船舶用混合动力系统以及船舶用混合动力系统的控制方法
阅读说明：本技术 船舶用混合动力系统以及船舶用混合动力系统的控制方法 (Ship hybrid system and control method for ship hybrid system ) 是由 坂本浩平 冈崎纯臣 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：在具备发动机、电动马达、推力产生装置以及构成为能够切换它们之间的连接状态的离合器机构在内的船舶用混合动力系统中,在判定为发动机处于过大负载状态的情况下,控制离合器机构以减少发动机的负载。(In a hybrid power system for a ship including an engine, an electric motor, a thrust generator, and a clutch mechanism configured to be capable of switching a connection state therebetween, when it is determined that the engine is in an excessively loaded state, the clutch mechanism is controlled so as to reduce a load of the engine.)
技术领域
本公开涉及能够搭载于作为动力源具备发动机以及电动马达的混合动力推进船舶的船舶用混合动力系统以及该船舶用混合动力系统的控制方法。
背景技术
在航行于水上的船舶中，通过利用动力源驱动螺旋桨等推力产生装置，获得航行用的推力。关于动力源，以往的主流是使用作为伴随着化石燃料的消耗的内燃机的发动机，但是近年来，为了减少燃料消耗量、环境负荷，开发有除了以往的发动机之外还具备能够使用蓄积于电池等的电能来驱动的电动马达(电动机)的所谓的混合动力推进船舶。
在混合动力推进船舶中，通过分别控制发动机以及电动马达这两个动力源，一边根据航行状况选择控制多个运转模式一边进行运用。例如专利文献1中公开了混合动力推进船舶的一个例子。在该船舶中，能够选择仅使发动机驱动来获得推力的发动机驱动模式、仅使电动马达驱动来获得推力的马达驱动模式以及使发动机以及电动马达这两方驱动来获得推力的马达辅助模式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－147186号公报
发明内容
发明将要解决的课题
在船舶中使用的发动机的主流是操作人员能够通过手动进行节气门操作来调整基于转速控制的输出的机械式发动机。机械式发动机的操作例如通过预先掌握发动机的转速－输出特性，并一边考虑风向、潮汐的流动一边通过节气门操作控制转速来进行。在与发动机一同具有电动马达来作为动力源的混合动力船舶中，也大多效仿以往的船舶而使用机械式发动机作为发动机。然而，在混合动力船舶中，由于具有两个发动机以及电动马达这样的动力源，因此操作人员不仅被要求发动机的节气门操作，也被要求上述专利文献1那样的运转模式的选择。换句话说，在混合动力船舶中，虽然优点是通过根据航行状态组合发动机以及电动马达并且切换运转模式来获得良好的燃料效率性能，但不易一边使用机械式发动机一边进行适当的运转模式的切换、并且进行基于节气门操作的发动机控制，存在无法充分地发挥基于混合动力的燃料效率性能的隐患。
此外，在混合动力推进船舶中，除了专利文献1所示的三个运转模式之外，还考虑例如一边使发动机驱动来获得推力一边使用发动机的动力的一部分通过电动马达进行发电的航行发电模式、一边使船舶停止一边通过发动机的动力驱动电动马达来进行发电的停止发电模式。在这些运转模式中，能够通过对电动马达进行再生驱动来供应电能，因此对船舶的能量效率的提高是有效的。然而，在航行发电模式中，若电动马达的发电负载变大，则根据航行状态，发动机有可能陷入过大负载状态。若发动机成为过大负载状态，则成为导致过度的磨损、油劣化、烧结等各种不良情况的重要因素，若进一步发展，则有可能引起故障。
