(57)【要約】【課題】電力供給制御システムが、より高いエネルギー効率にて動作できるようにする。【解決手段】電力供給制御システム５００が、商用電力等の入力を受けて電力を出力する電源装置９２０と、電源装置９２０から出力される電力を受ける自動着脱給電装置１１０とを具備する。これにより、電力供給制御システム５００は、一般にエネルギー効率の低い小型発電機等を備える必要が無いので、より高いエネルギー効率にて動作可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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電力を供給する電力供給制御システムであって、
前記電力供給制御システムの外部から受電可能な受電装置と、
前記受電装置が受電する電力に基づく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主機側電力変換装置と、
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補機側電力変換装置と、
前記受電装置が受電する電力に基づく直流電力、又は前記主機側電力変換装置が出力する回生電力の供給を受けて充電し、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を備えることを特徴とする電力供給制御システム。
【請求項２】
前記受電装置と接続され、当該受電装置が受電する交流電力を直流電力に変換して出力する電源側電力変換装置を備え、
前記直流母線は前記電源側電力変換装置が出力する直流電力を伝導することを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御システム。
【請求項３】
前記受電装置と接続され、当該受電装置が受電する直流電力の電流または電圧を制御して出力する電源側電力変換装置を備え、
前記直流母線は前記電源側電力変換装置が出力する直流電力を伝導することを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御システム。
【請求項４】
前記直流母線は、前記受電装置が受電する、電流または電圧を制御された直流電力を伝導することを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御システム。
【請求項５】
前記電力供給制御システムの各装置の異常を検出する異常検出装置と、
前記異常検出装置が異常を検出すると、前記受電装置への電力供給の中止を要求する信号を出力する通信装置とを具備することを特徴とする請求項４に記載の電力供給制御システム。
【請求項６】
高周波電力を送信する電源装置を具備し、
前記受電装置は、前記電源装置の出力する前記高周波電力を受信することにより受電することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給制御システム。
【請求項７】
前記電源装置は高周波電力を出力する送電コイルを具備することを特徴とする請求項６に記載の電力供給制御システム。
【請求項８】
前記受電装置は移動可能であり、
前記電源装置は、前記受電装置が移動する軌道に沿って伸張され前記高調波電波を出力する送電ケーブルを具備することを特徴とする請求項６に記載の電力供給制御システム。
【請求項９】
前記受電装置は直線軌道上を移動可能であり、前記受電装置の移動範囲の長手方向中央に備えられた給電端子に接続して受電することを特徴とする請求項２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１０】
前記受電装置は直線軌道上を移動可能であり、前記受電装置の移動範囲を長手方向に等分した各領域の長手方向中央にそれぞれ備えられた給電端子のいずれかから受電することを特徴とする請求項２から７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、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（Rubber Tired Gantry Crane；ＲＴＧ）の電力供給制御システムとして、エンジン発電装置を備えて発電を行うものがある。
例えば、特許文献１に開示されるタイヤ式門型クレーンが備える電力供給制御システムは、エンジン発電装置から共通母線に出力される余剰電力や、電動機からインバータを介して共通母線に出力される回生電力を蓄電装置に蓄電し、直流電力の不足時に蓄電電力を共通母線に出力し、共通母線上の直流電力をインバータにて交流電力に変換して補機設備に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、エンジン発電装置等の小型発電装置は一般に発電効率が低いため、特許文献１に開示される電力供給制御システムなど、小型発電装置を備えて発電する電力供給制御システムでは、燃料を動力に変換する際のエネルギー効率が低く、動力費（燃料費）が高くついてしまう。そして、特許文献１に開示される電力供給制御システムのように蓄電装置にて回生電力を蓄電してもエネルギー効率の改善には限界があり、動力費は高いままである。
また、特許文献１に開示される電力供給制御システムでは、蓄電装置が、共通母線上での電力の余剰や不足を検出して蓄電池への充放電を制御する回路を備える必要があるため、この充放電を制御する回路における消費電力などの電力損失を生じるおそれがあり、エネルギー効率がさらに低下してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、より高いエネルギー効率にて動作可能な電力供給制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の電力供給制御システムによると、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電力を供給する電力供給制御システムであって、前記電力供給制御システムの外部から受電可能な受電装置と、前記受電装置が受電する電力に基づく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主機側電力変換装置と、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補機側電力変換装置と、前記受電装置が受電する電力に基づく直流電力、又は前記主機側電力変換装置が出力する回生電力の供給を受けて充電し、前記受電装置が受電していない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を備える。
【０００７】
前記受電装置と接続され、当該受電装置が受電する交流電力を直流電力に変換して出力する電源側電力変換装置を備え、前記直流母線は前記電源側電力変換装置が出力する直流電力を伝導してよい。
【０００８】
前記受電装置と接続され、当該受電装置が受電する直流電力の電流または電圧を制御して出力する電源側電力変換装置を備え、前記直流母線は前記電源側電力変換装置が出力する直流電力を伝導してよい。
【０００９】
前記直流母線は前記受電装置が受電する、電流または電圧を制御された直流電力を伝導してよい。
【００１０】
前記電力供給制御システムの各装置の異常を検出する異常検出装置と、前記異常検出装置が異常を検出すると、前記受電装置への電力供給の中止を要求する信号を出力する通信装置とを具備してよい。
【００１１】
高周波電力を送信する電源装置を具備し、前記受電装置は、前記電源装置の出力する前記高周波電力を受信することにより受電してよい。
【００１２】
前記電源装置は高周波電力を出力する送電コイルを具備してよい。
【００１３】
前記受電装置は移動可能であり、前記電源装置は、前記受電装置が移動する軌道に沿って伸張され前記高調波電波を出力する送電ケーブルを具備してよい。
【００１４】
前記受電装置は直線軌道上を移動可能であり、前記受電装置の移動範囲の長手方向中央に備えられた給電端子に接続して受電してよい。
【００１５】
前記受電装置は直線軌道上を移動可能であり、前記受電装置の移動範囲を長手方向に等分した各領域の長手方向中央にそれぞれ備えられた給電端子のいずれかに接続して受電してよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電源供給制御システムが、より高いエネルギー効率にて動作可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る電力供給制御システムが電力を供給するタイヤ式門型クレーン、及び当該電力供給制御システムの電源装置の外観の一例を示す外形図である。
【図２】電力供給制御システム５００の概略構成の一例を示す構成図である。
