(57)【要約】移動体の動力源によって駆動する発電機と、発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御装置であって、発電機が発電する電力が、冷凍機が要求する負荷より小さい場合、二次電池の充電率が所定の閾値以上であれば、二次電池の蓄電した電力を冷凍機に供給する。
2019031419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御装置であって、
前記発電機が発電する電力が、前記冷凍機が要求する負荷より小さい場合、前記二次電池の充電率が所定の第１閾値以上であれば、前記二次電池の蓄電した電力を前記冷凍機に供給する、
制御装置。
【請求項２】
前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行っているときに、前記二次電池の充電率が所定の第２閾値より小さくなると、前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を停止する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行っているときに、前記二次電池の充電率が所定の第２閾値より小さくなると、前記冷凍機が要求する負荷を引き下げる、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記負荷を引き下げる場合、前記発電機が発電する電力量より前記負荷が消費する電力量が小さくなるよう前記負荷を引き下げる、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記負荷を引き下げる場合、前記二次電池の充電電流が所定の値となるように前記負荷を設定する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行わない場合、前記発電機が発電した電力の余剰分を供給して前記二次電池を充電する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記冷凍機の運転が停止しているときに計測した開放電圧に基づく充電率を基準として、前記充放電電流を積算して前記充電率を算出する、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記二次電池の温度に基づいて前記充電率を補正する、
請求項７または請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御装置であって、前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する制御装置。
【請求項１１】
移動体の動力源により駆動する発電機と、
前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池と、
前記発電機と前記二次電池とを電源とする冷凍機と、
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の制御装置と、
を備える輸送用冷凍システム。
【請求項１２】
前記二次電池を外部の電源から供給される電力によって充電及び前記冷凍機へ電力を供給する手段、
をさらに備える請求項１１に記載の輸送用冷凍システム。
【請求項１３】
移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御方法であって、
前記発電機が発電する電力が、前記冷凍機が要求する負荷より小さい場合、前記二次電池の充電率が所定の第１閾値以上であれば、前記二次電池の蓄電した電力を前記冷凍機に供給する、制御方法。
【請求項１４】
移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機における前記二次電池の充電率算出方法であって、前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する、充電率算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の荷室を冷却する輸送用冷凍システム、その制御装置、制御方法及び充電率算出方法に関する。本願は、２０１７年８月７日に、日本に出願された特願２０１７−１５２７３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンにより駆動する発電機と、その発電機が発電した電力で作動する冷凍機を備えた電動式輸送用冷凍システムが提供されている。発電機の発電電力は、エンジンの回転数の変動により変化する。従って、エンジンが最も低速回転となり発電機の発電電力が最も小さい条件に冷凍機の負荷電力を合わせる必要があり、保冷庫の温度を所望の目標温度にするために必要な電力を得ることが困難な場合がある。これに対し、発電機の発電電力が大きいときに発電電力を蓄電する二次電池を搭載し、発電機の発電電力が小さいときには、この二次電池からも冷凍機に電力を供給することで、上記課題に対応しようとする輸送用冷凍システムが存在する。【０００３】
特許文献１には、エンジンの駆動により発電機が発電した電力を二次電池に蓄電する仕組みを備えるいわゆるマイクロハイブリッド車の発電機の駆動および停止の制御に関して、エンジン効率が高いときには発電機の駆動から停止までの間隔を長くし、エンジン効率が低くなると駆動から停止までの間隔を短くすることで、エンジン効率が低いときのエンジンの負荷を低減しつつ、バッテリによる燃費性能の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０３９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、冷凍機の電源に二次電池を加えた上記の構成の場合、二次電池が用いられる運転状況になると、冷凍機の冷凍能力を低下させて運転するよう制御されることが多く、やはり、十分な冷凍能力が得られないことがある。【０００６】
