(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から電力の供給を受けて一次動作し、当該一次動作とは異なる二次動作することによって回生電力を発電する主機、及び当該主機よりも小さい電力の供給を受けて動作する補機への電力の供給を制御する電力供給制御システムであって、
エンジンによって駆動され、交流電力を発電する交流発電装置と、
前記交流発電装置と接続され、当該発電装置が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する第１の電力変換装置と、
前記第１の電力変換装置が出力した直流電力を伝導する直流母線と前記主機との間に接続され、前記直流母線から入力される直流電力を交流電力に変換して前記主機へ出力し、前記主機において発電された回生電力を直流電力に変換して前記直流母線へ出力する第２の電力変換装置と、
前記直流母線と前記補機との間に接続され、前記直流母線から入力される直流電力を交流電力に変換して前記補機へ出力する第３の電力変換装置と、
当該電力供給制御システムを構成する前記各装置の動作を制御する制御装置と、
前記制御装置が制御することにより前記第１の電力変換装置が直流電力を出力した場合に、当該第１の電力変換装置が出力した出力電力、又は前記第２の電力変換装置が出力した回生電力の供給を受けて充電し、前記制御装置が制御することにより前記第１の電力変換装置が出力を停止している場合に、前記主機又は前記補機が動作する際に前記母線に直流電力を放電する二次電池と、
前記直流母線にかかっている電圧を測定する直流母線電圧測定装置と、
前記第１の電力変換装置が出力している電流を測定する電流測定装置と、
前記二次電池の温度を測定する二次電池温度測定装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記直流母線電圧測定装置が測定した電圧値を示すデータを入力する直流母線電圧値データ入力部と、
前記電流測定装置が測定した電流値を示すデータを入力する出力電流値データ入力部と、
前記二次電池温度測定装置が測定した温度を示すデータを入力する温度データ入力部と、
前記直流母線にかかっているべき電圧の最大値及び最小値を設定するにあたり、前記温度データ入力部が入力したデータによって示される温度が低くなるにつれ、前記直流母線にかかっているべき電圧の最大値を大きくするよう設定する直流母線電圧値設定部と、
前記第１の電力変換装置が出力すべき電流の最大値及び最小値を設定するにあたり、前記温度データ入力部が入力したデータによって示される温度が低くなるにつれ、前記第１の電力変換装置が出力すべき電流の最小値を大きくするよう設定する出力電流値設定部と、
前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達するまでの間、前記出力電流値データ入力部が入力するデータによって示される電流値が、前記出力電流値設定部が設定する最大値を維持するよう前記第１の電力変換装置の出力電流を制御し、前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達した場合、当該直流母線電圧値データ入力部が入力するデータによって示される電圧値が、当該直流母線電圧値設定部が設定する最大値を維持するよう前記第１の電力変換装置の出力を制御し、前記出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、前記出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、前記第１の電力変換装置が出力を停止するよう制御し、前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最小値に達した場合、前記第１の電力変換装置が出力を開始するよう制御する第１の電力変換装置制御部と
を有する電力供給制御システム。
【請求項２】
前記直流母線電圧値設定部は、前記二次電池の最大許容電圧値以下の電圧値となるよう前記最大値を設定する
請求項１に記載の電力供給制御システム。
【請求項３】
前記出力電流値設定部は、前記第１の電力変換装置の入力が前記交流発電装置の定格電力以下となるよう前記最大値を設定する
請求項１又は２に記載の電力供給制御システム。
【請求項４】
電力を熱エネルギーとして放出する抵抗装置と、
前記直流母線と前記抵抗装置との間に接続され、当該直流母線と当該抵抗装置とを電気的に接続又は切断する切替装置と
を更に備え、
前記制御装置は、
前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達していない場合、前記直流母線と前記抵抗装置とを電気的に切断するよう前記切替装置の動作を制御し、前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達した場合、前記直流母線と前記抵抗装置とを電気的に接続するよう前記切替え装置の動作を制御する切替装置制御部
を更に有する請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項５】
前記直流母線電圧値設定部は、前記二次電池が充電を開始すべき電圧値となるよう前記最小値を設定する
請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項６】
前記出力電流値設定部は、前記二次電池が充電を終了すべき電流値となるよう前記最小値を設定する
請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項７】
前記交流発電装置の出力電圧を測定する出力電圧測定装置
を更に備え、
前記制御装置は、
前記出力電圧測定装置が測定した出力電圧値を示すデータを入力する出力電圧値データ入力部と、
前記直流母線電圧値設定部が設定した直流母線にかかっているべき電圧の最大値に基づいて、前記交流発電装置が出力すべき電圧の最小値を設定する出力電圧値設定部と、
前記出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、前記出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、前記交流発電装置を駆動しているエンジンの回転速度を下げるべく、当該エンジンのスロットルの開度を小さくするよう制御し、前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最小値に達した場合、前記出力電圧値データ入力部が入力したデータによって示される出力電圧値が、前記出力電圧値設定部が設定する最小値以上の電圧値を維持するよう、前記交流発電装置を駆動しているエンジンの回転速度を上げるべく、当該エンジンのスロットルの開度を大きくするよう制御するエンジン制御部と
を更に有する請求項１から６のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項８】
前記エンジン制御部は、前記出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、前記出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、前記交流発電装置を駆動しているエンジンを停止するよう制御し、前記直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、前記直流母線電圧値設定部が設定する最小値に達した場合、前記交流発電装置を駆動しているエンジンを始動するよう制御する
請求項７に記載の電力供給制御システム。
【請求項９】
前記二次電池の充電状態を監視する充電状態監視装置
を更に備え、
前記制御装置は、
前記主機を始動する旨の要求を受け付ける主機始動要求受付部と、
前記充電状態監視装置が監視している充電状態値を示すデータを入力する充電状態データ入力部と、
前記主機始動要求受付部が要求を受け付けた場合、前記充電状態データ入力部が入力したデータによって示される充電状態値と、前記温度データ入力部が入力したデータによって示される温度とに基づいて、前記第１の電力変換装置が出力を停止している状態において、前記主機の最大負荷電力を前記二次電池が充電している電力のみによって供給することができるか否かを判定する電力供給可否判定部と、
前記主機の最大負荷電力を前記二次電池が充電している電力のみによって供給することができると前記電力供給可否判定部が判定した場合、前記直流母線の直流電力を交流電力に変換して出力するよう前記第２の電力変換装置の出力を制御し、前記主機の最大負荷電力を前記二次電池が充電している電力のみによって供給することができないと前記電力供給可否判定部が判定した場合、前記直流母線の直流電力を交流電力に変換して出力しないよう前記第２の電力変換装置の出力を制御する第２の電力変換装置制御部と
を更に有し、
前記主機始動要求受付部が要求を受け付けた場合、前記エンジン制御部は、前記交流発電装置を駆動しているエンジンが停止していれば始動するよう制御し、前記出力電圧値データ入力部が入力したデータによって示される出力電圧値が、前記出力電圧値設定部が設定する最小値以上の電圧値を維持するよう、前記交流発電装置を駆動しているエンジンの回転速度を上げるべく、当該エンジンのスロットルの開度を大きくするよう制御し、前記第１の電力変換装置制御部は、前記第１の電力変換装置が出力を開始するよう制御する
請求項７又は８に記載の電力供給制御システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記主機の動作の状態に基づいて、前記交流発電装置のアイドリング動作を許可するか否かを決定するアイドリング動作可否決定部
を更に有し、
アイドリング動作を許可する旨の決定を前記アイドリング動作可否決定部が行い、前記出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、前記出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、前記エンジン制御部は、スロットルを閉めることによって回転速度を下げるよう前記交流発電装置を駆動しているエンジンを制御し、前記第１の電力変換装置制御部は、出力を停止するよう前記第１の電力変換装置を制御する
請求項７から９のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項１１】
前記アイドリング動作可否決定部は、前記第２の電力変換装置制御部が前記第２の電力変換装置を、前記母線の直流電力を交流電力に変換して前記主機に出力するよう制御している場合、前記交流発電装置のアイドリング動作を許可しない旨の決定を行い、前記第２の電力変換装置制御部が前記第２の電力変換装置を、前記主機が出力した交流の回生電力を直流電力に変換して前記母線に出力するよう制御している場合、前記交流発電装置のアイドリング動作を許可する旨の決定を行う
請求項１０に記載の電力供給制御システム。
【請求項１２】
前記アイドリング動作可否決定部は、前記第２の電力変換装置制御部が前記第２の電力変換装置を停止するよう制御している場合、前記交流発電装置のアイドリング動作を許可する旨の決定を行う
請求項１０又は１１に記載の電力供給制御システム。
【請求項１３】
前記制御装置は、
前記交流発電装置をアイドリング動作又は停止させるとともに、前記第１の電力変換装置の出力を停止させるべき時間を設定する出力停止時間設定部
を更に有し、
前記交流発電装置のアイドリング動作を許可すると前記アイドリング動作可否決定部が決定している場合において、前記出力停止時間設定部が設定する時間が長くなるにつれ、前記直流母線電圧値設定部は、前記直流母線にかかっているべき電圧の最大値を、前記二次電池の最大許容電圧に近づけるよう設定し、前記出力電流値設定部は、前記第１の電力変換装置が出力すべき電流の最小値を、当該第１の電力変換装置が出力すべき電流の最大値に近づけるよう設定する
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項１４】
前記主機は、タイヤ式門型クレーンが備える巻上用モータを含む
請求項１から１３のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項１５】
前記主機は、タイヤ式門型クレーンが備える走行用モータを含む
請求項１から１４のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【請求項１６】
前記主機は、タイヤ式門型クレーンが備える横行用モータを含む
請求項１から１５のいずれか一項に記載の電力供給制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から電力の供給を受けて一次動作し、当該一次動作とは異なる二次動作することによって回生電力を発電する主機、及び主機よりも小さい電力の供給を受けて動作する補機への電力の供給を制御する電力供給制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ式門型クレーンの電力供給制御システムにあっては、直流母線に接続された蓄電装置（化学電池（バッテリー）又は静電容量（コンデンサ））を有し、巻上用モータや横行用モータ、走行用モータ等の駆動装置にかかる負荷に応じて、蓄電装置からの放電電流によってモータを駆動し、交流発電機の電力が余る際には、蓄電装置を充電することができるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、タイヤ式門型クレーンの電力供給制御システムにあっては、エンジン発電機から定格作動装備品等の補機に電力を供給する定格電力回路に切替器を介在させ、エンジン発電機により充電可能なバッテリの出力を直流‐交流変換器を介して切替器に供給するアイドリング電力回路を設け、エンジン側コントローラにアイドリング運転指令部を設け、アイドリング運転指令部を操作可能なアイドリングスイッチを設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、タイヤ式門型クレーンの電力供給制御システムにあっては、エンジン発電装置又はインバータから共通母線に出力された余剰電力を蓄電装置に蓄電して、直流電力の不足時に蓄電電力を共通母線へ出力し、インバータにより共通母線上の直流電力を交流電力に変換してクレーン装置の補機設備へ供給するものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８５１６５号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０６１０号公報
