(57)【要約】【課題】エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を切換可能としたハイブリッドシステムにおいて、電動機器による航走の場合にも、エンジン駆動時の航走の場合と、略同様の操作感覚を得ること。【解決手段】エンジン２、モータ５、および動力伝達装置３からなり、エンジン２による航走、エンジン２およびモータ５による航走、並びにモータ５による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、モータ５による航走を行う場合には、中立状態においても、予め設定された目標回転数にてモータ５を駆動する。【選択図】        図５
2004255972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、
電動機器の回転数を調節する電動機器回転数調節手段を備えるとともに、
電動機器による航走を行う場合には、中立状態においても、予め設定された目標回転数にて電動機器を駆動することを特徴とするハイブリッドシステム。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、中立状態での目標回転数を手動により調整する目標回転数調整手段を備えることを特徴とするハイブリッドシステム。
【請求項３】
エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、
船体の進行方向を切り換える操作具の操作速度を検出する操作速度検出手段と、エンジンの回転数を一定に維持可能なエンジン回転数調節手段と、電動機器の回転数を増減する電動機器回転数調節手段とを備え、
エンジンおよび電動機器による航走時に、操作具の中立位置からの操作速度が所定速度以上であった場合には、
クラッチの嵌入の開始から完了までの間は、エンジンの回転数をエンジン回転数調節手段により予め設定されたアイドル回転数に維持するとともに、電動機器の回転数をエンジンのアイドル回転数よりも低い回転数に保持することを特徴とするハイブリッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッドシステムに関し、特に、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を切換可能としたハイブリッドシステムに関する。なお、本発明における「ハイブリッド」とは、エンジンと電動機器から機械的駆動力を得るという意味である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を切換可能としたハイブリッドシステムが知られており、例えば、電気自動車や船舶等に用いられている。
このハイブリッドシステムにおいて、電動機器による航走（モータ単独航走）を行う場合、中立状態では、モータを停止させる制御を行っていた。つまり、動力伝達装置のクラッチ中立時においては、モータを回転させないことにより、動力伝達を停止させていた（例えば図５の破線）。
また、エンジンおよび電動機器による航走（エンジンアシスト）を行う場合、動力伝達装置のクラッチの嵌入を次のように制御していた。クラッチ嵌入の操作と同時にエンジンの回転数を制御し、エンジン回転数がモータ回転数と一致、または、エンジン回転数がモータ回転数を上回ったときに、クラッチの嵌入を行うように制御していた。そして、レギュレータレバーのような１つの操作具で、エンジン回転数とモータ回転数を制御することとしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０４５１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のハイブリッドシステムにおいては、次のような不具合があった。
前述のモータ単独航走の場合には、エンジン駆動時の航走の場合と比べて、操船者にとって操作感覚が異なり、違和感を生じていた。このため、本発明においては、モータ単独航走の場合にも、エンジン駆動時の航走の場合と、略同様の操作感覚を得ることを課題とする。
また、前述のエンジンアシストの場合には、要求するトルク（回転数）になるまでの応答時間が遅く、立ち上がりが緩やかなエンジンと、応答時間が早く、立ち上がりも機敏な電動機器との異なる特性の２つの動力源を利用するため、航走駆動力が不連続でスムースさに欠けていた。また、レギュレータレバー１つでエンジン回転数とモータ回転数を制御して動力伝達装置のクラッチの嵌入を行うとき、この応答性の違いのため、嵌入タイミングが合わず、嵌入ショックが大きく、そのショック音も大きなものとなっていた。このため、本発明においては、エンジンアシストを行う場合に、動力伝達装置のクラッチを嵌入するタイミングの制御と、エンジンおよび電動機器の回転数の制御とを適切に行うことにより、クラッチの嵌入ショック等の低減を図ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、電動機器の回転数を調節する電動機器回転数調節手段を備えるとともに、電動機器による航走を行う場合には、中立状態においても、予め設定された目標回転数にて電動機器を駆動するものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、中立状態での目標回転数を手動により調整する目標回転数調整手段を備えるものである。
