船舶的控制装置、控制方法以及控制程序与流程

1.本发明涉及一种船舶的控制装置、控制方法以及控制程序。


背景技术：

2.例如，在专利文献1中记载有产生船舶的推进力并且对船内电力负载供给电力的技术。在专利文献1的技术中，为了改善燃料消耗率效率，基于螺旋桨、马达的当前的旋转速度来控制主机、辅机以及轴带发电机，由此使主机以燃料消耗率效率较优的运转状态进行运转。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2010-116070号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本发明的目的在于提出一种利用与专利文献1不同的方法来抑制船舶的燃料消耗率的劣化的技术。
8.用于解决问题的方案
9.为了解决上述问题，本发明的某个方式的船舶的控制装置，具备：主机，其用于产生用于推进船舶的推进力；辅机，其产生向船内母线供给的电力；轴带发电机，其与所述主机的输出轴连结，能够选择性地执行通过所述输出轴的旋转而产生向所述船内母线供给的电力的功能、以及基于经由所述船内母线供给的电力输出转矩来产生用于推进所述船舶的推进力的功能；旋转速度获取部，其获取所述主机的当前的旋转速度和所述主机的目标旋转速度；消耗电力量获取部，其获取所述船舶内的当前的消耗电力量；计算部，其基于所述当前的旋转速度和所述目标旋转速度，来计算要求螺旋桨转矩，所述要求螺旋桨转矩是为了使所述主机的旋转速度成为所述目标旋转速度而对所述船舶的螺旋桨要求的转矩；以及控制部，其基于当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机。
10.在本发明的某个方式的船舶的控制方法中，所述船舶具备：主机，其用于产生用于推进船舶的推进力；辅机，其产生向船内母线供给的电力；以及轴带发电机，其与所述主机的输出轴连结，能够选择性地执行通过所述输出轴的旋转而产生向所述船内母线供给的电力的功能、以及基于经由所述船内母线供给的电力输出转矩来产生用于推进所述船舶的推进力的功能，所述控制方法包括以下步骤：获取所述主机的当前的旋转速度和所述主机的目标旋转速度；获取所述船舶内的当前的消耗电力量；基于所述当前的旋转速度和所述目标旋转速度来计算要求螺旋桨转矩，所述要求螺旋桨转矩是为了使所述主机的旋转速度成为所述目标旋转速度而要求的转矩；以及基于当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机。
11.在本发明的某个方式的船舶的控制程序中，所述船舶具备：主机，其用于产生用于推进船舶的推进力；辅机，其产生向船内母线供给的电力；以及轴带发电机，其与所述主机的输出轴连结，能够选择性地执行通过所述输出轴的旋转而产生向所述船内母线供给的电力的功能、以及基于经由所述船内母线供给的电力输出转矩来产生用于推进所述船舶的推进力的功能，所述船舶的控制程序用于使计算机执行以下步骤：获取所述主机的当前的旋转速度和所述主机的目标旋转速度；获取所述船舶内的当前的消耗电力量；基于所述当前的旋转速度和所述目标旋转速度来计算要求螺旋桨转矩，所述要求螺旋桨转矩是为了使所述主机的旋转速度成为所述目标旋转速度而要求的转矩；以及基于当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机。
12.此外，以上的任意的组合、将本发明的结构要素、表现在方法、装置、程序、记录有程序的临时或非临时的存储介质、系统等之间相互置换而成的方式作为本发明的方式也是有效的。
13.发明的效果
14.根据本发明，能够利用新的方法来抑制船舶的燃料消耗率的劣化。
附图说明
15.图1是概要性地示出第一实施方式的船舶的框图。
16.图2是第一实施方式的ecu的功能框图。
17.图3是例示第一实施方式的ecu的处理的流程图。
18.图4例示第一实施方式的要求螺旋桨转矩、消耗电力量和运转模式的关系。
19.图5是示出第一实施方式的每个运转模式的主机、辅机以及轴带发电机的动作状态的图。
20.图6是例示辅机与轴带发电机的最佳的发电比率的映射。
21.图7是例示辅机与轴带发电机的最佳的发电比率的映射的变形例。
22.图8是概要性地示出第二实施方式的船舶的框图。
23.图9是第二实施方式的ecu的功能框图。
24.图10是示出第二实施方式的ecu的处理的流程图。
25.图11是例示第二实施方式的要求螺旋桨转矩、消耗电力量和运转模式的关系的图。
26.图12是示出第二实施方式中的第一模式或第四模式下的步骤s204的具体的处理的流程图。
27.图13是用于说明电池的充电量的暂定值的决定方法的图。
28.图14是用于说明电池的放电量和辅机的发电量的决定方法的图。
29.图15是示出第二实施方式中的第二模式下的步骤s204的具体的处理的流程图。
30.图16是用于说明主机的最大转矩的决定方法的图。
31.图17是用于说明电池的放电量和轴带发电机的发电量的决定方法的图。
32.图18是示出第二实施方式中的第三模式下的步骤s204的具体的处理的流程图。
33.图19是用于决定各辅机的发电比率的图。
具体实施方式
34.在下面的实施方式和变形例中，对相同或等同的结构要素、构件标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，各附图中的构件的尺寸为了容易理解而被适当放大、缩小地示出。另外，在各附图中将在说明实施方式的方面不重要的构件的一部分省略后进行显示。
35.第一实施方式
36.图1是概要性地示出第一实施方式的船舶1的框图。船舶1具备传令钟10、推进力产生装置20、辅机30、ac电网(grid)40以及ecu(电子控制单元)100。推进力产生装置20具备主机21、轴带发电机22以及螺旋桨23。ac电网40具备ac配电盘41、逆变器/转换器42以及逆变器43。逆变器/转换器42、辅机30、ac电网40以及船内负载80经由船内母线60连接。
37.传令钟10例如配置于船桥，用于向ecu 100供给推进力指令值。
38.主机21经由输出轴21a来使螺旋桨23旋转驱动，由此产生用于推进船舶1的推进力。主机21能够为内燃机，例如是柴油发动机。主机21的输出轴21a与轴带发电机22及螺旋桨23连结。主机21以与来自传令钟10的推进力指令值相应的旋转速度被驱动。此外，传令钟10能够输入基于船速(对地船速或对水船速)的指令，推进力指令值也可以设为表示为了达到船速所需的旋转速度的值。
39.轴带发电机22构成为能够选择性地执行作为发电机的功能和作为电动机的功能，该发电机通过主机21的输出轴21a的旋转而产生向船内母线60供给的电力，该电动机基于经由船内母线60供给的电力输出转矩来产生用于推进船舶1的推进力。轴带发电机22配置于主机21的输出轴21a上的主机21与螺旋桨23之间。由轴带发电机22发出的电力经由逆变器/转换器42被供给到ac电网40。轴带发电机22的旋转驱动力经由主机21的输出轴21a被传递至螺旋桨23，由此获得针对船舶1的推进力。
40.辅机30生成在船舶1内使用的电力。辅机30包括辅机发动机(未图示)以及通过被辅机发动机驱动而产生向船内母线60供给的电力的辅机发电机(未图示)。辅机30例如是由柴油发动机和辅机发电机构成的柴油发电机。由辅机30的柴油发动机产生的旋转驱动力被辅机发电机转换为电力。
