JP2012012149A - Crane control device and crane device - Google Patents

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三菱重工業株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel consumption of an engine in a crane device.SOLUTION: An operation mode is switched to an operation mode A of supplying electric power to loads 30 and 40 from a battery 52, an operation mode B of charging the battery 52 by regenerative electric power regenerated from the load 30, an operation mode C of supplying the electric power to the loads 30 and 40 from an engine generator 21 and the battery 52 and an operation mode D of charging the battery 52 from the engine generator 21. In the operation mode C, a discharge current from the battery 52 and a generated current from the engine generator 21 are supplied to the loads 30 and 40. When transferring to the operation mode C from the operation mode A, a power supply balance by the discharge current of the battery 52 and a generator current of the engine generator 21 corresponding to the battery charging ratio SOC and the size of the loads 30 and 40 (for example, the load sharing ratio of the battery 52 and the engine generator 21) is preset before increasing the load.

Description

本発明は、コンテナ等の荷物の積み降ろし、積み込み等の運搬時に用いられるクレーン装置のクレーン制御装置、及びクレーン装置に関するものである。   The present invention relates to a crane control device and a crane device of a crane device that is used during loading and unloading of cargo such as containers and carrying such as loading.
港湾等においては、クレーン装置によって船舶或いはトレーラへのコンテナの積み込み及び船舶或いはトレーラからのコンテナの積み降ろし等の運搬作業が行われている。この種のクレーン装置としては、車輪によって路面上を自走するクレーンが知られている。このクレーンは、上部に昇降装置を有する門型に構成された架台の両下端部に車輪が設けられ、この車輪によって走行可能とされたものであり、車輪を駆動させるための走行モータ、コンテナを吊り上げるための巻き取りモータ、吊り上げたコンテナを水平方向へ移動させる横行モータを有している。そして、このクレーンには、エンジン発電機が搭載されており、このエンジン発電機によって発電した電力を各モータへ供給している。   In harbors and the like, transport operations such as loading of containers onto a ship or trailer and loading and unloading of containers from a ship or trailer are performed by a crane device. As this kind of crane apparatus, the crane which self-propels on the road surface with a wheel is known. This crane is provided with wheels at both lower ends of a gantry that has a lifting device at the top, and can be driven by these wheels. A traveling motor and a container for driving the wheels are provided. A winding motor for lifting and a traverse motor for moving the lifted container in the horizontal direction are provided. An engine generator is mounted on the crane, and the electric power generated by the engine generator is supplied to each motor.
ところで、エンジン発電機によって発電した電力により各モータを駆動する場合、クレーン作業の中で、実際に吊り作業を行っていない荷役待機中の場合であっても、エンジンの運転を継続しなければならない。すなわち、荷役待機中であっても、照明装置、空調設備等の補機を駆動し、巻上クラッチ、巻上ブレーキ等の補機の油圧ポンプ等を駆動するためにエンジン発電機の運転を継続することが必要とされる。このように、荷役待機中においても、エンジン発電機は、エンジンを所謂アイドリング状態にして発電し続けなければならない。   By the way, when each motor is driven by the electric power generated by the engine generator, the engine must be continuously operated even when the crane is in a cargo handling standby state where the suspension work is not actually performed. . In other words, even when waiting for cargo handling, the engine generator continues to operate to drive auxiliary equipment such as lighting equipment and air conditioning equipment, and to drive hydraulic pumps of auxiliary equipment such as hoisting clutches and hoisting brakes. It is necessary to do. As described above, even during the cargo handling standby, the engine generator has to keep the engine in a so-called idling state and continue to generate power.
この荷役待機中においては、効率(燃料消費率)の悪い低負荷領域でエンジンを運転することになり、エネルギーロスが大きく燃費が悪いというだけでなく、排気ガス、騒音等が生じていた。そこで、省エネルギー化、環境保全対策を図るために蓄電池装置を備えるクレーンの開発が進められている。   During this loading / unloading operation, the engine is operated in a low load region where efficiency (fuel consumption rate) is low, and not only energy loss is large and fuel consumption is bad, but also exhaust gas, noise, and the like are generated. Therefore, development of a crane equipped with a storage battery device is being promoted in order to save energy and take measures for environmental conservation.
なお、蓄電池装置を備えるクレーン装置及びクレーン制御方法がある(特許文献1を参照)。この特許文献1のクレーン装置は、蓄電装置の蓄電電力を補機設備で利用することを目的としている。   In addition, there exists a crane apparatus and a crane control method provided with a storage battery apparatus (refer patent document 1). The crane apparatus of this patent document 1 aims at using the electrical storage electric power of an electrical storage apparatus with auxiliary equipment.
特開2008−247591号公報JP 2008-247591 A
特許文献1のクレーン装置は、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当該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当該クレーン装置の補機設備へ電力を供給している。しかしながら、この特許文献1のクレーン装置は、低負荷時に発電機の回転数を抑えることで燃費を改善する発明であり、より燃費の改善に効果があるアイドリング時間の長期化を実現する発明ではない。また、そのような構成とはなっていない。   The crane device disclosed in Patent Document 1 stores surplus power output from an engine power generator or inverter to a common bus in a power storage device, and outputs the stored power to the common bus when DC power is insufficient. The DC power on the line is converted into AC power and supplied to the auxiliary equipment of the crane apparatus. However, the crane device of Patent Document 1 is an invention that improves fuel efficiency by suppressing the number of revolutions of the generator at low loads, and is not an invention that realizes a prolonged idling time that is more effective in improving fuel efficiency. . Moreover, it is not such a structure.