本发明的至少一实施方式鉴于上述情况而完成，目的在于提供船舶用混合动力系统以及该船舶用混合动力系统的控制方法，能够在避免发动机陷入过大负载状态的同时，根据航行状态适当地实施发动机以及电动马达的驱动控制。
用于解决课题的手段
(1)本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统为了解决上述课题而具备：
发动机；
电动马达；
推力产生装置，其能够使用所述发动机或者所述电动马达的至少一方的输出来产生船舶的推力；
离合器机构，其构成为能够切换所述发动机、所述电动马达以及所述推力产生装置之间的连接状态；
过大负载判定部，其判定所述发动机是否处于过大负载状态；以及
控制装置，其控制所述离合器机构的连接状态，
所述控制装置在通过所述过大负载判定部判定为所述发动机处于所述过大负载状态的情况下，控制所述离合器机构以减少所述发动机的负载。
根据上述(1)的构成，在判定为发动机处于过大负载状态的情况下，控制离合器机构以减少发动机的负载，从而能够可靠地避免发动机陷入过大负载状态。其结果，可实现能够以良好的可靠性稳定地运用的船舶用混合动力系统。
(2)在几个实施方式中，在上述(1)的构成中，
所述过大负载判定部在所述发动机的输出被供给到所述推力产生装置以及所述电动马达从而在航行中由所述电动马达进行发电的航行发电模式时，判定所述发动机是否处于过大负载状态。
根据上述(2)的构成，在发动机的输出不仅使用于航行用的推进力、也使用于电动马达的发电用的航行发电模式中，通过在发动机处于过大负载状态时控制离合器机构以减少负载，能够可靠地避免陷入过大负载状态。
(3)在几个实施方式中，在上述(1)或者(2)的构成中，
所述离合器机构具备：
第一离合器，其设于中间轴与所述推力产生装置之间；
第二离合器，其设于所述中间轴与所述发动机之间；以及
第三离合器，其设于所述中间轴与所述驱动马达之间，
所述第二离合器具有动力传递路径，该动力传递路径包含相互并列地设置且具有相互不同的变速比的第一路径以及第二路径，
所述控制装置构成为，在连接所述第二离合器的情况下，择一地切换所述第一路径或者所述第二路径，从而能够调整所述发动机的负载。
根据上述(3)的构成，与发动机相连动力传递路径包含第一路径以及第二路径而构成。第一路径以及第二路径构成为变速比相互不同，在判定为过大负载状态时被切换，从而能够减少发动机的负载。
(4)在几个实施方式中，在上述(3)的构成中，
所述第二路径与所述第一路径相比，变速比被设定为更小，
所述控制装置在通过所述过大负载判定部判定为所述内燃机处于所述过大负载状态的情况下，控制所述离合器机构，以将所述第二离合器中的动力传递路从所述第一路径切换为第二路径。
根据上述(4)的构成，在判定为过大负载状态时，在第二离合器中，从变速比较大的第一路径切换为变速比较小的第二路径，从而能够减少发动机的负载。
(5)在几个实施方式中，在上述(1)至(4)中的任一构成中，
所述船舶具有多个运转模式，
所述多个运转模式包含：
发动机驱动模式，通过所述发动机的动力而航行；
马达驱动模式，通过所述电动马达的动力而航行；
马达辅助模式，通过所述发动机以及所述电动马达这两方的动力而航行；
航行发电模式，一边通过所述发动机的动力航行，一边利用所述电动马达发电；以及
停止发电模式，一边使所述推力产生装置停止，一边利用所述电动马达发电，
所述控制装置在所述运转模式为所述航行发电模式时，在通过所述过大负载判定部判定为处于所述过大负载状态的情况下，控制所述离合器机构以减少所述发动机的负载。
根据上述(5)的构成，船舶具有发动机驱动模式、马达驱动模式、马达辅助模式、航行发电模式以及停止发电模式。而且，在这五个运转模式中的航行发电模式中，在电动马达的再生驱动所需的负载变大而使得发动机处于过大负载状态的情况下，如上述那样控制离合器机构以减少发动机的负载，从而能够可靠地避免发动机陷入过大负载状态。
(6)在几个实施方式中，在上述(5)的构成中，还具备：
存储装置，其存储规定所述多个运转模式的各自中的所述推力产生装置的转速以及输出的关系的输出特性曲线以及所述发动机的燃料效率映射数据；