41.由辅机30产生的电力经由船内母线60被供给到ac电网40的ac配电盘41。另外，由轴带发电机22产生的电力经由逆变器/转换器42被供给到ac配电盘41。ac配电盘41将被供给的电力进行分配并经由逆变器43供给到船内负载80。船内负载80除了包括设置于船舶1的照明设备、空调设备、航海设备、电动泵之外，还包括主机21、轴带发电机22、辅机30、ac电网40、ecu100等在船舶1中经由船内母线60接受电力供给而消耗电力的所有设备的负载。
42.ecu 100具备综合控制ecu 101、主机ecu 102、辅机ecu 103以及电力控制ecu 104。主机ecu 102和辅机ecu 103分别控制主机21和辅机30。电力控制ecu 104通过控制ac电网40的ac配电盘41、逆变器/转换器42和逆变器43来控制船舶内的电力供需。综合控制ecu 101在主机ecu 102、辅机ecu103和电力控制ecu 104的上位对它们进行最佳综合控制。ecu 100可以在一个装置内一体地具备综合控制ecu 101、主机ecu 102、辅机ecu 103以及电力控制ecu 104，也可以在分开的装置中独立地具备这些ecu。本实施方式的ecu 100是船舶1的控制装置的一例。
43.旋转速度传感器71a安装于主机21的输出轴21a，用于测量主机21的旋转速度。旋
转速度传感器71b安装于螺旋桨23的旋转轴，用于测量螺旋桨23的旋转速度。由旋转速度传感器71a和71b测量出的旋转速度信号被供给到ecu 100。消耗电力量传感器72设置于逆变器43与船内负载80之间，用于测量船舶1内的当前的消耗电力量pd。在此的消耗电力量pd是由船内负载80消耗的电力，也就是由在船舶1中经由船内母线60接受电力供给的设备所消耗的电力。由消耗电力量传感器72测量出的消耗电力量信号被供给到ecu 100。
44.图2是ecu 100的功能框图。包括图2在内的各图所示的各功能块在硬件上能够通过以计算机的cpu为代表的电子元件、机械部件等来实现，在软件上通过计算机程序等来实现，但在此描绘通过它们的协作来实现的功能块。因而，本领域技术人员理解的是，这些功能块能够通过硬件、软件的组合以各种形式来实现。
45.ecu 100具备获取部110、计算部120、运转模式决定部130、控制部140以及存储部150。获取部110具备旋转速度获取部111和消耗电力量获取部112。
46.旋转速度获取部111获取主机21的当前的旋转速度ne、螺旋桨23的当前的旋转速度np、主机21的目标旋转速度。主机21的当前的旋转速度ne例如从旋转速度传感器71a的测量值获取。螺旋桨23的当前的旋转速度np例如从旋转速度传感器71b的测量值获取。主机21的目标旋转速度例如基于从传令钟10输入的推进力指令值来获取。消耗电力量获取部112获取船舶1内的当前的消耗电力量pd。船舶1内的当前的消耗电力量pd例如从消耗电力量传感器72的测量值获取。
47.计算部120基于主机21的当前的旋转速度ne和目标旋转速度来计算要求螺旋桨转矩。要求螺旋桨转矩是为了使主机21的当前的旋转速度ne成为目标旋转速度而对螺旋桨要求的转矩。本实施方式的计算部120例如在基于主机21的当前的旋转速度ne与目标旋转速度之间的比较的pid控制中计算要求螺旋桨转矩tp。
48.运转模式决定部130基于当前的要求螺旋桨转矩tp和消耗电力量pd，来决定运转模式。运转模式及其决定方法在后文描述。
49.控制部140控制主机21、辅机30以及ac电网40。另外，控制部140通过对主机21、辅机30以及ac电网40的综合控制来控制轴带发电机22。控制部140基于当前的要求螺旋桨转矩tp和消耗电力量pd，来控制主机21、辅机30以及轴带发电机22。
50.存储部150存储各种程序、基准值、阈值等。
51.另外，已知在主机21中高负荷侧的运转的燃料消耗率更优于低负荷侧的运转的燃料消耗率。另外，已知通过从主机21经由输出轴21a向轴带发电机22供给旋转驱动力而由轴带发电机22进行发电的情况由于能够使主机21在更高负荷侧运转，因此该由轴带发电机22进行发电的情况下的燃料消耗率更优于使用辅机30进行发电的情况下的该燃料消耗率。并且，一般而言，主机21的燃料消耗率效率的最优值比辅机30的该最优值更优异。
52.本发明人认识到了下面的问题。即，以往没有为了改善船舶整体的燃料消耗率而对主机21、辅机30以及轴带发电机22进行控制的技术。下面，对解决该问题的方法具体地进行说明。
53.图3是示出第一实施方式的ecu 100的处理s100的流程图。
54.在步骤s101中，获取部110获取主机21的当前的旋转速度ne、螺旋桨23的当前的旋转速度np、目标旋转速度以及船舶1的当前的消耗电力量pd。获取部110将获取到的主机21的当前的旋转速度ne和目标旋转速度供给到计算部120，将获取到的主机21的当前的旋转
速度ne、螺旋桨23的当前的旋转速度np以及当前的消耗电力量pd供给到运转模式决定部130。
55.在步骤s102中，计算部120基于当前的旋转速度ne和目标旋转速度，来计算当前的要求螺旋桨转矩tp。计算部120将当前的要求螺旋桨转矩tp的计算结果供给到运转模式决定部130。
56.在步骤s103中，运转模式决定部130基于当前的旋转速度ne、当前的要求螺旋桨转矩tp和消耗电力量pd，来决定主机21、辅机30以及轴带发电机22的运转模式。使用图4来对第一实施方式的运转模式的具体的决定方法进行说明。图4例示第一实施方式的要求螺旋桨转矩tp、消耗电力量pd和运转模式的关系。该要求螺旋桨转矩tp、消耗电力量pd和运转模式的关系是按每个旋转速度ne而预先决定的。
57.在图4的映射中，决定以主机的燃料消耗率优于规定的燃料消耗率基准的方式设定了要求螺旋桨转矩和消耗电力量的范围的第一运转区域r1，在该第一运转区域r1之外决定第二运转区域r2。第一运转区域r1包含低消耗电力量区域r1a以及高消耗电力量区域r1b，该低消耗电力量区域r1a的消耗电力量的范围被设定为比第一消耗电力量基准值pr1靠下侧，该高消耗电力量区域r1b的消耗电力量的范围被设定为与第一消耗电力量基准值pr1相同或比第一消耗电力量基准值pr1靠上侧。第二运转区域r2包含低转矩低消耗电力量区域r2a以及高转矩低消耗电力量区域r2b，该低转矩低消耗电力量区域r2a的要求螺旋桨转矩的范围被设定为比第一转矩基准值tr1靠下侧，且该低转矩低消耗电力量区域r2a的消耗电力量的范围被设定为比第二消耗电力量基准值pr2靠下侧，该高转矩低消耗电力量区域r2b的要求螺旋桨转矩的范围被设定为比第二转矩基准值tr2靠上侧，且该高转矩低消耗电力量区域r2b的消耗电力量的范围被设定为比第三消耗电力量基准值pr3靠下侧。
58.在此，主机的燃料消耗率是指主机中的燃料的每单位消耗量的输出[kwh/g]。另外，主机的燃料消耗率也可以是主机中的当前的每单位输出的燃料消耗量[g/kwh]。因而，在此的“燃料消耗率优于规定的燃料消耗率基准”是指主机中的燃料的每单位消耗量的输出为规定的输出基准值以上，或者主机中的当前的每单位输出的燃料消耗量为规定的消耗量基准值以下。
[0059]
在图4的例子中，由当前的要求螺旋桨转矩tp和当前的消耗电力量pd决定的船舶1的运转点d被包含于第二运转区域r2。在第二运转区域r2中，除了符合后述的第四模式和第五模式的情况(运转点d被包含于低转矩低消耗电力量区域r2a或高转矩低消耗电力量区域r2b的情况)之外，基本上，第一模式被设定为运转模式。第一模式是在通常运转时利用的，在第一模式下，在没有利用轴带发电机22产生的推进力的助力的情况下利用由主机21产生的转矩来生成船舶1的推进力。