【図３】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４】モード決定部２０８がモードを決定する処理フローの一例を示す図である。
【図５】コントローラ２００がコンバータ１２０の動作を制御する処理フローの一例を示す図である。
【図６】コントローラ２００が回生チョッパ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７】コントローラ２００が、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８】コントローラ２００が、インバータ１３０ａ〜１３０ｃの出力を制御する処理フローの一例を示す図である。
【図９】電源装置が直流電力を出力する場合の電力供給制御システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【図１０】電源装置が定電流定電圧制御を行う場合の電力供給制御システムの概略構成の一例を示す構成図である。
【図１１】電源装置９２０が２つのブスバー９２４を備える場合の、ブスバー９２４の配置例を示す図である。
【図１２】送電コイル及び受電コイルを用いて電力の受け渡しを行う、電源装置及びタイヤ式門型クレーンの一例を示す図である。
【図１３】送電ケーブル及び受電コイルを用いて電力の受け渡しを行う、電源装置及びタイヤ式門型クレーンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る電力供給制御システムは、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。
図１は、本実施形態に係る電力供給制御システムが電力を供給するタイヤ式門型クレーン、及び当該電力供給制御システムの電源装置の外観の一例を示す外形図である。
タイヤ式門型クレーン９１０は、クレーン９１１、タイヤ９１２、バッテリ収納室９１３、集電機構９１４、及び電気室９１５を備える。また、電源装置９２０は、高圧盤９２１、変圧器９２２、配線ケーブル９２３、及びブスバー（Ｂｕｓ  Ｂａｒ）９２４を備える。
【００２０】
クレーン９１１は荷物を掴み上げる部分であり、ロープの巻き上げ及び巻き下げによって上下し、また、タイヤ式門型クレーン９１０上部に設けられるレールに支持されてレーンＬの長手方向に対して横向きに移動する。タイヤ９１２は、タイヤ式門型クレーン９１０がレーンＬの長手方向に移動するためのタイヤである。バッテリ収納室９１３は、タイヤ式門型クレーン９１０の各部に電力を供給するバッテリとしてリチウムイオン電池を収納する。集電機構９１４は、ブスバー９２４と接触可能であり、ブスバー９２４との接触時に、ブスバー９２４から受電する。電気室９１５は、タイヤ式門型クレーン９１０の各部を制御するコントローラ等の電気機器を収納する。
【００２１】
高圧盤９２１は、例えば商用の高圧電力の入力を受けて変圧器９２２に出力する。変圧器９２２は、高圧盤９２１から出力される高圧電力を、タイヤ式門型クレーン９１０に供給可能な所定の電圧に降圧する。配線ケーブル９２３は、変圧器９２２が降圧した電力をブスバー９２４へ伝導する。ブスバー９２４は、集電機構９１４と接触可能であり、集電機構９１４との接触時に、変圧器９２２が降圧して配線ケーブル９２３が伝導する電力を集電機構９１４に出力する。
【００２２】
タイヤ式門型クレーン９１０は、バッテリ収納室９１３に収納されているバッテリの電力により動作し、バッテリの蓄電残量が低下するとブスバー９２４の位置（受電ポイント）に移動して受電する。
【００２３】
図２は、電力供給制御システム５００の概略構成の一例を示す構成図である。
電力供給制御システム５００は、例えば、タイヤ式門型クレーン９１０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、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。すなわち、ここでいう「主機」とは、回生電力を発電する機器であり、「補機」とは、主機以外で電力を消費する機器である。
【００２４】
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、タイヤ式門型クレーン９１０に動作指令信号を送信する制御システムとの間で無線通信する通信機器４１０や、タイヤ式門型クレーン９１０の作業範囲を照らす照明やタイヤ式門型クレーン９１０近傍に位置する作業員にタイヤ式門型クレーン９１０の接近を知らせるための警告灯などの照明４２０等が挙げられる。あるいは、運転室を備えるタイヤ式門型クレーンの場合、運転室用のエアコンディショナーも補機の例として挙げられる。
【００２５】
巻上用モータ３１０は、タイヤ式門型クレーン９１０が備えるクレーン９１１（図１）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９１１を巻き上げ、二次動作としてクレーン９１１を巻き下げる。走行用モータ３２０は、タイヤ式門型クレーン９１０が走行するためのモータであり、タイヤ９１２（図１）を回転させる。横行用モータ３３０は、クレーン９１１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９１０を加速させ、二次動作としてタイヤ式門型クレーン９１０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制御システム５００は、タイヤ式門型クレーン９１０の内部に、自動着脱給電装置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、電流測定器１７３、温度測定器１７４、位置測定器１７５、ＢＭＵ（Battery Management Unit）１８０、及びコントローラ２００を備え、タイヤ式門型クレーンの外部に電源装置９２０を備える。
【００２６】
電源装置９２０は、上述したように、ブスバー９２４（図１）からタイヤ式門型クレーン９１０の集電機構９１４に電力を供給する。
自動着脱給電装置１１０は、集電機構９１４を有し、電源装置９２０から交流電力を受電可能な装置である。また、自動着脱給電装置１１０は、データケーブル１０４ａを介してコントローラ２００と接続される。そして、自動着脱給電装置１１０は、コントローラ２００によって制御され、交流電力を供給するブスバー９２４に接続して交流電力を受電し、受電する交流電流を、交流ケーブル１０２ａを介してコンバータ１２０に出力する。なお、自動着脱給電装置１１０は、本発明に係る受電装置の一例である。
【００２７】
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は、ＡＣ／ＤＣ（Alternating Current / Direct Current）コンバータ１２１、及びＤＣ／ＤＣ（Direct Current / Direct Current）コンバータ１２２を備える。
そして、自動着脱給電装置１１０からの交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２１に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２１は、自動着脱給電装置１１０から入力される交流電力を直流電力に変換し、得られる直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２２に出力する。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２１から出力される直流電力に対して定電流制御または定電圧制御を行い、当該定電流制御または定電圧制御された直流電力を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２は、例えばパルス幅変調（Pulse Width Modulation；ＰＷＭ）方式によって定電流制御や定電圧制御を行う。コンバータ１２０の直流側として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２の出力側が、直流ケーブル１０３ａを介して直流母線１０１と接続され、コンバータ１２０は直流電力を直流母線１０１に出力する。
【００２９】
ここで、コンバータ１２０は、データケーブル１０４ｂを介してコントローラ２００と接続される。そして、コンバータ１２０は、コントローラ２００の制御に従って、上記の定電流制御または定電圧制御を行う。このコンバータ１２０が行う制御は、リチウムイオン電池１４０を定電流定電圧（Constant Current Constant Voltage；ＣＣＣＶ）充電するための定電流定電圧制御である。