【特許文献３】特開２００８−２４７５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなタイヤ式門型クレーンの電力供給制御システムは、初期コストが高く、燃費削減効果が小さいために初期投資の回収に長期間を要してしまい、ハイブリッドタイプのタイヤ式門型クレーンの普及を遅らせる要因となっている。例えば、特許文献１に記載されている電力供給制御システムは、交流発電機から補機に電力を供給することはできるが、蓄電装置の蓄電電力を補機に供給することができない。そのため、特許文献１に記載されている電力供給制御システムは、アイドリングによる燃費を削減することができない。
【０００７】
また、例えば、特許文献２に記載されている電力供給制御システムは、荷役駆動装置からの回生電力をバッテリに蓄電し有効利用することができないため、燃費削減効果が小さい。また、特許文献２に記載されている電力供給制御システムは、切替器が必要であるだけでなく、発電装置がバッテリ充電機能を有する必要があるため、システム構成が複雑化してしまい、初期コストが高くなる。
【０００８】
また、例えば、特許文献３に記載されている電力供給制御システムは、発電装置が電圧昇圧装置を備えるため、システム構成が複雑化し、初期コストが高くなる。また、特許文献３に記載されている電力供給制御システムは、蓄電装置が二次電池への充放電を制御する回路装置を備えるため、システム構成が複雑化し、初期コストが高くなる。更に、このような回路装置の容量は、蓄電装置が入出力するピーク電力に対応する必要があるため大容量となり装置が大型化し、初期コストが高くなる。また、特許文献３に記載されている電力供給制御システムは、バッテリの充電状態制御方法や、電圧の閾値の設定方法について考慮されておらず、バッテリ温度が低い冬季起動時等には運転することができなくなる虞がある。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題を解決することができる電力供給制御システムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、外部から電力の供給を受けて一次動作し、当該一次動作とは異なる二次動作することによって回生電力を発電する主機、及び当該主機よりも小さい電力の供給を受けて動作する補機への電力の供給を制御する電力供給制御システムであって、エンジンによって駆動され、交流電力を発電する交流発電装置と、交流発電装置と接続され、当該発電装置が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する第１の電力変換装置と、第１の電力変換装置が出力した直流電力を伝導する直流母線と主機との間に接続され、直流母線から入力される直流電力を交流電力に変換して主機へ出力し、主機において発電された回生電力を直流電力に変換して直流母線へ出力する第２の電力変換装置と、直流母線と補機との間に接続され、直流母線から入力される直流電力を交流電力に変換して補機へ出力する第３の電力変換装置と、当該電力供給制御システムを構成する各装置の動作を制御する制御装置と、制御装置が制御することにより第１の電力変換装置が直流電力を出力した場合に、当該第１の電力変換装置が出力した出力電力、又は第２の電力変換装置が出力した回生電力の供給を受けて充電し、制御装置が制御することにより第１の電力変換装置が出力を停止している場合に、主機又は補機が動作する際に母線に直流電力を放電する二次電池と、直流母線にかかっている電圧を測定する直流母線電圧測定装置と、第１の電力変換装置が出力している電流を測定する電流測定装置と、二次電池の温度を測定する二次電池温度測定装置とを備え、制御装置は、直流母線電圧測定装置が測定した電圧値を示すデータを入力する直流母線電圧値データ入力部と、電流測定装置が測定した電流値を示すデータを入力する出力電流値データ入力部と、二次電池温度測定装置が測定した温度を示すデータを入力する温度データ入力部と、直流母線にかかっているべき電圧の最大値及び最小値を設定するにあたり、温度データ入力部が入力したデータによって示される温度が低くなるにつれ、直流母線にかかっているべき電圧の最大値を大きくするよう設定する直流母線電圧値設定部と、第１の電力変換装置が出力すべき電流の最大値及び最小値を設定するにあたり、温度データ入力部が入力したデータによって示される温度が低くなるにつれ、第１の電力変換装置が出力すべき電流の最小値を大きくするよう設定する出力電流値設定部と、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達するまでの間、出力電流値データ入力部が入力するデータによって示される電流値が、出力電流値設定部が設定する最大値を維持するよう第１の電力変換装置の出力電流を制御し、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達した場合、当該直流母線電圧値データ入力部が入力するデータによって示される電圧値が、当該直流母線電圧値設定部が設定する最大値を維持するよう第１の電力変換装置の出力を制御し、出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、第１の電力変換装置が出力を停止するよう制御し、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最小値に達した場合、第１の電力変換装置が出力を開始するよう制御する第１の電力変換装置制御部とを有する。
【００１１】
直流母線電圧値設定部は、二次電池の最大許容電圧値以下の電圧値となるよう最大値を設定してもよい。
【００１２】
出力電流値設定部は、第１の電力変換装置の入力が交流発電装置の定格電力以下となるよう最大値を設定してもよい。
【００１３】
電力を熱エネルギーとして放出する抵抗装置と、直流母線と抵抗装置との間に接続され、当該直流母線と当該抵抗装置とを電気的に接続又は切断する切替装置とを更に備え、制御装置は、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達していない場合、直流母線と抵抗装置とを電気的に切断するよう切替装置の動作を制御し、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最大値に達した場合、直流母線と抵抗装置とを電気的に接続するよう切替え装置の動作を制御する切替装置制御部を更に有してもよい。
【００１４】
直流母線電圧値設定部は、二次電池が充電を開始すべき電圧値となるよう最小値を設定してもよい。
【００１５】
出力電流値設定部は、二次電池が充電を終了すべき電流値となるよう最小値を設定してもよい。
【００１６】
交流発電装置の出力電圧を測定する出力電圧測定装置を更に備え、制御装置は、出力電圧測定装置が測定した出力電圧値を示すデータを入力する出力電圧値データ入力部と、直流母線電圧値設定部が設定した直流母線にかかっているべき電圧の最大値に基づいて、交流発電装置が出力すべき電圧の最小値を設定する出力電圧値設定部と、出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、交流発電装置を駆動しているエンジンの回転速度を下げるべく、当該エンジンのスロットルの開度を小さくするよう制御し、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最小値に達した場合、出力電圧値データ入力部が入力したデータによって示される出力電圧値が、出力電圧値設定部が設定する最小値以上の電圧値を維持するよう、交流発電装置を駆動しているエンジンの回転速度を上げるべく、当該エンジンのスロットルの開度を大きくするよう制御するエンジン制御部とを更に有してもよい。
【００１７】
エンジン制御部は、出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、交流発電装置を駆動しているエンジンを停止するよう制御し、直流母線電圧値データ入力部が入力したデータによって示される電圧値が、直流母線電圧値設定部が設定する最小値に達した場合、交流発電装置を駆動しているエンジンを始動するよう制御してもよい。
【００１８】
二次電池の充電状態を監視する充電状態監視装置を更に備え、制御装置は、主機を始動する旨の要求を受け付ける主機始動要求受付部と、充電状態監視装置が監視している充電状態値を示すデータを入力する充電状態データ入力部と、主機始動要求受付部が要求を受け付けた場合、充電状態データ入力部が入力したデータによって示される充電状態値と、温度データ入力部が入力したデータによって示される温度とに基づいて、第１の電力変換装置が出力を停止している状態において、主機の最大負荷電力を二次電池が充電している電力のみによって供給することができるか否かを判定する電力供給可否判定部と、主機の最大負荷電力を二次電池が充電している電力のみによって供給することができると電力供給可否判定部が判定した場合、直流母線の直流電力を交流電力に変換して出力するよう第２の電力変換装置の出力を制御し、主機の最大負荷電力を二次電池が充電している電力のみによって供給することができないと電力供給可否判定部が判定した場合、直流母線の直流電力を交流電力に変換して出力しないよう第２の電力変換装置の出力を制御する第２の電力変換装置制御部とを更に有し、主機始動要求受付部が要求を受け付けた場合、エンジン制御部は、交流発電装置を駆動しているエンジンが停止していれば始動するよう制御し、出力電圧値データ入力部が入力したデータによって示される出力電圧値が、出力電圧値設定部が設定する最小値以上の電圧値を維持するよう、交流発電装置を駆動しているエンジンの回転速度を上げるべく、当該エンジンのスロットルの開度を大きくするよう制御し、第１の電力変換装置制御部は、第１の電力変換装置が出力を開始するよう制御してもよい。
【００１９】
制御装置は、主機の動作の状態に基づいて、交流発電装置のアイドリング動作を許可するか否かを決定するアイドリング動作可否決定部を更に有し、アイドリング動作を許可する旨の決定をアイドリング動作可否決定部が行い、出力電流値データ入力部が入力したデータによって示される電流値が、出力電流値設定部が設定する最小値に達した場合、エンジン制御部は、スロットルを閉めることによって回転速度を下げるよう交流発電装置を駆動しているエンジンを制御し、第１の電力変換装置制御部は、出力を停止するよう第１の電力変換装置を制御してもよい。
【００２０】
アイドリング動作可否決定部は、第２の電力変換装置制御部が第２の電力変換装置を、母線の直流電力を交流電力に変換して主機に出力するよう制御している場合、交流発電装置のアイドリング動作を許可しない旨の決定を行い、第２の電力変換装置制御部が第２の電力変換装置を、主機が出力した交流の回生電力を直流電力に変換して母線に出力するよう制御している場合、交流発電装置のアイドリング動作を許可する旨の決定を行ってもよい。
【００２１】
アイドリング動作可否決定部は、第２の電力変換装置制御部が第２の電力変換装置を停止するよう制御している場合、交流発電装置のアイドリング動作を許可する旨の決定を行ってもよい。
【００２２】
制御装置は、交流発電装置をアイドリング動作又は停止させるとともに、第１の電力変換装置の出力を停止させるべき時間を設定する出力停止時間設定部を更に有し、交流発電装置のアイドリング動作を許可するとアイドリング動作可否決定部が決定している場合において、出力停止時間設定部が設定する時間が長くなるにつれ、直流母線電圧値設定部は、直流母線にかかっているべき電圧の最大値を、二次電池の最大許容電圧に近づけるよう設定し、出力電流値設定部は、第１の電力変換装置が出力すべき電流の最小値を、当該第１の電力変換装置が出力すべき電流の最大値に近づけるよう設定してもよい。
【００２３】
主機は、タイヤ式門型クレーンが備える巻上用モータを含んでもよい。
【００２４】
主機は、タイヤ式門型クレーンが備える走行用モータを含んでもよい。
【００２５】
主機は、タイヤ式門型クレーンが備える横行用モータを含んでもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては、交流発電装置が発電した電力を変換して出力する第１の電力変換装置、主機を接続する第２の電力変換装置、及び補機を接続する第３の電力装置が接続されている母線に対し、二次電池を直接接続しているので、交流発電装置からの電力の供給と二次電池からの電力の供給とを切り替える手段や交流発電装置の電圧を昇圧する手段、二次電池の充放電を制御する回路等が不要となり、システム構成をシンプルにすることができ、初期コストを抑えることができる。
【００２７】
また、本発明においては、主機が動作している間、交流発電装置が発電する電力と、主機が二次動作することによって発電する回生電力とを利用して二次電池が充電され、主機が動作を停止している間、交流発電装置をアイドリング動作させるとともに、二次電池が蓄電している電力のみによって補機への電力を供給するようにしたので、大幅な燃費の削減効果を期待することができる。
【００２８】