[0060]
图5示出每个运转模式下的主机21、辅机30以及轴带发电机22的动作状态。在此，主机21的动作状态包含主机21处于运转中的运转状态和主机21正在空转的空转状态。辅机30的动作状态包含辅机30正在运转的运转状态和辅机30停止的停止状态。轴带发电机22的动作状态包含轴带发电机22正在空转的空转状态、轴带发电机22接受来自主机的旋转驱动力的供给而进行发电的发电状态、以及通过经由船内母线60对轴带发电机22进行电力供给而使轴带发电机22输出转矩的转矩输出状态。此外，在此，虽然主机21和轴带发电机22均表现为“空转”，但也可以在动力传递系统中设置未图示的离合器等动力切断连接机构，停止
主机21和轴带发电机22并断开离合器。如图5所示，在运转模式为第一模式的情况下，主机21为运转状态，辅机30为运转状态，轴带发电机22为空转状态。
[0061]
在运转点d被包含于低消耗电力量区域r1a的情况下，第二模式被决定为运转模式(参照图4)。另外，在运转点d被包含于高消耗电力量区域r1b的情况下，第三模式被决定为运转模式。在此，已知：在主机21中，能够在不过低负荷且不过高负荷的负荷下以最良好的燃料消耗率进行运转。在第二模式和第三模式下，能够使主机21在不过低负荷侧且不过高负荷侧的运转区域中以良好的燃料消耗率进行运转。第二模式是在船舶1中具有也能够应对消耗电力量pd的增大的程度的电力余量的情况下利用的。如图5所示，在运转模式为第二模式的情况下，主机21为运转状态，辅机30为停止状态，轴带发电机22为发电状态，在运转模式为第三模式的情况下，主机21为运转状态，辅机30为运转状态，轴带发电机22为发电状态。
[0062]
在运转点d被包含于低转矩低消耗电力量区域r2a的情况下，第四模式被决定为运转模式(参照图4)。第四模式是在(假设在通过主机21进行运转的情况下燃料消耗率差)需要极低负荷下的推进力控制的情况下利用的。在运转模式为第四模式的情况下，主机21为空转状态，辅机30为运转状态，轴带发电机22为转矩输出状态(参照图5)。
[0063]
在运转点d被包含于高转矩低消耗电力量区域r2b的情况下，第五模式被决定为运转模式(参照图4)。第五模式是在船舶1中具有电力余量的情况、并且在主机在最大负荷附近处进行运转并想要提高螺旋桨转矩时除了通过主机21的推进力之外还要由轴带发电机22施加助力时利用的。运转模式变为第五模式的前提是设想主机转矩tm在当前的旋转速度下以最大转矩或接近其的状态进行运转。在运转模式为第五模式的情况下，主机21为运转状态，辅机30为运转状态，轴带发电机22为转矩输出状态。
[0064]
运转模式决定部130将运转模式的决定结果供给到计算部120。此外，为了抑制运转模式频繁地被切换，优选在图4中的各运转模式的边界设定滞后。另外，图4所示的映射只要通过预先进行实验等来适当地决定即可。后述的图11也是同样的。
[0065]
在步骤s104中，计算部120基于运转模式的决定结果，来计算主机21、辅机30以及轴带发电机22的转矩和发电量。下面，针对各运转模式说明该步骤。
[0066]
在运转模式为第一模式的情况下，主机21的转矩tm和辅机30的发电量pdg通过下面的式(1)和式(2)表示。
[0067]
t＝tp
ꢀꢀ
式(1)
[0068]
pdg＝pd
ꢀꢀ
式(2)
[0069]
像这样，在第一模式下，主机21单独地输出与要求螺旋桨转矩tp相当的转矩，利用辅机30的发电量pdg提供消耗电力量pd。
[0070]
在运转模式为第二模式的情况下，主机21的转矩tm和轴带发电机22的发电量psg通过下面的式(3)和式(4)表示。
[0071]
tm＝tp+pd/ηsg/ne*c
ꢀꢀ
式(3)
[0072]
psg＝pd
ꢀꢀ
式(4)
[0073]
在此，ηsg是轴带发电机22的发电效率，是基于轴带发电机22的规格来设定的。c是用于将转数换算为转矩的常数。像这样，在第二模式下，主机21除了产生要求螺旋桨转矩tp量的转矩之外，还产生用于向轴带发电机22供给旋转驱动力而使轴带发电机22发电的转
矩。利用轴带发电机22的发电量psg提供消耗电力量pd。像这样，通过在消耗电力量pd小的情况下使用轴带发电机22提供消耗电力量pd，从而与使用辅机30进行发电的情况相比，能够改善燃料消耗率。
[0074]
在运转模式为第三模式的情况下，主机21的转矩tm、辅机30的发电量pdg以及轴带发电机22的发电量psg通过下面的式(5)和式(6)表示。
[0075]
tmm＝tp+psg/ηsg/ne*c
ꢀꢀ
式(5)
[0076]
pdg+psg＝pd
ꢀꢀ
式(6)
[0077]
在此，在第三模式下，pdg与psg的相对于pd的发电比率例如基于图6所例示的表示辅机30与轴带发电机22的最佳的发电比率的映射来决定。如图6所示，在消耗电力量pd相对大的情况下，以使辅机30和轴带发电机22的总发电量中的辅机的发电量的比例比消耗电力量pd相对小的情况下的该比例大的方式设定发电比率。另外，在要求螺旋桨转矩tp相对大的情况下，以使辅机30和轴带发电机22的总发电量中的辅机的发电量的比例比要求螺旋桨转矩tp相对小的情况下的该比例大的方式设定发电比率。例如，可以设定为随着当前的消耗电力量pd、要求螺旋桨转矩tp变大而辅机30的发电量的比例线性或非线性地变大，也可以设定为随着当前的消耗电力量pd、要求螺旋桨转矩tp变大而辅机30的发电量的比例阶梯状地变大。由此，能够使辅机30和轴带发电机22高效地运转，因此能够改善燃料消耗率。
[0078]
像这样，在第三模式下，也与第二模式同样地，主机21除了产生要求螺旋桨转矩tp量的转矩之外，还产生用于向轴带发电机22供给旋转驱动力而使轴带发电机22发电的转矩。另外，利用辅机30的发电量pdg和轴带发电机22的发电量psg以最佳的发电比率提供消耗电力量pd。在消耗电力量pd大而无法利用轴带发电机22的发电量psg提供全部的消耗电力量pd的情况下使用辅机30进行发电，由此能够抑制陷入电力量不足。
[0079]
在运转模式为第四模式的情况下，轴带发电机22的转矩ts、辅机30的发电量pdg通过下面的式(7)和式(8)表示。
[0080]
ts＝tp
ꢀꢀ
式(7)
[0081]
pdg＝pd+tp/ηsg*np/c
ꢀꢀ
式(8)
[0082]
像这样，在第四模式下，轴带发电机22单独地输出与要求螺旋桨转矩tp相当的转矩，并利用辅机30的发电量pdg来除了提供消耗电力量pd之外还提供用于使轴带发电机22进行旋转驱动的电力量。在要求螺旋桨转矩tp和消耗电力量pd小的情况下，通过轴带发电机22输出要求螺旋桨转矩tp量的转矩，因此能够抑制主机21在低负荷下的运转，并抑制燃料消耗率的劣化。
[0083]
在运转模式为第五模式的情况下，轴带发电机22的转矩ts、辅机30的发电量pdg通过下面的式(9)和式(10)表示。
[0084]
pdg＝k1(tp-tm)
ꢀꢀ
式(9)
[0085]
ts＝(pdg-pd)*ηsg/np*c
ꢀꢀ
式(10)
[0086]
在此，k1是用于将转矩换算为电力量的系数。在第五模式下，辅机30的发电量pdg以pdgmax为上限。pdgmax是辅机30能够输出的最大发电量，是基于辅机30的规格而预先决定的。像这样，在要求螺旋桨转矩tp大且消耗电力量pd小的情况下，使轴带发电机22输出转矩，由此能够抑制主机21的转矩tm过大，因此能够抑制燃料消耗率的劣化。
[0087]
