JP2011032093A - 荷役機械、及び荷役機械の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易構成で電池の充放電が効率的安定的なハイブリッド型荷役機械を構築する。
【解決手段】本発明の荷役機械は、モータと、二次電池と、エンジンの動力により発電する発電機と、上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと、上記二次電池の電池電圧を検出する電池モニタと、上記コンバータと上記二次電池との間に挿入されたスイッチ手段と、上記コンバータの出力電圧と、上記電池モニタにより検出される電池電圧との電圧差に基づいて上記スイッチ手段のオン・オフ動作を制御する制御装置とを含み、上記制御装置は、上記電圧差が所定値以上のときに上記スイッチ手段を所定周期でオン・オフさせるよう制御し、上記電圧差が所定値より小さいときに上記スイッチ手段をオンさせるように制御する。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の荷役機械は、モータと、二次電池と、エンジンの動力により発電する発電機と、上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと、上記二次電池の電池電圧を検出する電池モニタと、上記コンバータと上記二次電池との間に挿入されたスイッチ手段と、上記コンバータの出力電圧と、上記電池モニタにより検出される電池電圧との電圧差に基づいて上記スイッチ手段のオン・オフ動作を制御する制御装置とを含み、上記制御装置は、上記電圧差が所定値以上のときに上記スイッチ手段を所定周期でオン・オフさせるよう制御し、上記電圧差が所定値より小さいときに上記スイッチ手段をオンさせるように制御する。
【選択図】図2
Description
本発明は、荷役機械、及び荷役機械の制御方法に関する。
コンテナの積み下ろしなどの荷役作業を行う荷役機械は、エンジン発電機と荷役作業用のモータを備えており、エンジン発電機から出力される電力でモータを駆動し、荷物の積み降ろし動作(荷役動作)を行う。荷役機械において、エンジン発電機からの電力は、さらに、照明装置や運転室の空調設備などの補機にも供給される。
近年、エンジン発電機と二次電池(バッテリー)の両方を備えたハイブリッド型荷役機械が開発されている。特許文献1に開示されたハイブリッド型荷役機械は、モータへ供給する電力を制御する電力コントローラ(DC/DCコンバータ)と、当該電力コントローラに接続された二次電池とを有し、電力コントローラは、モータの負荷に応じて、エンジン発電機からの電力とともに二次電池からの電力を合わせてモータへ供給する。ここで、電力コントローラは、モータの負荷がエンジン発電機の出力よりも大きい場合に、その不足分の電力を二次電池から引き出してエンジン発電機の電力に補充してモータへ供給する。また、電力コントローラは、荷役機械が荷物を吊り降ろす際に、荷物の位置エネルギーによってモータが回転されて発生する回生エネルギーを、二次電池へ供給して充電する。
従来のハイブリッド型荷役機械で利用される二次電池は、充電状態(SOC;state of charge)に応じて出力電圧がかなり大きく変動する。従って、従来のハイブリッド型荷役機械では、DC/DCコンバータ(電力コントローラ)を二次電池に対して備えて、バッテリーの充放電を安定的に制御することが不可欠である。
しかしながら、DC/DCコンバータ(電力コントローラ)は通常、寸法が大きく且つ非常に高価な装置であるため、荷役機械全体が大規模且つ高価なものになってしまう。また、DC/DCコンバータ(電力コントローラ)の応答性は必ずしもよくないため、充放電を効率よく行うことが困難である。
更には、二次電池のSOCが浅い場合、二次電池の出力電圧は低いため、二次電池を充電するための電流が過大となることがある。DC/DCコンバータ(電力コントローラ)を備えたハイブリッド型荷役機械の場合は、DC/DCコンバータ(電力コントローラ)が充電電流を制限するので、過大電流が流れることはない。つまり、高価で寸法の大きなDC/DCコンバータ(電力コントローラ)を省略すれば、浅い充電状態において、過大な充電電流が流れ、その結果二次電池がジュール熱で加熱されて二次電池の温度が上昇し、充電効果が低下し、更には二次電池の寿命を短くするという不都合があった。