また、蓄電装置を備えるクレーン装置では、低負荷(例えば、補機のみの運転)の状態においては、蓄電装置のみにより負荷に電力を供給し、エンジンをアイドル状態、または停止状態にすることができる。しかしながら、負荷が低負荷から高負荷(例えば、走行モータ運転)に移行すると、アイドル状態から定格回転数までエンジン回転数を上昇させる必要があり、負荷上昇に電力供給が追いつかないという場合も生じる。   Further, in a crane apparatus including a power storage device, in a low load state (for example, operation of only an auxiliary machine), power can be supplied to the load only by the power storage device, and the engine can be in an idle state or a stopped state. . However, when the load shifts from a low load to a high load (for example, travel motor operation), it is necessary to increase the engine speed from the idle state to the rated speed, and the power supply may not be able to catch up with the load increase.
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、クレーン装置における燃費の改善を図ることができ、さらには、負荷が上昇してンジン発電機から電力供給を開始する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる、クレーン制御装置及びクレーン装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to improve fuel efficiency in the crane device, and further, the load is increased and power supply from the engine generator is started. It is an object of the present invention to provide a crane control device and a crane device that can avoid the problem that the power supply cannot catch up with the load increase.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のクレーン制御装置は、原動機により駆動される発電機と、荷役作業を行う装置となる複数の負荷と、前記発電機に接続され前記負荷に電力を供給するバッテリを有する蓄電装置と、前記発電機と前記蓄電装置と前記複数の負荷とを制御する制御部と、から構成され、前記制御部は、前記発電機からの電力を遮断して前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードA、前記負荷から回生される回生電力により前記バッテリを充電する負荷回生モードである運転モードB、前記発電機及び前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する並列給電モードである運転モードC、前記発電機から前記バッテリを充電する運転モードDのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、前記運転モードCでは、前記負荷に対して所定の電流値以上の負荷電流が必要とされる場合に、前記蓄電装置からの放電電流と、前記発電機の発電電流を前記負荷に供給すると共に、前記運転モードAから運転モードCに移行する際には、前記負荷の増大に先立って、前記負荷の大きさと、前記蓄電装置及び発電機から供給される電力とに応じた給電収支を予め設定しておくことを特徴とする。   The present invention has been made in order to solve the above problems, and a crane control device according to the present invention is connected to a generator driven by a prime mover, a plurality of loads serving as a device for performing a cargo handling operation, and the generator. And a control unit that controls the power generator, the power storage device, and the plurality of loads. The control unit is configured to control power from the power generator. An operation mode A that is a battery power supply mode that supplies power to the load from the power storage device, an operation mode B that is a load regeneration mode in which the battery is charged by regenerative power regenerated from the load, and the generator And an operation mode C, which is a parallel power supply mode for supplying power from the power storage device to the load, and an operation mode D for charging the battery from the generator. In the operation mode C, when a load current greater than a predetermined current value is required for the load, a discharge current from the power storage device and a power generation current of the generator When the operation mode A is shifted from the operation mode A to the operation mode C, the load size and the power supplied from the power storage device and the generator are increased prior to the increase in the load. The power supply balance according to this is preset.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記運転モードAから運転モードCに移行した場合に、前記バッテリのバッテリ充電率SOCと前記負荷の大きさとに応じた値の前記蓄電装置からの放電電流を供給するとともに、前記原動機の回転数を所定の回転数まで上昇させて、前記発電機から前記負荷に発電電流を供給することを特徴とする。   In the crane control device according to the present invention, when the control unit shifts from the operation mode A to the operation mode C, the power storage device has a value corresponding to the battery charge rate SOC of the battery and the magnitude of the load. A discharge current is supplied from the generator, and the number of rotations of the prime mover is increased to a predetermined number of rotations, and the generation current is supplied from the generator to the load.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記運転モードAにおいて、前記負荷の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合に、前記原動機の回転数を予め所定の回転数まで上昇させることを特徴とする。   Further, in the crane control device of the present invention, when it is determined that the operation mode corresponding to the increase in the load occurs in the operation mode A, the control unit sets the number of rotations of the prime mover to a predetermined number of rotations in advance. It is characterized by being raised.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記運転モードDにおいて前記バッテリを充電する際に、前記負荷の大きさと前記バッテリのバッテリ充電率SOCとに応じて、前記バッテリへの充電速度を変化させることを特徴とする。   Further, the crane control device of the present invention changes the charging speed of the battery according to the magnitude of the load and the battery charge rate SOC of the battery when charging the battery in the operation mode D. It is characterized by.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記負荷の大きさが所定の値以下の場合には、前記バッテリ充電率SOCの値に応じて前記充電速度を第1の充電速度または第2の充電速度(第1の充電速度<第2の充電速度)に設定し、前記負荷の大きさが所定の値以上の場合には、前記バッテリ充電率SOCの値に無関係に前記充電速度を第1の充電速度に設定することを特徴とする。   Moreover, the crane control apparatus of this invention WHEREIN: When the magnitude | size of the said load is below a predetermined value, according to the value of the said battery charge rate SOC, the said charge speed is 1st charge speed or 2nd charge speed. When (first charging speed <second charging speed) is set and the load is greater than or equal to a predetermined value, the charging speed is set to the first charging regardless of the value of the battery charging rate SOC. It is set to speed.