なおコンバータ１２０の構成は、上述したものに限らず、定電流定電圧制御可能であればよい。例えば、コンバータ１２０が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２２に代えて、定電流定電圧制御可能なＡＣ／ＤＣコンバータを備えるようにしてもよい。なお、コンバータ１２０は、本発明に係る電源側電力変換装置の一例である。
【００３０】
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、直流ケーブル１０３ｂを介して直流母線１０１と接続され、インバータ１３０ａの直流側は、交流ケーブル１０２ｂを介して巻上用モータ３１０と接続される。また、インバータ１３０ａは、データケーブル１０４ｃを介してコントローラ２００と接続される。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から直流電力の入力を受け、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の入力を受け、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、本発明に係る主機側電力変換装置の一例である。
【００３１】
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、直流ケーブル１０３ｃを介して直流母線１０１と接続され、インバータ１３０ｂの直流側は、交流ケーブル１０２ｃを介して走行用モータ３２０と接続される。また、インバータ１３０ｂは、データケーブル１０４ｄを介してコントローラ２００と接続される。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から直流電力の入力を受け、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の入力を受け、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、本発明に係る主機側電力変換装置の一例である。
【００３２】
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、直流ケーブル１０３ｄを介して直流母線１０１と接続され、インバータ１３０ｃの直流側は、交流ケーブル１０２ｄを介して横行用モータ３３０と接続される。また、インバータ１３０ｃは、データケーブル１０４ｅを介してコントローラ２００と接続される。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から直流電力の入力を受け、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の入力を受け、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、本発明に係る主機側電力変換装置の一例である。
【００３３】
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、直流ケーブル１０３ｅを介して直流母線１０１と接続され、インバータ１３０ｄの交流側は、交流ケーブル１０２ｅを介して通信機器４１０と接続される。また、インバータ１３０ｄは、データケーブル１０４ｆを介してコントローラ２００と接続される。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から直流電力の入力を受け、交流電力に変換して通信機器４１０に出力する。なお、インバータ１３０ｄは、本発明に係る補機側電力変換装置の一例である。
【００３４】
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、直流ケーブル１０３ｆを介して直流母線１０１と接続され、インバータ１３０ｅの交流側は、交流ケーブル１０２ｆを介して照明４２０と接続される。また、インバータ１３０ｅは、データケーブル１０４ｇを介してコントローラ２００と接続される。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から直流電力の入力を受け、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、本発明に係る補機側電力変換装置の一例である。
【００３５】
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、直流ケーブル１０３ｇを介して直流母線１０１と接続され、直流ケーブル１０３ｇによって直流電力が伝導される。そして、リチウムイオン電池１４０は、自動着脱給電装置１１０が受電しているときに充電され、自動着脱給電装置１１０が受電していないときに放電する。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。
【００３６】
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、直流ケーブル１０３ｈを介して直流母線１０１と接続され、直流ケーブル１０３ｉを介して回生抵抗１６０と接続される。また、回生チョッパ１５０は、データケーブル１０４ｈを介してコントローラ２００と接続される。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。
【００３７】
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、直流ケーブル１０３ｉを介して回生チョッパ１５０と接続される。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。
【００３８】
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、データケーブル１０４ｉを介してコントローラ２００と接続される。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。
【００３９】
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、データケーブル１０４ｋを介してコントローラ２００と接続される。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。
【００４０】
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、データケーブル１０４ｌを介してコントローラ２００と接続される。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。
【００４１】
位置測定器１７５は、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を測定する装置である。位置測定器１７５は、例えばタイヤ９１２の回転数に基づいてタイヤ式門型クレーン９１０の移動距離を算出し、算出した移動距離に基づいてタイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を算出する。あるいは、位置測定器１７５がＧＰＳ（Global Positioning System）等の測位システムを備えてタイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を測定するようにしてもよい。また、位置測定器１７５は、データケーブル１０４ｎを介してコントローラ２００と接続される。そして、位置測定器１７５は、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を測定し、測定したタイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を示すデータをコントローラ２００に送る。
【００４２】
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１４０に取り付けられる。また、ＢＭＵ１８０は、データケーブル１０４ｍを介してコントローラ２００と接続される。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。
【００４３】
コントローラ２００は、電力供給制御システム５００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、直流電圧測定器１７１、電流測定器１７３、温度測定器１７４、位置測定器１７５、及びＢＭＵ１８０から各種情報を示すデータを受信するとともに、自動着脱給電装置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。
【００４４】