本発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、輸送用冷凍システム、制御方法及び充電率算出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様によれば、制御装置は、移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御装置であって、前記発電機が発電する電力が、前記冷凍機が要求する負荷より小さい場合、前記二次電池の充電率が所定の第１閾値以上であれば、前記二次電池の蓄電した電力を前記冷凍機に供給する。【０００８】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行っているときに、前記二次電池の充電率が所定の第２閾値より小さくなると、前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を停止する。【０００９】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行っているときに、前記二次電池の充電率が所定の第２閾値より小さくなると、前記冷凍機が要求する負荷を引き下げる。【００１０】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記負荷を引き下げる場合、前記発電機が発電する電力量より前記負荷が消費する電力量が小さくなるよう前記負荷を引き下げる。【００１１】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記負荷を引き下げる場合、前記二次電池の充電電流が所定の値となるように前記負荷を設定する。【００１２】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行わない場合、前記発電機が発電した電力の余剰分を供給して前記二次電池を充電する。【００１３】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する。【００１４】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記冷凍機の運転が停止しているときに計測した開放電圧に基づく充電率を基準として、前記充放電電流を積算して前記充電率を算出する。【００１５】
本発明の一つの態様によれば、前記制御装置は、前記二次電池の温度に基づいて前記充電率を補正する。【００１６】
本発明の一つの態様によれば、輸送用冷凍システムは、移動体を駆動する動力源により駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池と、上述の制御装置と、を備える。【００１７】
本発明の一つの態様によれば、制御装置は、移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御装置であって、前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する。【００１８】
本発明の一つの態様によれば、前記輸送用冷凍システムは、前記二次電池を外部の電源からの電力によって充電する手段、をさらに備える。【００１９】
本発明の一つの態様によれば、制御方法は、移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御方法であって、前記発電機が発電する電力が、前記冷凍機が要求する負荷より小さい場合、前記二次電池の充電率が所定の第１閾値以上であれば、前記二次電池の蓄電した電力を前記冷凍機に供給する。【００２０】
本発明の一つの態様によれば、充電率算出方法は、移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機における前記二次電池の充電率算出方法であって、前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する。
【発明の効果】
【００２１】
上述の制御装置、輸送用冷凍システム及び制御方法によれば、移動体の動力源の駆動により発電する発電機と二次電池を電源とする輸送用冷凍システムにおいて、二次電池が蓄電した電力を利用する状況であっても、冷凍能力を低下させることなく、運転する時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムを備える車両の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムの一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における発電機の出力特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるバッテリの定電圧充電特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムが備えるコントローラの一例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムの充放電制御を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムの充放電制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態による空調機を図１〜図７を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムを備える車両の一例を示す図である。