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記バッテリへの充電は、前記バッテリの充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電であるCC充電を行い、前記バッテリの充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電であるCV充電を行うCC−CV充電により行われ、前記バッテリの充電速度を変化させる際は、前記定電流充電の電流値、及び前記定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。   In the crane control device of the present invention, the battery is charged by performing CC charging, which is constant current charging, at the initial stage of charging when the charging voltage of the battery is low, and the charging voltage of the battery is set to a predetermined voltage. After reaching, it is performed by CC-CV charging which performs CV charging which is constant voltage charging. When changing the charging speed of the battery, at least the current value of the constant current charging and the voltage value of the constant voltage charging are at least It is characterized by changing one side.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記バッテリ充電率SOCに応じてバッテリの許容最大放電電流と最小放電電流とを予め設定し、前記負荷の大きさが第1の負荷閾値を超えて運転モードAから運転モードCに移行した場合において、前記負荷の大きさが前記第1の負荷閾値を超えて第2の負荷閾値(第1の負荷閾値<第2の負荷閾値)に到達するまでの間は前記バッテリの放電電流を前記許容最大放電電流から前記最小放電電流まで漸減させ、残りの負荷電流を前記発電機の発電電流により供給し、前記負荷が前記第2の負荷閾値を超えてさらに増大する場合は、前記発電機の発電電流を継続して供給するとともに、前記発電機の発電電流では不足する負荷電流を前記バッテリから前記許容最大放電電流の範囲内で供給することを特徴とする。   In the crane control device of the present invention, the control unit presets an allowable maximum discharge current and a minimum discharge current of the battery in accordance with the battery charge rate SOC, and the magnitude of the load is a first load threshold value. When the operation mode A is shifted from the operation mode A to the operation mode C, the magnitude of the load exceeds the first load threshold value and becomes the second load threshold value (first load threshold value <second load threshold value). In the meantime, the discharge current of the battery is gradually reduced from the allowable maximum discharge current to the minimum discharge current, the remaining load current is supplied by the generated current of the generator, and the load is the second load threshold value. In the case of further increase exceeding the generator, the generator current is continuously supplied, and the load current that is insufficient with the generator generator current is supplied from the battery within the range of the allowable maximum discharge current. And wherein the Rukoto.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記所定の回転数は原動機の定格回転数であることを特徴とする。   In the crane control device according to the present invention, the predetermined rotational speed is a rated rotational speed of a prime mover.
また、本発明のクレーン制御装置は、前記負荷の大きさは、前記荷役作業を行う装置となる複数の負荷の内で稼動される負荷の種類に応じて判定されることを特徴とする。   Further, the crane control device of the present invention is characterized in that the magnitude of the load is determined according to the type of load that is operated among a plurality of loads that are devices for performing the cargo handling operation.
また、本発明のクレーン装置は、上記のいずれかに示したクレーン制御装置と、前記負荷として駆動され、前記制御部から出力される運転指令に応じて駆動されるモータと、前記制御部により駆動制御される補機と、を備えることを特徴とする。   Moreover, the crane apparatus of the present invention is driven by the crane control apparatus shown in any of the above, a motor driven as the load and driven in accordance with an operation command output from the control section, and the control section. And an auxiliary machine to be controlled.
本発明のクレーン制御装置によれば、運転モードを、蓄電装置(バッテリ)から負荷に電力を供給する運転モードA、負荷から回生される回生電力により蓄電装置を充電する運転モードB、発電機及び蓄電装置から負荷に電力を供給す運転モードC、発電機から蓄電装置を充電する運転モードDのそれぞれの運転モードに切り替える。そして、運転モードCでは、蓄電装置から負荷に所定の電流値の放電電流を供給し、残りの必要な負荷電流を発電機から負荷に供給する。すなわち、負荷からの回生電力により蓄電装置を充電するとともに、負荷に電力を供給する場合は、蓄電装置から負荷に放電電流を流すようにする。また、負荷の上昇に先立って、負荷の大きさと、蓄電装置及び発電機から供給される電力と応じた給電収支(例えば、蓄電装置と発電機との負荷分担比率)を予め設定しておく。
これにより、原動機(エンジン)により駆動されるエンジン発電機に接続された蓄電装置(バッテリ)を有効に活用して、原動機のアイドリング時間を長くすることができるので、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。また、負荷の上昇によりエンジン発電機から負荷に電力を供給する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
According to the crane control device of the present invention, the operation mode is an operation mode A for supplying power from the power storage device (battery) to the load, an operation mode B for charging the power storage device with regenerative power regenerated from the load, a generator, The operation mode C for supplying power from the power storage device to the load and the operation mode D for charging the power storage device from the generator are switched to each operation mode. In operation mode C, a discharge current having a predetermined current value is supplied from the power storage device to the load, and the remaining necessary load current is supplied from the generator to the load. That is, the power storage device is charged with regenerative power from the load, and when power is supplied to the load, a discharge current is allowed to flow from the power storage device to the load. Prior to the increase in load, a power supply balance (for example, a load sharing ratio between the power storage device and the generator) according to the magnitude of the load and the power supplied from the power storage device and the power generator is set in advance.