计算部120将主机21、辅机30以及轴带发电机22的转矩和发电量的计算结果供给
到控制部140。
[0088]
在步骤s105中，控制部140基于被供给的计算结果来控制主机21、辅机30以及轴带发电机22。控制部140控制主机21、辅机30以及轴带发电机22，以成为与所决定的运转模式对应的上述的动作状态、转矩以及发电量。
[0089]
在步骤s105之后，结束处理s100。
[0090]
如上所述，在本实施方式中，控制部140基于当前的要求螺旋桨转矩tp和当前的消耗电力量pd来控制主机21、辅机30以及轴带发电机22。根据本结构，通过基于当前的要求螺旋桨转矩tp和当前的消耗电力量pd，从而能够在船舶1中确保所需的推进力和电力供给，并使主机21、辅机30以及轴带发电机22以适当的能量输出分配进行运转，因此能够在船舶整体有效地改善燃料消耗率。
[0091]
在本实施方式中，在船舶的运转点d被包含于处于第一运转区域r1之外的第二运转区域r2的情况下，控制部140将主机21和辅机30设为运转状态，将轴带发电机22设为空转状态，在运转点d被包含于低消耗电力量区域r1a的情况下，控制部140将主机21设为运转状态，将辅机30设为停止状态，将轴带发电机22设为发电状态，在运转点d被包含于高消耗电力量区域r1b的情况下，控制部140将主机21和辅机30设为运转状态，将轴带发电机22设为发电状态。以主机21的燃料消耗率优于规定的燃料消耗率基准的方式设定第一运转区域r1中的要求螺旋桨转矩和消耗电力量的范围。根据本结构，通过将轴带发电机设为发电状态，从而能够使主机21在燃料消耗率更优的运转区域中进行运转，因此能够改善主机21的燃料消耗率，并且利用燃料消耗率优于辅机30的燃料消耗率的主机21进行发电，因此能够降低发电所需的燃料消耗量。另外，能够在根据当前的消耗电力量pd而轴带发电机22的发电量psg不充分的情况下使辅机30运转来进行电力供给，因此能够抑制陷入电力量不足。
[0092]
在本实施方式中，在运转点d被包含于低转矩低消耗电力量区域r2a的情况下，控制部140将主机21设为空转状态，将辅机30设为运转状态，将轴带发电机22设为转矩输出状态。根据本结构，在要求螺旋桨转矩tp和消耗电力量pd小的情况下通过轴带发电机22输出转矩，因此能够抑制主机21在低负荷下的运转，并抑制燃料消耗率的劣化。
[0093]
在本实施方式中，在运转点d被包含于高转矩低消耗电力量区域r2b的情况下，控制部140将主机21和辅机30设为运转状态，将轴带发电机22设为转矩输出状态。根据本结构，在要求螺旋桨转矩tp大且消耗电力量pd小的情况下，使轴带发电机22输出转矩，由此能够抑制主机21的转矩tm过大，因此能够抑制主机21的燃料消耗率的劣化。
[0094]
在本实施方式中，在辅机30为运转状态且轴带发电机22为发电状态时，在消耗电力量pd相对小的情况下，控制部140使辅机30和轴带发电机22的总发电量(pdg+psg)中的轴带发电机22的发电量psg的比例比消耗电力量pd相对大的情况下的该比例大。根据本结构，在消耗电力量pd小的情况下优先使轴带发电机22发电，因此能够抑制辅机30在燃料消耗率差的低负荷区域中进行运转，因此能够改善燃料消耗率。
[0095]
下面对实施方式的变形例进行说明。
[0096]
上述的阈值、常数等是考虑了主机21的燃料消耗率性能、瞬态响应性/失火、爆燃的风险等而预先设定的，但也可以一边监视实际的主机21的运转状况，一边配合因主机21的劣化、燃料性状的变化所引起的主机21的性能的变化来进行校正或变更。
[0097]
在实施方式中，示出了使用图6所示的映射来决定轴带发电机22与辅机30的发电
比率的例子，但不限定于此，也可以适当更换纵轴、横轴和标绘值等。例如图7所示，也可以使用将纵轴设为消耗电力量pd、将横轴设为要求螺旋桨转矩tp的映射。
[0098]
在实施方式中，通过执行图3所示的处理来控制了轴带发电机22，但并不限定于此。例如，也可以基于运算模型的输出数据来控制主机21、辅机30以及轴带发电机22，该运算模型至少包含当前的要求螺旋桨转矩和船舶的消耗电力量作为输入数据，且包含主机21的转矩tm、辅机30的发电量pdg、以及轴带发电机22的转矩tsg或轴带发电机22的发电量psg作为输出数据。该运算模型例如也可以是通过基于神经网络的机器学习进行学习而得到的学习完毕模型。
[0099]
第二实施方式
[0100]
下面，对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式的附图和说明中，对与第一实施方式相同或等同的结构要素、构件标注相同的附图标记。适当省略与第一实施方式重复的说明，重点说明与第一实施方式不同的结构。
[0101]
图8是概要性地示出第二实施方式的船舶1的框图。第二实施方式的船舶1的ac电网还具备电池44以及双向逆变器/转换器45。电池44例如是铅蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等能够反复充电和放电来使用的电池。电池44经由双向逆变器/转换器45与ac配电盘41连接。在电池44安装有用于检测电池44的soc(充电率)的soc传感器73。soc传感器例如基于电池44的电压来检测soc。双向逆变器/转换器45能够选择性地执行在对电池44充电时将来自ac配电盘41的交流电流转换为直流电流并向电池44供给的功能、以及在对电池44放电时将来自电池44的直流电流转换为交流电流并向ac配电盘41供给的功能。双向逆变器/转换器45由电力控制ecu 104控制。
[0102]
图9是第二实施方式的ecu 100的功能框图。第二实施方式的ecu 100的获取部110还具备用于获取电池44的soc的soc获取部113。soc获取部113例如从soc传感器73获取soc。
[0103]
图10是示出第二实施方式的ecu 100的处理s200的流程图。图11的步骤s201～s205除了特别提及的方面之外与图3的步骤s101～s105基本相同，因此有时会针对重复的内容省略其说明。
[0104]
在步骤s201中，获取部110获取主机21的当前的旋转速度ne、螺旋桨23的当前的旋转速度np、目标旋转速度、船舶的当前的消耗电力量pd以及soc。获取部110将获取到的主机21的当前的旋转速度ne、目标旋转速度、soc供给到计算部120，将获取到的主机21的当前的旋转速度ne、螺旋桨23的当前的旋转速度np以及当前的消耗电力量pd供给到运转模式决定部130。
[0105]
之后，经过步骤s202，在步骤s203中，运转模式决定部130基于当前的旋转速度ne、当前的要求螺旋桨转矩tp和消耗电力量pd，来决定主机21、辅机30以及轴带发电机22的运转模式。
[0106]
图11例示第二实施方式的要求螺旋桨转矩tp、消耗电力量pd和运转模式的关系。如图11所示，在第二实施方式中，第二运转区域除了包含区域r2a和r2b之外还包含极低转矩极低消耗电力量区域r2c，该极低转矩极低消耗电力量区域r2c的要求螺旋桨转矩的范围被设定为比低转矩低消耗电力量区域r2a中的要求螺旋桨转矩的下限值tpr2靠下侧，且该极低转矩极低消耗电力量区域r2c的消耗电力量的范围被设定为比小于第二消耗电力量基准值pr2的极低消耗电力量基准值prvl靠下侧。在极低转矩极低消耗电力量区域r2c中，以