本発明は、簡易な全体構成であり、二次電池の充放電が効率的且つ安定的であるハイブリッド型荷役機械、及び同機械の制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を解決するために為されたものである。本発明の荷役機械は、
モータと、
二次電池と、
エンジンの動力により発電する発電機と、
上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
上記二次電池の電池電圧を検出する電池モニタと、
上記コンバータと上記二次電池との間に挿入されたスイッチ手段と、
上記コンバータの出力電圧と、上記電池モニタにより検出される電池電圧との電圧差に基づいて上記スイッチ手段のオン・オフ動作を制御する制御装置とを含み、
上記制御装置は、上記電圧差が所定値以上のときに上記スイッチ手段を所定周期でオン・オフさせるよう制御し、上記電圧差が所定値より小さいときに上記スイッチ手段をオンさせるように制御する。
モータと、
二次電池と、
エンジンの動力により発電する発電機と、
上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
上記二次電池の電池電圧を検出する電池モニタと、
上記コンバータと上記二次電池との間に挿入されたスイッチ手段と、
上記コンバータの出力電圧と、上記電池モニタにより検出される電池電圧との電圧差に基づいて上記スイッチ手段のオン・オフ動作を制御する制御装置とを含み、
上記制御装置は、上記電圧差が所定値以上のときに上記スイッチ手段を所定周期でオン・オフさせるよう制御し、上記電圧差が所定値より小さいときに上記スイッチ手段をオンさせるように制御する。
上記二次電池が、積層型ニッケル水素電池であることが好ましい。
上記所定値は、上記スイッチ手段のオン・オフ制御の開始を決定するために使用されるときは、第1の値に設定され、上記スイッチ手段のオン・オフ制御の停止を決定するために使用されるときは、前記第1の値よりも小さい第2の値に設定されることが好ましい。
上記二次電池と、上記コンバータとの間にリアクトルを挿入してもよい。
上記スイッチ手段は、高速度遮断機または半導体スイッチであることが好ましい。
上記発電機と独立に若しくは並列して外部から交流電力源が接続してもよい。
更に、本発明は、荷役機械の制御方法であって、
上記荷役機械は、
モータと、
二次電池と、
エンジンの動力により発電する発電機と、
上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと
を含んでおり、
上記制御方法は、
(1)上記コンバータの出力電圧と上記二次電池の電池電圧の夫々を検出するステップと、
(2)上記コンバータの出力電圧と上記二次電池の電池電圧との電圧差が、所定値以上のときに、上記コンバータと上記二次電池とを所定周期で断続的に接続するステップと、
(3)上記電圧差が、所定値以下のときに、上記コンバータと上記二次電池とを継続して接続するステップと
を含む。
上記荷役機械は、
モータと、
二次電池と、
エンジンの動力により発電する発電機と、
上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと
を含んでおり、
上記制御方法は、
(1)上記コンバータの出力電圧と上記二次電池の電池電圧の夫々を検出するステップと、
(2)上記コンバータの出力電圧と上記二次電池の電池電圧との電圧差が、所定値以上のときに、上記コンバータと上記二次電池とを所定周期で断続的に接続するステップと、
(3)上記電圧差が、所定値以下のときに、上記コンバータと上記二次電池とを継続して接続するステップと
を含む。
本発明を利用することにより、簡易な全体構成であり、二次電池の充放電が効率的且つ安定的であるハイブリッド型荷役機械、及び同機械の制御方法が実現される。