As a result, the power storage device (battery) connected to the engine generator driven by the prime mover (engine) can be effectively utilized to increase the idle time of the prime mover, thereby improving the fuel efficiency of the crane device. be able to. Further, when power is supplied from the engine generator to the load due to an increase in load, the problem that the power supply cannot catch up with the increase in load can be avoided.
本発明の実施形態に係わるクレーン制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crane control apparatus concerning embodiment of this invention. 運転モードの種類について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the kind of operation mode. 運転モードCにおける電流の流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a current flow in an operation mode C. 要求動力に対するエンジンとバッテリと負荷分担について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an engine, a battery, and load sharing with respect to required power. エンジンの燃費特性について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fuel consumption characteristic of an engine. バッテリ充電率SOCに応じて動力配分を行う具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example which distributes motive power according to battery charge rate SOC. 第2の実施形態におけるエンジン回転数の立ち上がり遅れを回避する例を示す図である。It is a figure which shows the example which avoids the rising delay of the engine speed in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における動作モードを整理して示した図である。It is the figure which arranged and showed the operation mode in a 2nd embodiment. 第3の実施形態におけるバッテリ充電モードの選択条件を示す図である。It is a figure which shows the selection conditions of the battery charge mode in 3rd Embodiment. 本発明に係わるクレーン装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the crane apparatus concerning this invention.
最初に、本発明のクレーン制御装置が用いられるクレーン装置の例について説明しておく。
図10は、本発明に係わるクレーン装置の一例を示す概略構成図であり、トランスファクレーン(エンジン発電機付きクレーン)1の全体構成を示す斜視図である。このトランスファクレーン1は、タイヤ式クレーン装置(RTG;Rubber tired gantry crane )と呼ばれ、軌道のないコンテナヤード等を走行して荷役作業を行うため、動力用電源及び制御用電源等を供給する1台のエンジン発電機21を備えている。
このトランスファクレーン1は、図10に示すように、クレーン走行機体2のガーダ3に沿って水平方向に移動するトロリー4を有し、コンテナCを把持するスプレッダと呼ばれる吊具5がトロリー4から垂れ下がる複数本の吊ロープ6によって吊り下げられている。吊具5は、トロリー4上に搭載された巻上装置7による吊ロープ6の巻き上げ、繰り出し動作によって昇降可能とされている。また、吊具5は、トロリー4の横行移動に追従してクレーン走行機体2のガーダ3に沿って平行移動可能とされている。
First, an example of a crane apparatus in which the crane control apparatus of the present invention is used will be described.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a crane apparatus according to the present invention, and is a perspective view illustrating an overall configuration of a transfer crane (a crane with an engine generator) 1. This transfer crane 1 is called a tire type crane device (RTG; Rubber tired gantry crane), and supplies a power source for power and a power source for control in order to perform a cargo handling work by running on a container yard without a track 1 The engine generator 21 is provided.
As shown in FIG. 10, the transfer crane 1 has a trolley 4 that moves in a horizontal direction along the girder 3 of the crane traveling machine body 2, and a hanging tool 5 called a spreader that holds the container C hangs down from the trolley 4. It is suspended by a plurality of suspension ropes 6. The hanging tool 5 can be moved up and down by winding and unwinding the hanging rope 6 by the hoisting device 7 mounted on the trolley 4. Further, the hanger 5 can be moved in parallel along the girder 3 of the crane traveling machine body 2 following the transverse movement of the trolley 4.
[第1の実施形態]
(クレーン制御装置の構成の説明)
図1は、本発明の実施形態に係わるクレーン制御装置の構成図であり、トランスファクレーン1の駆動を制御するクレーン制御装置100のシステム構成を示している。なお、このクレーン制御装置100の構成は、後述する第2の実施形態、及び第3の実施形態においても基本的に同じである。
[First Embodiment]
(Description of configuration of crane control device)
FIG. 1 is a configuration diagram of a crane control device according to an embodiment of the present invention, and shows a system configuration of a crane control device 100 that controls driving of a transfer crane 1. In addition, the structure of this crane control apparatus 100 is basically the same also in 2nd Embodiment mentioned later and 3rd Embodiment.
図1に示すクレーン制御装置100は、エンジン発電機21と、コントローラ11と、蓄電装置50(DC/DCコンバータ51とバッテリ52等)と、エンジン発電機21及びバッテリ52の両方から電力の供給を受ける負荷30及び40とを有して構成される。ここで、負荷30は、インバータ31、32、33、34、35及びモータM1、M2、M3、M4を含んで形成される、回生を行う負荷である。また、負荷40は、補機用インバータ41及び補機42を含んで形成される、回生を行わない負荷である。   The crane control device 100 shown in FIG. 1 supplies power from the engine generator 21, the controller 11, the power storage device 50 (DC / DC converter 51, battery 52, etc.), and both the engine generator 21 and battery 52. It is configured to have loads 30 and 40 to receive. Here, the load 30 is a load that performs regeneration, which includes the inverters 31, 32, 33, 34, and 35 and the motors M1, M2, M3, and M4. The load 40 is a load that includes the inverter 41 for auxiliary machinery and the auxiliary machinery 42 and does not perform regeneration.