目标输出计算部，其计算所述推力产生装置的目标输出；以及
运转模式选择部，其基于所述输出特性曲线以及燃料映射数据，计算所述目标输出所对应的各所述运转模式中的燃料消耗率，基于该各所述运转模式中的所述燃料消耗率，选择应实施所述运转模式。
根据上述(6)的构成，预先基于存储于存储装置的输出特性曲线以及燃料效率映射数据，计算相对于船舶的目标输出的各运转模式中的燃料消耗率。然后，通过比较在各运转模式中设想的燃料消耗率，能够在选择最佳的运转模式的同时实现高效的航行。特别是，在使燃料消耗率优先的情况下，通过实施该控制，能够将运转模式切换为获得最佳的燃料消耗率。
(7)在几个实施方式中，在上述(1)至(6)中的任一构成中，
所述发动机是能够通过操作人员的节气门操作来控制转速的机械式发动机。
根据上述(7)的构成，在能够通过操作人员的节气门操作控制转速的机械式发动机中，也能够避免发动机陷入过大负载状态，能够以良好的可靠性稳定地运用。
(8)本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统的控制方法为了解决上述课题而使该船舶用混合动力系统具备：
发动机；
电动马达；
推力产生装置，其能够使用所述发动机或者所述电动马达的至少一方的输出来产生船舶的推力；以及
离合器机构，其构成为能够切换所述发动机、所述电动马达以及所述推力产生装置之间的连接状态，其中，所述船舶用混合动力系统的控制方法具备：
过大负载判定工序，判定所述发动机是否处于过大负载状态；以及
控制工序，在判定为所述发动机处于所述过大负载状态的情况下，控制所述离合器机构以减少所述发动机的负载。
根据上述(8)的方法，在判定为发动机处于过大负载状态的情况下，控制离合器机构以减少发动机的负载，从而能够可靠地避免发动机陷入过大负载状态。其结果，可实现能够以良好的可靠性稳定地运用的船舶用混合动力系统。
(9)在几个实施方式中，在上述(8)的方法中，
在所述控制工序中，在所述发动机的输出被供给到所述推力产生装置以及所述电动马达从而在航行中由所述电动马达进行发电的航行发电模式时，判定所述发动机是否处于过大负载状态。
根据上述(9)的方法，在发动机的输出不仅使用于航行用的推进力、也使用于电动马达的发电用的航行发电模式中，通过在发动机处于过大负载状态时控制离合器机构以减少负载，能够可靠地避免陷入过大负载状态。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，可提供能够在避免发动机陷入过大负载状态的同时，根据航行状态适当地实施发动机以及电动马达的驱动控制的船舶用混合动力系统以及该船舶用混合动力系统的控制方法。
附图说明
图1是本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统的整体构成图。
图2是图1的第二离合器的详细图。
图3是表示各运转模式中的第一离合器、第二离合器以及第三离合器的连接状态、还有发动机以及电动马达的驱动状态的一览表。
图4是将图1的控制装置的内部构成与周边构成一同示出的框图。
图5是按照每个工序示出本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统的控制方法的流程图。
图6是将马达辅助模式中的发动机的输出特性曲线与发动机的燃料效率映射数据重叠地示出的图表。
图7是将发动机驱动模式中的发动机的输出特性曲线与发动机的燃料效率映射数据重叠地示出的图表。
图8是将航行发电模式中的发动机的输出特性曲线与发动机的燃料效率映射数据重叠地示出的图表。
图9是表示图5的步骤S8中的第二离合器中的动力路径的切换带来的输出特性的变化的图表。
具体实施方式
以下，参照添附附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，被记载为实施方式的或者附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并非旨在将本发明的范围限定于此，而只是单纯的说明例。