車両Ａは、例えば、冷凍機が搭載されたトラックである。図示するように車両Ａは、車両Ａを駆動するエンジン２と、荷室に搭載された保冷庫３と、エンジン２によって駆動する冷凍機用の発電機１０と、エンジン２によって駆動する車両用の発電機１１と、冷凍機用のバッテリ２０と、車両用のバッテリ２１と、冷凍ユニット３０とを備える。車両用の発電機１１と車両用のバッテリ２１とは、車両Ａの走行や車両Ａが備える電装設備に電力を供給する目的で搭載されている。一方、冷凍機用の発電機１０と冷凍機用のバッテリ２０とは、冷凍ユニット３０に電力を供給する目的で搭載される。冷凍ユニット３０は、発電機１０が発電する電力（発電電力）、又は、発電機１０の発電電力およびバッテリ２０が蓄電する電力を電源として動作し、保冷庫３内の温度をユーザ所望の温度に冷却する。発電機１０およびバッテリ２０の定格電圧は、例えば１２Ｖまたは２４Ｖである。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムの一例を示すブロック図である。
輸送用冷凍システム１は、発電機１０と、バッテリ２０と、冷凍ユニット３０とを備える。
発電機１０は、エンジン２の回転によって発電する定電圧の発電機である。発電機１０は、冷凍ユニット３０に接続されており、発電機１０が発電した電力は、冷凍ユニット３０へ供給される。
冷凍ユニット３０は、保冷庫３を所望の温度に冷却する。冷凍ユニット３０は、コンバータ３１と、インバータ３２と、冷凍機３３と、コントローラ４０とを備える。コンバータ３１は、発電機１０から供給された電力を昇圧する。コンバータ３１は昇圧した直流電力をインバータ３２に出力する。インバータ３２は、コンバータ３１からの直流電力を冷凍負荷に応じた周波数の三相交流電力に変換し、冷凍機３３の電動圧縮機３４に供給する。冷凍機３３は、電動圧縮機３４をはじめとする図示しない凝縮器、蒸発器、膨張弁などで構成される冷媒回路を備える。インバータ３２から供給された電力により、電動圧縮機３４が駆動すると、電動圧縮機３４により、冷媒が冷媒回路中に送出され循環する。これにより、冷凍機３３は、保冷庫３内の空間をユーザが設定した温度に冷却する。コントローラ４０は、冷凍機３３の運転を制御する。例えば、コントローラ４０は、インバータ３２を介して冷凍機３３に供給する電力を制御する。
【００２５】
ここで、図３を用いて、発電機１０の出力特性について説明する。
図３は、本発明の一実施形態における発電機の出力特性の一例を示す図である。図３の縦軸は発電機１０からの出力電流、横軸は発電機１０の回転数である。図中、ＩＤは車両Ａがアイドリング中の発電機１０の回転数（例えば、１２００〜１６００ｒｐｍ）を示し、その場合の出力電流は、例えば４０Ａ程度である。また、図中、ＭＡＸは車両Ａのエンジンの回転数が最大となっているときの発電機１０の回転数（例えば、５０００〜６０００ｒｐｍ）を示し、その場合の出力電流は、例えば９０Ａ程度である。このように車両Ａの走行状態に応じて、発電機１０が出力する電流の大きさは倍以上変動する。このため、保冷庫３の目標温度（冷凍機３３が要求する負荷）、あるいは、車両Ａの走行状態によっては、発電機１０の発電により冷凍ユニット３０に供給される電力だけでは不足する可能性がある。これを補うため、輸送用冷凍システム１は、補助電源としてバッテリ２０を備える。
【００２６】
バッテリ２０は、発電機１０が発電した電力を蓄電し、蓄電した電力を冷凍ユニット３０に供給する二次電池である。バッテリ２０は、コントローラ４０の指示によりコンバータ３１で変換された直流電力のうち、冷凍ユニット３０が消費する電力（負荷電力）の余剰分の電力を蓄電できるよう構成されている。また、発電機１０が発電電力だけでは足りない場合、バッテリ２０に蓄電された電力は、コントローラ４０の指示により放電され、インバータ３２へと供給されるよう構成されている。インバータ３２は、バッテリ２０からの直流電力を冷凍機３３が要求する負荷電力に応じた周波数の三相交流電力に変換し、電動圧縮機３４に供給する。
【００２７】
ここで、図４を用いて充電電流とＳＯＣとの関係について説明する。
図４は、本発明の一実施形態におけるバッテリの定電圧充電特性の一例を示す図である。
図４の縦軸は充電電流の値、横軸は二次電池のＳＯＣである。上記のとおり、発電機１０の出力は定電圧（例えば１４Ｖまたは２８Ｖ）である。図４より、バッテリ２０のＳＯＣが低いときには、バッテリ２０には大電流が流れ、ＳＯＣが高くなると流れる電流が小さくなる。例えば、ＳＯＣが０付近では充電電流は５０Ａ程度だが、ＳＯＣが９０％を超えると２〜３Ａに低下する。
【００２８】
バッテリ２０と冷凍ユニット３０の間には電圧センサ２２、電流センサ２３が設けられ、電圧センサ２２が計測した電圧値、電流センサ２３が計測した電流値は、コントローラ４０へ出力される。バッテリ２０には温度センサ２４が設けられ、温度センサ２４が計測した温度は、コントローラ４０へ出力される。コントローラ４０は、各センサから取得した電圧値、電流値、温度の情報を用いてバッテリ２０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ：充電率）を算出する。コントローラ４０は、冷凍機３３の運転を制御しつつ、バッテリ２０のＳＯＣ、発電機１０の発電電力、冷凍ユニット３０が要求する負荷電力に応じて、バッテリ２０の充放電を制御する。
【００２９】
輸送用冷凍システム１はさらに外部電源から供給される電力によってバッテリ２０を充電する手段、及び冷凍機へ電力を供給する手段を備えていても良い。例えば、輸送用冷凍システム１はさらに充電装置５０を備え、充電スタンドＳは交流電源Ｖからの電力を受電して直流電力に変換する。そして、車両Ａと充電スタンドＳとを充電用ケーブルで接続すると、充電スタンドＳから直流電力が車両Ａ側へと供給され、充電装置５０がバッテリ２０を充電するよう構成されている。このような構成を備えることで、発電機１０が起動していない状態でも、バッテリ２０への充電と冷凍機への電力の供給を行うことができる。
【００３０】
次にコントローラ４０について図５を用いて説明する。
図５は、本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムが備えるコントローラの一例を示す機能ブロック図である。
コントローラ４０は、例えばマイコン等のコンピュータである。コントローラ４０は、センサ情報取得部４１と、充電率推定部４２と、発電電力算出部４３と、負荷電力情報取得部４４と、充放電制御部４５と、目標負荷設定部４６と、入力部４７と、冷凍機制御部４８と、記憶部４９と、を備える。