上記のように、電力供給制御システム５００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、自動着脱給電装置１１０によって受電された交流電力がコンバータ１２０に出力され、コンバータ１２０が直流母線１０１に直流電流を出力している場合、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。また、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５００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に充電するので、エネルギー効率の向上が期待される。
【００４５】
また、自動着脱給電装置１１０がブスバー９２４に接続しておらず、コンバータ１２０が直流電力を出力していない場合、直流母線１０１にはコンバータ１２０からの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５００は、自動着脱給電装置１１０が受電していない場合でも、リチウムイオン電池１４０が充電している電力を、巻上用モータ３１０、走行用モータ３２０、及び横行用モータ３３０等の主機３００や、通信機器４１０、及び照明４２０等の補機４００に供給することができ、これら主機や補機を動作させることができる。
【００４６】
図３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、主機動作要求受付部２０６、位置データ入力部２０７、モード決定部２０８、直流母線電圧値設定部２１０、出力電流値設定部２１１、充電状態設定部２１２、受電ポイント設定部２１３、コンバータ制御部２１４、主機側電力変換装置制御部２１５、及び切替装置制御部２１６を有する。
【００４７】
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の入力を受ける処理部である。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、コンバータ制御部２１４、及び切替装置制御部２１６に送る。
【００４８】
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の入力を受ける処理部である。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、コンバータ制御部２１４に送る。
【００４９】
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の入力を受ける処理部である。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、直流母線電圧値設定部２１０、及び出力電流値設定部２１１に送る。
【００５０】
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の入力を受ける処理部である。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、モード決定部２０８に送る。
【００５１】
主機動作要求受付部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を動作させる要求を受け付ける処理部である。主機動作要求受付部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を動作させる要求を受け付けて、これら主機を動作させる要求があったことを示すデータを主機側電力変換装置制御部２１５に送る。
【００５２】
位置データ入力部２０７は、位置測定器１７５が測定したタイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を示すデータの入力を受ける処理部である。位置データ入力部２０７は、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を示すデータを位置測定器１７５から受け取って、モード決定部２０８に送る。
【００５３】
モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを実働モード、受電ポイント移動モード、受電モードのいずれかに決定する。実働モードは、主機動作要求受付部２０６が受け付ける操作要求に従ってタイヤ式門型クレーン９１０が動作するモードである。受電ポイント移動モードは、リチウムイオン電池１４０の蓄電残量が低下した際に、受電のためタイヤ式門型クレーン９１０がブスバー９２４（図１）の位置（受電ポイント）へ移動するモードである。受電モードは、タイヤ式門型クレーン９１０が電源装置９２０から受電して、リチウムイオン電池１４０に充電するモードである。
【００５４】
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、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を指定する入力を受け付ける。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、設定した電圧値を示すデータをコンバータ制御部２１４、及び切替装置制御部２１６に送る。
直流母線電圧値設定部２１０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。この最大値に従ってコンバータ１２０が定電圧制御を行うことにより、リチウムイオン電池１４０の保護を図ることができる。
【００５５】
出力電流値設定部２１１は、コンバータ１２０が定電流制御を行う際に出力すべき電流の最大値を設定する処理部である。出力電流値設定部２１１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２１１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が出力すべき電流の最大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２１１は、コンバータ１２０が出力すべき電流の最大値を設定し、設定した電流値を示すデータをコンバータ制御部２１４に送る。
出力電流値設定部２１１は、リチウムイオン電池１４０の最大許容電流値以下の電圧値となるよう最大値を設定する。この最大値に従ってコンバータ１２０が定電流制御を行うことにより、リチウムイオン電池１４０の保護を図ることができる。
【００５６】
コンバータ制御部２１４は、コンバータ１２０の出力を制御する処理部である。コンバータ制御部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、コンバータ制御部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、コンバータ制御部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、コンバータ制御部２１４は、コンバータ１２０が出力すべき電流の最大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２１１から受け取る。また、コンバータ制御部２１４は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを示すデータをモード決定部２０８から受け取る。そして、コンバータ制御部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。
【００５７】
主機側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。主機側電力変換装置制御部２１５は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードをモード決定部２０８から受け取る。また、主機側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、又は横行用モータ３３０を一次動作させる要求、又は二次動作させる要求を示すデータをタイヤ式門型クレーン９１０の運転用の操作手段等から受け取る。そして、主機側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。
【００５８】
タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードが実働モードである場合、主機側電力変換装置制御部２１５は、操作手段等からの要求に従ってインバータ１３０ａ〜１３０ｃを制御する。
