中であるか否かを判定し（Ｓ２５）、加勢中ではない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、後述する図６に示す処理により発電機８，８，８について加勢中であるか否かを判定する（Ｓ２６）。主機３及び発電機８，８，８について加勢中ではない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、加勢の必要がなくなったものと判定されるため、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５を充電に切り替え（Ｓ２７）、図４の処理を終了する。主機３について加勢中である場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、又は発電機８，８，８について加勢中である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５を放電中にしたまま図４の処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ２１で蓄電池５５が放電中にもなっていないと判定された場合（Ｓ２１：ＮＯ）、即ち、蓄電池５５が満充電となった後に充電が一時的に停止されている場合（ここでは加勢フラグが必ずセットされている）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池５５の残容量が自然放電等の要因で例えば９０％より少なくなったか否かを判定する（Ｓ２８）。依然として９０％より少なくなっていない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、主機３又は発電機８，８，８についての加勢が必要か否かを判定するために、図３のステップＳ１７に戻す。残容量が９０％より少なくなった場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の設定によって蓄電池５５を充電に切り替えて（Ｓ２９）図４の処理を終了する。
【００４３】
上述した図４の放電中の処理により、蓄電池５５が放電終止になった場合と、放電中に主機３及び発電機８，８，８が何れも加勢中ではなくなった場合とについて蓄電池５５が充電に切り替えられる。また、図４（図３の一部を含む）に示す充放電が停止中の処理により、蓄電池５５の残容量が９０％より少なくなった場合に蓄電池５５の充電が再開され、加勢フラグがセットされている状態で主機３又は発電機８，８，８が加勢中となった場合に蓄電池５５が放電に切り替えられる。
【００４４】
以下では、ＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７を制御する処理について説明する。
図５は、主機３によるプロペラ１の駆動を加勢するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートであり、図６は、発電機８，８，８による電力の供給を加勢するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートである。図５及び６の処理は、終了後に一定の時間間隔（例えば２ｍｓ）をおいて継続的に起動される。
【００４５】
図５の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、加勢フラグがセットされているか否か（Ｓ３１）、即ち少なくとも主機３についての加勢が可能な状態であるか否かを判定し、セットされていない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、図５の処理を終了する。加勢フラグがセットされている場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、即ち主機３についての加勢が可能な状態にある場合、ＣＰＵ５９１は、回転数検出器５１が検出した回転数がガバナ４に設定された回転数より低いか否かを判定し（Ｓ３２）、低くない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、主軸３１の回転数の制御をガバナ４に委ねることとして図５の処理を終了する。
【００４６】
回転数検出器５１が検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数より低い場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、主機３について加勢を開始する（Ｓ３３）。ここでの開始と後述する終了とは、図示しないＲＡＭに記憶する（以下同様）。その後、ＣＰＵ５９１は、回転数検出器５１が新たに検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数以上になったか否かを判定し（Ｓ３４）、以上になった場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、主機３について加勢を終了するために、後述するステップＳ３８に処理を移す。
【００４７】
回転数検出器５１が検出した回転数が、ガバナ４に設定された回転数以上になっていない場合（Ｓ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、検出された回転数と設定された回転数との差分に基づいて加勢量を調整する（Ｓ３５）。ここでの調整方法は、ＤＣ／ＡＣインバータ５７からモータ５８に供給する電力を前記差分の大きさに応じて設定する。この場合に設定される電力の大きさは、回転数の偏差が速やかに収束するように、自動制御の理論を適用して適宜定めることができる。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ５９１は、所定時間（例えば２ｍｓの整数倍）の待機（Ｓ３６）後に、加勢フラグが依然としてセットされているか否かを判定し（Ｓ３７）、セットされている場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３４に戻す。ここで所定時間だけ待機するのは、加勢量の調整を所定時間ごとに行うためである。加勢フラグがセットされなくなった場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、主機３についての加勢を終了して（Ｓ３８）図５の処理を終了する。