【００３１】
センサ情報取得部４１は、電圧センサ２２が計測した電圧値、電流センサ２３が計測した電流値、温度センサ２４が計測した温度を取得する。センサ情報取得部４１は、発電機１０の回転数を計測する図示しない回転センサ（またはエンジン２の回転数を計測する回転センサ）から回転数を取得する。
【００３２】
充電率推定部４２は、センサ情報取得部４１が取得した電圧値と電流値に基づいて、バッテリ２０のＳＯＣを算出する。例えば、充電率推定部４２は、冷凍機３３の運転が停止してから所定時間が経過し、バッテリ２０が平衡状態にあるときに電圧センサ２２が計測した開放電圧（ＯＣＶ：open circuit voltage）と、バッテリ２０の開放電圧とＳＯＣとの関係を示す関数等に基づいて、バッテリ２０のＳＯＣ（初期ＳＯＣとする）を算出する。冷凍機３３が運転を開始すると、充電率推定部４２は、初期ＳＯＣに、電流センサ２３が計測した電流値（充電電流や放電電流）を積算してバッテリ２０の現在のＳＯＣを算出する（電流積算法）。また、バッテリ２０は温度によって抵抗値が変化するため、算出したＳＯＣに対して温度補正を行っても良い。例えば、充電率推定部４２は、バッテリ２０の温度に応じたＳＯＣの補正量を規定する所定のＳＯＣ補正値算出モデルを用いて、温度センサ２４が計測した温度に応じた補正量を算出し、その補正量を電流積算法により算出したＳＯＣに加算して、ＳＯＣを補正する。
【００３３】
発電電力算出部４３は、発電機１０の発電電力を算出する。例えば、発電電力算出部４３は、センサ情報取得部４１が取得した発電機１０の回転数から、図３で例示したグラフに基づいて出力電流を求め、出力電圧（例えば２４Ｖ）と乗じることで発電電力（Ｗ）を算出する。
【００３４】
負荷電力情報取得部４４は、冷凍機３３の運転に必要な電力の情報を取得する。例えば、負荷電力情報取得部４４は、インバータ３２から消費電力の情報を取得する。例えば、負荷電力情報取得部４４は、冷凍機３３による消費電力の検出値を取得する。
【００３５】
充放電制御部４５は、発電機１０による発電電力が、冷凍機３３の負荷電力より小さい場合であって、バッテリ２０のＳＯＣが所定の閾値（第１閾値）以上であれば、バッテリ２０の蓄電した電力をインバータ３２へ供給する。このとき、充放電制御部４５は、バッテリ２０のＳＯＣが低下する負荷電力を許容し、負荷電力から発電電力を減算した不足分に見合う電力をバッテリ２０からインバータ３２へ供給する。充放電制御部４５は、バッテリ２０の蓄電した電力をインバータ３２へ供給しているときに、バッテリ２０のＳＯＣが所定の閾値（第２閾値）より小さくなると、バッテリ２０からインバータ３２への電力の供給を停止する。充放電制御部４５は、バッテリ２０が蓄電した電力をインバータ３２へ供給しない状況において、発電機１０が発電した電力の余剰分をバッテリ２０へ供給して、バッテリ２０を充電する。
【００３６】
目標負荷設定部４６は、バッテリ２０からインバータ３２への電力の供給を行っているときに、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値より小さくなると、発電機１０が発電する電力量より負荷が消費する電力量が小さくなるよう負荷を引き下げる。例えば、発電機１０の発電電力が、冷凍機３３の負荷電力より小さい場合であって、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値より小さくなると、目標負荷設定部４６は、冷凍機３３の負荷電力が、発電機１０の発電電力よりも小さくなるように負荷電力を引き下げる。または、目標負荷設定部４６は、所定の充電電流（例えば、図４で例示した充放電電流に基づく、ＳＯＣに応じた充電電流）が、バッテリ２０へ流入するように負荷電力を引き下げてもよい。その他、例えば、できるだけ長時間それまでの負荷を維持し、その後、急激に負荷を低下させるようにして、ＳＯＣが第２閾値を下回ってから所定時間が経過するまでの負荷による消費電力量が、発電機１０が発電する電力量より小さくなるよう制御してもよい。一方、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値以上であって、発電機１０の発電する電力量とバッテリ２０から供給する電力量の合計が、負荷が消費する電力量を満たすことができる場合、目標負荷設定部４６は、負荷を現状のまま維持する。
【００３７】
入力部４７は、ユーザから保冷庫３の目標温度の情報や、冷凍機３３の起動、停止を指示する情報の入力を受け付ける。
冷凍機制御部４８は、冷凍機３３の運転を制御する。例えば、ユーザが、冷凍機３３の運転を開始する操作を行うと、冷凍機制御部４８が、起動を指示する制御信号を、インバータ３２を介して、冷凍機３３側へ出力する。冷凍機３３では、その制御信号に基づいて電動圧縮機３４が起動し、冷凍機３３は運転を開始する。ユーザが、保冷庫３の目標温度を設定すると、冷凍機制御部４８は、保冷庫３内の温度、外気温などに基づいて目標温度に応じた制御信号を生成し、インバータ３２の周波数調整を行うなどして冷凍機３３の運転状態を制御する。例えば、ユーザが、冷凍機３３の動作を停止する操作を行った場合、冷凍機制御部４８は、冷凍機３３の動作を停止する制御信号を出力し、冷凍機３３はその制御信号に従って動作を停止する。
記憶部４９は、第１閾値、第２閾値など種々の情報を記憶する。
【００３８】
次に本実施形態の充放電制御について図６を用いて説明する。
図６は、本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムの充放電制御を説明する図である。
図６に発電機１０の回転数の時系列のグラフ（図６（ａ））と、冷凍機３３による負荷電力の時系列のグラフ（図６（ｂ））と、バッテリ２０の充放電電流の時系列のグラフ（図６（ｃ））と、バッテリ２０のＳＯＣの時系列のグラフ（図６（ｄ））との関係を示す。各グラフの横軸は時間の経過を示し、各グラフの横軸の同じ位置は同じ時刻を示している。
【００３９】
（時刻０〜Ｔ０）