また、本発明においては、交流発電装置が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する第１の電力変換装置が昇圧機能を有する必要がない。また、本発明においては、第１の電力変換装置の容量が発電装置の定格出力に対応すればよく、二次電池が入出力するピーク電力に対応する必要がない。これにより、本発明においては、第１の電力変換装置を小型化、小容量化することができ、初期コストを抑えることができる。
【００２９】
また、本発明においては、交流発電装置が発電した交流電力を直流電力に変換して出力する第１の電力変換装置に定電流定電圧制御を適用するとともに、電力を熱エネルギーとして放出する抵抗装置と直流母線とを電気的に接続又は切断する切替装置を設け、切替装置の動作電圧を二次電池の最大許容電圧値以下に設定することによって、二次電池を保護するとともに、二次電池にかかる電圧を正常に維持することができる。
【００３０】
また、本発明においては、二次電池の温度によって、二次電池を充電する際に二次電池にかかる電圧値や、二次電池の充電を終了すべきタイミングを決定するようにしたので、二次電池の温度が低い冬季に起動する場合等においても、主機の一次動作時に二次電池が最小許容電圧値以下になる虞がない。また、本発明においては、主機の二次動作時の回生電力を抵抗装置によって熱エネルギーに変換することができるので、二次電池にかかる電圧を最大許容電圧値以下に維持することができる。
【００３１】
また、本発明においては、ユーザから指定された交流発電装置をアイドリング動作させる時間に応じ、二次電池を充電する際に二次電池にかかる電圧値や、二次電池の充電を終了すべきタイミングを決定するようにしたので、二次電池に負担をかけることなく、交流発電装置をアイドリング動作させることができ、アイドリング動作する時間を長く設定することによって更なる燃費の削減効果を期待することができる。
【００３２】
また、本発明においては、二次電池のみからの電力供給によって主機を動作させることが可能な条件を満たせば、二次電池のみからの電力供給によって一時的に主機を動作することができるようにしたので、交流電力発電装置がアイドリング動作しているときに主機を動作させるよう指示する旨の要求があった場合、交流電力発電装置からの電力供給が可能なることを待たずして主機を動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態に係る電力供給制御システム１００の一例を示す図である。
【図２】コントローラ２００のブロック構成の一例を示す図である。
【図３】電力供給制御システム１００におけるコンバータ１２０の出力時の動作を制御する処理フローの一例を示す図である。
【図４】電力供給制御システム１００における回生チョッパ１５０のスイッチの開閉を制御する処理フローの一例を示す図である。
【図５】電力供給制御システム１００におけるコンバータ１２０の出力の開始又は停止を制御する処理フローの一例を示す図である。
【図６】リチウムイオン電池１４０の温度に応じて直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を設定する処理フローの一例を示す図である。
【図７】コンバータ１２０が出力すべき電流の最大値を設定する処理フローの一例を示す図である。
【図８】電力供給制御システム１００におけるエンジン発電機１１０の動作を制御する処理フローの一例を示す図である。
【図９】アイドリング中における主機３００の動作要求に伴う処理フローを示す図である。
【図１０】主機３００の動作状態によってアイドリング動作を許可するか否かを判定する処理フローを示す図である。
【図１１】アイドリング時間が指定された場合に各種設定を変更する処理フローを示す図である。
【図１２】リチウムイオン電池１４０の温度と充電状態との関係によって、最大負荷電力をまかなうことができるか否かを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００３５】
図１は、一実施形態に係る電力供給制御システム１００の一例を示す図である。
電力供給制御システム１００は、例えば、タイヤ式門型クレーンが備える電力負荷への電力の供給を制御するシステムである。電力負荷は、外部から電力の供給を受けて一次動作し、一次動作とは異なる二次動作することによって回生電力を発電する主機３００、及び主機３００よりも小さい電力の供給を受けて動作する補機４００に大別される。主機３００としては、例えば、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、及び横行用モータ３３０等が挙げられる。補機４００としては、例えば、運転室用のエアコンディショナー４１０、及び照明４２０等が挙げられる。巻上用モータ３１０は、タイヤ式門型クレーンが備えるクレーンの巻き上げ及び巻き下げを行うためのモータである。巻上用モータ３１０は、一次動作としてクレーンを巻き上げ、二次動作としてクレーンを巻き下げる。走行用モータ３２０は、タイヤ式門型クレーンが走行するためのモータである。横行用モータ３３０は、巻き用のトロリを横方向に移動させるためのモータである。走行用モータ３２０及び横行用モータ３３０は、一次動作としてタイヤ式門型クレーンを加速させ、二次動作としてタイヤ式門型クレーンを減速させる。これら電力負荷への電力の供給を制御する電力供給システム１００は、エンジン発電機１１０、コンバータ１２０、インバータ１３０ａ〜ｅ、リチウムイオン電池１４０、回生チョッパ１５０、回生抵抗１６０、直流電圧測定器１７１、交流電圧測定器１７２、電流測定器１７３、温度測定器１７４、ＢＭＵ１８０、及びコントローラ２００を備える。
【００３６】
エンジン発電機１１０は、交流電力を発電する装置である。エンジン発電機１１０は、エンジン１１１、及び発電機１１２によって構成される。エンジン１１１は、発電機１１２の動力源である。発電機１１２は、エンジン１１１によって駆動され、機械的エネルギーから電気エネルギーを得る装置である。エンジン発電機１１０は、コンバータ１２０と交流ケーブル１０２ａを介して交流電力を伝導することができるように接続される。また、エンジン発電機１１０は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ａを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、エンジン発電機１１０は、コントローラ２００によって制御され、エンジン１１１によって発電機１１２が駆動されることによって交流電力を発電し、コンバータ１２０に出力する。なお、エンジン発電機１１０は、本発明に係る交流発電装置の一例である。
【００３７】
コンバータ１２０は、交流電力を直流電力に変換する装置である。コンバータ１２０の交流側は、エンジン発電機１１０と交流ケーブル１０２ａを介して交流電力を伝導することができるように接続される。コンバータ１２０の直流側は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ａを介して直流電力を伝導することができるように接続される。また、コンバータ１２０は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｂを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、コンバータ１２０は、コントローラ２００によって制御され、エンジン発電機１１０から交流電力を入力し、直流電力に変換して直流母線１０１に出力する。コンバータ１２０は、交流電力を直流電力に変換するにあたり、降圧のみ行う。なお、コンバータ１２０は、本発明に係る第１の電力変換装置の一例である。
【００３８】
インバータ１３０ａは、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する装置である。インバータ１３０ａの交流側は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｂを介して直流電力を伝導することができるように接続される。インバータ１３０ａの直流側は、巻上用モータ３１０と交流ケーブル１０２ｂを介して交流電力を伝導することができるように接続される。また、インバータ１３０ａは、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｃを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、インバータ１３０ａは、コントローラ２００によって制御され、直流母線１０１から直流電力を入力し、交流電力に変換して巻上用モータ３１０に出力する。また、インバータ１３０ａは、巻上用モータ３１０から交流の回生電力を入力し、直流電力に変換して直流母線１０１に出力する。なお、インバータ１３０ａは、本発明に係る第２の電力変換装置の一例である。
【００３９】
インバータ１３０ｂは、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する装置である。インバータ１３０ｂの交流側は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｃを介して直流電力を伝導することができるように接続される。インバータ１３０ｂの直流側は、走行用モータ３２０と交流ケーブル１０２ｃを介して交流電力を伝導することができるように接続される。また、インバータ１３０ｂは、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｄを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、インバータ１３０ｂは、コントローラ２００によって制御され、直流母線１０１から直流電力を入力し、交流電力に変換して走行用モータ３２０に出力する。また、インバータ１３０ｂは、走行用モータ３２０から交流の回生電力を入力し、直流電力に変換して直流母線１０１に出力する。なお、インバータ１３０ｂは、本発明に係る第２の電力変換装置の一例である。
【００４０】
インバータ１３０ｃは、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する装置である。インバータ１３０ｃの交流側は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｄを介して直流電力を伝導することができるように接続される。インバータ１３０ｃの直流側は、横行用モータ３３０と交流ケーブル１０２ｄを介して交流電力を伝導することができるように接続される。また、インバータ１３０ｃは、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｅを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、インバータ１３０ｃは、コントローラ２００によって制御され、直流母線１０１から直流電力を入力し、交流電力に変換して横行用モータ３３０に出力する。また、インバータ１３０ｃは、横行用モータ３３０から交流の回生電力を入力し、直流電力に変換して直流母線１０１に出力する。なお、インバータ１３０ｃは、本発明に係る第２の電力変換装置の一例である。
【００４１】
インバータ１３０ｄは、直流電力を交流電力に変換する装置である。インバータ１３０ｄの直流側は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｅを介して直流電力を伝導することができるように接続される。インバータ１３０ｄの交流側は、エアコンディショナー４１０と交流ケーブル１０２ｅを介して交流電力を伝導することができるように接続される。また、インバータ１３０ｄは、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｆを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、インバータ１３０ｄは、コントローラ２００によって制御され、直流母線１０１から直流電力を入力し、交流電力に変換してエアコンディショナー４１０に出力する。なお、インバータ１３０ｄは、本発明に係る第３の電力変換装置の一例である。
【００４２】
インバータ１３０ｅは、直流電力を交流電力に変換する装置である。インバータ１３０ｅの直流側は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｆを介して直流電力を伝導することができるように接続される。インバータ１３０ｅの交流側は、照明４２０と交流ケーブル１０２ｆを介して交流電力を伝導することができるように接続される。また、インバータ１３０ｅは、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｇを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、インバータ１３０ｅは、コントローラ２００によって制御され、直流母線１０１から直流電力を入力し、交流電力に変換して照明４２０に出力する。なお、インバータ１３０ｅは、本発明に係る第３の電力変換装置の一例である。
【００４３】
リチウムイオン電池１４０は、例えば、正極にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムのようなリチウムを含む化合物を、負極にリチウムを含まない炭素材料を、電解液にリチウム塩を有機溶媒に溶かしたものを用い、リチウムをイオンとして使用している二次電池である。リチウムイオン電池１４０は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｇを介して直流電力を伝導することができるように接続される。そして、リチウムイオン電池１４０は、負荷電力よりもコンバータ１２０の出力電力が大きければ充電され、負荷電力よりもコンバータ１２０の出力電力が小さければ放電する。なお、リチウムイオン電池１４０は、本発明に係る二次電池の一例である。