【０００７】
請求項３においては、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、船体の進行方向を切り換える操作具の操作速度を検出する操作速度検出手段と、エンジンの回転数を一定に維持可能なエンジン回転数調節手段と、電動機器の回転数を増減する電動機器回転数調節手段とを備え、エンジンおよび電動機器による航走時に、操作具の中立位置からの操作速度が所定速度以上であった場合には、クラッチの嵌入の開始から完了までの間は、エンジンの回転数をエンジン回転数調節手段により予め設定されたアイドル回転数に維持するとともに、電動機器の回転数をエンジンのアイドル回転数よりも低い回転数に保持するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について添付の図面を用いて説明する。
図１は本発明の「エンジン、モータ、および動力伝達装置」よりなるハイブリッドシステムを示す図、図２はハイブリッドシステムの動作モードの一例を示す図、図３はハイブリッドシステムの操作部と動力伝達装置内部を示す図、図４は操作レバーの動作を示す説明図、図５は操作レバーの操作位置とモータ回転数の関係を示す図、図６は操作レバーのレバー位置、クラッチ嵌入のショック音、クラッチの切換位置、およびエンジンとモータの回転数の時間変化を示す図である。
【０００９】
本発明のハイブリッドシステムについて説明する。
ハイブリッドシステムは、図１に示すような構成である。本システムでは、水中推進用に備えられるプロペラ４の駆動をエンジン２とモータ５との両方により可能としている。
図１において、システム１は、エンジン２および動力伝達装置３を有しており、該動力伝達装置３としてはセイルドライブが用いられ、その後下部にはプロペラ４が接続されている。これにより、システム１は船舶の推進システムとして利用することができる。
【００１０】
エンジン２からプロペラ４までの動力伝達経路を説明する。図３に示すように、エンジン２のクランク軸２ｃと、略水平方向に配置される動力伝達装置３の入力軸３ａとが接続されている。動力伝達装置３内部において、入力軸３ａは、クラッチ３ｄを介してクランク軸２ｃに連結され、第一ギア部３ｅで、入力軸３ａ・３ｇおよび伝達軸３ｂの上端部が噛み合っており、伝達軸３ｂの下端部と出力軸３ｃとが第二ギア部３ｆで噛み合っている。クラッチ３ｄは、ドグクラッチやコーンクラッチ等の機械式クラッチで構成されている。
動力伝達装置３の出力軸３ｃは、プロペラ４の駆動軸４ａと接続されている。そして、エンジン２の駆動力は、クランク軸２ｃからクラッチ３ｄを介して動力伝達装置３の入力軸３ａに伝達され、その後、第一ギア部３ｅ、伝達軸３ｂ、第二ギア部３ｆおよび出力軸３ｃを通じて、プロペラ４の駆動軸４ａに伝えられる。
クラッチ３ｄは、入力軸３ａと伝達軸３ｂとの連結・非連結（断接）を切り換えるとともに、入力軸３ａの回転を伝達軸３ｂへ伝達する際に、その回転方向（正転・逆転）を切り換える機能を有している。すなわち、エンジン２の駆動力は、クラッチ３ｄにより断接され、または正転・逆転を切り換えられてプロペラ４へ伝達されることとしている。クラッチ３ｄの切換操作は、後述するように操作部８に配設される操作レバー５１により行われる。
【００１１】
なお、本実施例においては、システム１は動力伝達装置３がエンジン２の下方へ大きく延出し、該動力伝達装置３に直接プロペラ４が取り付けられたセイルドライブに構成されているが、動力伝達装置３の後端部に、プロペラ４のプロペラ軸が装着されるマリンギアに構成することもできる。
【００１２】
また、本システムにおいては、エンジン２と動力伝達装置（セイルドライブ）３との間に、発電機器である発電機１０を介装している。エンジン２により発電機１０を駆動して、該発電機１０により発電された電力は、電動機駆動用に用いられたり、船内電力として供給されたりするようにしている。
【００１３】
発電機１０は、例えば、高周波発電機に構成されており、該発電機１０の出力部には、リレー（電磁開閉器）１１、整流機器１２、インバータ１５が接続されている。
また、発電機１０は前記整流機器１２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流／直流コンバータ）１３と接続されている。
【００１４】