エンジン発電機21は、エンジン(E)22と、このエンジン22により回転駆動される発電機(G)23とで構成される。このエンジン発電機21で発電された電力は、トランスファクレーン1の各種の駆動源となる負荷装置、補機などに給電して使用される。
発電機23は交流発電機(例えば、3相交流発電機)であり、発電機23の出力側にはコンバータ24が接続されている。このコンバータ24は、発電機23から出力される交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を直流母線DCLに供給する。このコンバータ24は、複数のインバータ31、32、33、34、35、41等の負荷装置全体に対して直流電力を供給する共通コンバータとなる。また、直流母線DCLの電圧は電圧検出部26により検出され、この直流母線DCLの電圧検出値の信号が信号Vdcとしてコントローラ11、及びコンバータ24に出力される。コンバータ24では、発電機23から入力される交流電圧から直流電圧を出力する際に、コンバータ24から出力される直流電圧が所定の一定電圧になるように定電圧制御を行う。
The engine generator 21 includes an engine (E) 22 and a generator (G) 23 that is rotationally driven by the engine 22. The electric power generated by the engine generator 21 is used by supplying power to load devices and auxiliary machines that are various drive sources of the transfer crane 1.
The generator 23 is an AC generator (for example, a three-phase AC generator), and a converter 24 is connected to the output side of the generator 23. The converter 24 converts AC power output from the generator 23 into DC power, and supplies the converted DC power to the DC bus DCL. The converter 24 is a common converter that supplies DC power to the entire load device such as the plurality of inverters 31, 32, 33, 34, 35, and 41. Further, the voltage of the DC bus DCL is detected by the voltage detector 26, and a signal of the voltage detection value of the DC bus DCL is output to the controller 11 and the converter 24 as a signal Vdc. The converter 24 performs constant voltage control so that the DC voltage output from the converter 24 becomes a predetermined constant voltage when the DC voltage is output from the AC voltage input from the generator 23.
直流母線DCLには、インバータ31、32、33、34、35、及び、41が接続される。インバータ31は、横行用のモータM1を駆動するインバータである。このインバータ31は、直流母線DCLに供給される直流電力を、コントローラ11内の負荷装置制御部13から出力される速度指令信号に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力(3相交流電圧)に変換して横行用のモータM1を駆動する。このインバータ32、33は、直流母線DCLに供給される直流電力を、コントローラ11内の負荷装置制御部13から出力される速度指令信号に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力(3相交流電圧)に変換して走行用のモータM2、M3を駆動する。   Inverters 31, 32, 33, 34, 35, and 41 are connected to the DC bus DCL. The inverter 31 is an inverter that drives a traverse motor M1. This inverter 31 converts the DC power supplied to the DC bus DCL into a phase sequence according to the motor rotation direction by the frequency and voltage according to the speed command signal output from the load device controller 13 in the controller 11. The AC motor (three-phase AC voltage) is converted to drive the transverse motor M1. The inverters 32 and 33 convert the direct-current power supplied to the direct-current bus DCL into a phase corresponding to the motor rotation direction based on the frequency and voltage according to the speed command signal output from the load device controller 13 in the controller 11. The motors M2 and M3 for driving are driven after being converted into sequential AC power (three-phase AC voltage).
インバータ34、35は、巻き用のモータM4を駆動する並列構成のインバータであり、直流母線DCLの直流電力を、コントローラ11内の負荷装置制御部13から出力される速度指令信号(巻速度指令)に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力(3相交流電圧)に変換して巻き用のモータM4を駆動する。なお、インバータ31、32、33、34、35及びモータM1、M2、M3、M4を含んで形成される負荷40は、運転状態に応じて、力行モード又は回生モードで動作する負荷である。   The inverters 34 and 35 are inverters of a parallel configuration for driving the winding motor M4, and a speed command signal (winding speed command) output from the DC power of the DC bus DCL from the load device control unit 13 in the controller 11. The motor M4 for winding is driven by converting into AC power (three-phase AC voltage) in the phase sequence corresponding to the motor rotation direction by the frequency and voltage according to the motor. In addition, the load 40 formed including the inverters 31, 32, 33, 34, and 35 and the motors M1, M2, M3, and M4 is a load that operates in the power running mode or the regenerative mode depending on the operation state.
なお、横行用モータM1、及び走行用モータM2,M3における回生動作は、横行または走行速度の減速時(モータ回転数の減速時)において一時的に行われるものであり、その回生エネルギーは、走行の場合にはクレーン装置全体の慣性エネルギーGDにより決まり、横行の場合には、トロリー4と吊具5とコンテナCの慣性エネルギーGDにより決まる。しかしながら、横行用モータM1、及び、走行用のモータM2,M3における回生エネルギーは、走行抵抗(より正確には減速機の機械的な損失も含む)があるため、後述する巻き用モータM4に比べて少ない。
一方、巻き用のモータM4では、コンテナCの巻き下げ時において、コンテナの重量と移動距離(巻き下げ距離)とにより決まる位置エネルギーの減少分に応じた回生エネルギーが、巻き用のモータM4から連続して回生される。この巻き用のモータM4による回生エネルギーは、横行用モータM1や走行用モータM2,M3のように走行抵抗がなく、コンテナの重量と移動距離(巻き下げ距離)とに応じた大きな回生パワーが連続して得られる。このための、クレーン制御装置100において負荷からの回生パワーが還されるのは、主に巻き下げの場合である。
The regenerative operation in the traverse motor M1 and the travel motors M2 and M3 is temporarily performed during traverse or when the travel speed is decelerated (when the motor rotation speed is decelerated). in the case of determined by the inertia energy GD 2 of the entire crane apparatus, in the case of rampant, determined by the trolley 4 and the hanger 5 and the inertial energy GD 2 of the container C. However, the regenerative energy in the traverse motor M1 and the travel motors M2 and M3 has travel resistance (more precisely, including the mechanical loss of the speed reducer), and therefore, compared with a winding motor M4 described later. And few.