【００４９】
上述した図５の処理により、主機３の加勢が可能な状態にあり、且つ検出回転数が設定回転数を下回る場合に、回転数の偏差に応じて主機３についての加勢量が調整され、加勢が可能な状態ではなくなった場合に加勢が中断される。
【００５０】
次に、図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、加勢フラグがセットされているか否か（Ｓ４１）、即ち少なくとも発電機８，８，８についての加勢が可能な状態であるか否かを判定し、セットされていない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、図６の処理を終了する。加勢フラグがセットされている場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、即ち発電機８，８，８についての加勢が可能な状態にある場合、ＣＰＵ５９１は、配電盤６の図示しない電力計が検出した発電電力が所定電力より大きいか否かを判定し（Ｓ４２）、大きくない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、発電機８，８，８についての加勢が不要であるものとして図６の処理を終了する。
【００５１】
電力計が検出した発電電力が所定電力より大きい場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、発電機８，８，８について加勢を開始する（Ｓ４３）。その後、ＣＰＵ５９１は、前記電力計が新たに検出した発電電力が、所定電力以下になったか否かを判定し（Ｓ４４）、以下になった場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、発電機８，８，８について加勢を終了するために、後述するステップＳ４８に処理を移す。
【００５２】
電力計が検出した発電電力が所定電力以下になっていない場合（Ｓ４４：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、検出された発電電力と所定電力との差分に基づいて加勢量を調整する（Ｓ４５）。このでの調整方法は、ＤＣ／ＡＣインバータ５６から配電盤６を介して電力負荷７に供給する電力を前記差分の大きさに応じて設定する。この場合に設定される電力の大きさは、適宜定めることができる。
【００５３】
次いで、ＣＰＵ５９１は、所定時間（例えば２ｍｓの整数倍）の待機（Ｓ４６）後に、加勢フラグが依然としてセットされているか否かを判定し（Ｓ４７）、セットされている場合（Ｓ４７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ４４に戻す。加勢フラグがセットされなくなった場合（Ｓ４７：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、発電機８，８，８についての加勢を終了して（Ｓ４８）図６の処理を終了する。
【００５４】
上述した図６の処理により、発電機８，８，８の加勢が可能な状態にあり、且つ発電電力が所定電力を上回る場合に、電力の超過量に応じて発電機８，８，８についての加勢量が調整され、加勢が可能な状態ではなくなった場合に加勢が中断される。
【００５５】
以上のように本実施の形態１によれば、ソーラーパネルが発電した電力によって蓄電池を充電し、ソーラーパネル及び蓄電池の何れか一方又は両方からＤＣ／ＡＣインバータを介して電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する。
これにより、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動が加勢される。従って、船舶のプロペラの駆動をアシスト（加勢）してトータルの燃費を改善することが可能となる。
【００５６】
また、主機の主軸の回転数の高／低に応じて、モータの駆動力を小／大に変化させる。
従って、プロペラに加わる負荷抵抗が変動してプロペラの回転数が変化する場合に、負荷抵抗の大／小に応じて、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力を大／小に調整することが可能となる。
【００５７】
更にまた、主機の主軸の回転数が、ガバナに対する回転数の設定値より高い場合、モータに電力を供給しないようにする。
従って、プロペラに加わる負荷抵抗が小さくなってプロペラの回転数が上昇した場合に、プロペラの駆動を加勢するモータの駆動力を必要最小限に抑制することが可能となる。
【００５８】
更にまた、太陽光発電による電力を、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに供給すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電池に蓄電する。
従って、日中に発電された豊富な電力を終日にわたって利用することが可能となる。
【００５９】
更にまた、主機によるプロペラの駆動を推進加勢装置で加勢するため、自然エネルギーに由来する電力で回転するモータによってプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置を船舶に好適に用いることが可能となる。
【００６０】
尚、実施の形態１にあっては、図３に示すステップＳ１７からＳ１９において、主機３又は発電機８，８，８について加勢中である場合に、蓄電池５５を放電させたが、これに限定されるものではない。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が出力する電圧が、設定されている電圧より低下した場合、即ち、太陽光発電による電力だけでは加勢できない場合に、蓄電池５５を放電させるようにしてもよい。
【００６１】
（実施の形態２）
実施の形態１が、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ５４を用いて１つの蓄電池５５に対する充放電を行う形態であるのに対し、実施の形態２は、充電及び放電夫々のためのＤＣ／ＤＣコンバータを用いて２つの蓄電池に対する充放電を交互に行う形態である。