整流機器１２は、例えば、平滑用コンデンサで構成されており、発電機１０により発電された交流電力を整流・平滑化して、直流に変換する。整流機器１２からＤＣ／ＤＣコンバータ１３に送られた電力は、該ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により所定の電圧に変圧されて、リレー１７を介してバッテリ１４を充電する。
【００１５】
一方、整流機器１２からインバータ１５に送られた電力は、該インバータ１５により交流に変換されて、切換機器１９を介して出力ソケット２０から交流電力として船内供給可能とされ、商用電源（外部電源）から電力を供給できない場合であっても、船室内に備えられた電化製品等に対しても電力を供給することができる。また、切換機器１９にて商用電源とインバータ１５により変換された交流電力とを切換可能としている。このように、インバータ１５を介して電気負荷（ＡＣ出力）が接続できるようにしている。なお、切換機器１９を切換スイッチで構成して手動により切り換えを行ってもよく、また、電磁接触器で構成してインバータ出力と商用電源との切り換えを自動で行ってもよい。電磁接触器で構成する場合には、該電磁接触器にシステムコントローラ７からオン・オフ信号が入力されるように、システムコントローラ７と接続しておく。そして、インバータ１５には、リレー１５ａが内蔵されており、該リレー１５ａはシステムコントローラ７と接続されている。
【００１６】
動力伝達装置３の上端部には電動機器（モータ）５が設置されており、該モータ５の駆動力によりプロペラ４を回転可能としている。図３に示すように、モータ５の出力軸５ａと、略垂直方向に配置される動力伝達装置３の入力軸３ｇとが接続され、該入力軸３ｇは伝達軸３ｂと第一ギア部３ｅを介して連結されている。モータ５の回転方向（正転・逆転）を切り換えることにより、正転・逆転を切り換えてプロペラ４へ動力を伝達する。モータ５からプロペラ４までの動力伝達経路は、モータ５の出力軸５ａ→入力軸３ｇ→第一ギア部３ｅ→伝達軸３ｂ→第二ギア部３ｆ→出力軸３ｃ→プロペラ４の駆動軸４ａとなっている。
【００１７】
また、モータ５はモータコントローラ６と接続されており、該モータコントローラ６によりモータ５を制御する構成としている。また、モータコントローラ６はシステムコントローラ７と接続されており、該システムコントローラ７からの指令がモータコントローラ６へ入力されるようにしている。
モータコントローラ６は、リレー１８を介して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とバッテリ１４に接続されており、バッテリ１４、またはＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して発電機１０から電力供給を受けて、フィールド電流（界磁電流）で発生させた磁界とアマチュア電流（電機子電流）によりモータ５を駆動する。そして、モータコントローラ６がこれらの電流または電圧を制御してモータ５の回転数およびトルクを制御する。モータコントローラ６はモータ５の回転数調節手段として機能する。
【００１８】
船体の前後進の切り換えやエンジン２の駆動力の調節は、船舶の操作部８に配設されるレバー等の操作具を操作することによって行われる。図３に示すように、操作部８には操作レバー５１、モード切換スイッチ５２、および後述する調整つまみ５３が配置されており、それぞれシステムコントローラ７と接続されている。また、操作レバー５１の近傍には、該操作レバー５１の操作位置を検出する位置センサ（図示略）が付設されており、該位置センサはシステムコントローラ７と接続されている。
【００１９】
モード切換スイッチ５２を操作すると、該モード切換スイッチ５２の切換位置に対応したモード信号がシステムコントローラ７に入力され、該システムコントローラ７により本システムの航走モード（駆動形態）が切り換えられて、各航走モードに対応した制御が行われるようにしている。モード切換スイッチ５２の切換位置には、「エンジンドライブ」、「エンジン＋モータ」、および「モータドライブ」の三位置がある。モード切換スイッチ５２を「エンジンドライブ」の位置に切り換えると、プロペラ４の駆動をエンジン２のみにより駆動するエンジン単独航走を行うモードとなり、また、「エンジン＋モータ」の位置に切り換えると、エンジン２により駆動しつつモータ５により駆動をアシストするエンジンアシストを行うモードとなり、さらに、「モータドライブ」の位置に切り換えると、モータ５のみにより駆動するモータ単独航走を行うモードとなる（図２参照）。
【００２０】
操作レバー５１を操作すると、該操作レバー５１の操作位置が位置センサにより検出され、操作位置に応じた信号がシステムコントローラ７に入力され、該システムコントローラ７は入力された信号に基づいてシフトアクチュエータ２１およびレギュレータアクチュエータ２２を作動させる。