On the other hand, in the winding motor M4, when the container C is lowered, regenerative energy corresponding to the decrease in potential energy determined by the weight of the container and the moving distance (winding distance) is continuously from the winding motor M4. And regenerated. The regenerative energy by the winding motor M4 has no running resistance like the transverse motor M1 and the running motors M2 and M3, and a large regenerative power corresponding to the weight of the container and the moving distance (winding distance) is continuous. Is obtained. For this reason, the regenerative power from the load is returned in the crane control apparatus 100 mainly in the case of lowering.
補機用インバータ41は、補機(照明装置や、油圧ポンプ等)42用の電源を生成するインバータであり、直流母線DCLの直流電力を、商用周波数の交流電力(3相交流電圧)に変換する。なお、インバータ41及び補機42を含んで形成される負荷40は、力行モードでのみ動作する負荷である。   The auxiliary machine inverter 41 is an inverter that generates a power source for the auxiliary machine (lighting device, hydraulic pump, etc.) 42, and converts the DC power of the DC bus DCL into commercial frequency AC power (three-phase AC voltage). To do. The load 40 formed including the inverter 41 and the auxiliary machine 42 is a load that operates only in the power running mode.
また、回生抵抗R25は、IGBTのトランジスタTrを介して直流母線DCLに接続される電力消費用の抵抗器である。この回生抵抗R25は、直流母線DCLの電圧が過電圧になることを防ぐために設けられている。この直流母線DCLの電圧が、インバータ側から返される回生エネルギーの増加により所定の電圧値以上に上昇した場合に、トランジスタTrが導通し、回生抵抗R25に電流を流して電力を消費させ、直流母線DCLの電圧を低下させる。   The regenerative resistor R25 is a power consuming resistor connected to the DC bus DCL via the IGBT transistor Tr. The regenerative resistor R25 is provided to prevent the voltage of the DC bus DCL from becoming an overvoltage. When the voltage of the DC bus DCL rises above a predetermined voltage value due to an increase in regenerative energy returned from the inverter side, the transistor Tr is turned on, current is passed through the regenerative resistor R25 to consume power, and the DC bus Reduce the DCL voltage.
また、直流母線DCLには、蓄電装置50が接続される。この蓄電装置50は、DC/DCコンバータ51とバッテリ52とを有し、バッテリ52はDC/DCコンバータ51を介して直流母線DCLに接続されている。このDC/DCコンバータ51は、コントローラ11内のDC/DCコンバータ制御部16により制御される両方向性のコンバータであり、バッテリ52に対して直流母線DCL側から充電電流を流すとともに、バッテリ52から直流母線DCL側に放電電流を流す両方向性のコンバータである。
クレーン装置においてコンテナの巻き上げ動作を行っていない場合や、補機のみを運転するなどの軽負荷時においては、エンジン発電機21内のエンジン22をアイドリング状態にし、バッテリ52のみから負荷30及び40に電力を供給する。また、巻き上げ作業を行う重負荷時においては、エンジン発電機21を運転して負荷30及び40に電流を供給するとともに、バッテリ52から電流を供給する。これにより、エンジン22のアイドリング時間を長くできるようにし、燃費の削減を図るとともに、エンジン排気ガス等による環境への影響を少なくするようにしている。
In addition, power storage device 50 is connected to DC bus line DCL. The power storage device 50 includes a DC / DC converter 51 and a battery 52, and the battery 52 is connected to the DC bus DCL via the DC / DC converter 51. The DC / DC converter 51 is a bidirectional converter controlled by the DC / DC converter control unit 16 in the controller 11. The DC / DC converter 51 allows a charging current to flow from the DC bus DCL side to the battery 52. This is a bidirectional converter that allows a discharge current to flow to the bus DCL side.
When the crane device does not perform the container hoisting operation or when the load is light, such as when only the auxiliary machine is operated, the engine 22 in the engine generator 21 is in an idling state, and the load 52 and the load 40 are changed from the battery 52 alone. Supply power. Further, at the time of heavy load in which the hoisting operation is performed, the engine generator 21 is operated to supply current to the loads 30 and 40 and current from the battery 52 is supplied. As a result, the idling time of the engine 22 can be extended, fuel consumption can be reduced, and the influence of the engine exhaust gas or the like on the environment can be reduced.