第六模式进行运转。第六模式是设想在港湾内等以低船速进行驾船的运转模式。在第六模式下、电池44的soc大于阈值的情况下，主机21为空转状态，辅机30为停止状态，轴带发电机22为转矩输出状态。在第六模式下，(包含用于驱动轴带发电机22的电力量的)消耗电力量pd全部由电池44提供，能够抑制燃料消耗，因此能够改善燃料消耗率。另外，由于能够停止主机21和辅机30，因此能够进行非常安静的运转。
[0107]
在步骤s204中，计算部120基于运转模式的决定结果，来计算主机21、辅机30以及轴带发电机22的转矩和发电量、电池44的充电量或放电量。在此，使用图12来对步骤s204中的运转模式为第一模式或第四模式的情况下的计算方法进行说明。在第一模式或第四模式下，使用图12如下面说明的那样计算电池的充电量pc、放电量pb以及辅机30的发电量pdg。
[0108]
在步骤s301中，计算部120判断消耗电力量pd是否小于pgm。另外，在第四模式的情况下，在消耗电力量pd中也包含为了使得由轴带发电机22产生转矩所需的电力。在此，pgm是根据辅机30的最大发电量pdgmax考虑了规定的发电余量m得到的电力量，通过下面的式(11)表示。
[0109]
pgm＝pdgmax/m
ꢀꢀ
式(11)
[0110]
发电余量m是在考虑了船的种类、设备规格、运用方式等、急剧的消耗电力的变动幅度的基础上预先设定的。在消耗电力量pd小于pgm的情况下(s301的“是”)，步骤s204进入步骤s302。
[0111]
在步骤s302中，计算部120判断soc是否小于低soc基准值e
l
。在soc小于低soc基准值e
l
的情况下(s302的“是”)，步骤s204进入步骤s303。
[0112]
在步骤s303中，计算部120根据soc来计算被充电至电池44的电力量(下面称为“电池的充电量”)的暂定值pc1。使用图13来对电池44的充电量的暂定值pc1的计算方法进行说明。在图13中示出了以随着soc增加而电池44的充电量的暂定值pc1变小的方式设定了soc和暂定值pc1的关系的映射。计算部120使用图13的映射来计算电池44的充电量的暂定值pc1。另外，例如，可以以随着soc变大而电池44的充电量的暂定值pc1线性或非线性地变小的方式进行计算，也可以以随着soc变大而电池44的充电量的暂定值pc1阶梯状地变小的方式进行计算。
[0113]
在步骤s304中，计算部120判断(pc1+pd)是否小于pgm。在(pc1+pd)小于pgm的情况下(s304的“是”)，步骤s204进入步骤s305。
[0114]
在步骤s305中，计算部120使用下面的式(12)和式(13)来计算电池44的充电量pc和辅机30的发电量pdg。
[0115]
pc＝pc1
ꢀꢀ
式(12)
[0116]
pdg＝pc+pd
ꢀꢀ
式(13)
[0117]
当返回到步骤s304时，在(pc1+pd)不小于pgm的情况下(s304的“否”)，步骤s204进入步骤s306。在步骤s306中，计算部120使用下面的式(14)和式(15)来计算电池44的充电量pc和辅机30的发电量pdg。
[0118]
pc＝pgm-pd
ꢀꢀ
式(14)
[0119]
pdg＝pgm
ꢀꢀ
式(15)
[0120]
当返回到步骤s301或s302时，在消耗电力量pd不小于pgm的情况下(s301的“否”)或者在soc不小于低soc基准值e
l
的情况下(s302的“否”)，步骤s204进入步骤s307。在步骤
s307中，计算部120判断soc是否小于高soc基准值eh。高soc基准值eh大于低soc基准值e
l
。在soc不小于高soc基准值eh的情况下(s307的“否”)，步骤s204进入步骤s308。
[0121]
在步骤s308中，计算部120使用下面的式(16)来计算由电池44放电的电力量(下面称为“电池44的放电量”)pb和辅机30的发电量pdg。
[0122]
pd＝pb+pdg 式(16)
[0123]
在此，以与消耗电力量pd相应的分配或比率计算电池44的放电量pb和辅机30的发电量pdg。例如图14所示，以随着消耗电力量pd的增加而使电池44的放电量pb与辅机30的发电量pdg之和变大的方式计算电池44的放电量pb和辅机30的发电量pdg。
[0124]
当返回到步骤s307时，在soc小于高soc基准值eh的情况下(s307的“是”)，步骤s204进入步骤s309。在步骤s309中，计算部120判断消耗电力量pd是否小于辅机30的最大燃料消耗率发电量pdgbest。辅机30的最优燃料消耗率发电量pdgbest是辅机30的燃料消耗率为最优时的发电量，是基于辅机30的规格而预先决定的。在消耗电力量pd小于辅机30的最大燃料消耗率发电量pdgbest的情况下(s309的“是”)，步骤s204进入步骤s310。
[0125]
在步骤s310中，计算部120使用下面的式(17)和式(18)来计算电池44的充电量pc和辅机30的发电量pdg。
[0126]
pc＝pdgbest-pd 式(17)
[0127]
pdg＝pdgbest 式(18)
[0128]
当返回到步骤s309时，在消耗电力量pd不小于辅机30的最大燃料消耗率发电量pdgbest的情况下(s309的“否”)，步骤s204进入步骤s311。在步骤s311中，计算部120使用下面的式(19)和式(20)来计算电池44的充电量pc和辅机30的发电量pdg。
[0129]
pc＝0 式(19)
[0130]
pdg＝pd 式(20)
[0131]
在步骤s305、s306、s308、s310、s311之后，结束第一模式或第四模式中的步骤s204的处理。
[0132]
接着，使用图15来对步骤s204中的运转模式为第二模式的情况下的计算方法进行说明。
[0133]
在步骤s401中，计算部120根据主机21的当前的旋转速度ne来计算主机21的最大转矩tmmax。使用图16来对主机21的最大转矩tmmax的计算方法进行说明。在图16中示出了设定了旋转速度ne和最大转矩tmmax的关系的映射。计算部120使用图16的映射来计算主机21的最大转矩tmmax。
[0134]
在步骤s402中，计算部120判断消耗电力量pd是否小于psm。在此，psm是根据轴带发电机的最大发电量psgmax考虑了规定的发电余量m得到的电力量，通过下面的式(21)表示。
[0135]
psm＝psgmax/m 式(21)
[0136]
轴带发电机22的最大发电量psgmax通过式(22)表示。
[0137]
psgmax＝(tmmax-tp)*ηsg*ne/c 式(22)
[0138]
在消耗电力量pd小于psm的情况下(s402的“是”)，步骤s204进入步骤s403。
[0139]
在步骤s403中，计算部120判断soc是否小于低soc基准值e
l
。在soc小于低soc基准值e
l
的情况下(s403的“是”)，步骤s204进入步骤s404。
[0140]
在步骤s404中，计算部120根据soc计算电池44的充电量的暂定值pc1。步骤s404与上述的步骤s303相同，因此省略其说明。
[0141]
在步骤s405中，计算部120判断(pc1+pd)是否小于psm。在(pc1+pd)小于psm的情况下(s405的“是”)，步骤s204进入步骤s406。
[0142]
在步骤s406中，计算部120使用下面的式(23)和式(24)来计算电池44的充电量pc和轴带发电机22的发电量psg。
[0143]
pc＝pc1
ꢀꢀꢀ
式(23)
[0144]
psg＝pc+pd