一方、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードが受電ポイント移動モードである場合、走行用モータ３２０はタイヤ式門型クレーン９１０を受電ポイントに移動させるように動作し、巻上用モータ３１０及び横行用モータ３３０の動作は禁止される。そこで、主機側電力変換装置制御部２１５は、当該動作に従ってインバータ１３０ｂを制御し、インバータ１３０ａ及び１３０ｃに対しては制御を行わない。主機側電力変換装置制御部２１５が制御を行わないことにより、インバータ１３０ａ及び１３０ｃは電力を出力しなくなる。なお、受電ポイント移動モードでは、主機側電力変換装置制御部２１５は、操作手段等からの要求を無視する。
また、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードが受電モードである場合、走行用モータ３２０、巻上用モータ３１０、及び横行用モータ３３０の動作は禁止される。そこで、主機側電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ａ〜１３０ｃに対しては制御を行わない。なお、受電ポイント移動モードと同様、受電モードでは、主機側電力変換装置制御部２１５は、操作手段等からの要求を無視する。
【００５９】
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。
具体的には、直流母線１０１にかかっている電圧値が、直流母線１０１にかかっているべき電圧の最大値を超えている場合に、切替装置制御部２１６は、回生チョッパ１５０のスイッチを閉じるよう指示する制御信号を回生チョッパ１５０に送る。これにより、直流母線１０１上の電力が回生抵抗１６０にて消費されて、直流母線１０１にかかっている電圧値が許容される最大値を超える状態が解消され、リチウムイオン電池１４０の保護を図ることができる。
【００６０】
充電状態設定部２１２は、リチウムイオン電池１４０の充電を開始すべき充電状態、及びリチウムイオン電池１４０が満充電となり充電を終了すべき充電状態を記憶し、記憶する充電状態示すデータをモード決定部２０８に出力する。充電状態設定部２１２は、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して、リチウムイオン電池１４０の充電を開始すべき充電状態、及び満充電の際の充電状態を指定する入力を受け付け、受け付けた充電状態を記憶する。この充電状態設定部２１２が記憶する充電状態は、モード決定部２０８がタイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを受電ポイント移動モードに決定するか否かの判定基準、及びモード決定部２０８がタイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを実働モードに決定するか否かの判定基準として用いられる。
【００６１】
受電ポイント設定部２１３は、受電ポイントの位置を記憶し、記憶する受電ポイントの位置を示すデータをモード決定部２０８に出力する。受電ポイント設定部２１３は、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して、受電ポイントの位置情報の入力を受け付け、受け付けた受電ポイントの位置を記憶する。この受電ポイント設定部２１３が記憶する受電ポイントの位置は、モード決定部２０８がタイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを受電モードに決定するか否かの判定基準として用いられる。
【００６２】
図４は、モード決定部２０８がモードを決定する処理フローの一例を示す図である。上述したように、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを、実働モード、受電ポイント移動モード、受電モードのいずれかに決定する。
まず、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の入力を、データケーブル１０４ｍを介してＢＭＵ１８０から受ける（Ｓ１０１）。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の入力を順次受ける。
【００６３】
そして、充電状態データ入力部２０５は、入力を受けたリチウムイオン電池１４０の充電状態を示すデータをモード決定部２０８に出力し、モード決定部２０８は、当該データに基づいてリチウムイオン電池１４０への充電の要否を判定する（Ｓ１０２）。
具体的には、ＢＭＵ１８０は、リチウムイオン電池１４０のＳＯＣ値を測定し、測定したＳＯＣ値を示すデータを、リチウムイオン電池１４０の充電状態を示すデータとして出力する。また、充電状態設定部２１２は、上述した、リチウムイオン電池１４０の充電を開始すべき充電状態として、リチウムイオン電池１４０への充電を開始すべきＳＯＣ値を予め記憶している。
【００６４】
そして、モード決定部２０８は、ＢＭＵ１８０から出力されるデータの示すリチウムイオン電池１４０のＳＯＣ測定値と、充電状態設定部２１２の記憶するＳＯＣ値とを比較し、ＳＯＣ測定値が、充電状態設定部２１２の記憶するＳＯＣ値以下である場合は、充電要と判定し、ＳＯＣ測定値が、充電状態設定部２１２の記憶するＳＯＣ値より大きい場合は、充電不要と判定する。
【００６５】
なお、モード決定部２０８が、リチウムイオン電池１４０のＳＯＣ値に加えてリチウムイオン電池１４０の温度に基づいて、充電の要否を決定するようにしてもよい。リチウムイオン電池１４０は、温度が低いほど出力電圧の変動が大きい。そこで、モード決定部２０８が、充電要否の判定にリチウムイオン電池１４０の温度を用いることにより、より適切に判定を行える。
【００６６】
例えば、充電状態設定部２１２が、リチウムイオン電池１４０への充電を開始すべきＳＯＣ値をリチウムイオン電池１４０の温度毎に記憶しておく。そして、モード決定部２０８は、ＢＭＵ１８０が測定するリチウムイオン電池１４０のＳＯＣ値に加えて、温度測定器１７４が測定するリチウムイオン電池１４０の温度を取得する。モード決定部２０８は、当該温度においてリチウムイオン電池１４０への充電を開始すべきＳＯＣ値を、充電状態設定部２１２から取得し、上記と同様に、ＢＭＵ１８０から出力されるデータの示すリチウムイオン電池１４０のＳＯＣ測定値と、充電状態設定部２１２から取得したＳＯＣ値とを比較して、充電の要否を判定する。
【００６７】
なお、モード決定部２０８が、リチウムイオン電池１４０のＳＯＣ値に代えて、リチウムイオン電池１４０の出力電圧値に基づいて充電の要否を判定するようにしもよい。この場合、充電状態設定部２１２が、リチウムイオン電池１４０への充電を開始すべき出力電圧値を予め記憶しておく。モード決定部２０８は、リチウムイオン電池１４０の出力電圧値として、直流電圧測定器１７１の測定する直流母線１０１の電圧値を用いることができる。
【００６８】
Ｓ１０２において充電不要と判定した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを実働モードに決定し、決定したモードを記憶する（Ｓ１１１）。その後、Ｓ１０１に戻る。
一方、Ｓ１０２で充電必要と判定した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを受電ポイント移動モードに決定し、決定したモードを記憶する（Ｓ１２１）。
【００６９】
そして、位置データ入力部２０７は、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を示すデータの入力を、データケーブル１０４ｎを介して位置測定器１７５から受ける（Ｓ１２２）。具体的には、位置測定器１７５は、常時、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を測定しており、測定している現在位置を示すデータを、微小時間置きにコントローラ２００に出力する。位置データ入力部２０７は、位置測定器１７５が微小時間置きに出力したデータの入力を順次受ける。
【００７０】
そして、位置データ入力部２０７は、入力を受けたタイヤ式門型クレーン９１０の現在位置を示すデータをモード決定部２０８に出力し、モード決定部２０８は、当該データに基づいて受電ポイントに到達したか否かを判定する（Ｓ１２３）。
具体的には、受電ポイント設定部２１３は、上述した、受電ポイントの位置として、タイヤ式門型クレーン９１０がブスバー９２４（図１）から受電可能な位置の範囲を予め記憶している。この受電可能な位置の範囲は、集電機構９１４がブスバー９２４に接触して受電可能となるタイヤ式門型クレーン９１０の位置の範囲であり、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して予め入力される。
【００７１】
そして、モード決定部２０８は、位置測定器１７５から出力されるデータの示すタイヤ式門型クレーン９１０の現在位置と、受電ポイント設定部２１３の記憶する受電可能な位置の範囲とを比較し、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置が受電可能な位置の範囲に含まれる場合は、受電ポイントに到達したと判定し、タイヤ式門型クレーン９１０の現在位置が受電可能な位置の範囲に含まれない場合は、受電ポイントに到達していないと判定する。