また、バッテリ52のバッテリ充電率SOC(state of charge;充電率)を検出するためのSOC検出部53が設けられている。このSOC検出部53では、例えば、バッテリ52の電池電圧(開路電圧)を基にバッテリ充電率SOCを検出する。バッテリ52の開路電圧は、バッテリ52に充放電電流が流れない状態、例えば、バッテリ52への充電と放電が切り替わる際などに検出することができる。また、例えば、バッテリ52への充電電流と充電時間と、バッテリ52からの放電電流と放電時間とを監視しておき、この監視データを基に、バッテリ充電率SOCを検出することもできる。
このSOC検出部53により検出されたバッテリ充電率SOCは、信号SOCとしてコントローラ11内の運転モード制御部14に出力される。また、SOC検出部53は、コントローラ11内のDC/DCコンバータ制御部16に信号SOCを出力する。
In addition, an SOC detector 53 for detecting a battery charge rate SOC (state of charge) of the battery 52 is provided. For example, the SOC detection unit 53 detects the battery charge rate SOC based on the battery voltage (open circuit voltage) of the battery 52. The open circuit voltage of the battery 52 can be detected in a state where no charge / discharge current flows through the battery 52, for example, when charging and discharging of the battery 52 are switched. Further, for example, the charging current and charging time for the battery 52 and the discharging current and discharging time from the battery 52 can be monitored, and the battery charging rate SOC can be detected based on this monitoring data.
The battery charge rate SOC detected by the SOC detection unit 53 is output to the operation mode control unit 14 in the controller 11 as a signal SOC. Further, the SOC detection unit 53 outputs a signal SOC to the DC / DC converter control unit 16 in the controller 11.
また、コントローラ11は、クレーン装置内のエンジン発電機21や、蓄電装置50や、インバータ31、32、33、34、35及びモータM1、M2、M3、M4で形成される負荷30(回生を行う負荷)や、補機用インバータ41及び補機42で形成される負荷40(回生を行わない負荷)の駆動を制御するコントローラである。なお、図1に示す例では、コントローラ11の構成として、図面の見易さのために、本発明に直接関係する部分のみを示している。   Moreover, the controller 11 performs the load 30 (regeneration is performed) formed by the engine generator 21 in the crane device, the power storage device 50, the inverters 31, 32, 33, 34, and 35 and the motors M1, M2, M3, and M4. Load), and a controller that controls driving of a load 40 (a load that does not perform regeneration) formed by the auxiliary inverter 41 and the auxiliary device 42. In the example shown in FIG. 1, only the portion directly related to the present invention is shown as the configuration of the controller 11 for easy viewing of the drawing.
コントローラ11内には、クレーン操作部12と、負荷装置制御部13と、運転モード制御部14と、この運転モード制御部14により制御されるエンジン制御部15と、同じく運転モード制御部14により制御されるDC/DCコンバータ制御部16とが含まれる。コントローラ11内のクレーン操作部12は、クレーン運転者が、荷役作業の態様(巻き上げ、横行、走行、巻き下げ等)に応じてクレーン装置を運転操作するための操作部である。このクレーン操作部12は、クレーン運転者が行うレバー操作や、スイッチ操作に応じた操作信号を生成して負荷装置制御部13に出力する。   In the controller 11, the crane operation unit 12, the load device control unit 13, the operation mode control unit 14, the engine control unit 15 controlled by the operation mode control unit 14, and the operation mode control unit 14 are also controlled. And a DC / DC converter control unit 16 to be executed. The crane operation unit 12 in the controller 11 is an operation unit for the crane operator to operate the crane apparatus in accordance with the mode of cargo handling work (winding, traversing, traveling, lowering, etc.). The crane operation unit 12 generates an operation signal corresponding to a lever operation or a switch operation performed by the crane operator and outputs the operation signal to the load device control unit 13.
負荷装置制御部13は、クレーン操作部12から操作信号を入力し、この操作信号に基づいて、インバータ31、32、33、34、35及びモータM1、M2、M3、M4の駆動を制御する。例えば、モータM1、M2、M3、M4の起動/停止、及び回転(回転速度と回転方向)を制御する。また、負荷装置制御部13は、補機用インバータ41及び補機42の駆動を制御する。   The load device control unit 13 receives an operation signal from the crane operation unit 12, and controls driving of the inverters 31, 32, 33, 34, and 35 and the motors M1, M2, M3, and M4 based on the operation signal. For example, the start / stop and rotation (rotation speed and rotation direction) of the motors M1, M2, M3, and M4 are controlled. The load device control unit 13 controls driving of the auxiliary inverter 41 and the auxiliary device 42.
運転モード制御部14は、負荷装置制御部13から出力される負荷30及び40の駆動信号(負荷の運転状態)により、後述する運転モードを判定し、エンジン制御部15を通してエンジン22を制御し、DC/DCコンバータ制御部16を通してDC/DCコンバータ51を制御する。
この運転モード制御部14では、エンジン22をアイドリングストップ(エンジン停止)状態、アイドリング状態、及び所要回転数の運転状態の各運転状態になるように制御する。なお、アイドリングとは、補機にのみ電力を供給する軽負荷の場合や、無負荷に近い状態等において、エンジンの回転を維持するために低回転(または所定の回転数)で回転させている状態のことを意味している。また、運転モード制御部14は、DC/DCコンバータ制御部16を通して、DC/DCコンバータ51を制御し、バッテリ52の充電動作及び放電動作を制御する。
また、運転モード制御部14内には、エンジン発電機21と蓄電装置50から負荷に供給する電力の分担比率(動力配分)を制御する動力配分制御部14Aが含まれる。この動力配分制御部14Aの動作については後述する。
The operation mode control unit 14 determines an operation mode to be described later based on drive signals (load operation state) of the loads 30 and 40 output from the load device control unit 13, and controls the engine 22 through the engine control unit 15. The DC / DC converter 51 is controlled through the DC / DC converter controller 16.