【００４４】
回生チョッパ１５０は、スイッチによって電力線の開閉を行う装置である。回生チョッパ１５０は、直流母線１０１と直流ケーブル１０３ｈを介して直流電力を伝導することができるように接続される。また、回生チョッパ１５０は、回生抵抗１６０と直流ケーブル１０３ｉを介して直流電力を伝導することができるように接続される。また、回生チョッパ１５０は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｈを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、回生チョッパ１５０は、コントローラ２００によって制御され、スイッチを閉じることによって、直流母線１０１の直流電力が回生抵抗１６０へ流れるようにする。あるいは、回生チョッパ１５０は、スイッチを開くことによって、直流母線１０１の直流電力が回生抵抗１６０へ流れないようにする。なお、回生チョッパ１５０は、本発明に係る切替装置の一例である。
【００４５】
回生抵抗１６０は、流れてくる電力を熱エネルギーとして放出する抵抗装置である。回生抵抗１６０は、回生チョッパ１５０と直流ケーブル１０３ｉを介して直流電力を伝導することができるように接続される。そして、回生抵抗１６０は、回生チョッパ１５０から直流電力が流れた場合、発熱することによって、直流電力を熱エネルギーとして放出する。なお、回生抵抗１６０は、本発明に係る抵抗装置の一例である。
【００４６】
直流電圧測定器１７１は、直流母線１０１にかかっている電圧を測定する装置である。直流電圧測定器１７１は、直流母線１０１に取り付けられる。また、直流電圧測定器１７１は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｉを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、直流電圧測定器１７１は、直流母線１０１にかかっている電圧を測定し、測定した電圧値を示すデータをコントローラ２００に送る。なお、直流電圧測定器１７１は、本発明に係る直流母線電圧測定装置の一例である。
【００４７】
交流電圧測定器１７２は、エンジン発電機１１０の出力電圧を測定する装置である。直流電圧測定器１７１は、交流ケーブル１０２ａに取り付けられる。また、交流電圧測定器１７２は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｊを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、交流電圧測定器１７２は、エンジン発電機１１０の出力電圧を測定し、測定した電圧値を示すデータをコントローラ２００に送る。なお、交流電圧測定器１７２は、本発明に係る出力電圧測定装置の一例である。
【００４８】
電流測定器１７３は、コンバータ１２０の出力電流を測定する装置である。電流測定器１７３は、直流ケーブル１０３ａに取り付けられる。また、電流測定器１７３は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｋを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、電流測定器１７３は、コンバータ１２０の出力電流を測定し、測定した電流値を示すデータをコントローラ２００に送る。なお、電流測定器１７３は、本発明に係る電流測定装置の一例である。
【００４９】
温度測定器１７４は、リチウムイオン電池１４０の温度を測定する装置である。温度測定器１７４は、リチウムイオン電池１４０に取り付けられる。また、温度測定器１７４は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｌを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、温度測定器１７４は、リチウムイオン電池１４０の温度を測定し、測定した温度を示すデータをコントローラ２００に送る。なお、温度測定器１７４は、本発明に係る二次電池温度測定装置の一例である。
【００５０】
ＢＭＵ１８０は、リチウムイオン電池１４０の充電状態を監視する装置である。ＢＭＵ１８０は、リチウムイオン電池１８０に取り付けられる。また、ＢＭＵ１８０は、コントローラ２００とデータケーブル１０４ｍを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、ＢＭＵ１８０は、リチウムイオン電池１４０の充電状態を監視し、充電状態が分かるような値を示すデータをコントローラ２００に送る。なお、ＢＭＵ１８０は、本発明に係る充電状態監視装置の一例である。
【００５１】
コントローラ２００は、電力供給制御システム１００の電力供給に係る制御処理を行う処理部である。コントローラ２００は、エンジン発電機１１０とデータケーブル１０４ａを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、コンバータ１２０とデータケーブル１０４ｂを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、インバータ１３０ａとデータケーブル１０４ｃを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、インバータ１３０ｂとデータケーブル１０４ｄを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、インバータ１３０ｃとデータケーブル１０４ｅを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、インバータ１３０ｄとデータケーブル１０４ｆを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、インバータ１３０ｅとデータケーブル１０４ｇを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、回生チョッパ１５０とデータケーブル１０４ｈを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、直流電圧測定器１７１とデータケーブル１０４ｉを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、交流電圧測定器１７２とデータケーブル１０４ｊを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、電流測定器１７３とデータケーブル１０４ｋを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、温度測定器１７４とデータケーブル１０４ｌを介してデータを送受信することができるように接続される。また、コントローラ２００は、ＢＭＵ１８０とデータケーブル１０４ｍを介してデータを送受信することができるように接続される。そして、コントローラ２００は、直流電圧測定器１７１、交流電圧測定器１７２、電流測定器１７３、温度測定器１７４、及びＢＭＵ１８０から各種情報を示すデータを受信するとともに、エンジン発電機１１０、コンバータ１２０、インバータ１３０ａ〜ｅ、及び回生チョッパ１５０の動作を制御する。なお、コントローラ２００は、本発明に係る制御装置の一例である。
【００５２】
上記のように、電力供給制御システム１００は、直流母線１０１にリチウムイオン電池１４０を直接接続している。したがって、エンジン発電機１１０によって発電された交流電力をコンバータ１２０が直流電力に降圧変換して直流母線１０１に出力している場合、リチウムイオン電池１４０は、直流母線１０１にかかっている電圧によって充電されることとなる。このとき、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０が二次動作することによって交流の回生電力を発電すると、インバータ１３０ａ〜ｃが直流電力に変換して直流母線１０１に出力する。すなわち、リチウムイオン電池１４０は、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０が発電した回生電力によっても充電されることとなる。このように、電力供給制御システム１００は、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０が発電した回生電力をリチウムイオン電池１４０に充電することによる燃費削減効果を期待することができる。
【００５３】
また、上記のように、エンジン発電機１０１がアイドリング状態又は動作を停止し、コンバータ１２０が出力を停止している場合、直流母線１０１には電圧がかかっていないので、リチウムイオン電池１４０は、充電している電力を直流母線１０１に放電することとなる。このように、電力供給制御システム１００は、エンジン発電機１１０が発電する電力によらなくても、リチウムイオン電池１４０が充電している電力をエアコンディショナー４１０や照明４２０等の補機に供給することができるので、エンジン発電機１１０のアイドリングによる燃費削減効果を期待することができる。
【００５４】
図２は、コントローラ２００のブロック構成の一例を示す図である。
コントローラ２００は、直流母線電圧値データ入力部２０１、出力電圧値データ入力部２０２、出力電流値データ入力部２０３、温度データ入力部２０４、充電状態データ入力部２０５、主機始動要求受付部２０６、電力供給可否判定部２０７、アイドリング動作可否決定部２０８、出力停止時間設定部２０９、直流母線電圧値設定部２１０、出力電圧値設定部２１１、出力電流値設定部２１２、エンジン制御部２１３、第１の電力変換装置制御部２１４、第２の電力変換装置制御部２１５、及び切替装置制御部２１６を有する。
【００５５】
直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流電圧測定器１７１が測定した直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを入力する処理部である。直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを直流電圧測定器１７１から受け取って、エンジン制御部２１３、第１の電力変換装置制御部２１４、及び切替装置制御部２１６に送る。
【００５６】
出力電圧値データ入力部２０２は、交流電圧測定器１７２が測定したエンジン発電機１１０の出力電圧値を示すデータを入力する処理部である。出力電圧値データ入力部２０２は、エンジン発電機１１０の出力電圧値を示すデータを交流電圧測定器１７２から受け取って、エンジン制御部２１３に送る。
【００５７】
出力電流値データ入力部２０３は、電流測定器１７３が測定したコンバータ１２０の出力電流値を示すデータを入力する処理部である。出力電流値データ入力部２０３は、コンバータ１２０の出力電流値を示すデータを電流測定器１７３から受け取って、エンジン制御部２１３、及び第１の電力変換装置制御部２１４に送る。
【００５８】
温度データ入力部２０４は、温度測定器１７４が測定したリチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを入力する処理部である。温度データ入力部２０４は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを温度測定器１７４から受け取って、電力供給可否判定部２０７、直流母線電圧値設定部２１０、及び出力電流値設定部２１２に送る。
【００５９】
充電状態データ入力部２０５は、ＢＭＵ１８０が監視しているリチウムイオン電池１４０の充電状態が分かるような値を示すデータを入力する処理部である。充電状態データ入力部２０５は、リチウムイオン電池１４０の充電状態が分かるような値を示すデータをＢＭＵ１８０から受け取って、電力供給可否判定部２０７に送る。
【００６０】
主機始動要求受付部２０６は、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０を始動する旨の要求を受け付ける処理部である。主機始動要求受付部２０６は、例えば、タイヤ式門型クレーンの運転用の操作手段等を介して、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０を始動する旨の要求を受け付けて、これら主機を始動する旨の要求があったことを示すデータを電力供給可否判定部２０７、エンジン制御部２１３、及び第１の電力変換装置制御部２１４に送る。
【００６１】
電力供給可否判定部２０７は、コンバータ１２０が出力を停止している場合に、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０を動作させたときの最大負荷電力を、リチウムイオン電池１４０が充電している電力のみによって供給することができるか否かを判定する処理部である。電力供給可否判定部２０７は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを温度データ入力部２０４から受け取る。また、電力供給可否判定部２０７は、リチウムイオン電池１４０の充電状態が分かるような値を示すデータを充電状態データ入力部２０５から受け取る。また、電力供給可否判定部２０７は、主機を始動する旨の要求があったことを示すデータを主機始動要求受付部２０６から受け取る。そして、電力供給可否判定部２０７は、コンバータ１２０が出力を停止している場合に、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０を動作させたときの最大負荷電力を、リチウムイオン電池１４０が充電している電力のみによって供給することができるか否かを判定し、判定結果を示すデータを第２の電力変換装置制御部２１５に送る。
【００６２】