図７は、本発明の実施の形態２に係る船舶の要部構成を示すブロック図である。ここでは、図１との違いに着目して説明する。
【００６２】
推進加勢装置５は、ソーラーパネル５２が発電した直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５３と、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が変換した直流電力を変換する充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａと、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａによって充電されるリチウムイオン電池からなる蓄電池５５ａ，５５ｂと、該蓄電池５５ａ，５５ｂが放電した直流電力を変換する放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂと、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂが変換した直流電力を変換するＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａ，５４ｂの夫々と、蓄電池５５ａ，５５ｂとは、切替器５０によって切り替え可能に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５３，５４ａ，５４ｂ、ＤＣ／ＡＣインバータ５６，５７及び切替器５０は、制御部５９のＩ／Ｏポート５９２と接続されている。
【００６３】
以下では、蓄電池５５ａ及び５５ｂの夫々が、切替器５０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａ及び５４ｂに接続されている状態を例にして説明する（切替器５０内部の実線参照）。
蓄電池５５ａが、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａから充電されて満充電となった場合、蓄電池５５ｂに充電する空き容量があるときは、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）。但し、蓄電池５５ｂに充電する空き容量がないときは、切り替えを行わずに充電を一時的に停止して過充電を回避する。
【００６４】
その後、蓄電池５５ｂが、放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂから放電して、例えば５０％を下回る残容量となった場合、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）と共に、新たに充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａと接続された蓄電池５５ｂに対する充電を開始する。
【００６５】
一方、蓄電池５５ｂが、放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂから放電して放電終始となった場合、充電中の蓄電池５５ａに残容量があって放電可能なときは、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）。但し、蓄電池５５ａに残容量がなくて放電不能のときは、切り替えを行わずに放電を一時的に停止して過放電を回避する。
【００６６】
その後、蓄電池５５ａが、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａから充電されて、例えば５０％を上回る残容量となった場合、切替器５０によって蓄電池５５ａと蓄電池５５ｂとを切り替える（切替器５０内部の破線参照）と共に、新たに放電用のＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂと接続された蓄電池５５ａからの放電を開始する。
【００６７】
以下では、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａ，５４ｂを制御する処理について説明する。
図８は、蓄電池５５ａ,５５ｂの満充電及び放電終止を監視するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートであり、図９は、蓄電池５５ａ,５５ｂの充電及び放電を再開するＣＰＵ５９１の処理手順を示すフローチャートである。図８及び９の処理は、周期的（例えば２ｍｓごと）に起動される。尚、図８及び９では、切替器５０の内部が実線で接続されている前提で、蓄電池５５ａ及び５５ｂの夫々を蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂと表示する。切替器５０の内部が破線で接続されている場合は、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂの夫々が蓄電池５５ｂ及び５５ａに対応する。
【００６８】
図８の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａ（蓄電池５５ａ 以下同様）が満充電になったか否かを判定し（Ｓ５０）、満充電になっていない場合（Ｓ５０：ＮＯ）、後述するステップＳ５４に処理を移す。蓄電池Ａが満充電になった場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂ（蓄電池５５ｂ 以下同様）の残容量が例えば９０％より少ないか否か、即ち、充電する空き容量が１０％以上あるか否かを判定する（Ｓ５１）。残容量が９０％より少なくない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａの動作を停止させることにより、充電を一時的に停止して（Ｓ５２）ステップＳ５４に処理を移す。この場合、加勢フラグはセットされており、蓄電池Ｂはいつでも放電して加勢可能な状態にある。残容量が９０％より少ない場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂに充電するために、切替器５０によって蓄電池Ａ及びＢを切り替え（Ｓ５３）、図８の処理を終了する。