シフトアクチュエータ２１は動力伝達装置３のクラッチ３ｄに接続されており、該シフトアクチュエータ２１の作動によりクラッチ３ｄを作動させるように制御している。こうして、前述したように、クラッチ３ｄを作動させることにより、エンジン２の駆動力が断接され、あるいは正転・逆転を切り換えられて、プロペラ４へ伝達される。モータ５の駆動力についても同様である。レギュレータアクチュエータ２２はエンジン２のレギュレータに接続されており、該レギュレータアクチュエータ２２の作動により、エンジン２における燃料噴射量を調節して、エンジン２の駆動力（回転数）を調節可能としている。レギュレータアクチュエータ２２は、エンジン２の回転数調節手段として機能する。
ただし、後述するように本システムの航走モードがモータ単独航走となっている場合には、レギュレータアクチュエータ２２の作動によるエンジン２の燃料噴射量の調節は行われない。モータ単独航走の場合には、レギュレータアクチュエータ２２の作動に替えて、モータコントローラ６の制御が行われる。モータコントローラ６の制御により、前述したように界磁電流で発生させた磁界と電機子電流を制御してモータ５の回転数を調節する。
このように、操作レバー５１を操作して、その操作位置を調節することにより、船体の前進・中立・後進を切り換えるとともに、エンジン２の駆動力（回転数）またはモータ５の駆動力（回転数）の調節を行っている。なお、本システムの航走モードがエンジンアシストとなっている場合には、モータ５の回転数をエンジン２の回転数に連動させて制御することとしている。
【００２１】
エンジン２内にはエンジン２始動用のスタータモータ２ａと機関付発電機であるオルタネータ２ｂが備えられており、該スタータモータ２ａはリレー２５を介してスタータバッテリ２４と接続され、該スタータバッテリ２４はオルタネータ２ｂと接続されている。また、スタータモータ２ａ、オルタネータ２ｂ、スタータバッテリ２４はメインリレー２６を介して前記システムコントローラ７と接続されている。オルタネータ２ｂからの発電出力は、エンジン２のスタータモータ２ａを駆動するためのスタータバッテリ２４に充電され、該スタータバッテリ２４に蓄積された電力をエンジン２始動の際に用いるようにしている。
【００２２】
以上のように構成される本システムにおいて、メインコントローラとしてのシステムコントローラ７は次のように機能して、本システムの制御を行う。前述したように、システムコントローラ７は操作部８の操作レバー５１、モード切換スイッチ５２、調整つまみ５３、および操作レバー５１に付設される位置センサと接続されている。また、システムコントローラ７はシフトアクチュエータ２１およびレギュレータアクチュエータ２２と接続されている。
【００２３】
また、システムコントローラ７はエンジン２と接続されており、該エンジン２からシステムコントローラ７にエンジン回転数が入力される。エンジン２の回転数は、エンジン２に付設される回転数センサ３５により検出される。
また、システムコントローラ７はモータ５と接続されており、該モータ５からシステムコントローラ７にモータ回転数およびモータ５の温度が入力される。モータ５の回転数は、モータ５に付設される回転数センサ３６により検出され、モータ５の温度は、サーミスタ等の温度センサ（図示せず）により検出される。
【００２４】
また、システムコントローラ７はモータコントローラ６と接続されており、該システムコントローラ７はモータコントローラ６に対して回転方向信号、出力信号、モード信号等を出力する。一方、モータコントローラ６は、モータ５に異常が発生した場合には、アラーム信号をシステムコントローラ７へ送る。
また、システムコントローラ７は発電機１０と接続されており、該発電機１０からシステムコントローラ７に発電機１０の温度が入力される。発電機１０の温度は、サーミスタ等の温度センサ（図示せず）により検出される。
【００２５】
また、システムコントローラ７はリレー１１・１５ａ・１７・１８と接続されており、該システムコントローラ７は、図２に示すように、リレー１１・１５ａ・１７・１８のオン・オフ（開閉）を制御する。このオン・オフ制御は、船舶の航走状態、バッテリ１４の充放電状態、インバータ１５に接続される電気負荷（インバータ負荷）等の状態に基づいて行われている。
また、システムコントローラ７はＤＣ／ＤＣコンバータ１３に接続されており、該システムコントローラ７はＤＣ／ＤＣコンバータ１３に対して充電電流指示を送る。
【００２６】
また、システムコントローラ７はバッテリ１４と接続されており、該バッテリ１４からシステムコントローラ７にバッテリ１４の充放電状態を表す電圧値・電流値が入力される。バッテリ１４の電圧値および電流値はそれぞれ、電圧センサ３３、電流センサ３４により検出される。
【００２７】
また、システムコントローラ７はインバータ１５に接続されており、該システムコントローラ７はインバータ１５（リレー１５ａ）に対してオン・オフ信号を出力する。一方、インバータ１５はシステムコントローラ７に対してインバータ１５に接続される電気負荷の状態を表すインバータ入力電圧値、インバータ入力電流値、アラーム信号を出力する。インバータ入力電圧値およびインバータ入力電流値は、それぞれ、電圧センサ３１および電流センサ３２により検出される。
【００２８】