アイドリング動作可否決定部２０８は、エンジン発電機１１０のアイドリング動作を許可するか否かを決定する処理部である。アイドリング動作可否決定部２０８は、インバータ１３０ａ〜ｃの制御状態を示すデータを第２の電力変換装置制御部２１５から受け取って、エンジン発電機１１０のアイドリング動作を許可するか否かを決定し、決定した内容を示すデータを直流母線電圧値設定部２１０、出力電流値設定部２１２、エンジン制御部２１３、及び第１の電力変換装置制御部２１４に送る。
【００６３】
出力停止時間設定部２０９は、コンバータ１２０が出力を停止すべき時間を設定する処理部である。出力停止時間設定部２０９は、例えば、タイヤ式門型クレーンの運転用の操作手段やメンテナンス用の入力手段等を介して、コンバータ１２０が出力を停止すべき時間を指定する旨の入力を受け付ける。そして、出力停止時間設定部２０９は、コンバータ１２０が出力を停止すべき時間を設定し、設定した時間を示すデータを直流母線電圧値設定部２１０、及び出力電流値設定部２１２に送る。
【００６４】
直流母線電圧値設定部２１０は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値及び最小値を設定する処理部である。直流母線電圧値設定部２１０は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを温度データ入力部２０４から受け取る。また、直流母線電圧値設定部２１０は、エンジン発電機１１０の動作を許可するか否かを示すデータをアイドリング動作可否決定部２０８から受け取る。また、直流母線電圧値設定部２１０は、コンバータ１２０が出力を停止すべき時間を示すデータを出力停止時間設定部２０９から受け取る。また、直流母線電圧値設定部２１０は、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値及び最小値を指定する旨の入力を受け付ける。そして、直流母線電圧値設定部２１０は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を設定し、設定した最大値を示すデータを出力電圧値設定部２１１、第１の電力変換装置制御部２１４、及び切替装置制御部２１６に送る。また、直流母線電圧値設定部２１０は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最小値を設定し、設定した最小値を示すデータをエンジン制御部２１３、第１の電力変換装置制御部２１４に送る。
【００６５】
出力電圧値設定部２１１は、エンジン発電機１１０が出力すべき電圧の最小値を設定する処理部である。出力電圧値設定部２１１は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を示すデータを直流母線電圧値設定部２１０から受け取る。また、出力電圧値設定部２１１は、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して、エンジン発電機１１０が出力すべき電圧の最小値を指定する旨の入力を受け付ける。そして、出力電圧値設定部２１１は、エンジン発電機１１０が出力すべき電圧の最小値を設定し、設定した最小値を示すデータをエンジン制御部２１３に送る。
【００６６】
出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が出力すべき電圧の最大値及び最小値を設定する処理部である。出力電流値設定部２１２は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを温度データ入力部２０４から受け取る。また、出力電流値設定部２１２は、エンジン発電機１１０の動作を許可するか否かを示すデータをアイドリング動作可否決定部２０８から受け取る。また、出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が出力を停止すべき時間を示すデータを出力停止時間設定部２０９から受け取る。また、出力電流値設定部２１２は、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して、コンバータ１２０が出力すべき電圧の最大値及び最小値を指定する入力を受け付ける。そして、出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が出力すべき電圧の最小値を設定し、設定した最小値を示すデータをエンジン制御部２１３、及び第１の電力変換装置制御部２１４に送る。また、出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が出力すべき電圧の最大値を設定し、設定した最大値を示すデータを第１の電力変換装置制御部２１４に送る。
【００６７】
エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０のエンジン１１１を制御する処理部である。エンジン制御部２１３は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを直流母線電圧値データ入力部２０１から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０の出力電圧値を示すデータを出力電圧値データ入力部２０２から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、コンバータ１２０の出力電流値を示すデータを出力電流値データ入力部２０３から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、主機を始動する旨の要求があったことを示すデータを主機始動要求受付部２０６から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０のアイドリング動作を許可するか否かを示すデータをアイドリング動作可否決定部２０８から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最小値として設定された値を示すデータを直流母線電圧値設定部２１０から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０が出力すべき電圧の最小値として設定されたデータを出力電圧値設定部２１１から受け取る。また、エンジン制御部２１３は、コンバータ１２０が出力すべき電圧の最小値として設定された値を示すデータを出力電流値設定部２１２から受け取る。そして、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０のエンジン１１１を制御するための制御信号を生成し、エンジン発電機１１０に送る。
【００６８】
第１の電力変換装置制御部２１４は、コンバータ１２０の出力を制御する処理部である。第１の電力変換装置制御部２１４は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを直流母線電圧値データ入力部２０１から受け取る。また、第１の電力変換装置制御部２１４は、コンバータ１２０の出力電流値を示すデータを出力電流値データ入力部２０３から受け取る。また、第１の電力変換装置制御部２１４は、主機を始動する旨の要求があったことを示すデータを主機始動要求受付部２０６から受け取る。また、第１の電力変換装置制御部２１４は、エンジン発電機１１０のアイドリング動作を許可するか否かを示すデータをアイドリング動作可否決定部２０８から受け取る。また、第１の電力変換装置制御部２１４は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値又は最小値として設定された値を示すデータを直流母線電圧値設定部２１０から受け取る。また、第１の電力変換装置制御部２１４は、コンバータ１２０が出力すべき電圧の最大値又は最小値として設定された値を示すデータを出力電流値設定部２１２から受け取る。そして、第１の電力変換装置制御部２１４は、コンバータ１２０の出力を制御するための制御信号を生成し、コンバータ１２０に送る。
【００６９】
第２の電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ａ〜ｃの出力を制御する処理部である。第２の電力変換装置制御部２１５は、コンバータ１２０が出力を停止している場合に、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０を動作させたときの最大負荷電力を、リチウムイオン電池１４０が充電している電力のみによって供給することができるか否かを判定した結果を示すデータを電力供給可否判定部２０７から受け取る。また、第２の電力変換装置制御部２１５は、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、及び横行用モータ３３０が一次動作しているか、又は二次動作しているかを示すデータをタイヤ式門型クレーンの運転用の操作手段等から受け取る。そして、第２の電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ａ、インバータ１３０ｂ、又はインバータ１３０ｃの出力を制御するための制御信号を生成し、インバータ１３０ａ、インバータ１３０ｂ、又はインバータ１３０ｃに送る。また、第２の電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ａ〜ｃの制御状態を示すデータをアイドリング動作可否決定部２０８に送る。
【００７０】
切替装置制御部２１６は、回生チョッパ１５０のスイッチの開閉を制御する処理部である。切替装置制御部２１６は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを直流母線電圧値データ入力部２０１から受け取る。また、切替装置制御部２１６は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を示すデータを直流母線電圧値設定部２１０から受け取る。そして、切替装置制御部２１６は、回生チョッパ１５０のスイッチの開閉を制御するための制御信号を生成し、回生チョッパ１５０に送る。
【００７１】
図３は、電力供給制御システム１００におけるコンバータ１２０の出力時の動作を制御する処理フローの一例を示す図である。
コントローラ２００は、直流母線１０１にかかっている電圧に応じてコンバータ１２０が定電流出力又は定電圧出力を行うよう、次のような処理を行う。
まず、出力電流値データ入力部２０３は、コンバータ１２０の出力電流値を示すデータを、データケーブル１０４ｋを介して電流測定器１７３から入力する（Ｓ１０１）。具体的には、電流測定器１７３は、常時、コンバータ１２０の出力電流を測定しており、測定した出力電流値を示すデータを、微小時間置きにコントローラ２００に出力する。出力電流値データ入力部２０３は、電流測定器１７３が微小時間置きに出力したデータを順次入力することとなる。
【００７２】
また、直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを、データケーブル１０４ｉを介して直流電圧測定器１７１から入力する（Ｓ１０２）。具体的には、直流電圧測定器１７１は、常時、直流母線にかかっている電圧値を測定しており、測定した出力電圧値を示すデータを、微小時間置きにコントローラ２００に出力する。直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流電圧測定器１７１が微小時間置きに出力したデータを順次入力することとなる。
【００７３】
第１の電力変換装置制御部２１４は、直流母線電圧値データ入力部２０１がデータを入力する度に、直流母線電圧値データ入力部２０１が入力したデータによって示される電圧値と、直流母線電圧値設定部２１２が設定している直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値とを比較し、設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達しているか否かを判定する（Ｓ１０３）。なお、直流母線電圧値設定部２１２は、リチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値以下の電圧値となるよう最大値を設定する。
【００７４】
設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達していない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、第１の電力変換装置制御部２１４は、出力電流値設定部２１２が設定しているコンバータ１２０が出力すべき電流の最大値と一致する電流を出力するようコンバータ１２０を定電流出力制御する（Ｓ１０４）。具体的には、第１の電力変換装置制御部２１４は、出力電流値データ入力部２０３が入力するデータによって示される電流値が常に最大値と一致するようコンバータ１２０を定電流出力制御する。なお、出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が降圧しか行わないことを前提として、コンバータ１２０の入力電力がエンジン発電機１１０の定格電力以下となるよう最大値を設定する。直流母線１０１にかかっている電圧値は、コントローラ２００の制御によってコンバータ１２０が定電流出力を継続することによって徐々に高くなる。
【００７５】
設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、第１の電力変換装置制御部２１４は、直流母線１０１の電圧値が最大値を維持するようコンバータ１２０を定電圧出力制御する（Ｓ１０５）。具体的には、第１の電力変換装置制御部２１４は、直流母線電圧値データ入力部２０１が入力するデータによって示される電圧値が常に最大値と一致するようコンバータ１２０を定電圧出力制御する。
【００７６】