图1是本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统1的整体构成图。船舶用混合动力系统1具备发动机2以及电动马达4作为在水上航行的船舶的动力源。发动机2是能够通过消耗化石燃料而输出动力的内燃机。电动马达4是能够通过用搭载于船舶的电池6中蓄积的电力(电能)驱动(动力运行驱动)来输出动力的电动机。此外，电动马达4能够通过从外部机械式地驱动(再生驱动)而作为发电机发挥功能，在该情况下，由电动马达4发电产生的电力被蓄积于电池6。
另外，虽然在图1中被省略，也可以在电动马达4以及电池6之间的电气路径上设有逆变器、转换器等各种电力转换要素。
推力产生装置8是用于通过从发动机2或者电动马达4的至少一个输出的动力来驱动而产生船舶航行用的推力的装置。推力产生装置8例如是螺旋桨。
推力产生装置8经由离合器机构10连接于发动机2以及电动马达4。由此，对应于离合器机构10的连接状态，发动机2或者电动马达4的至少一方动力连接于推力产生装置8。其结果，船舶使用发动机2或者电动马达4的至少一方的输出被驱动推力产生装置8，获得船舶的推力。
离合器机构10构成为能够在发动机2、电动马达4以及推力产生装置8之间切换彼此的连接状态。如图1所示，离合器机构10具备构成为能够使推力产生装置8的输入轴8a与中间轴12之间连接断开的第一离合器14、构成为能够使中间轴12与发动机2之间连接断开的第二离合器16、和构成为能够使中间轴12与电动马达4之间连接断开的第三离合器18。这些第一离合器14、第二离合器16以及第三离合器18构成为，通过切换各自的连接状态，能够将发动机2、电动马达4以及推力产生装置8相互动力连接/切断。
这里，图2是图1的第二离合器16的详细图。如图2所示，设于发动机2与中间轴12之间的第二离合器16具有相互并列地设置的第一路径16a以及第二路径16b。第一路径16a以及第二路径16b分别具有第一副离合器17a以及第二副离合器17b，并构成为能够独立地连接断开。
在第一路径16a以及第二路径16b的发动机2侧设置变速机构19。变速机构19包含设于第一路径16a的端部的第一齿轮20a、设于第二路径16b的端部的第二齿轮20b、与设于发动机2的输出轴侧的第三齿轮20c而构成。第一齿轮20a、第二齿轮20b以及第三齿轮20c被设定为在第一路径16a以及第二路径16b中传递动力时分别成为规定的变速比。
第一齿轮20a、第二齿轮20b以及第三齿轮20c被设定为，第一路径16a以及第二路径16b中的变速比相互不同。在本实施方式中，第二路径16b被设定为与第一路径16a相比，变速比更小(换言之，第一路径16a是低速齿轮，第二路径16b是高速齿轮)。
另外，在通过后述的控制装置25将第二离合器16切换为连接状态的情况下，首先，默认选择第一路径16a(第一副离合器17a成为连接状态，并且第二副离合器17b成为切断状态)，在规定条件成立的情况下(后述的图5的步骤S7：YES)，控制为选择第二路径16b(第一副离合器17a成为切断状态，并且第二副离合器17b成为连接状态)。
返回图1，船舶用混合动力系统1具备控制装置25。控制装置25例如包含计算机那种电子运算装置所构成的硬件，通过对于该硬件安装用于实施本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统1的控制方法的程序，构成为船舶用混合动力系统1的控制单元。该程序例如能够通过由硬件所具有的读入装置读入记录在规定的记录介质中的程序来安装，该程序以及记录有程序的记录介质也包含在本发明的技术范围内。
控制装置25通过相对于船舶用混合动力系统1所具备的各构成要素收发各种控制信号来实施船舶用混合动力系统1的控制。在图1中，在以下的说明所需的范围内，用虚线代表性地表示控制信号的流动。
在本实施方式中，构成为通过利用控制装置25使发动机2、电动马达4以及离合器机构10相互协作，从而能够执行五个运转模式。该五个运转模式包含发动机驱动模式、马达驱动模式、马达辅助模式、航行发电模式以及停止发电模式。图3是表示各运转模式中的第一离合器14、第二离合器16以及第三离合器18的连接状态、还有发动机2以及电动马达4的驱动状态的一览表。