また、システムコントローラ７は表示モニタ２３と接続されており、該表示モニタ２３はシステムコントローラ７に入力される種々の検出値等を表示して、操船者が本システムの状態を把握できるようにしている。
【００２９】
本システムでは、例えば、図２に示すようなＨ１からＨ１６までの動作モードがある。以下、各モードについて説明する。
【００３０】
Ｈ１およびＨ２は、モータ５のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動してモータ単独航走を行うモードであり、モータ５の駆動源はバッテリ１４である。これらのモードによりエンジン停止状態でも航行可能となる。
【００３１】
Ｈ３およびＨ８は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するモードであり、モータ５の駆動源はバッテリ１４である。これらのモードにより、発電機１０が損傷等でその電力が使用できない場合であっても、モータ５によるエンジンアシストが可能となる。なお、本実施例で「エンジンアシスト」とは、セイルドライブ３およびプロペラ４の駆動負荷の一部をモータ５により賄うことを意味し、エンジンアシストには、「定常アシスト」と「加速アシスト」がある。
【００３２】
Ｈ４およびＨ９は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するモードであり、モータ５の駆動源は発電機１０の電力である。これらのモードにより、バッテリ１４が損傷等でその電力が使用できない場合であっても、モータ５によるエンジンアシストが可能となる。
【００３３】
Ｈ５およびＨ１０は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動し、モータ５を駆動するに当たって発電機１０の電力が不足するときはバッテリ１４の放電により不足電力を補い、発電機１０の電力に余裕があるときはバッテリ１４を充電するモードである。これらのモードにより、モータ５の所要駆動力を確保してバッテリ１４の充電が可能となる。
【００３４】
Ｈ６およびＨ１１は、エンジン２および発電機１０の電力により駆動されるモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、インバータ１５を介して発電機１０の電力を供給するモードである。これらのモードにより、インバータ１５の電気負荷への電力供給とモータ５によるエンジンアシストの両立が可能となる。
【００３５】
Ｈ７およびＨ１２は、エンジン２およびモータ５の両方によりセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、インバータ１５を介して発電機１０の電力を供給し、モータ５を駆動するに当たって発電機１０の電力が不足するときはバッテリ１４の放電により不足電力を補い、モータ５の駆動およびインバータ１５を介しての電力供給に当たって発電機１０の電力に余裕があるときはバッテリ１４を充電するモードである。これらのモードにより、インバータ１５を介しての電力供給を安定化できるとともに、モータ５の所要駆動力を確保してエンジンアシストが可能となる。
【００３６】
Ｈ１３はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動するのみであり発電機１０はエンジン２と同期回転するが実質停止しているモードである。このモードにより、インバータ１５を介しての電力供給およびモータ５の駆動が不要またはこれらの機器の損傷等により不能の場合にあってもエンジン航行が可能となる。
【００３７】
Ｈ１４はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、発電機１０の電力でバッテリ１４を充電するモードである。このモードにより、航行しながらバッテリ１４の充電が可能となる。
【００３８】
Ｈ１５はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、発電機１０の電力でバッテリ１４を充電およびインバータ１５を介して電力供給を行うモードである。このモードにより、航行、インバータ１５を介しての電力供給およびバッテリ１４の充電を並立できる。
【００３９】
Ｈ１６はエンジン２のみでセイルドライブ３およびプロペラ４を駆動しつつ、インバータ１５を介して発電機１０の電力を供給するモードである。このモードにより、航行およびインバータ１５を介しての電力供給を並立できる。
【００４０】
なお、Ｈ１とＨ２との違いは、本システムを搭載した船舶が定常（＝定速）航行状態（定常アシスト）か、加速航行状態（加速アシスト）かの違いである。Ｈ３とＨ８との違い、Ｈ４とＨ９との違い、Ｈ５とＨ１０との違い、Ｈ６とＨ１１との違い、およびＨ７とＨ１２との違いについても同様である。
また、モータ５によるエンジンアシストによりエンジン２を燃費の良い回転域で使用することができ、かつ、モータ５の駆動源もバッテリ１４またはエンジン２により駆動される発電機１０の電力であるので本システムの燃費性を向上できる。