ꢀꢀ
式(24)
[0145]
当返回到步骤s405时，在(pc1+pd)不小于psm的情况下(s405的“否”)，步骤s204进入步骤s407。在步骤s407中，计算部120使用下面的式(25)和式(26)来计算电池44的充电量pc和轴带发电机22的发电量psg。
[0146]
pc＝psm-pd
ꢀꢀ
式(25)
[0147]
pdg＝psm
ꢀꢀ
式(26)
[0148]
在步骤s406或s407之后，在步骤s408中，计算部120使用下面的式(27)来计算主机21的转矩tm。
[0149]
tm＝tp+psg/ηsg/ne*c
ꢀꢀ
式(27)
[0150]
当返回到步骤s403时，在soc不小于低soc基准值e
l
的情况下(s403的“否”)，步骤s204进入步骤s409。在步骤s409中，计算部120判断soc是否小于高soc基准值eh。步骤s409与上述的步骤s307相同。在soc不小于高soc基准值eh的情况下(s409的“否”)，步骤s204进入步骤s410。
[0151]
在步骤s410中，计算部120使用下面的式(28)来计算电池44的放电量pb和轴带发电机22的发电量psg。
[0152]
pd＝pb+psg
ꢀꢀ
式(28)
[0153]
在此，以与消耗电力量pd相应的分配或比率计算电池44的放电量pb和轴带发电机22的发电量psg。例如图17所示那样，在消耗电力量pd为消耗电力量基准值pdr以下的情况下，以使轴带发电机22的发电量psg与消耗电力量pd成比例地变大的方式计算轴带发电机22的发电量psg，在消耗电力量pd大于消耗电力量基准值pdr的情况下，以将轴带发电机22的发电量psg设为恒定值(最大值)的方式计算轴带发电机22的发电量psg。另外，在消耗电力量pd为消耗电力量基准值pdr以下的情况下，以将电池44的放电量pb设为0而不进行放电的方式计算电池44的放电量pb，在消耗电力量pd大于消耗电力量基准值pdr的情况下，以使电池44的放电量pb与消耗电力量pd成比例地变大的方式计算电池44的放电量pb。
[0154]
在步骤s410之后，步骤s204进入上述的步骤s408。
[0155]
当返回到步骤s409时，在soc小于高soc基准值eh的情况下(s409的“是”)，步骤s204进入步骤s411。在步骤s411中，计算部120判断要求螺旋桨转矩tp是否小于主机21的最优燃料消耗率转矩tmbest。主机21的最优燃料消耗率转矩tmbest是主机21的燃料消耗率为最优时的转矩，是基于主机21的规格而预先决定的。在要求螺旋桨转矩tp小于主机21的最优燃料消耗率转矩tmbest的情况下(s411的“是”)，步骤s204进入步骤s412。
[0156]
在步骤s412中，计算部120使用下面的式(29)～式(31)来计算主机21的转矩、电池44的充电量pc、主机的转矩tm以及轴带发电机22的发电量psg。
[0157]
pc＝psg-pd
ꢀꢀ
式(29)
[0158]
tm＝tmbest
ꢀꢀ
式(30)
[0159]
psg＝(tm-tp)*ηsg*ne/c
ꢀꢀ
式(31)
[0160]
当返回到步骤s402时，在消耗电力量pd不小于psm的情况下(s402的“否”)，步骤s204进入步骤s413。另外，当返回到步骤s411时，在要求螺旋桨转矩tp不小于主机21的最优燃料消耗率转矩tmbest的情况下(s411的“否”)，步骤s204进入步骤s413。在步骤s413中，计算部120使用下面的式(32)～式(34)来计算电池44的充电量pc、放电量pb以及轴带发电机22的发电量psg。
[0161]
pc＝0
ꢀꢀ
式(32)
[0162]
pb＝0
ꢀꢀ
式(33)
[0163]
pd＝psg
ꢀꢀ
式(34)
[0164]
如式(32)～式(34)所示，不进行电池44的充电和放电，利用轴带发电机22的发电量psg来提供消耗电力量pd。
[0165]
在步骤s413之后，步骤s204进入上述的步骤s408。
[0166]
在步骤s408或s412之后，结束第二模式下的步骤s204的处理。
[0167]
接着，使用图18来对步骤s204中的运转模式为第三模式的情况下的计算方法进行说明。
[0168]
在步骤s501中，计算部120根据主机21的当前的旋转速度ne来计算主机21的最大转矩tmmax。步骤s501与上述的步骤s401相同，因此省略其说明。
[0169]
在步骤s502中，计算部120判断消耗电力量pd是否小于pm。在此，pm是根据轴带发电机22的最大发电量psgmax与辅机30的最大发电量pdgmax之和考虑了规定的发电余量m得到的电力量，通过下面的式(35)表示。
[0170]
pmn＝(psgmax+pdgmax)/m
ꢀꢀ
式(35)
[0171]
轴带发电机22的最大发电量psgmax通过上述式(22)表示，辅机30的最大发电量pdgmax如上述那样预先决定。在消耗电力量pd小于pm的情况下(s502的“是”)，步骤s204进入步骤s503。
[0172]
在步骤s503中，计算部120判断soc是否小于极低soc基准值e
vl
。在soc小于极低soc基准值e
vl
的情况下(s503的“是”)，步骤s204进入步骤s504。
[0173]
在步骤s504中，计算部120使用下面的式(36)～(38)来计算电池的充电量pc、辅机30的发电量pdg、轴带发电机22的发电量psg。
[0174]
pc＝pm-pd
ꢀꢀ
式(36)
[0175]
pdg＝pgm
ꢀꢀ
式(37)
[0176]
psg＝psm
ꢀꢀ
式(38)
[0177]
pgm和psm分别如式(11)和式(21)中所述的那样。
[0178]
在步骤s505中，计算部120使用下面的式(39)来计算主机21的转矩tm。
[0179]
tm＝tp+psg/ηsg/ne*c
ꢀꢀ
式(39)
[0180]
当返回到步骤s503时，在soc不小于极低soc基准值e
vl
的情况下(s503的“否”)，步骤s204进入步骤s506。
[0181]
在步骤s506中，计算部120判断soc是否小于低soc基准值e
l
。在soc小于低soc基准
值e
l
的情况下(s506的“是”)，步骤s204进入步骤s507。
[0182]
在步骤s507中，计算部120根据soc来计算电池44的充电量的暂定值pc1。步骤s507与上述的步骤s303相同，因此省略其说明。
[0183]
在步骤s508中，计算部120判断(pc1+pd)是否大于pm。在(pc1+pd)大于pm的情况下(s508的“是”)，步骤s204进入步骤s504。在(pc1+pd)不大于pm的情况下(s508的“否”)，步骤s204进入步骤s509。
[0184]
在步骤s509中，计算部120使用下面的式(40)和式(41)来计算电池的充电量pc、轴带发电机22的发电量psg以及辅机30的发电量pdg。
[0185]
pc＝pc1
ꢀꢀꢀ
式(40)
[0186]
pc+pd＝psg+pdg
ꢀꢀ
式(41)
[0187]
在此，计算轴带发电机22的发电量psg和辅机30的发电量pdg。例如，使用将曲线图内的参数pd置换为pd+pc后的图6的映射，基于(pd+pc)和要求螺旋桨转矩来计算使发电比率最佳化的psg和pdg。在步骤s509之后，步骤s204进入上述的步骤s505。
[0188]
当返回到步骤s506时，在soc不小于低soc基准值e
l