このようにして、コンバータ１２０は、交流電力を直流電力に降圧変換して出力するにあたり、直流母線１０１にかかっている電圧が所定の最大値に達するまで、所定の最大値の電流を定電流出力する。そして、直流母線１０１にかかっている電圧が所定の最大値に達すると、コンバータ１２０は、直流母線１０１にかかっている電圧が最大値を維持するよう定電圧出力する。その際、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値は、リチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値以下の電圧値となるよう設定される。したがって、電力供給制御システム１００においては、直流母線１０１にかかっている電圧を、リチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値以下の電圧に抑えることができる。
【００７７】
図４は、電力供給制御システム１００における回生チョッパ１５０のスイッチの開閉を制御する処理フローの一例を示す図である。
コントローラ２００は、直流母線１０１にかかっている電圧に応じて回生チョッパ１５０がスイッチの開閉を切り替えるよう、次のような処理を行う。
まず、直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを、データケーブル１０４ｉを介して直流電圧測定器１７１から入力する（Ｓ２０１）。この処理は、図３のＳ１０２の処理と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【００７８】
切替装置制御部２１６は、直流母線電圧値データ入力部２０１がデータを入力する度に、直流母線電圧値データ入力部２０１が入力したデータによって示される電圧値と、直流母線電圧値設定部２１０が設定している直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値とを比較し、設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達しているか否かを判定する（Ｓ２０２）。なお、上記のように、直流母線電圧値設定部２１２は、リチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値以下の電圧値となるよう最大値を設定する。
【００７９】
設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達していない場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、切替装置制御部２１６は、スイッチを開くよう回生チョッパ１５０を制御する（Ｓ２０３）。設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、切替装置制御部２１６は、スイッチを閉じるよう回生チョッパ１５０を制御する（Ｓ２０４）。
【００８０】
このようにして、回生チョッパ１５０は、直流母線１０１にかかっている電圧が所定の最大値以下であればスイッチを開き、所定の最大値に達するとスイッチを閉じることとなる。そして、回生抵抗１６０は、回生チョッパ１５０がスイッチを閉じることによって直流母線１０１から流れてくる電力を熱エネルギーとして放出する。したがって、電力供給制御システム１００においては、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、横行用モータ３３０が二次動作することによって急激な回生電力が発生しても、直流母線１０１にかかる電圧を、リチウムイオン電池１４０に最大許容電圧値以下に抑えることができる。
【００８１】
図５は、電力供給制御システム１００におけるコンバータ１２０の出力の開始又は停止を制御する処理フローの一例を示す図である。
コントローラ２００は、コンバータ１２０が出力を開始又は停止するよう、次のような処理を行う。なお、以下の説明においては、第１の電力変換装置制御部２１４は、定電圧出力するようコンバータ１２０を制御しているものとする。また、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、及び横行用モータ３３０は、動作を停止しているか、回生電力を発電する二次動作している状態とする。
まず、出力電流値データ入力部２０３は、コンバータ１２０の出力電流値を示すデータを、データケーブル１０４ｋを介して電流測定器１７３から入力する（Ｓ３０１）。この処理は、図３のＳ１０１の処理と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【００８２】
また、直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを、データケーブル１０４ｉを介して直流電圧測定器１７１から入力する（Ｓ３０２）。この処理は、図３のＳ１０２の処理と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【００８３】
第１の電力変換装置制御部２１４は、出力電流値データ入力部２０３がデータを入力する度に、出力電流値データ入力部２０３が入力したデータによって示される電流値と、出力電流設定部２１２が設定しているコンバータ１２０が出力すべき電流の最小値とを比較し、設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流値が達しているか否かを判定する（Ｓ３０３）。なお、出力電流設定部２１２は、コンバータ１２０が定電圧出力するとともに、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、及び横行用モータ３３０が動作を停止しているか、回生電力を発電する二次動作している状態において、リチウムイオン電池１４０が充電を終了しても良い充電状態となっているときに、コンバータ１２０から出力される電流を最小値として設定する。
【００８４】
設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流値が達していない場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）、第１の電力変換装置制御部２１４は、定電圧出力を維持するようコンバータ１２０を制御する（Ｓ３０４）。巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、及び横行用モータ３３０が停止している状態において、コンバータ１２０が定電圧出力を維持している場合、コンバータ１２０が出力する電力は、エアコンディショナー４１０や照明４２０を動作させたり、リチウムイオン電池１４０を充電したりするのに消費される。したがって、リチウムイオン電池１４０の充電状態が満充電に近づくにつれ、定電圧出力しているコンバータ１２０の出力電流は、徐々に小さくなる。
【００８５】
設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流値が達した場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、第１の電力変換装置制御部２１４は、コンバータ１２０の出力を停止するよう制御する（Ｓ３０５）。コンバータ１２０が出力を停止した場合、リチウムイオン電池１４０は放電を開始する。すなわち、エアコンディショナー４１０や照明４２０を動作させるのに、リチウムイオン電池１４０が充電している電力が利用されることとなる。このような状態においては、直流母線１０１にかかっている電圧は、徐々に降下していくこととなる。
【００８６】
そして、第１の電力変換装置制御部２１４は、直流母線電圧値データ入力部２０１がデータを入力する度に、直流母線電圧値データ入力部２０１が入力したデータによって示される電圧値と、直流母線電圧値設定部２１０が設定している直流母線１０１にかかっているべき電圧の最小値とを比較し、設定されている最小値に直流母線１０１にかかっている電圧が達しているか否かを判定する（Ｓ３０６）。なお、直流母線電圧値設定部２１０は、リチウムイオン電池１４０の放電電力のみが直流母線１０１にかかっている状態において、リチウムイオン電池１４０が充電を開始すべき充電状態となっているときに、直流母線１０１にかかっている電圧を最小値として設定する。
【００８７】
設定されている最小値に直流母線１０１の電圧が達していない場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）、第１の電力変換制御部２１４は、コンバータ１２０の制御を何ら行わない。したがって、設定されている最小値に直流母線１０１の電圧が達していない場合、コンバータ１２０は、出力を停止し続けるということになる。
【００８８】
設定されている最小値に直流母線１０１の電圧が達した場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、第１の電力変換装置制御部２１４は、コンバータ１２０が出力を再開するよう制御する（Ｓ３０７）。その際、第１の電力変換装置制御部２１４は、出力を再開したコンバータ１２０を定電流出力制御する（Ｓ３０８）。このようにして、コンバータ１２０が出力を再開することによって直流母線１０１に電力がかかっている状態となり、リチウムイオン電池１４０は、放電を停止し、直流母線１０１にかかっている電力によって充電されることとなる。
【００８９】
このように、コンバータ１２０は、図３に示す処理による制御、及び図５に示す処理による制御を受けることによって、次のような動作を繰り返すこととなる。
すなわち、コンバータ１２０が出力を停止している場合、設定されている最小値に直流母線１０１にかかっている電圧が達すると、コンバータ１２０は、出力を開始する。その際、コンバータ１２０は、設定されている最大値の電流を定電流出力する。コンバータ１２０は、設定されている最大値に直流母線１０１の電圧が達するまで定電流出力し続ける。そして、設定されている最大値に直流母線１０１の電圧が達すると、コンバータ１２０は、直流母線１０１にかかっている電圧が最大値を維持するよう定電圧する。コンバータ１２０は、設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流が低下するまで定電圧出力し続ける。そして、設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流が低下すると、コンバータ１２０は、出力を停止する。コンバータ１２０は、設定されている最小値に直流母線１０１にかかっている電圧が降下するまで出力を停止する。そして、設定されている最小値まで直流母線１０１にかかっている電圧が降下すると、コンバータ１２０は、定電流出力を再開する。このようにして、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０の充放電を効率よく行うことができる。
【００９０】
図６は、リチウムイオン電池１４０の温度に応じて直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を設定する処理フローの一例を示す図である。
コントローラ２００の電流母線電圧値設定部２１０は、リチウムイオン電池１４０の温度に応じて、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値の設定を変更するよう、次のような処理を行う。なお、タイヤ式門型クレーンの電力負荷制御に電力供給制御システム１００を導入するにあたり、電流母線電圧値設定部２１０は、メンテナンス用の入力手段等を介して入力されたリチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値以下の所定の電圧値を、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値の初期値として設定しているものとする。
まず、温度データ入力部２０４は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを、データケーブル１０４ｌを介して温度測定器１７４から入力する（Ｓ４０１）。具体的には、温度測定器１７４は、常時、リチウムイオン電池１４０の温度を測定しており、測定した温度を示すデータを、微小時間置きにコントローラ２００に出力する。温度データ入力部２０４は、温度測定器１７４が微小時間置きに出力したデータを順次入力することとなる。
【００９１】
そして、直流母線電圧値設定部２１０は、温度データ入力部２０４がデータを入力する度に、温度データ入力部２０４が入力したデータによって示される温度と、その前に入力されたデータによって示される温度とを比較し、温度が下がったか否かを判定する（Ｓ４０２）。直流母線電圧値設定部２１０は、温度が下がったと判定した場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値の設定を、現在の設定値よりも大きい値に変更する（Ｓ４０３）。なお、直流母線電圧値設定部２１０は、最大値を変更するにあたり、温度の変化幅に対する予め定められた比率等に基づいて、最大値を変更する。
【００９２】
直流母線電圧値設定部２１０は、温度が下がっていないと判定した場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、温度が上がったか否かを判定する（Ｓ４０４）。直流母線電圧値設定部２１０は、温度が上がったと判定した場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値の設定を、現在の設定値よりも小さい値に変更する（Ｓ４０５）。直流母線電圧値設定部２１０は、温度が上がっていないと判定した場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、何ら最大値の設定の変更を行わない。