【００７２】
Ｓ１２３において、受電ポイントに到達していないと判定した場合（Ｓ１２３：Ｎｏ）、Ｓ１２２に戻る。この場合、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを受電ポイント移動モードのままとし、引き続き受電ポイントに到達したか否かの判定を行う。
一方、Ｓ１２３において、受電ポイントに到達したと判定した場合（Ｓ１２３：Ｙｅｓ）、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを受電モードに決定し、決定したモードを記憶する（Ｓ１３１）。
そして、充電状態データ入力部２０５は、上記Ｓ１０１と同様、リチウムイオン電池１４０の充電状態を示すデータの入力を、データケーブル１０４ｍを介してＢＭＵ１８０から受ける（Ｓ１３２）。充電状態データ入力部２０５は、入力を受けたリチウムイオン電池１４０の充電状態を示すデータをモード決定部２０８に出力し、モード決定部２０８は、当該データに基づいて、リチウムイオン電池１４０への充電を完了したか否かを判定する（Ｓ１３３）。具体的には、充電状態設定部２１２は、上述した、リチウムイオン電池１４０が充電を終了すべきＳＯＣ値を予め記憶している。このＳＯＣ値は、例えば、メンテナンス用の入力手段等を介して予め入力される。
【００７３】
そして、モード決定部２０８は、ＢＭＵ１８０から出力されるデータが示すリチウムイオン電池１４０の充電状態（ＳＯＣ測定値）と、充電状態設定部２１２の記憶する満充電の場合のＳＯＣ値とを比較し、ＳＯＣ測定値が、充電状態設定部２１２の記憶するＳＯＣ値以下である場合は、充電を完了したと判定し、ＳＯＣ測定値が、充電状態設定部２１２の記憶するＳＯＣ値より大きい場合は、充電を完了していないと判定する。
【００７４】
Ｓ１３３において充電を完了していないと判定した場合（Ｓ１３３：Ｎｏ）、ステップＳ１３２に戻る。この場合、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを受電モードのままとし、引き続き充電を完了したか否かの判定を行う。
一方、Ｓ１２３において、充電を完了したと判定した場合（Ｓ１３３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１に戻る。この場合、Ｓ１１１において、モード決定部２０８は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを実働モードに決定する。
【００７５】
図５は、コントローラ２００がコンバータ１２０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、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードが受電モードであるときに、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の入力を、データケーブル１０４ｋを介して電流測定器１７３から受ける（Ｓ２０１）。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の入力を順次受ける。
【００７６】
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の入力を、データケーブル１０４ｉを介して直流電圧測定器１７１から受ける（Ｓ２０２）。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の入力を順次受ける。
【００７７】
コンバータ制御部２１４は、直流母線電圧値データ入力部２０１にデータが入力される度に、直流母線電圧値データ入力部２０１に入力される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（Ｓ２０３）。ここで、上述したように、直流母線電圧値設定部２１０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している。
【００７８】
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（Ｓ２０３：Ｎｏ）、コンバータ制御部２１４は、出力電流値設定部２１１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（Ｓ２０４）。具体的には、コンバータ制御部２１４は、出力電流値データ入力部２０３に入力され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。ここで、上述したように、出力電流値設定部２１１は、リチウムイオン電池１４０の最大許容電流値以下の電流値となるよう最大値を設定している。
【００７９】
設定されている最大値に直流母線１０１の電圧値が達した場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、コンバータ制御部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（Ｓ２０５）。具体的には、コンバータ制御部２１４は、直流母線電圧値データ入力部２０１に入力され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。
【００８０】
このようにして、コンバータ１２０は、交流電力を直流電力に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。
【００８１】
図６は、電力供給制御システム５００において、コントローラ２００が回生チョッパ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の入力を、データケーブル１０４ｉを介して直流電圧測定器１７１から受ける（Ｓ３０１）。この処理は、図５のＳ２０２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】
切替装置制御部２１６は、直流母線電圧値データ入力部２０１にデータが入力される度に、直流母線電圧値データ入力部２０１に入力される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（Ｓ３０２）。なお、上記のように、直流母線電圧値設定部２１０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。
【００８３】
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（Ｓ３０２：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（Ｓ３０３）。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（Ｓ３０２：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（Ｓ３０４）。
【００８４】
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５００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。
【００８５】
図７は、コントローラ２００が、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５００を導入するにあたり、直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の入力を、データケーブル１０４ｌを介して温度測定器１７４から受ける（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の入力を順次受けることとなる。
【００８６】
そして、直流母線電圧値設定部２１０は、温度データ入力部２０４にデータが入力される度に、温度データ入力部２０４に入力される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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、より高い電圧でリチウムイオン電池１４０に充電しなければ、電流が絞られ充電時間が長い定電圧モードに移行しやすくなることが考えられる。そこで、電力供給制御システム５００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５００においては、リチウムイオン電池１４０の温度が下がっても、リチウムイオン電池１４０の充電時間が長引かないように制御できる。