的情况下(s506的“否”)，步骤s204进入步骤s510。在步骤s510中，计算部120判断soc是否小于高soc基准值eh。步骤s510与上述的步骤s307相同。在soc不小于高soc基准值eh的情况下(s510的“否”)，步骤s204进入步骤s511。
[0189]
在步骤s511中，计算部120使用下面的式(42)和式(43)，来计算电池44的放电量pb、轴带发电机22的发电量psg以及辅机30的发电量pdg。
[0190]
pd＝psg+p
’ꢀꢀ
式(42)
[0191]
p’＝pb+pdg
ꢀꢀ
式(43)
[0192]
在此，p’是放电量pb与辅机30的发电量pdg的合计电力量。在式(42)中，使用将纵轴的辅机30的发电量pdg置换为合计电力量p’后的图6的映射来使轴带发电机22的发电量psg与合计电力量p’的发电比率最佳化。另外，使用将横轴的消耗电力量pd置换为p’后的图14来如上述那样决定合计电力量p’中的放电量pb与辅机30的发电量pdg的分配。在步骤s511之后，步骤s204进入上述的步骤s505。
[0193]
当返回到步骤s502或s510时，在消耗电力量pd不小于pm的情况下(s502的“否”)或者在soc小于高soc基准值eh的情况下(s510的“是”)，步骤s204进入步骤s512。在步骤s512中，计算部120使用下面的式(44)～式(46)来计算电池44的充电量pc、放电量pb、轴带发电机22的发电量psg以及辅机30的发电量pdg。
[0194]
pc＝0
ꢀꢀ
式(44)
[0195]
pb＝0
ꢀꢀ
式(45)
[0196]
pd＝psg+pdg
ꢀꢀ
式(46)
[0197]
如式(44)～式(46)所示，不进行电池44的充电和放电，利用轴带发电机22的发电量psg和辅机30的发电量pdg来提供消耗电力量pd。在此，使用图6的映射来如上述那样使轴带发电机22的发电量psg与辅机30的发电量pdg的发电比率最佳化。
[0198]
在步骤s512之后，步骤s204进入上述的步骤s505。
[0199]
在步骤s505之后，结束第三模式下的步骤s204的处理。
[0200]
在第二实施方式中，能够对轴带发电机22中的发电量、转矩的增减量设置与针对
电池44的蓄电/放电容量相应的余量。因此，能够更有效地抑制燃料消耗率的劣化。
[0201]
在第二实施方式中，控制部140基于当前的消耗电力量pd和电池44的soc，来控制辅机30及轴带发电机22的发电量中的至少一方以及电池44的充电量pc或放电量pb。根据本结构，能够适当地控制来自电池44、辅机30以及轴带发电机22的船舶内的电力供给，因此能够改善燃料消耗率。
[0202]
在第二实施方式中，在运转点d被包含于极低转矩极低消耗电力量区域r2c且电池44的soc大于阈值的情况下，控制部140将主机21设为空转状态，将辅机30设为停止状态，将轴带发电机22设为转矩输出状态。根据本结构，利用从电池44向轴带发电机22的电力供给来生成船舶1的推进力，且包含从该电池44向轴带发电机22的电力供给量的消耗电力量pd全部由电池44提供，因此，能够抑制燃料消耗，能够改善燃料消耗率。另外，由于能够停止主机21/辅机30，因此能够进行非常安静的运转。
[0203]
在作为第二实施方式的变形例而利用上述的运算模型(学习完毕模型)来控制轴带发电机22的情况下，该模型可以还包含电池44的soc作为输入数据，也可以还包含电池44的充电量pc或放电量pb作为输出数据。
[0204]
在实施方式中，未考虑辅机30的台数，但在设置有多台辅机30的情况下，也可以决定各辅机30的发电比率。使用图19来对各辅机的发电比率的决定方法的例子进行说明。在图19中，以使用3台辅机30a、30b、30c的情况为例进行说明。在消耗电力量pd小到通过1台辅机的发电量就能够提供的程度的情况下，仅使1台辅机30a的发电量与消耗电力量pd成比例地变大。在消耗电力量pd超过由各辅机30能够发电的合计电力量的例如33％的量而无法通过1台辅机的发电量进行提供的情况下，除了辅机30a之外还使辅机30b进行发电，并使辅机30a以100％的输出进行发电，并且使第二台辅机30b的发电量与消耗电力量pd成比例地变大。在消耗电力量pd超过由各辅机30能够发电的合计电力量的例如66％的量而无法通过2台辅机的发电量进行提供的情况下，进一步使辅机30c进行发电，并使辅机30a和30b以100％的输出进行发电，并且使第三台辅机30c的发电量与消耗电力量pd成比例地变大。在此，在设置有多台辅机30的情况下，各辅机30的输出为相同程度会使燃料消耗率更优。像这样，通过使辅机30依次发电，从而例如能够使多台辅机30使用100％的输出以相同程度的输出进行运转，并根据消耗电力量pd调整其它辅机30的发电量，因此能够改善燃料消耗率。
[0205]
图4、图6、图7、图11、图13、图14、图16、图17、图19的曲线图、映射等只不过是例示，只要考虑主机21等的规格、使用方式并通过实验等适当地设定即可。
[0206]
上述的实施方式和变形例的任意的组合作为本发明的实施方式也是有用的。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式和变形例各自的效果。
[0207]
在本说明书所公开的实施方式中的由多个物体构成的实施方式可以将该多个物体一体化，相反能够将由一个物体构成的实施方式分为多个物体。无论是否一体化，只要构成为能够实现发明的目的即可。在本说明书所公开的实施方式中的多个功能被分散设置的实施方式可以将该多个功能的一部分或全部集成设置，相反地能够将多个功能被集成设置的实施方式以该多个功能的一部分或全部分散的方式设置。无论功能是被集成还是被分散，只要构成为能够实现发明的目的即可。
[0208]
附图标记说明
[0209]
1：船舶；10：传令钟；20：推进力产生装置；21：主机；22：轴带发电机；23：螺旋桨；
30：辅机；40：ac电网；44：电池；60：船内母线；80：船内负载；100：ecu；110：获取部；111：旋转速度获取部；112：消耗电力量获取部；113：soc获取部；120：计算部；130：运转模式决定部；140：控制部；150：存储部。

技术特征：
1.一种船舶的控制装置，具备：主机，其用于产生用于推进船舶的推进力；辅机，其产生向船内母线供给的电力；轴带发电机，其与所述主机的输出轴连结，能够选择性地执行通过所述输出轴的旋转而产生向所述船内母线供给的电力的功能、以及基于经由所述船内母线供给的电力输出转矩来产生用于推进所述船舶的推进力的功能；旋转速度获取部，其获取所述主机的当前的旋转速度和所述主机的目标旋转速度；消耗电力量获取部，其获取所述船舶内的当前的消耗电力量；计算部，其基于所述当前的旋转速度和所述目标旋转速度，来计算要求螺旋桨转矩，所述要求螺旋桨转矩是为了使所述主机的旋转速度成为所述目标旋转速度而对所述船舶的螺旋桨要求的转矩；以及控制部，其基于当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机。2.