一方、エンジン２により駆動される発電機１０の電力を、インバータ１５を介して電気負荷へ供給できるので別個の発電機が不要とでき、本システムを搭載した船舶の空間利用性を向上できる。
【００４１】
次に、本システムにおけるモータ単独航走を行う場合の制御について、図３、図４、図５を用いて説明する。この制御は、前述した本システムにおける動作モードＨ１およびＨ２（図２）における制御である。
図３に示すように、モータ単独航走を行う場合には、モード切換スイッチ５２を「モータドライブ」の位置に切り換える。前述したようにモータ単独航走では、操作レバー５１はモータ５の回転数調節レバーとしても機能し、該操作レバー５１を操作することにより、モータ５の回転数を調節することを可能としている。
【００４２】
図４に示すように、操作レバー５１を基準位置（図４の「０」の位置）から操作すると、その操作位置（レバー位置）が位置センサにより検出され、このとき、検出されたレバー位置に応じた信号がシステムコントローラ７に入力される。システムコントローラ７は入力されたレバー位置の信号に基づいて、船体の前進・中立・後進が切り換わる。図４おいては、操作レバー５１のレバー位置に対応させて、基準位置を挟んでその前後に中立位置、中立位置から向こう側（図４の「Ｆｍａｘ」側）を前進位置、中立位置から手前側（図４の「Ｒｍａｘ」側）を後進位置としている。
【００４３】
図５では、操作レバー５１のレバー位置とモータ５の回転数との関係を示しており、実線を本システムにおける場合、破線を従来のシステムにおける場合としている。
図５に示すように、操作レバー５１が前進位置にある場合には、レバー位置がＦｍａｘに近づくに比例してモータ５の回転数が増加し、船体の前進速度が大きくなる。
一方、操作レバー５１が後進位置にある場合には、レバー位置が、Ｒｍａｘに近づくに比例してモータ５の回転数が増加し、船体の後進速度が大きくなる。
【００４４】
また、図５に示すように、操作レバー５１の中立位置にある場合には、モータ５は所定の目標回転数Ｎで回転している。つまり、モータ単独航走における中立状態の場合、モータ５を停止させずに作動させて、最低回転数である目標回転数Ｎを維持するよう制御している。このとき、モータ５が一定の目標回転数を維持するように、モータコントローラ６からモータ５に供給される電流量を一定量としている。そして、この目標回転数Ｎの中立状態から、モータ５の回転数を増加させた回転数の前進または後進の状態に移行できるようにしている。つまり、エンジン２のアイドル状態と同様に、モータ５を最低回転数である目標回転数Ｎにて作動させている。
従来のシステムでは、モータ単独航走における中立状態では、モータを停止させていたが、本システムでは、モータ５を目標回転数Ｎにて回転させる制御とすることにより、モータ単独航走を行う場合に、船体に最低限の行き足をつけることでエンジン２の駆動時と同様な操作感覚が得られる。また、操船者にとって違和感を低減でき、船体を安定させて航行することができる。
【００４５】
そして、図３に示す操作部８に配設されている目標回転数調整手段としてとしての調整つまみ５３を操作することで、モータ５の目標回転数Ｎを手動により調整することができる。このとき、目標回転数Ｎの調整範囲は、０からＮｍａｘの範囲となっている。目標回転数が０の場合には、従来の場合と同様に、モータ５は回転せず、停止する。このようにして、目標回転数Ｎを操船者の手元で調整できるようにしている。これにより、本システムでは、モータ単独航走を行う場合に、操船者の感覚に応じた船体に最低限の行き足をつけることができ、船体を安定させて航行することができる。
【００４６】
次に、本システムにおけるエンジンアシストを行う場合のクラッチ嵌入制御について、図３、図６を用いて説明する。この制御は、主として、前述した本システムにおける動作モードＨ８からＨ１２までの加速アシスト（図２）を行う場合の制御である。ただし、このクラッチ嵌入制御は、動作モードＨ３からＨ７までの定常アシスト（図２）を行う場合にも適用可能である。
「クラッチ嵌入」とは、操作レバー５１を操作することにより、クラッチ３ｄを、「断」である中立の状態から、「接」である前進または後進の状態に切り換えることをいう。クラッチ３ｄが「断」である中立状態の場合にはエンジン２はアイドル状態にある。クラッチ３ｄの嵌入により、該クラッチ３ｄを介してエンジン２の駆動力がプロペラ４に伝達される。そして、クラッチ３ｄの嵌入完了後には加速アシストによる航走を行う。なお、本実施例のクラッチ嵌入制御は、モータ５の駆動力を、プロペラ４に伝達している状態で、エンジン２の駆動力をクラッチ３ｄの嵌入によりプロペラ４に伝達する制御である。クラッチ３ｄの嵌入により、クラッチ３ｄを介してエンジン２の駆動力がプロペラ４に伝達可能となり、エンジン２とモータ５との駆動力によりプロペラ４が回転される。そして、このとき、後述するようにクラッチ３ｄを嵌入するタイミングの制御と、エンジン２およびモータ５の回転数の制御とが行われる。