【００９３】
例えば、冬季時においては、リチウムイオン電池１４０の温度が低下することによって、その内部抵抗が大きくなり、大電流放電時に許容下限電圧を下回ってしまう虞がある。このような状況を回避するため、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０の温度が低いほど、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値が大きい値に設定される。これにより、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０の電池が下がっても、リチウムイオン電池１４０の充電状態を高く保つことができ、許容下限電圧を回避することができる。
【００９４】
図７は、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値を設定する処理フローの一例を示す図である。
コントローラ２００の出力電流値設定部２１２は、リチウムイオン電池１４０の温度に応じて、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値の設定を変更するよう、次のような処理を行う。なお、タイヤ式門型クレーンの電力負荷制御に電力供給制御システム１００を導入するにあたり、出力電流値設定部２１２は、メンテナンス用の入力手段等を介して入力された、リチウムイオン電池１４０が充電を終了すべきタイミングにおけるコンバータ１２０の出力電流の値を、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値の初期値として設定しているものとする。
まず、温度データ入力部２０４は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを、データケーブル１０４ｌを介して温度測定器１７４から入力する（Ｓ５０１）。この処理は、図６のＳ４０１の処理と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【００９５】
そして、出力電流値設定部２１２は、温度データ入力部２０４がデータを入力する度に、温度データ入力部２０４が入力したデータによって示される温度と、その前に入力されたデータによって示される温度とを比較し、温度が下がったか否かを判定する（Ｓ５０２）。出力電流値設定部２１２は、温度が下がったと判定した場合（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値の設定を、現在の設定値よりも大きい値に変更する（Ｓ５０３）。なお、出力電流値設定部２１２は、最小値を変更するにあたり、温度の変化幅に対する予め定められた比率等に基づいて、最小値を変更する。
【００９６】
出力電流値設定部２１２は、温度が下がっていないと判定した場合（Ｓ５０２：Ｎｏ）、温度が上がったか否かを判定する（Ｓ５０４）。出力電流値設定部２１２は、温度が上がったと判定した場合（Ｓ５０４：Ｙｅｓ）、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値の設定を、現在の設定値よりも小さい値に変更する（Ｓ５０５）。出力電流値設定部２１２は、温度が上がっていないと判定した場合（Ｓ５０５：Ｎｏ）、何ら最小値の設定の変更を行わない。
【００９７】
このようにして、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０の温度が低いほど、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値が大きい値に設定される。これによっても、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０の電池が下がっても、リチウムイオン電池１４０の充電状態を高く保つことができ、許容下限電圧を回避することができる。なお、図５に示す処理と図６に示す処理とを同時に採用することによって、このような共通の効果がより顕著に得られるということは言うまでもない。
【００９８】
図８は、電力供給制御システム１００におけるエンジン発電機１１０の動作を制御する処理フローの一例を示す図である。
コントローラ２００は、直流母線１０１にかかっている電圧値、及びコンバータ１２０が出力している電流値に応じて、エンジン発電機１１０が通常動作又はアイドリング動作するよう、次のような処理を行う。なお、以下の説明においては、エンジン発電機１１０は、最初、通常動作しているものとする。
まず、出力電流値データ入力部２０３は、コンバータ１２０の出力電流値を示すデータを、データケーブル１０４ｋを介して電流測定器１７３から入力する（Ｓ６０１）。この処理は、図１のＳ１０１と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【００９９】
また、直流母線電圧値データ入力部２０１は、直流母線１０１にかかっている電圧値を示すデータを、データケーブル１０４ｉを介して直流電圧測定器１７１から入力する（Ｓ６０２）。この処理は、図１のＳ１０２と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【０１００】
また、出力電圧値データ入力部２０２は、エンジン発電機１１０が出力している電圧値を示すデータを、データケーブル１０４ｊを介して交流電圧測定器１７２から入力する（Ｓ６０３）。具体的には、交流電圧測定器１７２は、常時、エンジン発電機１１０の出力電圧を測定しており、測定した出力電圧値を示すデータを、微小時間置きにコントローラ２００に出力する。出力電圧値データ入力部２０２は、交流電圧測定器１７２が微小時間置きに出力したデータを順次入力することとなる。
【０１０１】
エンジン制御部２１３は、出力電流値データ入力部２０３がデータを入力する度に、出力電流値データ入力部２０３が入力したデータによって示されるコンバータ１２０の出力電流値と、出力電流値設定部２１２が設定しているコンバータ１２０が出力すべき電流の最小値とを比較し、設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流値が達しているか否かを判定する（Ｓ６０４）。なお、この状態において、コンバータ１２０は、定電流定電圧出力を行っている。
【０１０２】
設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流値が達していない場合（Ｓ６０４：Ｎｏ）、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０が通常動作するよう制御する（Ｓ６０５）。具体的には、エンジン制御部２１３は、出力電圧値データ入力部２０２がデータを入力する度に、出力電圧値データ入力部２０２が入力したデータによって示される電圧値と、出力電圧値設定部２１１が設定しているエンジン発電機１１０が出力すべき電圧の最小値とを比較し、設定されている最小値以上の出力をエンジン発電機１１０が維持するよう、エンジン発電機１１０のエンジン１１１のスロットルの開度を制御する。なお、出力電圧値設定部２１１は、直流母線電圧値設定部２１０が設定している直流母線１０１にかかっているべき直流電圧の最大値よりも大きくなるよう、エンジン発電機１１０が出力すべき交流電圧値を設定する。
【０１０３】
設定されている最小値にコンバータ１２０の出力電流値が達した場合（Ｓ６０４：Ｙｅｓ）、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０がアイドリング動作するよう制御する（Ｓ６０６）。具体的には、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０のエンジン１１１のスロットルを閉めることによってエンジン１１１の回転数を下げ、エンジン発電機１１０をアイドリング動作させる。なお、同じタイミングにおいて、コンバータ１２０は、出力を停止する。
【０１０４】
そして、エンジン制御部２１３は、直流母線電圧値データ入力部２０１がデータを入力する度に、直流母線電圧値データ入力部２０１が入力したデータによって示される直流母線１０１にかかっている電圧値と、直流母線電圧値設定部２１０が設定している直流母線１０１にかかっているべき電圧の最小値とを比較し、設定されている最小値に直流母線１０１の電圧値が達しているか否かを判定する（Ｓ６０７）。
【０１０５】
設定されている最小値に直流母線１０１の電圧値が達していない場合（Ｓ６０７：Ｎｏ）、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０のエンジン１１１に対して何らの制御も行わない。すなわち、エンジン発電機１１０は、エンジン１１１のスロットルを閉めた状態を維持することによって、アイドリング動作を続けていることとなる。なお、この状態において、コンバータ１２０は、出力を停止している。
【０１０６】
設定されている最小値に直流母線１０１の電圧値が達した場合（Ｓ６０７：Ｙｅｓ）、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０が通常動作を再開するよう制御する（Ｓ６０８）。具体的には、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０のエンジン１１１のスロットルを開いてエンジン１１１の回転数を上げ、エンジン発電機１１０を通常動作させる。その場合、上記のように、エンジン制御部２１３は、出力電圧値データ入力部２０２がデータを入力する度に、出力電圧値データ入力部２０２が入力したデータによって示される電圧値と、出力電圧値設定部２１１が設定しているエンジン発電機１１０が出力すべき電圧の最小値とを比較し、設定されている最小値以上の出力をエンジン発電機１１０が維持するよう、エンジン発電機１１０のエンジン１１１のスロットルの開度を制御する。なお、同じタイミングにおいて、コンバータ１２０は、定電流出力を再開する。
【０１０７】
このようにして、電力供給制御システム１００においては、コンバータ１２０の出力の停止、再開と連動するように、直流母線１０１にかかっている電圧やコンバータ１２０の出力電流の大きさに応じて、エンジン発電機１１０が通常動作又はアイドリング動作するよう制御する。すなわち、電力供給制御システム１００においては、コンバータ１２０の出力電流がリチウムイオン電池１４０の充電を中止してもよい値まで下がったときに、エンジン発電機１１０をアイドリング動作させる。また、電力供給制御システム１００においては、直流母線１０１にかかっている電圧値がリチウムイオン電池１４０の充電を開始しなければならない値まで下がったときに、エンジン発電機１１０を通常動作させる。このように、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０の充電状態に応じてエンジン発電機１１０の動作を切り替えることによって、効率よくアイドリングを行うことができ、燃費を削減することが期待できる。なお、エンジン制御部２１３は、応答性よりも燃費の削減を優先するために、エンジン発電機１１０の通常動作とアイドリング動作とを切り替えるよう制御するのではなく、エンジン発電機１１０の動作を完全に停止させたり、始動させたりするよう制御してもよい。
【０１０８】
図９は、アイドリング中における主機３００の動作要求に伴う処理フローを示す図である。
コントローラ２００は、エンジン発電機１１０がアイドリング動作し、コンバータ１２０が出力を停止している状態において、主機３００を動作する旨の要求があった場合、次のような処理を行う。
まず、温度データ入力部２０４は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを、データケーブル１０４ｌを介して温度測定器１７４から入力する（Ｓ７０１）。この処理は、図６のＳ４０１と同じ処理であるため、具体的な説明を省略する。
【０１０９】
また、充電状態データ入力部２０５は、リチウムイオン電池１４０の充電状態を示すデータを、データケーブル１０４ｍを介してＢＭＵ１８０から入力する（Ｓ７０２）。具体的には、ＢＭＵ１８０は、常時、リチウムイオン電池１４０の充電状態を監視しており、監視している充電状態を示すデータを、微小時間置きにコントローラ２００に出力する。充電状態データ入力部２０５は、ＢＭＵ１８０が微小時間置きに出力したデータを順次入力することとなる。
【０１１０】
そして、主機始動要求受付部２０６は、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、又は横行用モータ３３０を駆動するよう操作手段によって操作がなされると、その操作によって操作手段から出力される制御信号を、これら主機３００を始動させる旨の要求として受け付ける（Ｓ７０３）。
【０１１１】
主機始動要求受付部２０６が主機３００を始動させる旨の要求を受け付けると、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０の動作をアイドリング動作から通常動作に切り替えるよう、エンジン発電機１１０のエンジン１１１のスロットルを開くことによって、エンジン１１１の回転数を上げる（Ｓ７０４）。なお、エンジン制御部２１３は、エンジン発電機１１０が動作を停止している場合、エンジン発電機１１０を駆動させる。また、主機始動要求受付部２０６が主機３００を始動させる旨の要求を受け付けると、第１の電力変換装置２１４は、コンバータ１２０が出力を開始するよう制御する（Ｓ７０５）。
【０１１２】