まず、時刻０の時点で車両Ａのエンジン２が起動する。エンジン２が起動すると、エンジン２の回転数に応じて発電機１０の回転数が上昇し、アイドリング状態で一定の回転数を維持する（図６（ａ））。このとき、冷凍機３３は運転しておらず、従って負荷電力は０である（図６（ｂ））。負荷電力が０のため、冷凍機用の発電機１０の発電電力は全て余剰分となる。充放電制御部４５は、発電機１０の発電電力を全てバッテリ２０の充電に割り当てる（図６（ｃ））。この間、バッテリ２０のＳＯＣは、上昇する（図６（ｄ））。
【００４０】
（時刻Ｔ０〜Ｔ１）
時刻Ｔ０で車両Ａが走行を開始すると、発電機１０の回転数は上昇し、しばらくの間、変動する（図６（ａ））。引き続き、冷凍機３３は停止しており負荷電力は０である（図６（ｂ））。充放電制御部４５は、発電機１０の発電電力を全てバッテリ２０の充電に割り当てる（図６（ｃ））。バッテリ２０のＳＯＣは上昇し続ける（図６（ｄ））。
【００４１】
（時刻Ｔ１〜Ｔ２）
その後、車両Ａは、一定の速度で走行する。発電機１０の回転数は一定となる（図６（ａ））。一方、時刻Ｔ１で冷凍機３３は運転を開始し、ユーザが設定した目標温度に対して、一定の負荷電力ｗ１で運転を行う（図６（ｂ））。この例では、発電機１０の発電電力が、冷凍機３３の運転による負荷電力ｗ１より大きいとする。この場合、充放電制御部４５は、発電機１０の発電電力の余剰分（発電電力−負荷電力ｗ１）をバッテリ２０の充電に割り当てる（図６（ｃ））。この例の場合、時刻Ｔ１以降もそれまでと同じ電力を充電することができる。引き続きバッテリ２０のＳＯＣは上昇し続ける（図６（ｄ））。バッテリ２０のＳＯＣは時刻Ｔ１´で第１閾値となる。第１閾値とは、本実施形態の充放電制御においてバッテリ２０の放電の開始が許容されるＳＯＣの閾値である。
【００４２】
バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上となって、且つ、負荷電力ｗ１が発電電力を上回ると、充放電制御部４５は、バッテリ２０から冷凍ユニット３０への電力の供給を開始する。また、以下説明するように充放電制御部４５は、バッテリ２０のＳＯＣが、第２閾値（例えば、冷凍機３３が運転を開始するときのＳＯＣ）を下回らないように充放電の制御および負荷電力の制御を行う。冷凍機３３が運転を開始したときのＳＯＣ（時刻Ｔ１でのＳＯＣ）を第２閾値とする。第２閾値とは、本実施形態の充放電制御においてバッテリ２０が取り得るＳＯＣの最低値である。つまり、バッテリ２０が放電中でも、バッテリ２０のＳＯＣは、充放電制御部４５により、第２閾値以上を維持するように制御される。冷凍機３３の運転開始時点で、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値以上となっていることを条件としても良い。
【００４３】
（時刻Ｔ２〜Ｔ５）
その後、車両Ａは減速し、それに伴い、発電機１０の回転数も低下する（図６（ａ））。冷凍機３３は同じ負荷電力ｗ１での運転を継続する（図６（ｂ））。発電機１０が発電した電力の低下に伴って、時刻Ｔ３において、充放電制御部４５によるバッテリ２０に流れる充電電流値が低下し始める（図６（ｃ））。
時刻Ｔ４において、発電機１０が発電した電力の大きさと冷凍機３３の負荷電力ｗ１の大きさが等しくなる。時刻Ｔ４以降は、発電機１０が発電した電力が冷凍機３３の負荷電力ｗ１よりも小さくなる。そして、時刻Ｔ５となると車両Ａの走行はアイドリング状態となる。これに伴い、充放電制御部４５は、バッテリ２０への充電を時刻Ｔ４で停止する。時刻Ｔ４以降は、発電機１０による発電電力が冷凍機３３が要求する負荷電力ｗ１に対して足りなくなる為、充放電制御部４５は、この不足分（負荷電力ｗ１−発電電力）をバッテリ２０からの放電で賄う。このとき、バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上となっていることが条件であるが、本例では、時刻Ｔ４において、バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上となっている（図６（ｄ））のでこの条件を満たす。充放電制御部４５は、バッテリ２０を放電させ（図６（ｃ））、バッテリ２０の蓄電した電力をインバータ３２を介して、冷凍機３３へ供給する。これにより時刻Ｔ４以降、バッテリ２０のＳＯＣは低下し始める（図６（ｄ））。
バッテリ２０からの電力の供給が開始されても、ＳＯＣが第２閾値以上である間は、目標負荷設定部４６により負荷電力はｗ１に維持されるため、冷凍機３３の運転が制限されることは無い。従って、時刻Ｔ４以降も、保冷庫３の温度は、ユーザ所望の目標温度に制御される。
【００４４】
（時刻Ｔ５〜Ｔ６）
時刻Ｔ５からしばらくの間、車両Ａはアイドリング状態のまま停車する。その間、発電機１０の回転数は一定である（図６（ａ））。この間、発電機１０の発電電力は負荷電力ｗ１を下回り、一方、バッテリ２０のＳＯＣは第２閾値以上であるので、充放電制御部４５は、バッテリ２０の放電を継続する（図６（ｃ））。これに伴いバッテリ２０のＳＯＣは低下し続ける（図６（ｄ））。目標負荷設定部４６により、負荷電力はｗ１に維持される（図６（ｂ））。この間も、保冷庫３の温度は、ユーザ所望の目標温度に制御される。
【００４５】
（時刻Ｔ６〜Ｔ８）
時刻Ｔ６となると、車両Ａは走行を開始し、発電機１０の回転数、発電電力は上昇していく。発電機１０の発電電力の上昇に伴い、充放電制御部４５は、バッテリ２０の放電電力を低下させ（図６（ｃ））、発電機１０の発電電力とバッテリ２０の放電電力の合計が、負荷電力ｗ１と等しくなるよう制御する。
その後、時刻Ｔ７において、発電機１０の発電電力と冷凍機３３の負荷電力ｗ１が等しくなると（図６（ａ））、充放電制御部４５は、バッテリ２０の放電を時刻Ｔ７に停止する（図６（ｃ））。発電機１０の回転数は、その後も上昇し続け、発電電力も上昇し、負荷電力ｗ１を上回るようになる。これに伴い、時刻Ｔ７以降、充放電制御部４５は、発電機１０の発電電力の余剰分をバッテリ２０に供給しバッテリ２０を充電する（図６（ｃ））。これにより、バッテリ２０のＳＯＣは上昇する。
【００４６】
（時刻Ｔ８以降）