【００４７】
図６に示すように、操作レバー５１を中立位置から前進位置に切り換えることにより、クラッチ３ｄを嵌入し、加速アシストへの切り換えが検出された時刻をｔ１としている。加速アシストへの切り換えは、操船者による該操作レバー５１の操作速度を検出することにより、検出する。操作レバー５１を操作すると、該操作レバー５１の操作位置が位置センサにより検出され、該位置センサにより検出された操作位置がシステムコントローラ７に入力される。そして、操作レバー５１の操作位置の時間変化率、つまり操作レバー５１の操作速度が算出され、操作レバー５１の操作速度が予め設定された所定値を超えたとき、加速アシストへの切り換えと検知し、このときの時刻をｔ１とする。システムコントローラ７および位置センサは、操作レバー５１の操作速度検出手段として機能する。
【００４８】
時刻ｔ１においては、クラッチ３ｄの嵌入をただちに始めないこととしている。クラッチ３ｄの嵌入は、時刻ｔ２において開始し、時刻ｔ３において完了するように制御している。後述するように、時刻ｔ２はモータ５の回転数が目標回転数Ｒｍとなる時刻、時刻ｔ３はエンジン２の回転数とモータ５の回転数とがエンジン２のアイドル回転数Ｒｅとなる時刻である。
【００４９】
操作レバー５１が操作された時刻ｔ１では、エンジン２の回転数とモータ５の回転数の制御が開始される。エンジン２の回転数は、エンジン２のレギュレータを制御して、エンジン２の燃料噴射量を調節することにより制御される。前述したように、レギュレータアクチュエータ２２を作動させることにより燃料噴射量を調節する。モータ５の回転数は、該モータ５にモータコントローラ６から供給される電流量を調節することにより制御される。
加速アシストを行う場合、クラッチ嵌入制御を行わない通常航走時においては、モータ５の回転数をエンジン２の回転数に連動させて制御するが、クラッチ嵌入制御を行うときには、エンジン２の回転数とモータ５の回転数を、それぞれ制御することとしている。
【００５０】
クラッチ３ｄの嵌入を開始する前は、エンジン２はアイドル状態にあり、一定のアイドル回転数Ｒｅで作動している。そして、時刻ｔ１からｔ３の間では、エンジン２の回転数がアイドル回転数Ｒｅを維持するように制御する。このとき、エンジン２の燃料噴射量を一定量に調節して、エンジン回転数をアイドル回転数Ｒｅに保つようにする。
【００５１】
また、時刻ｔ１において、モータ５の回転数が予め設定された目標回転数Ｒｍと異なっている場合には、モータ５の回転数を増減させて、目標回転数Ｒｍになるように制御する。モータ５の回転数が目標回転数Ｒｍよりも低い場合には（図６の太い実線）、モータ５の回転数を増加させる制御を行う。一方、高い場合には（図６の太い破線）、モータ５の回転数を減少させる制御を行う。目標回転数Ｒｍはエンジン２のアイドル回転数よりも低い回転数に設定しておく（Ｒｍ＜Ｒｅ）。このとき、モータ５へ供給される電流量を増減させて、モータ５の回転数を増減するようにする。
【００５２】
モータ５の回転数が変化して目標回転数Ｒｍと等しくなった時刻をｔ２とする。このとき、クラッチ３ｄの嵌入を開始する。なお、時刻ｔ１において、モータ５の回転数が目標回転数Ｒｍと等しい場合には、この時刻ｔ１でクラッチ３ｄの嵌入を開始する。時刻ｔ１で開始されたクラッチ３ｄの嵌入は、時刻ｔ３において完了される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、モータ５の回転数を増加させて、エンジン２のアイドル回転数Ｒｅと等しくなるように制御する。このとき、モータ５へ供給される電流量を増加させて、モータ５の回転数を増加するようにする。そして、モータ５の回転数がエンジン２のアイドル回転数Ｒｅと等しくなった時刻ｔ３で、クラッチ３ｄの嵌入を完了する。これにより、クラッチ３ｄが「接」の状態になり、該クラッチ３ｄを介してエンジン２の駆動力がプロペラ４に伝達される。
なお、クラッチ３ｄの嵌入完了後の時刻ｔ３以降においては、加速アシストによる通常航走となり、モータ５の回転数をエンジン２の回転数に連動させて制御する。図６においては、モータ５の回転数をエンジン２の回転数の増加に合わせて、増加するようにしている。また、操作レバー５１を中立位置から後進位置に切り換えた場合にも略同様の制御を行うこととしている。
【００５３】
本システムでは、以上のようなタイミングでクラッチ３ｄの嵌入制御を行っている。つまり、エンジン２の回転数とモータ５の回転数とを調節して、モータ５の回転数が目標回転数Ｒｍとなったときにクラッチ３ｄの嵌入を開始し、モータ５の回転数がエンジン２のアイドル回転数Ｒｅとなったときにクラッチ３ｄの嵌入を完了するようにしている。これにより、クラッチ３ｄを嵌入する際のショックを低減することができる。クラッチ３ｄの嵌入によるショック音は図６に示すように変化する。図６において、細い実線はエンジン単独航走の場合、太い実線は加速アシストによる航走の場合、破線は定常アシストによる通常航走の場合である。クラッチ３ｄの嵌入によるショック音は、クラッチ３ｄの嵌入が完了した時刻ｔ３において発生している。このときのショック音は、エンジン単独航走の場合に比べて加速アシストの場合は、低減している。加速アシストの場合には、モータ５の駆動力を、プロペラ４に伝達している状態で、エンジン２の駆動力をクラッチ３ｄの嵌入によりプロペラ４に伝達する制御としているため、モータ５を作動させないエンジン単独航走の場合に比べて、クラッチ３ｄの嵌入ショックを低減できる。