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
1.荷役機械の構成
図1に、本発明の実施形態のシステム構成を含む荷役機械の外観を概略的に示す。本実施形態の荷役機械100は、港湾等の荷役作業に使用されるクレーン装置の一つであるゴムタイヤ式ガントリークレーン(RTG:Rubber Tired Gantry crane)であり、トランスファークレーンと称されることもある。荷役機械100は、コンテナ101を吊り上げるスプレッダ103と、巻き上げ及び巻き下げによりスプレッダ103を上昇及び下降させるワイヤーロープ109と、スプレッダ103を横行させるためのトラバーサ105と、前後の方向に走行が可能なタイヤ107と、を有する。荷役機械100は、コンテナ101をスプレッダ103で吊り上げ、スプレッダ103に取り付けられたワイヤーロープ109を巻き上げてスプレッダ103を上昇させ、トラバーサ105を所望の位置まで横行させた後、ワイヤーロープ109を巻き下げてスプレッダ103を下降させることにより、コンテナ101の積み下ろしを行う。また、荷役機械100は、タイヤ107による走行によって、任意の位置に移動することができる。
図1に、本発明の実施形態のシステム構成を含む荷役機械の外観を概略的に示す。本実施形態の荷役機械100は、港湾等の荷役作業に使用されるクレーン装置の一つであるゴムタイヤ式ガントリークレーン(RTG:Rubber Tired Gantry crane)であり、トランスファークレーンと称されることもある。荷役機械100は、コンテナ101を吊り上げるスプレッダ103と、巻き上げ及び巻き下げによりスプレッダ103を上昇及び下降させるワイヤーロープ109と、スプレッダ103を横行させるためのトラバーサ105と、前後の方向に走行が可能なタイヤ107と、を有する。荷役機械100は、コンテナ101をスプレッダ103で吊り上げ、スプレッダ103に取り付けられたワイヤーロープ109を巻き上げてスプレッダ103を上昇させ、トラバーサ105を所望の位置まで横行させた後、ワイヤーロープ109を巻き下げてスプレッダ103を下降させることにより、コンテナ101の積み下ろしを行う。また、荷役機械100は、タイヤ107による走行によって、任意の位置に移動することができる。
図2に、荷役機械100のシステム構成をブロック図で示す。荷役機械100は、交流電力を出力するエンジン発電機2と、エンジン発電機2に接続されたインバータ4と、インバータ4から出力される電力により駆動されるモータ群6a、6b、6cと、を有する。エンジン発電機2は、エンジン22とエンジン22に接続された発電機24とにより構成される。本実施形態において、エンジン22は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであるが、他のタイプの燃料であってもよい。エンジン22が定格回転しているとき発電機24は定格電圧を出力し、エンジン22がアイドル状態のとき発電機24の出力は行われない。インバータ4は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ部42と、直流電力を交流電力に変換するインバータ部群44a、44b、44cとを有する。インバータ(4のインバータ部群44a、44b、44c)から出力される交流電力は、モータ群6a、6b、6cに供給される。なお以下では、インバータ4内のコンバータ部42とインバータ部群44a、44b、44cとの間の接続線を、通例に従って、インバータ4の「直流母線」と称するものとする。
モータ群6a、6b、6cは、図1に示すワイヤーロープ109の巻き上げを行うための巻き上げ用モータ6aと、荷役機械100を走行させるための走行用モータ6bと、トラバーサ105を横行するための横行用モータ6cとから構成される。これらに対応してインバータ部群44a、44b、44cも、巻き上げ用モータ6aに交流電力を供給する第1のインバータ部44aと、走行用モータ6bに交流電力を供給する第2のインバータ部44bと、横行用モータ6cに交流電力を供給する第3のインバータ部44cとから構成される。