【００６９】
その後、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂが放電終止となったか否かを判定し（Ｓ５４）、放電終止となっていない場合（Ｓ５４：ＮＯ）、図８の処理を終了する。放電終止となった場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａの残容量が例えば５０％より多いか否か、即ち、放電可能か否かを判定する（Ｓ５５）。残容量が５０％より多くない場合（Ｓ５５：ＮＯ）、ＣＰＵ５９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂの動作を停止させることにより、放電を一時的に停止する（Ｓ５６）と共に、加勢フラグをクリアして（Ｓ５７）図８の処理を終了する。この場合、蓄電池Ａはいつでも充電が可能な状態にある。残容量が５０％より多い場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａを放電させるために、切替器５０によって蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂを切り替える（Ｓ５８）と共に、加勢フラグをセットして（Ｓ５９）図８の処理を終了する。
【００７０】
次に、図９の処理が起動された場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂに充電する空き容量がないためにステップＳ５２の処理によって蓄電池Ａの充電を停止しているか否かを判定し（Ｓ６１）、停止していない場合（Ｓ６１：ＮＯ）、後述するステップＳ６５に処理を移す。蓄電池Ａの充電を停止している場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）、即ち、ステップＳ５０の判定で蓄電池Ａが一旦満充電となっていた場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ｂが放電して残容量が例えば５０％より少なくなったか否かを判定し（Ｓ６２）、少なくなっていない場合（Ｓ６２：ＮＯ）、ステップＳ６５に処理を移す。蓄電池Ｂの残容量が５０％より少なくなった場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、切替器５０によって蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂを切り替え（Ｓ６３）た後、蓄電池Ｂを充電するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａの動作を再開させて充電を開始する（Ｓ６４）。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂは、蓄電池Ａに放電を開始させる。
【００７１】
その後、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂに残容量がないためにステップＳ５６の処理によって蓄電池Ｂの放電を停止しているか否かを判定し（Ｓ６５）、停止していない場合（Ｓ６５：ＮＯ）、図９の処理を終了する。蓄電池Ｂの放電を停止している場合（Ｓ６５：ＹＥＳ）、即ち、ステップＳ５４の判定で蓄電池Ｂが一旦放電終止となっていた場合、ＣＰＵ５９１は、蓄電池Ａが充電されて残容量が例えば５０％より多くなったか否かを判定し（Ｓ６６）、多くなっていない場合（Ｓ６６：ＮＯ）、図９の処理を終了する。蓄電池Ａの残容量が５０％より多くなった場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５９１は、切替器５０によって蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂを切り替え（Ｓ６７）た後、蓄電池Ａに放電を開始させる（Ｓ６８）ために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ｂの動作を再開させて、図９の処理を終了する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４ａは、蓄電池Ｂの充電を開始する。
【００７２】
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
以上のように本実施の形態２によれば、２つの蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂに対して充放電を行うＤＣ／ＤＣコンバータを双方向にする必要がなく、充放電の制御を簡略化することが可能となる。また、蓄電池Ａ及び蓄電池Ｂの充放電を頻繁に切り替える必要がなく、電池寿命を延ばすことが可能となる。
【００７４】
尚、実施の形態１及び２にあっては、回転数検出器５１で主軸３１の回転数を検出したが、ガバナ４がプロペラ１の回転数を設定された回転数に制御する場合は、回転数検出器５１でプロペラシャフト１１の回転数を検出すればよい。また、減速機２を介してプロペラシャフト１１と主軸３１とを接続したが、プロペラシャフト１１と主軸３１とを直結するものであってもよい。
【００７５】
また、実施の形態１及び２にあっては、主軸３１の回転数の高／低に応じて、モータ５８の駆動力を小／大に変化させ、主軸３１の回転数が、ガバナ４に対する回転数の設定値より高い場合は、モータ５８に電力を供給しないようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、プロペラ１、プロペラシャフト１１又は主軸３１の回転角加速度を検出し、検出した回転角加速度の大／小に応じて、モータ５８の駆動力を小／大に変化させ、回転角加速度が正の値の場合、即ち回転数が増加傾向にある場合は、モータ５８に電力を供給しないようにしてもよい。
【００７６】
更にまた、実施の形態１及び２にあっては、蓄電池５５（又は５５ａ，５５ｂ）にリチウムイオン電池を用いたが、他の二次電池を用いてもよいし、大容量の電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。また、残容量の判定値として９０％及び５０％を用いたが、これに限定されるものではなく、設定にて適宜変更してもよい。