時刻Ｔ８で車両Ａは再び減速し、アイドリング状態となる。発電機１０の回転数、発電電力は低下する（図６（ａ））。やがて、発電機１０による発電電力が負荷電力ｗ１以下となると、充放電制御部４５は、バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上であることに基づいて、バッテリ２０から放電させ、発電電力の負荷電力に対する不足分を補う（図６（ｃ））。これにより、バッテリ２０のＳＯＣは低下する（図６（ｄ））。
この間も、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値以上であることに基づき、冷凍機３３の運転が制限されることは無く、保冷庫３の温度は、ユーザ所望の目標温度に制御される。
【００４７】
時刻Ｔ９になると、バッテリ２０のＳＯＣは第２閾値に至る。すると、充放電制御部４５は、時刻Ｔ９にバッテリ２０の放電を停止する（図６（ｃ））。車両Ａは、時刻Ｔ９以降もアイドリング状態を続けるため、発電機１０の発電電力も負荷電力ｗ１を下回ったままである。ＳＯＣが低下し第２閾値に至ったことに基づいて、バッテリ２０の放電を停止したので、このまま負荷電力ｗ１を維持することができない。従って、目標負荷設定部４６は、負荷が消費する電力量が、発電機１０が発電する電力量以下となるように負荷を引き下げる。例えば、目標負荷設定部４６は、負荷電力をｗ１からｗ２まで引き下げる（図６（ｂ））。例えば、目標負荷設定部４６により、負荷電力ｗ２は、車両Ａがアイドリング状態となっているときの発電機１０の発電電力よりも小さな値に設定される。負荷電力をｗ２まで引き下げたことにより、発電機１０の発電電力を冷凍機３３に供給しても、余剰の電力が生じる。充放電制御部４５は、この余剰の電力をバッテリ２０に供給し、バッテリ２０を充電する。これにより、バッテリ２０のＳＯＣは上昇し、やがて第１閾値以上に回復する。バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上に回復すると、充放電制御部４５は、バッテリ２０からの放電が可能になる。バッテリ２０のＳＯＣが、第１閾値以上に回復すると、目標負荷設定部４６は、負荷電力をｗ２から元のｗ１に戻してもよい。例えば、保冷庫３の温度が十分冷却されている場合など、負荷電力ｗ２を大幅に引き下げ（例えば、一時的にｗ２＝０としてもよい）、なるべく多くの充電電流（例えば、図４に例示したグラフに基づくＳＯＣに応じた最大の充電電流）がバッテリ２０に流れるようにして急速にバッテリ２０のＳＯＣを回復させ、なるべく短時間で元の目標温度に戻すような制御を行ってもよい。
なお、負荷電力をｗ２に低下することで冷凍能力が低下し、保冷庫３の温度が上昇してしまう可能性があるが、本実施形態の充放電制御を行うことで、ユーザ所望の目標温度に応じた負荷電力ｗ１を維持したまま冷凍機３３を運転する時間を長くすることができる。
【００４８】
従来、バッテリからの電力で冷凍機を運転する状況では、バッテリ上がりを防止するために冷凍機３３の冷凍能力をセーブする（目標温度を引き上げる）制御が行われることが多い。このような制御の場合、発電電力が不足する時間が長く続くと、この間中、継続して冷凍機３３の冷凍能力がセーブされることになる。これにより、保冷庫３の温度が上昇する可能性が高くなる。これに対し、本実施形態の充放電制御によれば、バッテリ２０を利用する運転状態であっても、バッテリ２０のＳＯＣに応じて冷凍機３３の冷凍能力をセーブすることなく、最大限に活用する時間を長くすることができる。これにより、保冷庫３の庫内温度が、ユーザ所望の目標温度から乖離するリスクを低減することができる。
【００４９】
次にエンジン２が駆動している状態であるとして、本実施形態の充放電制御の処理の流れについて説明する。
図７は、本発明の一実施形態における輸送用冷凍システムの充放電制御の一例を示すフローチャートである。
まず、センサ情報取得部４１が、冷凍機３３が起動していない無負荷とみなせる状態で電圧センサ２２が計測したバッテリ２０の開放電圧を取得する。次に充電率推定部４２が、取得した電圧に基づいて、バッテリ２０の初期ＳＯＣを算出する（ステップＳ１１）。充電率推定部４２は、算出した初期ＳＯＣの値を記憶部４９に記録する。
次に冷凍機３３が運転を開始する（ステップＳ１２）。冷凍機３３が運転を開始すると、冷凍機制御部４８がインバータ３２を介して電動圧縮機３４を駆動する。冷凍機制御部４８は、保冷庫３の庫内温度、庫外温度など種々の運転条件に応じて、保冷庫３の庫内温度が、ユーザが入力部４７を介して設定した目標温度となるよう、インバータ３２の周波数を制御して冷凍機３３を運転する。
【００５０】
発電電力算出部４３は、センサ情報取得部４１が取得した発電機１０の回転数から、例えば図３のグラフに基づいて出力電流を求め、電圧を乗じて発電電力を算出する（ステップＳ１３）。発電電力算出部４３は、算出した発電電力の値を充放電制御部４５へ出力する。負荷電力情報取得部４４は、インバータ３２から負荷電力の値を取得する（ステップＳ１４）。負荷電力情報取得部４４は、取得した負荷電力の値を充放電制御部４５へ出力する。充放電制御部４５は、発電電力と負荷電力とを比較する（ステップＳ１５）。発電電力が負荷電力以上の場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、充放電制御部４５は、発電電力から負荷電力を減算して得られる発電電力の余剰分をバッテリ２０に供給し、バッテリ２０を充電する（ステップＳ１６）。センサ情報取得部４１は、電流センサ２３が計測したバッテリ２０へ流れる充電電流の値を取得する。充電率推定部４２は、電流センサ２３が計測した電流値を積算し、積算した値を初期ＳＯＣに加算して、充電中のバッテリ２０のＳＯＣを算出する（ステップＳ１７）。このとき、充電率推定部４２は、温度センサ２４が計測したバッテリ２０の内部温度に基づいて、ＳＯＣに対する補正を行っても良い。充電率推定部４２は、算出したＳＯＣの値を記憶部４９に記録する。
【００５１】