また、荷役機械100は、インバータ4の直流母線に接続されたDC/ACコンバータ18と、DC/ACコンバータ18に接続された補機20とを備える。補機20は、荷役動作時だけでなく、荷役動作時以外においても電力を必要とするものであって、例えば、荷役機械100に設けられた照明装置や運転室の空調設備、油圧ユニット(油圧ポンプ等)などである。
荷役機械100は、さらに、二次電池8を備える。二次電池8は、平滑リアクトル16及び高速度遮断機14を介してインバータ4の直流母線に接続される。さらに、荷役機械100は、二次電池8の電圧を検出する電池モニタ10と、上記直流母線における電圧と電池モニタ10により検出される電池電圧との差に基づいて、高速度遮断機14のオン/オフの発生を制御する制御装置12と、を有する。
このように本実施形態では、二次電池8は、インバータ4の直流母線とDC/DCコントローラ等の充放電制御装置を介さずに接続される。このため、荷役機械100の構成を簡単化でき小型化することができる。更に、荷役機械100の製造コストを低減できる。このような構成を実現する二次電池8の特性を説明する。
本実施形態において、二次電池8はニッケル水素単電池を直列に接続した積層型ニッケル水素電池で構成する。積層型ニッケル水素電池は、対向して設けられた一対の板状の集電体の間に、セパレータによって仕切られた正極セルと負極セルとを有する複数の単位電池が、互いに隣り合う一方の前記単位電池の正極セルと他方の前記単位電池の負極セルとが対向するように積層されてなる電池モジュールである。後述するように、ニッケル水素電池は、SOC(state of charge)の変動による電圧変動が小さいという特性を有している。このため、二次電池を、DC/DCコントローラ等の充放電制御装置を介さずに、インバータ4の直流母線に直接接続することが可能となる。二次電池の出力電圧は、単位電池の積層数によって調整することができる。ニッケル水素電池の場合は、例えば1.2V単位の小さな単位で二次電池の出力電圧を調整することができる。
2.荷役機械のパワー制御
図2を参照し、荷役機械100のパワー制御について説明する。エンジン発電機2で発電された交流電圧はインバータ4に供給される。インバータ4において、エンジン発電機2から入力した交流電圧はコンバータ部42により直流電圧に変換され、各インバータ部44a〜44cに供給される。各インバータ部44a〜44cは、コンバータ部42からの直流電圧をそれぞれ所定の交流電圧に変換し、各モータ6a〜6cに供給する。また、DC/ACコンバータ18はコンバータ部42からの直流電圧を所定の電圧値、周波数の交流電圧に変換して補機20に供給する。
図2を参照し、荷役機械100のパワー制御について説明する。エンジン発電機2で発電された交流電圧はインバータ4に供給される。インバータ4において、エンジン発電機2から入力した交流電圧はコンバータ部42により直流電圧に変換され、各インバータ部44a〜44cに供給される。各インバータ部44a〜44cは、コンバータ部42からの直流電圧をそれぞれ所定の交流電圧に変換し、各モータ6a〜6cに供給する。また、DC/ACコンバータ18はコンバータ部42からの直流電圧を所定の電圧値、周波数の交流電圧に変換して補機20に供給する。
負荷(モータ6a〜6c、補機20)に対しては、エンジン発電機2のみならず二次電池8からも駆動のための電力が供給される。例えば、エンジン発電機2が停止時に、または、エンジン発電機2が駆動中それと協働して、二次電池8から負荷へ電力が供給可能となっている。また、二次電池8は、エンジン発電機2で発電された電力または、荷物の巻き下げ時に巻上げ用モータ6aで発電された回生電力により充電される。その際、電池モニタ10は、二次電池10の電圧を検出し、その電圧情報を制御装置12に送信する。制御装置12は、検出した電圧値に基づき、高速度遮断機14をオン/オフすることで二次電池10の充電制御を行う。以下、制御装置12による二次電池の充電制御について具体的に説明する。
2.1.間欠方式による二次電池充電制御