【００７７】
更にまた、実施の形態１及び２にあっては、太陽光を利用して発電したが、これに限定されるものではなく、風力、潮力、波力等の他の自然エネルギーや、振動、船体動揺等のエネルギーを利用して発電してもよい。
【００７８】
更にまた、実施の形態１及び２にあっては、発電機８，８，８の発電電力が所定電力を上回る場合に加勢したが、設定により、所定電力を適宜変更するようにしてもよい。また、発電機８，８，８の負荷の大きさを他の適当な手段で検出し、検出値が所定値より大きい場合に加勢するようにしてもよい。
【００７９】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１ プロペラ
１１ プロペラシャフト
２ 減速機
３ 主機（主駆動源）
３１ 主軸
４ ガバナ
５ 推進加勢装置
５１ 回転数検出器（検出手段）
５２ ソーラーパネル（請求項の発電機）
５５、５５ａ、５５ｂ 蓄電池
５８ モータ
５９ 制御部
５９１ ＣＰＵ
５９２ Ｉ／Ｏポート（取得手段）
８ 発電機（船内発電機）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機及び／又は蓄電池から電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置において、
前記発電機は、自然エネルギーを用いて発電するようにしてあり、
前記蓄電池は、前記発電機が発電した電力を充電するようにしてあること
を特徴とする推進加勢装置。
【請求項２】
前記プロペラの回転数、又は前記プロペラを駆動する主駆動源の回転数を検出する検出手段を備え、
該検出手段の検出結果の高／低に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の推進加勢装置。
【請求項３】
前記回転数の設定値を取得する取得手段を備え、
前記検出手段の検出結果が、前記取得手段の取得結果より高いか否かを判定する手段を備え、
該手段が高いと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の推進加勢装置。
【請求項４】
前記プロペラ又は該プロペラの主駆動源の回転角加速度を検出する検出手段を備え、
該検出手段の検出結果の大／小に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の推進加勢装置。
【請求項５】
前記検出手段の検出結果が所定値より大きいか否かを判定する手段を備え、
該手段が大きいと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあること
を特徴とする請求項４に記載の推進加勢装置。
【請求項６】
前記自然エネルギーは、太陽光であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の推進加勢装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の推進加勢装置と、
プロペラと、
該プロペラを駆動する主駆動源とを備え、
該主駆動源によるプロペラの駆動を、前記推進加勢装置で加勢するようにしてあること
を特徴とする船舶。
【請求項１】
発電機及び／又は蓄電池から電力が供給されるモータの駆動力によって船舶のプロペラの駆動を加勢する推進加勢装置において、
前記発電機は、自然エネルギーを用いて発電するようにしてあり、
前記蓄電池は、前記発電機が発電した電力を充電するようにしてあること
を特徴とする推進加勢装置。
【請求項２】
前記プロペラの回転数、又は前記プロペラを駆動する主駆動源の回転数を検出する検出手段を備え、
該検出手段の検出結果の高／低に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の推進加勢装置。
【請求項３】
前記回転数の設定値を取得する取得手段を備え、
前記検出手段の検出結果が、前記取得手段の取得結果より高いか否かを判定する手段を備え、
該手段が高いと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の推進加勢装置。
【請求項４】
前記プロペラ又は該プロペラの主駆動源の回転角加速度を検出する検出手段を備え、
該検出手段の検出結果の大／小に応じて前記モータの駆動力を小／大に変化させるようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の推進加勢装置。
【請求項５】
前記検出手段の検出結果が所定値より大きいか否かを判定する手段を備え、
該手段が大きいと判定した場合、前記モータの駆動力を所定の駆動力より小さくするようにしてあること
を特徴とする請求項４に記載の推進加勢装置。
【請求項６】
前記自然エネルギーは、太陽光であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の推進加勢装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の推進加勢装置と、
プロペラと、
該プロペラを駆動する主駆動源とを備え、
該主駆動源によるプロペラの駆動を、前記推進加勢装置で加勢するようにしてあること
を特徴とする船舶。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０６５９８（Ｐ２０１２−２０６５９８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３４０４（Ｐ２０１１−７３４０４）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５９１０８３１１８）ツネイシホールディングス株式会社 (18)
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５９１０８３１１８）ツネイシホールディングス株式会社 (18)
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