根据权利要求1所述的船舶的控制装置，其中，在由所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量决定的所述船舶的运转点被包含于处于第一运转区域之外的第二运转区域的情况下，所述控制部将所述主机和所述辅机设为运转状态，将所述轴带发电机设为空转状态，以所述主机的燃料消耗率优于规定的燃料消耗率基准的方式设定所述第一运转区域中的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量的范围，所述第一运转区域包含低消耗电力量区域以及高消耗电力量区域，所述低消耗电力量区域的所述消耗电力量的范围被设定为比第一消耗电力量基准值靠下侧，所述高消耗电力量区域的所述消耗电力量的范围被设定为与所述第一消耗电力量基准值相同或比所述第一消耗电力量基准值靠上侧，在所述运转点被包含于所述低消耗电力量区域的情况下，所述控制部将所述主机设为运转状态，将所述辅机设为停止状态，将所述轴带发电机设为发电状态，在所述运转点被包含于所述高消耗电力量区域的情况下，所述控制部将所述主机和所述辅机设为运转状态，将所述轴带发电机设为发电状态。3.根据权利要求1或2所述的船舶的控制装置，其中，以所述主机的燃料消耗率优于规定的燃料消耗率基准的方式设定第一运转区域中的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量的范围，处于所述第一运转区域之外的第二运转区域包含低转矩低消耗电力量区域，所述低转矩低消耗电力量区域的所述要求螺旋桨转矩的范围被设定为比第一转矩基准值靠下侧，且所述低转矩低消耗电力量区域的所述消耗电力量的范围被设定为比第二消耗电力量基准值靠下侧，在由所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量决定的所述船舶的运转点被包含于所述低转矩低消耗电力量区域的情况下，所述控制部将所述主机设为空转状态，将所述辅机设为运转状态，将所述轴带发电机设为使所述轴带发电机输出转矩的转矩输出状态。4.根据权利要求3所述的船舶的控制装置，其中，具备电池，所述电池与所述船内母线连接，且构成为能够进行充电和放电，
所述第二运转区域包含极低转矩极低消耗电力量区域，所述极低转矩极低消耗电力量区域的所述要求螺旋桨转矩的范围被设定为比所述低转矩低消耗电力量区域中的所述要求螺旋桨转矩的下限值靠下侧，且所述极低转矩极低消耗电力量区域的所述消耗电力量的范围被设定为比小于所述第二消耗电力量基准值的极低消耗电力量基准值靠下侧，在所述运转点被包含于所述极低转矩极低消耗电力量区域且所述电池的充电率大于阈值的情况下，所述控制部将所述主机设为空转状态，将所述辅机设为停止状态，将所述轴带发电机设为使所述轴带发电机输出转矩的转矩输出状态。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的船舶的控制装置，其中，以所述主机的燃料消耗率优于规定的燃料消耗率基准的方式设定第一运转区域中的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量的范围，处于所述第一运转区域之外的第二运转区域包含高转矩低消耗电力量区域，所述高转矩低消耗电力量区域的所述要求螺旋桨转矩的范围被设定为比第二转矩基准值靠上侧，且所述高转矩低消耗电力量区域的所述消耗电力量的范围被设定为比第三消耗电力量基准值靠下侧，在由所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量决定的所述船舶的运转点被包含于所述高转矩低消耗电力量区域的情况下，所述控制部将所述主机和所述辅机设为运转状态，将所述轴带发电机设为使所述轴带发电机输出转矩的转矩输出状态。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的船舶的控制装置，其中，在所述辅机为运转状态且所述轴带发电机为发电状态时，在所述消耗电力量相对大的情况下，所述控制部使所述辅机和所述轴带发电机的总发电量中的所述辅机的发电量的比例比所述消耗电力量相对小的情况下的该比例大。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的船舶的控制装置，其中，具备电池，所述电池与所述船内母线连接，且构成为能够进行充电和放电，所述控制部基于所述消耗电力量和所述电池的充电率来控制所述辅机及所述轴带发电机的发电量中的至少一方以及所述电池的充电量或放电量。8.根据权利要求1所述的船舶的控制装置，其中，所述控制部基于学习完毕模型的输出数据，来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机，所述学习完毕模型包含当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量作为输入数据，并且包含所述主机的转矩、所述辅机的发电量以及所述轴带发电机的转矩或所述轴带发电机的发电量作为所述输出数据。9.根据权利要求8所述的船舶的控制装置，其中，具备电池，所述电池与所述船内母线连接，且构成为能够进行充电和放电，所述输入数据还包含所述电池的充电率，所述输出数据还包含被充电至所述电池的电力量或从所述电池放电的电力量。10.一种船舶的控制方法，所述船舶具备：主机，其用于产生用于推进船舶的推进力；辅机，其包括辅机发动机和辅机发电机，所述辅机发电机通过被所述辅机发动机驱动而产生向船内母线供给的电力；以及轴带发电机，其与所述主机的输出轴连结，能够选择性地执行通过所述输出轴的旋转
而产生向所述船内母线供给的电力的功能、以及基于经由所述船内母线供给的电力输出转矩来产生用于推进所述船舶的推进力的功能，所述控制方法包括以下步骤：获取所述主机的当前的旋转速度和所述主机的目标旋转速度；获取所述船舶内的当前的消耗电力量；基于所述当前的旋转速度和所述目标旋转速度来计算要求螺旋桨转矩，所述要求螺旋桨转矩是为了使所述主机的旋转速度成为所述目标旋转速度而要求的转矩；以及基于当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机。11.一种船舶的控制程序，所述船舶具备：主机，其用于产生用于推进船舶的推进力；辅机，其包括辅机发动机和辅机发电机，所述辅机发电机通过被所述辅机发动机驱动而产生向船内母线供给的电力；以及轴带发电机，其与所述主机的输出轴连结，能够选择性地执行通过所述输出轴的旋转而产生向所述船内母线供给的电力的功能、以及基于经由所述船内母线供给的电力输出转矩来产生用于推进所述船舶的推进力的功能，所述船舶的控制程序用于使计算机执行以下步骤：获取所述主机的当前的旋转速度和所述主机的目标旋转速度；获取所述船舶内的当前的消耗电力量；基于所述当前的旋转速度和所述目标旋转速度来计算要求螺旋桨转矩，所述要求螺旋桨转矩是为了使所述主机的旋转速度成为所述目标旋转速度而要求的转矩；以及基于当前的所述要求螺旋桨转矩和所述消耗电力量来控制所述主机、所述辅机以及所述轴带发电机。

技术总结
本发明提供船舶的控制装置、控制方法以及控制程序。提供一种能够利用新的方法来抑制船舶的燃料消耗率的劣化。本发明的船舶的控制装置具备：主机；辅机；轴带发电机；获取部(110)，其获取主机的当前的旋转速度和主机的目标旋转速度；计算部(120)，其基于当前的旋转速度和目标旋转速度来计算要求螺旋桨转矩；以及控制部(140)，其基于当前的要求螺旋桨转矩和消耗电力量来控制主机、辅机以及轴带发电机。辅机以及轴带发电机。辅机以及轴带发电机。


技术研发人员：川谷圣 川崎直行 古贺充真
受保护的技术使用者：纳博特斯克有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/6/28