発電電力が負荷電力より小さい場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、充放電制御部４５は、バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上かどうかを判定する（ステップＳ１８）。バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値以上の場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、充放電制御部４５は、バッテリ２０を放電させ、負荷電力から発電電力を減算して得られる電力の不足分をバッテリ２０からインバータ３２に供給する（ステップＳ１９）。センサ情報取得部４１は、電流センサ２３が計測したバッテリ２０から流れる放電電流の値を取得する。充電率推定部４２は、電流センサ２３が計測した電流値を積算し、放電中のバッテリ２０のＳＯＣを算出する（ステップＳ２０）。ステップＳ１７と同様、充電率推定部４２は、ＳＯＣの温度による補正を行ってもよい。
【００５２】
バッテリ２０のＳＯＣが第１閾値未満の場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、続いて、充放電制御部４５は、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値以上かどうかを判定する（ステップＳ２１）。バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値以上の場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５以降の処理を繰り返す。バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値未満の場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、充放電制御部４５は、バッテリ２０からの放電を停止する（ステップＳ２２）。発電機１０による発電電力だけでは、冷凍機３３の負荷を賄うことができないので、目標負荷設定部４６が、負荷の消費する電力量が発電機１０の発電する電力量より小さくなるよう負荷を引き下げる（ステップＳ２３）。例えば、目標負荷設定部４６は、車両Ａの走行状態に関わらず、発電機１０の発電電力以下となるような負荷電力の目標値を設定し、新たに設定した負荷電力の目標値を冷凍機制御部４８へ出力する。あるいは、例えば、図４のグラフに基づいてバッテリ２０への充電電流の基準値を設け、電流センサ２３が計測する充電電流の値がこの基準値以上となるように負荷電力を設定してもよい。
冷凍機制御部４８は、目標負荷設定部４６が設定した負荷電力に応じてインバータ３２の周波数を低下させる。これにより、冷凍機３３の運転による負荷電力を低下することができる。
【００５３】
次に冷凍機制御部４８が、冷凍機３３の運転を停止するかどうかを判定する（ステップＳ２４）。例えば、ユーザが入力部４７を介して冷凍機３３の運転を停止する操作を入力すると、冷凍機制御部４８は、冷凍機３３の運転を停止すると判定する。冷凍機３３の運転を停止する場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、フローチャートを終了する。
【００５４】
冷凍機３３の運転が継続される場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。例えば、ステップＳ２３の処理で負荷を引き下げた場合、負荷が低下したことにより電動圧縮機３４の回転数は低下し、保冷庫３に対する冷凍能力は低下するが、ステップＳ１５の判定で発電電力は負荷電力以上となり、充放電制御部４５は、バッテリ２０を充電する。これにより、バッテリ２０のＳＯＣは徐々に回復し、やがて第１閾値以上となると、再び放電が可能な状態となる。
【００５５】
本実施形態によれば、負荷電力に対する発電機１０による発電電力の過不足を、バッテリ２０により補うことができるので、例えば、車両Ａの走行状態の急激な変化（発停、走行速度の変化など）などにより、発電機１０の発電電力の変動が大きい場合でも、安定した冷凍機３３の運転を行うことができる。例えば、車両Ａがアイドリング状態で停車している間も走行時と変わらない冷凍能力を発揮することが可能である。
特に、バッテリ２０のＳＯＣが高い状態では、発電機１０による発電電力を超える負荷電力を供給することが可能となり、大きな冷凍能力を提供することができる。また、バッテリ２０のＳＯＣが第２閾値以上であれば、最終的にＳＯＣが第２閾値以下に低下し、バッテリ２０からの放電を停止するまでの間、発電機１０による発電電力以上の負荷電力を継続して供給することができる。従って、バッテリからの放電を行う場合には冷凍能力をセーブするような従来の制御に比べ、長時間、冷凍能力を発揮させることができるので、保冷庫３の庫内温度を所望の温度に制御しやすい。
【００５６】
また、発電電力が負荷電力を上回る状況では、その余剰電力でバッテリ２０を充電しバッテリ２０のＳＯＣを高く保つことで、バッテリ２０からの電力供給が可能な状態を維持しやすく、より安定した運転を実現することができる。
また、バッテリ２０からの放電が多大となる場面でも、ＳＯＣを第２閾値以上に保つことができるので、過放電によるバッテリ２０の早期劣化（サルフェーション）を防ぐことができる。
また、負荷電力に対する発電電力の過不足をバッテリ２０への充放電電流値により間接的に把握することができる。
【００５７】
また、上記制御を実行するにあたっては、バッテリ２０のＳＯＣに基づいて充放電を制御したり、冷凍機３３の要求負荷を引き下げたりするが、そのためには、バッテリ２０のＳＯＣを正確に検出する必要がある。本実施形態の充電率推定部４２によれば、バッテリ２０からの充放電電流に基づいて、リアルタイムにバッテリ２０のＳＯＣを算出することができる。