前述のように、本実施形態では、二次電池8は、インバータ4の直流母線に対して、平滑リアクトル16及び高速度遮断機14を介して接続されている。すなわち、二次電池8は、充放電制御装置を介さずにインバータ4の直流母線に実質的に直結されている。
前述のように、本実施形態では、二次電池8は、インバータ4の直流母線に対して、平滑リアクトル16及び高速度遮断機14を介して接続されている。すなわち、二次電池8は、充放電制御装置を介さずにインバータ4の直流母線に実質的に直結されている。
このため、図2に示す荷役機械100のシステム構成にて、二次電池8における電池電圧が低いとき(即ち、二次電池8の充電が殆どされていないとき)に、二次電池8が、発電機24から定格の交流電圧が供給されている状態でインバータ4の直流母線に接続されると、インバータ4の直流母線の電圧と電池電圧との差が大きいため、二次電池8へ一時的に非常に大きな突入電流(過電流)が流れることになる。
このような突入電流(過電流)が二次電池8に流れ込むと、二次電池8は発熱し、発熱により二次電池の内部抵抗が増大し、その結果二次電池8の充電効率が悪くなる。更に、二次電池の発熱により、二次電池自体の寿命が短くなる。
また、二次電池8における電池電圧が低い状態、すなわち、電池容量が低い状態で、過大な電流により二次電池8を充電すると、二次電池に充電可能な容量が小さくなる、という不都合が生じる。例えば、ある二次電池を1時間で0%から100%まで一定電流で充電する充電速度の条件は「1C」と表されるが、2Cや3Cなどの急速な充電を行うと、結果その二次電池が、所定の電池容量以上に充電できない、という現象が生じる。そうすると、二次電池の単位体積当りに蓄えられるエネルギーが、想定の数値よりもかなり低くなる。
以上のような不都合を解消するために、本実施形態の荷役機械100では、平滑リアクトル16及び高速度遮断機143を、インバータ4の直流母線と二次電池8との間に設けている。そして、制御装置12が、二次電池8の電圧(充電状態)が低いときに、高速度遮断機14を間欠的にオン/オフさせることで、過電流の二次電池8への流入を防止する。
具体的には、制御装置12は、インバータ4の直流母線の電圧と、電池モニタ10により検出される二次電池8の電池電圧とを監視し、インバータ4の直流母線の電圧と電池電圧の差ΔVが、所定値(図3(1)のVα、例えば20V)以上である場合に、高速度遮断機14を間欠的にオン/オフさせるように制御信号を高速度遮断機14へ送信する。
なお、インバータ4の直流母線の電圧は、例えば、インバータ部44a、44b、44cの入口に設けられる電圧計にて計測されるコンバータ部42の出口電圧であればよい。
図3(3)は、制御装置12から高速度遮断機14へ送信される制御信号の例を示す。同図に示すように、高速度遮断機14のオン/オフは、所定の周期で行われる。図3(2)に、高速度遮断機14のオン/オフ制御により、二次電池8に流入する電流Ibatの波形を示す。高速度遮断機14にこのようなオン/オフ信号が与えられることと、高速度遮断機14の直前に平滑リアクトル16が設けられていることにより、二次電池8に流入する電流の波形は、図3(2)に示すように変化する。つまり、二次電池8に流入する電流は、過電流にまで到らずに徐々に減衰するノコギリ波状のものとなる。
インバータ4から二次電池8へ(図3(2)に示す)電流が流れることで、図3(1)に示すように、充電が進む結果ΔVは徐々に小さくなる。本実施形態の制御装置12は、ΔVが所定値(図3(1)のVα)以下になれば、高速度遮断機14のオン/オフ制御を停止し、高速度遮断機14を常時オンさせる制御信号を送信する。以後、高速度遮断機14のオン状態を継続させる。
以上のように、制御装置12は、ΔVが所定値Vα(例えば20V)より小さいときには高速度遮断機14がオン状態となるように制御するが、ΔVが所定値Vα以上となれば、高速度遮断機14を間欠的にオン/オフするよう制御する。