发动机驱动模式是仅由发动机2驱动推力产生装置8、从而产生航行用的推力的运转模式。此时，如图3(a)所示，第一离合器14以及第二离合器16被设定为连接状态，第三离合器被设定为切断状态。由此，发动机2与推力产生装置8被动力连接，并且电动马达4与发动机2以及推力产生装置8被动力切断。而且，从成为动力源的发动机2输出的动力经由离合器机构10传递到推力产生装置8，获得船舶的推进力。此时，电动马达4处于停止状态(由于电动马达4被动力切断，所以虽然也可以被驱动，但为了避免不必要的电能消耗，优选的是停止状态)。
马达驱动模式是通过仅由电动马达4驱动推力产生装置8来产生航行用的推力的运转模式。此时，如图3(b)所示，第一离合器14以及第三离合器18被设定为连接状态，第二离合器16被设定为切断状态。由此，电动马达4与推力产生装置8被动力连接，并且发动机2与电动马达4以及推力产生装置8动力切断。而且，从成为动力源的电动马达4输出的动力经由离合器机构10被传递到推力产生装置8，获得船舶的推进力。此时，发动机2处于停止状态(由于发动机2被动力切断，所以虽然也可以被驱动，但为了避免不必要的燃料消耗，优选的是停止状态)。
马达辅助模式是通过利用发动机2以及电动马达4这两方驱动推力产生装置8来产生航行用的推力的运转模式。此时，如图3(c)所示，第一离合器14、第二离合器16以及第三离合器18都被设定为连接状态。由此，发动机2、电动马达4以及推力产生装置8被相互动力连接。而且，从成为动力源的发动机2以及电动马达4输出的动力经由离合器机构10被传递到推力产生装置8，获得船舶的推进力。
航行发电模式是通过将发动机2的输出供给到电动马达4以及推力产生装置8而利用发动机2的输出产生航行用的推力、并且使用发动机2的输出的一部分使电动马达4再生驱动从而进行发电的运转模式。此时，如图3(d)所示，第一离合器14、第二离合器16以及第三离合器18都被设定为连接状态。由此，发动机2、电动马达4以及推力产生装置8被相互动力连接。而且，从成为动力源的发动机2输出的动力经由离合器机构10向电动马达4以及推力产生装置8传递动力。由此，在推力产生装置8中获得船舶的推进力，并且电动马达4被再生驱动从而进行发电。此时，由电动马达4发电而得的电力可以被蓄积于电池6，也可以直接供给到船内负载。
停止发电模式是通过将发动机2的输出向电动马达4供给而在处于停止状态的船舶中通过发动机2的输出使电动马达4再生驱动从而进行发电的运转模式。此时，如图3(e)所示，第二离合器16以及第三离合器18被设定为连接状态，并且第一离合器14被设定为切断状态。由此，发动机2以及电动马达4被相互动力连接。而且，从成为动力源的发动机2输出的动力不被传递到推力产生装置8，而是经由离合器机构10传递到电动马达4。由此，电动马达4被再生驱动从而进行发电。此时，由电动马达4发电而得的电力可以被蓄积于电池6。也可以直接供给到船内负载
此外，船舶用混合动力系统1如图1所示，具备用于监视各构成要素的状态的各种传感器。具体而言，船舶用混合动力系统1具备用于检测发动机2所具备的增压器(未图示)的增压压力的增压压力传感器52、用于检测发动机2的转速的转速传感器54、用于检测电池6的充电量(SOC：State of Charge)的电池充电量传感器56、用于检测电池6的劣化度的电池劣化度传感器58、用于检测用户对发动机2进行节气门控制时能够操作的节气门杆的开度的杆开度传感器60、用于检测船舶的位置信息的GPS传感器62、用于检测风向的风向传感器64以及用于检测潮流的潮流传感器66。这些各种传感器经由通信线连接于控制装置25，在控制装置25中，能够基于从传感器取得的检测结果实施控制。
图4是将图1的控制装置25的内部构成与周边构成一起表示的框图，图5是按照每个工序示出本发明的至少一实施方式的船舶用混合动力系统1的控制方法的流程图。