【００８９】
同様に、出力電流値設定部２１１も、リチウムイオン電池１４０の温度が低い場合に、コンバータ１２０が出力すべき電流の最大値を大きい値に設定する。これにより、コンバータ１２０が定電流制御を行う際にも、リチウムイオン電池１４０の温度が下がっても、リチウムイオン電池１４０の充電時間が長引かないように制御できる。
図８は、コントローラ２００が、インバータ１３０ａ〜１３０ｃの出力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の主機側電力変換装置制御部２１５は、モード決定部２０８が決定するモードに応じて、インバータ１３０ａ〜１３０ｃの出力を制御するよう、次のような処理を行う。
まず、主機側電力変換装置制御部２１５は、モード決定部２０８から、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードを示すデータを取得する（Ｓ５０１）。そして、主機側電力変換装置制御部２１５は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードが実働モードか否かを判定する（Ｓ５０２）。
【００９０】
実働モードであると判定した場合（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、主機側電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ａ〜１３０ｃが母線１０１の直流電力を交流電力に変換して、それぞれ主機３１０〜３３０に出力し、また、主機３１０〜３３０のいずれかが交流の回生電力を発電するときは、当該主機に接続されたいずれかのインバータが当該回生電力を直流電力に変換して母線１０１に出力するよう、インバータ１３０ａ〜１３０ｃを制御する。これにより、主機３１０〜３３０は、操作手段からの要求に従って一次動作または二次動作可能であり、主機３１０〜３３０が二次動作する際の回生電力は、母線１０１を介してリチウムイオン電池１４０に充電される。
【００９１】
一方、Ｓ５０２において実働モードでないと判定した場合（Ｓ５０２：Ｎｏ）、主機側電力変換装置制御部２１５は、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードが受電ポイント移動モードか否かを判定する（Ｓ５２１）。
受電ポイント移動モードであると判定した場合（Ｓ５２１：Ｙｅｓ）、主機側電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ｂが母線１０１の直流電力を交流電力に変換して、それぞれ走行用モータ３２０に出力し、また、走行用モータ３２０が交流の回生電力を発電するときは、インバータ１３０ｂが当該回生電力を直流電力に変換して母線１０１に出力するようインバータ１３０ｂを制御し、インバータ１３０ａ及びインバータ１３０ｃに対しては何ら制御を行わない（Ｓ５２２）。
【００９２】
ここで、受電ポイント移動モードでは、操作手段からの要求は無視される。そして、巻上用モータ３１０及び横行用モータ３３０は動作せず、走行用モータ３２０は、タイヤ式門型クレーン９１０を給電ポイントに近づける向きに回転する。そこで、主機側電力変換装置制御部２１５は、走行用モータ３２０が当該動作を行い、巻上用モータ３１０及び横行用モータ３３０が動作しないように、上記の制御を行う。
その後、Ｓ５０１に戻る。
【００９３】
また、Ｓ５２１において受電ポイント移動モードでないと判定した場合（Ｓ５２１：Ｎｏ）、主機側電力変換装置制御部２１５は、インバータ１３０ａ及びインバータ１３０ｃに対して、何ら制御を行わずに、Ｓ５０１に戻る。
Ｓ５２１において受電ポイント移動モードでないと判定された場合、タイヤ式門型クレーン９１０の動作モードは、残りのモードである受電モードと考えられる。そして、受電モードでは、操作手段からの要求は無視され、主機３１０〜３３０は動作しない。このように、主機３１０〜３３０が動作しないので、主機側電力変換装置制御部２１５はインバータ１３０ａ及びインバータ１３０ｃに対する制御を行わない。
【００９４】
以上のように、電力供給制御システム５００は、商用電力など電源装置側から供給される電力を動力源として用いるので、エンジン発電機等の小型発電機を用いる場合に比べて、より高いエネルギー効率で動作できる。また、タイヤ式門型クレーン９１０が発電機を備える必要が無いので、タイヤ式門型クレーン９１０の構成を簡単にでき、さらには、発電機による騒音や排気ガスが発生しない。
【００９５】
また、コンバータ１２０による定電流定電圧制御や、回生抵抗１６０による余剰電力の消費によってリチウムイオン電池１４０を保護することで、リチウムイオン電池１４０とインバータ１３０ａ〜１３０ｅとの間に、リチウムイオン電池１４０の充放電を制御する回路装置が不要となっており、当該回路装置による損失が発生しない点でエネルギー効率が向上する。また、電力供給制御システムの構成を簡単にできる。
【００９６】
また、主機３００の発電する回生電力をリチウムイオン電池１４０が蓄電することにより、エネルギーを効率的に利用できる。
また、ブスバー９２４と集電機構９１４との間で電力の受け渡しを行うことにより、電源装置９２０とタイヤ式門型クレーン９１０との間に、給電用のケーブルを設けておく必要がない。これにより、タイヤ式門型クレーン９１０は自由に移動することができ、特に他のレーンへの移動（レーンチェンジ）を容易に行うことができる。
【００９７】
なお、上記実施形態においては、回生チョッパ１５０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１５０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。
【００９８】
また、上記実施形態においては、回生チョッパ１５０に回生抵抗１６０を接続し、回生チョッパ１５０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１５０を接地し、回生チョッパ１５０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。
【００９９】
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、ＢＭＵ１８０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。
【０１００】
また、上記実施形態においては、通信機器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。
【０１０１】
なお、電源装置が直流電力を出力するようにしてもよい。この場合、コンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータを備える必要がない。
図９は、電源装置が直流電力を出力する場合の電力供給制御システムの概略構成の一例を示す構成図である。同図において、図２の各部と同様の機能を有する部分に対しては同一の符号（１０１、１０２ａ、１０２ｂ〜１０２ｆ、１０３ａ〜１０３ｉ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ〜１０４ｍ、１０４ｎ、１１０、１２０、１２２、１３０ａ〜１３０ｅ、１４０、１５０、１６０、１７１、１７３、１７４、１７５、３００、３１０、３２０、３３０、４００、４１０、４２０、２００）を付して説明を省略する。
電力供給制御システム７００は、直流電力を出力する電源装置９７０を備える点、及び、コンバータ７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ１２２のみを備えてＡＣ／ＤＣコンバータを備えない点において、図２の電力供給制御システム５００と異なる。
【０１０２】
電源装置９７０は、例えば、図２のＡＣ／ＤＣコンバータ１２１に相当するＡＣ／ＤＣコンバータを備え、商用の高圧交流電力を、タイヤ式門型クレーン９１０に供給可能な所定の電圧に降圧し、直流電力に変換する。そして、ブスバー９２４（図１）と集電機構９１４とが接触しているときに、変換した直流電力をタイヤ式門型クレーン９１０に供給する。
コンバータ７２０は、自動着脱給電装置１１０を介して電源装置９７０から直流電力が出力されると、当該直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２２にて変圧することにより、図２のコンバータ１２０と同様の定電流定電圧制御を行う。
【０１０３】