また、従来のシステムにおけるクラッチ嵌入制御では、エンジン回転数がモータ回転数を上回った場合に、エンジン回転数を制御して、モータ回転数に近づけるように制御していた。これに対し、本システムでは、エンジン２の回転数を一定に制御して、モータ５の回転数をエンジン２の回転数に近づけるように制御している。エンジン２とモータ５を比較すると、モータ５のほうが応答性がよいので、エンジン２に比べてモータ５は、目標とする回転数に達するまでの時間が短く、立ち上がりが早いため、本システムでは、クラッチ３ｄの嵌入が早くなる。また、モータ５の回転数により、クラッチ３ｄの嵌入タイミングをとるため、モータ５がエンジン２によって回されたり、エンジンが負荷となったりすることがなく、スムースにクラッチ３ｄの嵌入を行うことができる。
なお、図６に示すように、定常アシストの場合は、加速アシストの場合よりも、クラッチ３ｄの嵌入完了後の通常航走時のショック音が低減される。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、請求項１に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、電動機器の回転数を調節する電動機器回転数調節手段を備えるとともに、電動機器による航走を行う場合には、中立状態においても、予め設定された目標回転数にて電動機器を駆動するので、モータ単独航走を行う場合に、船体に最低限の行き足をつけることでエンジン駆動時と同様な操作感覚が得られ、また、操船者にとって違和感を低減でき、船体を安定させて航行することができる。
【００５５】
請求項２に示す如く、請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、中立状態での目標回転数を手動により調整する目標回転数調整手段を備えるので、モータ単独航走を行う場合に、操船者の手元で目標回転数を調整でき、また、船体に最低限の行き足をつけることができ、船体を安定させて航行することができる。
【００５６】
請求項３に示す如く、エンジン、電動機器、および動力伝達装置からなり、エンジンによる航走、エンジンおよび電動機器による航走、並びに電動機器による航走の駆動形態を有するハイブリッドシステムにおいて、船体の進行方向を切り換える操作具の操作速度を検出する操作速度検出手段と、エンジンの回転数を一定に維持可能なエンジン回転数調節手段と、電動機器の回転数を増減する電動機器回転数調節手段とを備え、エンジンおよび電動機器による航走時に、操作具の中立位置からの操作速度が所定速度以上であった場合には、クラッチの嵌入の開始から完了までの間は、エンジンの回転数をエンジン回転数調節手段により予め設定されたアイドル回転数に維持するとともに、電動機器の回転数をエンジンのアイドル回転数よりも低い回転数に保持するので、電動機器の駆動力を、クラッチを介してプロペラに伝達している状態で、エンジンの駆動力をクラッチの嵌入によりプロペラに伝達する制御としているため、電動機器を作動させないエンジン単独航走の場合に比べて、クラッチの嵌入ショックを低減できる。また、電動機器の回転数により、クラッチの嵌入タイミングをとるため、電動機器がエンジンによって回されたり、エンジンが負荷となったりすることがなく、スムースにクラッチの嵌入を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイブリッドシステムを示す図。
【図２】ハイブリッドシステムの動作モードの一例を示す図。
【図３】ハイブリッドシステムの操作部と動力伝達装置内部を示す図。
【図４】操作レバーの動作を示す説明図。
【図５】操作レバーの操作位置とモータ回転数の関係を示す図。
【図６】操作レバーのレバー位置、クラッチ嵌入のショック音、クラッチの切換位置、およびエンジンとモータの回転数の時間変化を示す図。
【符号の説明】
１    システム
２    エンジン
３    動力伝達装置
３ｄ  クラッチ
４    プロペラ
５    電動機器
６    モータコントローラ
７    システムコントローラ
８    操作部
２２  レギュレータアクチュエータ
５１  操作レバー
５２  モード切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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