なお、高速度遮断機14のオン/オフ制御と常時オン制御とを切替える際の基準となる所定値についてヒステリシスを設けてもよい。すなわち、図4に示すように、高速度遮断機14のオン/オフ制御の開始を決定するために使用される所定値Vαと、高速度遮断機14のオン/オフ制御の停止を決定するために使用される所定値Vβとを異ならせても良い。具体的には、Vα>Vβとなるように、例えばVα=20V>Vβ=15Vとなるように設定する。このようにヒステリシスを設けることで、高速度遮断機14の不必要な切り替えを防ぎ制御の安定化を図ることができる。
高速度遮断機14のオン/オフ周期は、様々に設定され得る。平滑リアクトル16の有するリアクタンスをL、回路抵抗をRとすると、図3(2)の電池充電電流(Ibat)のノコギリ波状部分の曲線形状は、これらL及びRにより決まる平滑リアクトル16の放電の時定数により決定される。オン/オフ周期はこれらL及びR(により決まる平滑リアクトル16の放電の時定数)に基づいて、適宜決定されるのが好ましい。
3.ニッケル水素電池の特性
ニッケル水素電池の特性について説明する。図5に、各種電池等のSOC(state of charge)に対する電圧変化を示すSOC特性を示す。曲線aはニッケル水素電池の電圧変化、曲線bは鉛蓄電池の電圧変化、曲線cはリチウムイオン電池の電圧変化、曲線dは電気二重層キャパシタの電圧変化を示す。SOCの変動に対する電圧変化(ΔV/ΔSOC)は、ニッケル水素電池で約0.1、鉛蓄電池で約1.5、リチウムイオン電池で約2、電気二重層キャパシタで約3になっている。つまり、同じ電圧変化を想定すれば、ニッケル水素電池は、鉛蓄電池の1/15に、リチウムイオン電池の1/20に、電気二重層キャパシタの1/30に電池容量を小さくできる。よって、これに相応して電池寸法を小さくすることができる。
ニッケル水素電池の特性について説明する。図5に、各種電池等のSOC(state of charge)に対する電圧変化を示すSOC特性を示す。曲線aはニッケル水素電池の電圧変化、曲線bは鉛蓄電池の電圧変化、曲線cはリチウムイオン電池の電圧変化、曲線dは電気二重層キャパシタの電圧変化を示す。SOCの変動に対する電圧変化(ΔV/ΔSOC)は、ニッケル水素電池で約0.1、鉛蓄電池で約1.5、リチウムイオン電池で約2、電気二重層キャパシタで約3になっている。つまり、同じ電圧変化を想定すれば、ニッケル水素電池は、鉛蓄電池の1/15に、リチウムイオン電池の1/20に、電気二重層キャパシタの1/30に電池容量を小さくできる。よって、これに相応して電池寸法を小さくすることができる。
図5に示すように、曲線aで示されるニッケル水素電池は、他の電池等に比較して電圧の変動に対するSOCの変動が広い範囲Sという特性を有する。すなわち、ニッケル水素電池は、SOCの変動に対して電池電圧の変動が小さい。これに比べて、曲線b、c、dで示される他の電池等では、SOCの変動に対して電池電圧の変動が大きい。例えば、SOCの中央値でみれば、ニッケル水素電池では、中央値の電圧をV1とし、電圧変動が範囲dV1内におさまるように使用する場合、SOCの範囲Sのほぼ全てにおいて使用することができ、電池容量を有効に利用することができる。これに対し、鉛蓄電池を中央値の電圧をV2とし、電圧変動がdV2内におさまるように使用する場合には、SOCが狭い範囲でしか使用することができず、電池容量を有効に利用できない。同様に、リチウムイオン電池を中央値の電圧をV3とし電圧変動が範囲dV3内におさまるように使用する場合には、SOCが狭い範囲でしか使用することができず、電池容量を有効に利用できない。ここで、電圧変動範囲の大きさは、dV1/V1=dV2/V2=dV3/V3とする。
したがって、SOCが広い範囲S(例えば、15〜85パーセント)で変動しても、それに対する電池電圧の変動幅が非常に小さく抑えられるので、本実施形態では、DC/DCコンバータ(電力コンバータ)を介することなく、二次電池8がインバータ4の直流母線に直接に接続される。このことにより、本実施形態では、大規模な且つ非常に高価な装置であるDC/DCコンバータの設置を省きつつ、二次電池8の充放電が効率的且つ安定的であるハイブリッド型荷役機械が実現される。
なお、本発明において、二次電池8は積層型ニッケル水素電池に限定されなくてもよい。積層型ニッケル水素電池でない場合には、二次電池8はSOCの変動に対して電池電圧の変動ができるだけ小さいことが好ましい。