如图4所示，控制装置25具备：存储装置26，其存储实施以下的控制方法所需的各种数据，特别是各运转模式中的推力产生装置8的输出特性曲线40以及发动机2的燃料效率映射数据42；用于基于运转状态计算目标输出的目标输出计算部28；用于选择船舶用混合动力系统1的运转模式的运转模式选择部30；用于判定发动机2是否处于过大负载状态的过大负载判定部32；以及控制部34，其用于基于由运转模式选择部30选择的运转模式以及过大负载判定部32的判定结果控制船舶用混合动力系统1。这些控制装置25的内部构成可以相互合并，也可以被细分化。
在船舶用混合动力系统1的控制方法中，首先，控制装置25访问存储装置26，从而取得存储于存储装置26的各运转模式中的推力产生装置8的输出特性曲线40以及发动机2的燃料效率映射数据42(步骤S1)。
存储装置26中存储有实施本控制方法所需的各种数据，特别是各运转模式中的推力产生装置8的输出特性曲线40以及发动机2的燃料效率映射数据42。输出特性曲线40按照每个运转模式规定与推力产生装置8相关的转速－输出特性。燃料效率映射数据42规定发动机2相对于运转参数的燃料消耗量。这里，图6～图8是将马达辅助模式、发动机驱动模式以及航行发电模式中的发动机2的输出特性曲线40与发动机2的燃料效率映射数据42重叠地示出的图表。
首先，若着眼于图6所示的马达辅助模式中的输出特性曲线40a，则在马达辅助模式中，作为动力源使用发动机2以及电动马达4这两方，因此在最大转速Rmax下获得最大输出Pmax(参照运转状态A)。即，最大输出Pmax等于对发动机2的最大输出Pe加上电动马达4的最大输出Pm而得的值。此外，船舶所具备的推力产生装置8如上述那样是具有规定规格的螺旋桨，输出特性曲线的形状由根据其规格而统一决定的3次方曲线规定。即，图6所示的马达辅助模式中的输出特性曲线40a被决定为，该3次方曲线通过运转状态A。
在图6中，以与马达辅助模式中的输出特性曲线40a重叠的方式以等高线状示出发动机2的燃料效率映射数据42。由此，可知在输出特性曲线40a上，由于运转状态推移，使得燃料消耗率变化。具体而言，例如与图6的运转状态B相比，将运转状态C表示为发动机2的燃料消耗率较高。
另外，在图6中，作为参照，用虚线示出了发动机2单体的输出特性曲线40b。
接着，若着眼于图7所示的发动机驱动模式中的输出特性曲线40b，则在发动机驱动模式中，作为动力源仅使用发动机2，因此发动机驱动模式中的输出特性曲线40b与图6的马达辅助模式中的输出特性曲线40a相比，具有向低输出侧位移了电动马达4的输出量的形状(在图7中，为了比较，用虚线显示出马达辅助模式下的输出特性曲线40a)。此外，发动机驱动模式中的输出特性曲线40b在与规定发动机2的可动范围的输出上限线44的交点D处具有最大输出Pe。
接着，若着眼于图8所示的航行发电模式中的输出特性曲线40c，则在航行发电模式中，作为动力源仅使用发动机2，但电动马达4以及推力产生装置8这两方连接于负载侧。因此，图8所示的输出特性通过对之前参照图7所述的发动机驱动模式的输出特性曲线40b加上将电动马达4再生驱动时产生的发电负载Pr而得(在图8中，为了比较，用虚线显示出马达辅助模式中的输出特性曲线40a以及发动机驱动模式中的输出特性曲线40b)。
接着，目标输出计算部28作为船舶的运转状态取得增压压力以及转速的实测值(步骤S2)，基于增压压力以及转速的实测值计算船舶的目标输出(步骤S3)。具体而言，增压压力以及转速的实测值通过控制装置25访问增压压力传感器52以及转速传感器54而取得。目标输出的计算例如以如下方式进行：求出基于由杆开度传感器60检测出的杆开度所对应的螺旋桨的目标推力，获得发动机2与马达的最佳输出比率。此时，用于计算目标输出的运算式中也可以包含由风向传感器64检测的风向以及由潮流传感器66检测的潮流所涉及的校正运算。
接着，运转模式选择部30通过将在步骤S3中计算出的目标输出应用于在步骤S1中取得的各运转模式所对应的输出特性曲线40，求出各运转模式中的燃料消耗率的推断值(步骤S4)。即，基于图6～图8所示的各运转模式的输出特性曲线40，推断假设在以各运转模式执行了运转的情况下设想的燃料消耗率。