そして、主機始動要求受付部２０６が主機３００を始動させる旨の要求を受け付けると、電力供給可否判定部２０７は、エンジン発電機１１０の出力電力が始動要求されている主機３００の最大負荷電力を供給することができるようになるまでの間、リチウムイオン電池１４０が充電している電力のみによって、その最大負荷電力をまかなうことができるか否かを判定する（Ｓ７０６）。具体的には、電力供給可否判定部２０７は、温度データ入力部２０４が入力したデータによって示されるリチウムイオン電池１４０の温度と、充電状態データ入力部２０５が入力したデータによって示されるリチウムイオン電池１４０の充電状態との関係に基づいて、リチウムイオン電池１４０の電力のみによって最大負荷電力をまかなうことができるか否かを判定する。リチウムイオン電池１４０の温度と充電状態の関係によって、リチウムイオン電池１４０のみによって主機３００の最大負荷電力をまかなうことができるか否かの判定の可否は、図１２のように表すことができる。リチウムイオン電池１４０の温度と充電状態の関係が図中の曲線よりも上側の領域にある場合、電力供給可否判定部２０７は、リチウムイオン電池１４０のみの電力によって最大負荷電力をまかなうことができると判定する。また、リチウムイオン電池１４０の温度と充電状態の関係が図中の曲線よりも下側の領域にある場合、電力供給可否判定部２０７は、リチウムイオン電池１４０のみの電力によって最大負荷電力をまかなうことができないと判定する。なお、図１２において判定の可否を分けている曲線は、リチウムイオン電池１４０の開放電圧値ＶＯＣＶ、始動することを要求されている主機３００の最大負荷電力ＰＭＡＸ、リチウムイオン電池１４０の内部抵抗Ｒ、及びリチウムイオン電池１４０の許容下限電圧値ＶＬＯＷ＿ＬＩＭＩＴの関係が、式（１）のような条件を満たすことを前提としたときに決定される。式（１）において、係数αは、リチウムイオン電池１４０や主機３００の状態等に応じて適宜設定される。
【数１】
0005578821.tif 000002
【０１１３】
リチウムイオン電池１４０のみの電力によって最大負荷電力をまかなうことができると電力供給可否判定部２０７が判定した場合（Ｓ７０６：Ｙｅｓ）、第２の電力変換装置制御部２１５は、リチウムイオン電池１４０が直流母線１０１に放電している直流電力を交流電力に変換して出力するよう、始動要求のあった主機３００に接続されているインバータ１３０を制御する（Ｓ７０７）。リチウムイオン電池１４０のみの電力によって最大負荷電力をまかなうことができないと電力供給可否判定部２０７が判定した場合（Ｓ７０６：Ｎｏ）、第２の電力変換装置制御部２１５は、始動要求のあった主機３００に接続されているインバータ１３０に対し、何ら制御を行わない。
【０１１４】
このように、電力供給制御システム１００においては、エンジン発電機１１０がアイドリング動作している最中の急な荷役指令等、主機３００を始動させる旨の要求があった場合においても、適切な制御を行うことができる。すなわち、電力供給制御システム１００においては、要求があると同時にエンジン発電機１１０とコンバータ１２０を動作させるとともに、リチウムイオン電池１４０が充電している電力のみによって始動要求のあった主機３００の最大負荷電力をまかなうことができれば、リチウムイオン電池１４０のみによって始動要求のあった主機３００を動作させることができる。また、電力供給制御システム１００においては、リチウムイオン電池１４０が充電している電力のみによって始動要求のあった主機３００の最大負荷電力をまかなうことができない場合には、インバータ１３０が出力しないので、無理やり主機３００を動作させて最大負荷電力をまかなうことができないといった事態に陥る虞がない。その場合、電力供給制御システム１００においては、操作手段等を介して、タイヤ式門型クレーンの操作者に電力不足であることを警告することが好ましい。そして、電力供給制御システム１００においては、エンジン発電機１１０の出力電力が主機３００の最大負荷電力をまかなうのに十分な出力に達した場合、コンバータ１２０から出力される電力によって主機３００が動作することとなる。
【０１１５】
図１０は、主機３００の動作状態によってアイドリング動作を許可するか否かを判定する処理フローを示す図である。
コンバータ２００は、主機３００の動作状態に応じて、エンジン発電機１１０がアイドリング動作し、コンバータ１２０が出力を停止してもよいか否かを判定するために、次のような処理を行う。なお、以下の説明においては、主機３００のうち巻上用モータ３１０の動作を対象とし、インバータ１３０のうち巻上用モータ３１０に接続されているインバータ１３０ａの動作を対象として説明する。
まず、第２の電力変換装置２１５は、操作手段から巻上用モータ３１０の操作命令を示す信号を受け付ける（Ｓ８０１）。操作手段から受け付ける巻上用モータ３１０の操作命令を示す信号は、クレーンを動かすのに巻上用モータ３１０を始動させる旨の始動信号、クレーンを巻き上げるのに巻上用モータ３１０を一次動作させる旨の一次動作信号、クレーンを巻き下げるのに巻上用モータ３２０を二次動作させる旨の二次動作信号、及びクレーンを停止するのに巻上用モータ３２０を停止する旨の停止信号に大別される。
【０１１６】
そして、アイドリング動作可否決定部２０８は、第２の電力変換装置制御部２１５が操作手段から始動信号又は一次動作信号を受け取ったか、あるいは、二次動作信号又は停止信号を受け取ったかを判定する（Ｓ８０２）。第２の電力変換装置制御部２１５が操作手段から始動信号又は一次動作信号を受け取っている場合（Ｓ８０２：Ｎｏ）、アイドリング動作可否決定部２０８は、エンジン発電機１１０のアイドリング動作、及びコンバータ１２０の出力停止を許可しない旨の決定を行う（Ｓ８０３）。第２の電力変換装置制御部２１５が操作手段から二次動作信号又は停止信号を受け取っている場合（Ｓ８０２：Ｙｅｓ）、アイドリング動作可否決定部２０８は、エンジン発電機１１０のアイドリング動作、及びコンバータ１２０の出力停止を許可する旨の決定を行う（Ｓ８０４）。
【０１１７】
このように、電力供給制御システム１００においては、主機３００が始動されようとしている場合、又は一次動作している場合には、エンジン発電機１１０は通常動作し、コンバータ１２０はエンジン発電機１１０によって発電された電力を出力することとなる。また、電力供給制御システム１００においては、主機３００が二次動作している場合、又は停止されようとしている場合、エンジン発電機１１０はアイドリング動作することができるようになり、コンバータ１２０は出力を停止することができるようになる。したがって、電力供給制御システム１００においては、主機３００が動作している状況に応じてエンジン発電機１１０がアイドリング動作に移行することができるので、更なる燃費削減の効果が期待できる。なお、アイドリング動作可否決定部２０８は、主機３００が二次動作している場合にも、エンジン発電機１１０のアイドリング動作、及びコンバータ１２０の出力停止を許可しない旨の決定を行うようにしてよい。
【０１１８】
図１１は、アイドリング時間が指定された場合に各種設定を変更する処理フローを示す図である。
コントローラ２００は、エンジン発電機１１０をアイドリング動作させる時間が指定されることにより、コンバータ１２０が出力すべき電流値、及び直流母線１０１にかかっているべき電圧値を変更するよう、次のような処理を行う。なお、以下の説明においては、アイドリング動作可否決定部２０８は、エンジン発電機１１０がアイドリング動作又は停止し、コンバータ１２０が出力を停止することを許可しているものとする。
まず、出力停止時間設定部２０９は、タイヤ式門型クレーンの運転用の操作手段やメンテナンス用の入力手段等を介して、エンジン発電機１１０をアイドリング動作させる時間を変更する旨の要求を受け付ける（Ｓ９０１）。
【０１１９】
要求された時間が既に設定されている時間よりも長い場合（Ｓ９０２：Ｙｅｓ）、直流母線電圧値設定部２１０は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を、現在の値よりも大きい値に設定する（Ｓ９０３）。なお、アイドリング時間の変更幅に対する直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値の変更幅は、予め定められた所定の関数等に基づいて決定される。但し、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値は、リチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値よりも低い値に設定される。
【０１２０】
また、要求された時間が既に設定されている時間よりも長い場合（Ｓ９０２：Ｙｅｓ）、出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値を、現在の値よりも大きい値に設定する（Ｓ９０４）。なお、アイドリング時間の変更幅に対するコンバータ１２０が出力すべき電流の最小値の変更幅は、予め定められた所定の関数等に基づいて決定される。
【０１２１】
要求された時間が既に設定されている時間よりも短い場合（Ｓ９０２：Ｎｏ）、直流母線電圧値設定部２１０は、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を、現在の値よりも小さい値に設定する（Ｓ９０５）。また、出力電流値設定部２１２は、コンバータ１２０が出力すべき電流の最小値を、現在の値よりも小さい値に設定する（Ｓ９０６）。
【０１２２】
このように、電力供給制御システム１００においては、要求されるアイドリング時間に伴って、コンバータ１２０が出力すべき電流値、及び直流母線１０１にかかっているべき電圧値を変更する。したがって、電力供給制御システム１００においては、エンジン発電機１１０のアイドリングが許可されている場合において、リチウムイオン電池１４０の充電時間を短くし、エンジン発電機１１０のアイドリング時間を長く取るといった要求にも柔軟に対応することができ、燃費の更なる削減に寄与することができる。なお、電力供給制御システム１００においては、アイドリング動作決定部２０８がアイドリングを許可していない場合、直流母線電圧値設定部２１０において直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を低く設定し、出力電流値設定部２１２においてコンバータ１２０が出力すべき電流の最小値を低く設定することによって、リチウムイオン電池１４０の充電に回生電力を効率よく利用することもできる。
【０１２３】
なお、上記実施形態においては、回生チョッパ１４０がコントローラ２００による制御によって動作する例について説明したが、回生チョッパ１４０自体に動作電圧によって動作し得る機能を持たせることによって、コントローラ２００による制御によらず、直流母線１０１にかかっている電圧値に応じて動作するようにしてもよい
【０１２４】
また、上記実施形態においては、回生チョッパ１４０に回生抵抗１６０を接続し、回生チョッパ１４０が動作することによって回生抵抗１６０にて余剰電力を熱エネルギーに変換して放出するようにしたが、回生チョッパ１４０を接地し、回生チョッパ１４０が動作することによって流れる電流をアースに流すようにしてもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態においては、温度測定器１７４によって測定されたリチウムイオン電池１４０の温度を示すデータがコントローラ２００に直接送られる例について説明したが、温度測定器１７４によって測定されたリチウムイオン電池１４０の温度を監視している場合もある。そのような場合、コントローラ２００は、リチウムイオン電池１４０の温度を示すデータを、温度測定器１７４から直接受け取るのではなく、その温度を監視しているＢＭＵ１８０から受け取るようにしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態においては、エアコンディショナー４１０や照明４２０等の補機４００毎にインバータ１３０を設ける例について説明したが、補機４００に接続されるインバータ１３０は、複数の補機４００に対し１つであってもよい。
【０１２７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１２８】
１００  電力供給制御システム
１０１  直流母線
１０２ａ〜ｆ  交流ケーブル
１０３ａ〜ｉ  直流ケーブル
１０４ａ〜ｍ  データケーブル
１１０  エンジン発電機
１１１  エンジン
１１２  発電機
１２０  コンバータ
１３０ａ〜ｅ  インバータ
１４０  リチウムイオン電池
１５０  回生チョッパ
１６０  回生抵抗
１７１  直流電圧測定器
１７２  交流電圧測定器
１７３  電流測定器
１７４  温度測定器
１８０  ＢＭＵ
２００  コントローラ
２０１  直流母線電圧値データ入力部
２０２  出力電圧値データ入力部
２０３  出力電流値データ入力部
２０４  温度データ入力部
２０５  充電状態データ入力部
２０６  主機始動要求受付部
２０７  電力供給可否判定部
２０８  アイドリング動作可否決定部
２０９  出力停止時間設定部
２１０  直流母線電圧値設定部
２１１  出力電圧値設定部
２１２  出力電流値設定部
２１３  エンジン制御部
２１４  第１の電力変換装置制御部
２１５  第２の電力変換装置制御部
２１６  切替装置制御部
３００  主機
３１０  巻上用モータ
３２０  走行用モータ
３３０  横行用モータ
４００  補機
４１０  エアコンディショナー
４２０  照明
【図１】
0005578821.tif 000003
【図２】
0005578821.tif 000004
【図３】
0005578821.tif 000005
【図４】
0005578821.tif 000006
【図５】
0005578821.tif 000007
【図６】
0005578821.tif 000008
【図７】
0005578821.tif 000009
【図８】
0005578821.tif 000010
【図９】
0005578821.tif 000011
【図１０】
0005578821.tif 000012
【図１１】
0005578821.tif 000013
【図１２】
0005578821.tif 000014