4.変形例
高速度遮断機14は、半導体スイッチに置き換えられてもよい。その場合、半導体スイッチに、制御装置12からのオン/オフ信号が与えられることになる。また、平滑リアクトル16は、高速度遮断機14と二次電池8との間に設けられてもよい。また、エンジン発電機2の側にこれと並列に若しくは独立して外部から供給される交流電力源が存在してもよい。
高速度遮断機14は、半導体スイッチに置き換えられてもよい。その場合、半導体スイッチに、制御装置12からのオン/オフ信号が与えられることになる。また、平滑リアクトル16は、高速度遮断機14と二次電池8との間に設けられてもよい。また、エンジン発電機2の側にこれと並列に若しくは独立して外部から供給される交流電力源が存在してもよい。
本発明は、インバータの直流母線の電圧と電池電圧との差が大きくなる可能性が高いような荷役機械で利用されることが、好ましい。従って、荷役機械がジブクレーン等であっても、本発明が好適に適用され得る。
2・・・エンジン発電機、4・・・インバータ、6a・・・巻き上げ用モータ、6b・・・走行用モータ、6c・・・横行用モータ、8・・・二次電池、10・・・電池モニタ、12・・・制御装置、14・・・高速度遮断機、16・・・平滑リアクタンス、18・・・DC/ACコンバータ、20・・・補機、22・・・エンジン、24・・・発電機、42・・・コンバータ部、44a・・・第1のインバータ部、44b・・・第2のインバータ部、44c・・・第3のインバータ部、100・・・荷役機械、101・・・コンテナ、103・・・スプレッダ、105・・・トラバーサ、107・・・タイヤ、109・・・ワイヤーロープ。
Claims (7)
- モータと、
二次電池と、
エンジンの動力により発電する発電機と、
上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
上記二次電池の電池電圧を検出する電池モニタと、
上記コンバータと上記二次電池との間に挿入されたスイッチ手段と、
上記コンバータの出力電圧と、上記電池モニタにより検出される電池電圧との電圧差に基づいて上記スイッチ手段のオン・オフ動作を制御する制御装置とを含み、
上記制御装置は、上記電圧差が所定値以上のときに上記スイッチ手段を所定周期でオン・オフさせるよう制御し、上記電圧差が所定値より小さいときに上記スイッチ手段をオンさせるように制御する
荷役機械。 - 上記二次電池が、積層型ニッケル水素電池である請求項1に記載の荷役機械。
- 上記所定値は、上記スイッチ手段のオン・オフ制御の開始を決定するために使用されるときは、第1の値に設定され、上記スイッチ手段のオン・オフ制御の停止を決定するために使用されるときは、前記第1の値よりも小さい第2の値に設定される請求項1又は2に記載の荷役機械。
- 上記二次電池と、上記コンバータとの間にリアクトルを挿入した請求項1に記載の荷役機械。
- 上記スイッチ手段は、高速度遮断機または半導体スイッチである請求項1に記載の荷役機械。
- 上記発電機と独立に若しくは並列して外部から交流電力源が接続してなる請求項1乃至5のうちのいずれか一に記載の荷役機械。
- 荷役機械の制御方法であって、
上記荷役機械は、
モータと、
二次電池と、
エンジンの動力により発電する発電機と、
上記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、上記コンバータからの直流電力を交流電力に変換するインバータと
を含んでおり、
上記制御方法は、
(1)上記コンバータの出力電圧と上記二次電池の電池電圧の夫々を検出するステップと、
(2)上記コンバータの出力電圧と上記二次電池の電池電圧との電圧差が、所定値以上のときに、上記コンバータと上記二次電池とを所定周期で断続的に接続するステップと、
(3)上記電圧差が、所定値以下のときに、上記コンバータと上記二次電池とを継続して接続するステップと
を含む荷役機械の制御方法。
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