然后，运转模式选择部30对在步骤S4中求出的各运转模式中的燃料消耗率的推断值进行比较，从而选择燃料消耗率最优异的运转模式(步骤S5)。由此，即使在具有多个运转模式的情况下，也能够根据运转状况选择可实现良好的燃料消耗率的运转模式。
另外，在本实施方式的步骤S5中，例示了在进行重视燃料消耗率的航行时，进行基于燃料消耗率的运转模式的选择的情况，但例如也可以进行使航行速度优先的运转模式的选择，也可以进行使电池6的充电量确保优先的运转模式的选择。如此，也可以根据航行状况设定运转模式的选择基准。在该情况下，也可以是能够根据操作人员的输入内容来变更运转模式的选择基准。
接着，控制装置25判定在步骤S5中选择出的运转模式是否是航行发电模式(步骤S6)。在运转模式是航行发电模式的情况下(步骤S6：YES)，过大负载判定部32判定发动机2是否处于过输出状态(步骤S7)。
如之前参照图8所述那样，在航行发电模式中，从发动机2输出的动力被使用于推力产生装置8的驱动以及电动马达4的再生驱动。这里，若电动马达4的再生驱动带来的负载Pr大于马达辅助模式中的电动马达4的驱动负载Pm，则有发动机2成为过大负载状态的隐患。即，如图8所示，若电动马达4的发电负载大于规定值(动力运行驱动时的电动马达4的最大输出)，则航行发电模式的输出特性曲线40c将会位于比马达辅助模式中的输出特性曲线40a靠高输出侧。这意味着发动机2承担超过规定最大输出的马达辅助模式的输出特性的负载，发动机2处于过大负载状态。若像这样发动机2成为过大负载状态，则会成为导致过度的磨损、油劣化、烧结等各种不良情况的重要因素，若进一步发展，则有可能引起故障。
因此，在航行发电模式中判定为发动机2处于过大负载状态的情况下(步骤S7：YES)，控制部34控制离合器机构10，以将第二离合器16中的动力路径从第一路径16a变更为第二路径16b(步骤S8)。即，通过从作为低速齿轮侧的第一路径16a切换为作为高速齿轮侧的第二路径16b，减少发动机2的负载，消除过大负载状态。
图9是表示图5的步骤S8中的第二离合器16中的动力路径的切换引起的输出特性的变化的图表。在图9中，示出了在第二离合器16中选择了第一路径16a的情况下的输出特性曲线40c1，这示出了在步骤S8中在第二离合器16中将动力路径从第一路径16a变更为第二路径16b时移至输出特性曲线40c2的情形。第二路径16b与第一路径16a相比变速比被设定得更小，因此可知向低输出侧位移。
在第二离合器16中，在通过控制装置25设定为连接状态的情况下，作为默认，选择变速比较大的第一路径16a，但在步骤S8中判定为发动机2处于过大负载状态的情况下，切换为第二路径16b。由此，输出特性曲线40a1被向低输出侧位移，变更为输出特性曲线40a2。在输出特性曲线40a2中，变速比变小，相比于马达辅助模式中的输出特性曲线40a向低输出侧移动，因此过大负载状态得以消除。
如以上说明那样，根据本实施方式，在发动机处于过大负载状态的情况下，以减少发动机的负载的方式控制离合器机构，能够可靠地避免发动机陷入过大负载状态。其结果，可实现能够以良好的可靠性稳定地运用的船舶用混合动力系统。
工业上的可利用性
本发明的至少一实施方式能够利用于可搭载于作为动力源具备发动机以及电动马达的混合动力推进船舶的船舶用混合动力系统以及该船舶用混合动力系统的控制方法。
附图标记说明
1 船舶用混合动力系统
2 发动机
4 电动马达
6 电池
8 推力产生装置
10 离合器机构
14 第一离合器
16 第二离合器
18 第三离合器
19 变速机构
25 控制装置
26 存储装置
28 目标输出计算部
30 运转模式选择部
32 过大负载判定部
34 控制部
40 输出特性曲线
42 燃料效率映射数据
44 输出上限线
52 增压压力传感器
54 转速传感器
56 电池充电量传感器
58 电池劣化度传感器
60 杆开度传感器
62 GPS传感器
64 风向传感器
66 潮流传感器
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