このように、電源装置９７０が直流電力を出力することにより、コンバータ７２０はＡＣ／ＤＣコンバータを備える必要が無くなり、タイヤ式門型クレーン側の装置構成を簡単にできる。特に、１つのレーンに複数のタイヤ式門型クレーンが配置されている場合など、電源装置の数に対してタイヤ式門型クレーンの数が多い場合、各タイヤ式門型クレーン及び各電源装置を含むシステム全体としてＡＣ／ＤＣコンバータの数を削減でき、システム製造コストを抑えることができる。
【０１０４】
なお、電源装置側で定電流定電圧制御を行うようにしてもよい。この場合、電力供給制御システムは、コンバータを備える必要がない。
図１０は、電源装置が定電流定電圧制御を行う場合の電力供給制御システムの概略構成の一例を示す構成図である。同図において、図９の各部と同様の機能を有する部分に対しては同一の符号（１０１、１０２ｂ〜１０２ｆ、１０３ａ〜１０３ｉ、１０４ａ、１０４ｃ〜１０４ｍ、１０４ｎ、１１０、１２０、１２２、１３０ａ〜１３０ｅ、１４０、１５０、１６０、１７１、１７３、１７４、１７５、３００、３１０、３２０、３３０、４００、４１０、４２０、２００）を付して説明を省略する。
電力供給制御システム７００は、定電流定電圧制御された直流電力を出力する電源装置９８０を備える点、コンバータ７２０を備えない点、及び、タイヤ式門型クレーン側と電源装置側との間で通信を行う通信装置８８０を備える点において、図９の電力供給制御システム５００と異なる。
【０１０５】
電源装置９８０は、例えば、図９の電源装置９７０に加えて、さらに図９のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２に相当するＤＣ／ＤＣコンバータを備え、リチウムイオン電池１４０の最大許容電圧値及び最大許容電流値に応じて定電流定電圧制御を行い、定電流定電圧制御された直流電流を出力する。
通信装置８８０は、例えば、図３のコンバータ制御部２１４が出力する制御信号など、電源装置９８０が定電流定電圧制御を行うために必要な情報を電源装置９８０に送信する。
【０１０６】
このように、電源装置９８０が定電流定電圧制御を行うことにより、タイヤ式門型クレーン側ではコンバータを備える必要が無くなり、タイヤ式門型クレーン側の装置構成を簡単にできる。特に、１つのレーンに複数のタイヤ式門型クレーンが配置されている場合など、電源装置の数に対してタイヤ式門型クレーンの数が多い場合、各タイヤ式門型クレーン及び各電源装置を含むシステム全体としてコンバータの数を削減でき、システム製造コストを抑えることができる。
【０１０７】
なお、通信装置８８０が、タイヤ式門型クレーン側で異常が生じた際に電力供給停止を指示する信号をさらに送信するようにしてもよい。すなわち、図２の電力供給制御システム５００では、コンバータ１２０が安全装置を備えて異常発生時の電力遮断を行うことができ、図９の電力供給制御システム７００では、コンバータ７２０が安全装置を備えて異常発生時の電力遮断を行うことができる。これに対して、電力供給制御システム８００は、コンバータを備えないために、かかる電力遮断を行えない。そこで、コントローラ２００が異常を検出した際に、通信装置８８０を用いて電源装置９８０に電力供給停止を指示する信号を送信し、電源装置９８０は当該信号に基づいて自動着脱給電装置１１０への電力の出力を中止する。これにより、タイヤ式門型クレーンに異常が発生した際に受電を中止して各装置の保護を図ることができる。
【０１０８】
なお、電源装置９２０が備えるブスバー９２４の数は、図１に示した１つに限らず、２つ以上であってもよい。
図１１は、電源装置９２０が２つのブスバー９２４を備える場合の、ブスバー９２４の配置例を示す図である。
同図において、集電機構９１４の移動範囲である軌道Ｂが、ブスバー９２４の数（２つ）に応じて、２つの領域ａ２１及びａ２２に等分され、領域ａ２１の長手方向中央の位置ｐ２１と、領域ａ２２の長手方向中央の位置ｐ２２とに、それぞれブスバー９２４が備えられている。すなわち、位置ｐ２１と位置ｐ２２とが給電ポイントとなっている。
このように、集電機構９１４の移動範囲を長手方向に等分した各領域の長手方向中央にそれぞれブスバー９２４が備えられることにより、タイヤ式門型クレーン９１０は、短時間で給電ポイントに移動して受電できる。例えば図１１の場合、タイヤ式門型クレーン９１０は、領域ａ２１に位置するときは位置ｐ２１に移動し、領域ａ２２に位置するときは位置ｐ２２に移動することにより、給電ポイントまでの移動距離が短くて済み、短時間で移動できる。
【０１０９】
なお、電源装置からタイヤ式門型クレーンへの電力の受け渡し方法は、上述したブスバーと集電機構とを接触させて行う方法に限らない。
図１２は、送電コイル及び受電コイルを用いて電力の受け渡しを行う、電源装置及びタイヤ式門型クレーンの一例を示す図である。同図において、電源装置９２０は、図１のブスバー９２４に代えて送電コイル９４４を備え、送電コイル９４４から高周波電力を出力する。また、タイヤ式門型クレーン９１０は、図１の集電機構９１４に代えて受電コイル９３４を備え、送電コイル９４４近傍において、当該送電コイル９４４から出力される高周波電力を受電コイル９３４にて受電する。
【０１１０】
このように、送電コイル９４４と受電コイル９３４とが高周波電力にて電力の受け渡しを行うことにより、非接触の状態で電力の受け渡しを行うことができる。
このように、送電コイル９４４と受電コイル９３４とは非接触なので、接触による騒音が無く、また、電源装置９２０やタイヤ式門型クレーンの設計製造時において、送電コイル９４４の配置及び受電コイル９３４の配置に精密さが要求されない。
また、送電コイル９４４や受電コイル９３４は、接触によって磨耗することがないので、送電コイル９４４や受電コイル９３４を交換する必要がない。
また、送電コイル９４４や受電コイル９３４が非絶縁部分を有しない構成とすることができるので、ショートや感電のおそれが無く、安全性が高い。
【０１１１】
なお、電源装置が送電コイルに代えて送電ケーブルを備えるようにしてもよい。
図１３は、送電ケーブル及び受電コイルを用いて電力の受け渡しを行う、電源装置及びタイヤ式門型クレーンの一例を示す図である。同図において、電源装置９２０は、図１２の送電コイル９４４に代えて送電ケーブル９５４を備え、送電ケーブル９５４から高周波電力を出力する。この送電ケーブル９５４は、受電コイル９３４の移動経路である直線軌道Ｂに沿って伸張されており、受電コイル９３４は、直線軌道Ｂ上のあらゆる位置にて送電ケーブル９５４から出力される高周波電力を受けることができる。
【０１１２】
このように、受電コイル９３４は、直線軌道Ｂ上のあらゆる位置にて送電ケーブル９５４から出力される高周波電力を受けることができるので、タイヤ式門型クレーン９１０は、受電のために受電ポイントまで移動する必要が無く、荷役効率を向上させることができる。
また、電源装置９２０とタイヤ式門型クレーン９１０との間で常時電力を受け渡しできるので、電源装置９２０の出力する電力は小さくてよく、電源装置９２０の製造コストを低減できる。
また、電源装置９２０とタイヤ式門型クレーン９１０との間で常時電力を受け渡しできるので、リチウムイオン電池１４０（図２）を急速充電する必要が無く、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図３）の定電流制御設定値を小さくすることができる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータとして安価なものを用いることができ、製造コストを低減できる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
３００  主機
４００  補機
５００、７００、８００  電力供給制御システム
１１０  自動着脱給電装置
１２０、７２０  コンバータ
１３０ａ〜１３０ｅ  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
１７３  電流測定器
１７４  温度測定器
１７５  位置測定器
１８０  ＢＭＵ
２００  コントローラ
９１０  タイヤ式門型クレーン
９１４  集電機構
９３４  受電コイル
９２０、９７０、９８０  電源装置
９２４  ブスバー
９４４  送電コイル
９５４  送電ケーブル
【図１】
2012056684.tif 000003
【図２】
2012056684.tif 000004
【図３】
2012056684.tif 000005
【図４】
2012056684.tif 000006
【図５】
2012056684.tif 000007
【図６】
2012056684.tif 000008
【図７】
2012056684.tif 000009
【図８】
2012056684.tif 000010
【図９】
2012056684.tif 000011
【図１０】
2012056684.tif 000012
【図１１】
2012056684.tif 000013
【図１２】
2012056684.tif 000014
【図１３】
2012056684.tif 000015