【００５８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、輸送用冷凍システム１は、車両だけではなく、航空機、船舶に適用することができる。コントローラ４０は制御装置の一例である。車両Ａは、移動体の一例である。エンジン２は、移動体の動力源の一例である。移動体の動力源の他の例として例えば、モータが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上述の制御装置、輸送用冷凍システム及び制御方法によれば、移動体の動力源の駆動により発電する発電機と二次電池を電源とする輸送用冷凍システムにおいて、二次電池が蓄電した電力を利用する状況であっても、冷凍能力を低下させることなく、運転する時間を長くすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
Ａ      車両
２      エンジン
３      保冷庫
１０、１１      発電機
２０、２１      冷凍機用のバッテリ
２２      電圧センサ
２３      電流センサ
２４      温度センサ
３０      冷凍ユニット
３１      コンバータ
３２      インバータ
３３      冷凍機
３４      電動圧縮機
４０      コントローラ
４１      センサ情報取得部
４２      充電率推定部
４３      発電電力算出部
４４      負荷電力情報取得部
４５      充放電制御部
４６      目標負荷設定部
４７      入力部
４８      冷凍機制御部
４９      記憶部
【図１】
2019031419.tif 000003
【図２】
2019031419.tif 000004
【図３】
2019031419.tif 000005
【図４】
2019031419.tif 000006
【図５】
2019031419.tif 000007
【図６】
2019031419.tif 000008
【図７】
2019031419.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月30日(2018.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御装置であって、
前記発電機が発電する電力が、前記冷凍機が要求する負荷より小さい場合、前記二次電池の充電率が所定の第１閾値以上であれば、前記二次電池の蓄電した電力の前記冷凍機への供給を開始し、前記充電率が所定の第２閾値以上の間は前記電力の供給を許可する、
制御装置。
【請求項２】
前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行っているときに、前記二次電池の充電率が所定の第２閾値より小さくなると、前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を停止する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行っているときに、前記二次電池の充電率が所定の第２閾値より小さくなると、前記冷凍機が要求する負荷を引き下げる、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記負荷を引き下げる場合、前記発電機が発電する電力量より前記負荷が消費する電力量が小さくなるよう前記負荷を引き下げる、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記負荷を引き下げる場合、前記二次電池の充電電流が所定の値となるように前記負荷を設定する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記負荷を引き下げる場合、前記冷凍機が冷却する保冷庫の温度に基づいて前記負荷を設定する、
請求項３から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記二次電池から前記冷凍機への電力の供給を行わない場合、前記発電機が発電した電力の余剰分を供給して前記二次電池を充電する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記二次電池からの充放電電流に基づいて、前記二次電池の充電率を算出する、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記冷凍機の運転が停止しているときに計測した開放電圧に基づく充電率を基準として、前記充放電電流を積算して前記充電率を算出する、
請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記二次電池の温度に基づいて前記充電率を補正する、
請求項８または請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
移動体の動力源により駆動する発電機と、
前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池と、
前記発電機と前記二次電池とを電源とする冷凍機と、
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の制御装置と、
を備える輸送用冷凍システム。
【請求項１２】
前記二次電池を外部の電源から供給される電力によって充電及び前記冷凍機へ電力を供給する手段、
をさらに備える請求項１１に記載の輸送用冷凍システム。
【請求項１３】
移動体の動力源によって駆動する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄電する二次電池とを電源とする冷凍機の制御方法であって、
前記発電機が発電する電力が、前記冷凍機が要求する負荷より小さい場合、前記二次電池の充電率が所定の第１閾値以上であれば、前記二次電池の蓄電した電力の前記冷凍機への供給を開始し、前記充電率が所定の第２閾値以上の間は前記電力の供給を許可する、制御方法。
【請求項１４】
（削除）
【国際調査報告】
2019031419.tif 000010
2019031419.tif 000011
2019031419.tif 000012
2019031419.tif 000013