The operation mode control unit 14 controls the engine 22 so as to be in each operation state of an idling stop (engine stop) state, an idling state, and an operation state at a required rotational speed. Note that idling means that the engine is rotated at a low rotation speed (or a predetermined rotation speed) in order to maintain the rotation of the engine in the case of a light load that supplies power only to the auxiliary machine or in a state close to no load. It means a state. Further, the operation mode control unit 14 controls the DC / DC converter 51 through the DC / DC converter control unit 16 to control the charging operation and discharging operation of the battery 52.
In addition, the operation mode control unit 14 includes a power distribution control unit 14A that controls a share ratio (power distribution) of power supplied from the engine generator 21 and the power storage device 50 to the load. The operation of the power distribution control unit 14A will be described later.
エンジン制御部15は、運転モード制御部14から出力される指令信号に従い、エンジン22を、アイドリングストップ(エンジン停止)状態、アイドリング状態、及び所要回転数での運転状態の各状態になるように制御する。   The engine control unit 15 controls the engine 22 so as to be in an idling stop (engine stop) state, an idling state, and an operation state at a required rotational speed in accordance with a command signal output from the operation mode control unit 14. To do.
また、DC/DCコンバータ制御部16は、運転モード制御部14から入力した指令信号に従い、DC/DCコンバータ51の動作を制御する。DC/DCコンバータ51は、DC/DCコンバータ制御部16から入力される電流指令信号Irefに応じて、直流母線DCLからバッテリ52に流す充電電流を定電流制御する。また、DC/DCコンバータ51は、電流指令信号Irefに応じて、バッテリ52から直流母線DCLに流す放電電流を定電流制御する。そして、DC/DCコンバータ51を介してバッテリ52から直流母線DCL側に放電電流を流す場合、DC/DCコンバータ制御部16は、直流母線DCLの電圧Vdcが一定となるように電流指令信号Irefを生成してDC/DCコンバータ51を制御する。すなわち、DC/DCコンバータ51は、DC/DCコンバータ制御部16からの電流指令信号Irefにより制御されることにより、直流母線DCLの電圧Vdcが一定となるように定電圧制御する。   The DC / DC converter control unit 16 controls the operation of the DC / DC converter 51 in accordance with the command signal input from the operation mode control unit 14. The DC / DC converter 51 performs constant current control on the charging current flowing from the DC bus DCL to the battery 52 in accordance with the current command signal Iref input from the DC / DC converter control unit 16. Further, the DC / DC converter 51 performs constant current control on the discharge current flowing from the battery 52 to the DC bus DCL in accordance with the current command signal Iref. When a discharge current is caused to flow from the battery 52 to the DC bus DCL side via the DC / DC converter 51, the DC / DC converter controller 16 outputs the current command signal Iref so that the voltage Vdc of the DC bus DCL is constant. It generates and controls the DC / DC converter 51. That is, the DC / DC converter 51 is controlled by the current command signal Iref from the DC / DC converter control unit 16 and thereby performs constant voltage control so that the voltage Vdc of the DC bus DCL is constant.
また、DC/DCコンバータ制御部16は、DC/DCコンバータ51が指令信号Irefに応じて制御されているかどうかを監視する。例えば、DC/DCコンバータ51から、バッテリ52の充放電電流の信号Idを入力し、DC/DCコンバータ51の動作が正常に行われているか否かを検出する。また、DC/DCコンバータ制御部16内には、CC−CV充電制御部16Aが含まれている。このCC−CV充電制御部16Aは、直流母線DCL側からバッテリ52に充電電流を流し充電行う場合に、後述する定電流定電圧充電(CC−CV充電)が行われるように、DC/DCコンバータ51を制御する。   Further, the DC / DC converter control unit 16 monitors whether or not the DC / DC converter 51 is controlled in accordance with the command signal Iref. For example, the charging / discharging current signal Id of the battery 52 is input from the DC / DC converter 51, and it is detected whether or not the operation of the DC / DC converter 51 is normally performed. The DC / DC converter controller 16 includes a CC-CV charge controller 16A. This CC-CV charge control unit 16A is a DC / DC converter so that a constant current constant voltage charge (CC-CV charge) to be described later is performed when a charge current is supplied to the battery 52 from the DC bus DCL side. 51 is controlled.
(運転モードの説明)
図2は、クレーン制御装置における運転状態のモードについて説明するための図である。図に示すように、クレーン制御装置100において行われる運転モードには、負荷30(横行用モータM1、走行用モータM2,M3、巻き用のモータM4)と、負荷40(補機)の運転状態に応じて、4つの運転モードがある。
(Explanation of operation mode)
FIG. 2 is a diagram for explaining a mode of an operation state in the crane control device. As shown in the figure, the operation mode performed in the crane control apparatus 100 includes the load 30 (the traversing motor M1, the traveling motors M2, M3, the winding motor M4) and the operating state of the load 40 (auxiliary machine). There are four modes of operation depending on the situation.
図2に示すように、運転モードAは、負荷30及び40が小さい場合の給電モードであり、エンジン発電機21からの電力の供給を遮断して、バッテリ52のみを使用して、負荷30(インバータ31、32、33、34、35及びモータM1、M2、M3、M4)及び負荷40(補機用インバータ41及び補機42)に電力を供給するバッテリ給電モードである。
運転モードBは、負荷30から回生される回生電力によりバッテリ52を充電するとともに、負荷40に電力を供給する負荷回生モードである。
As shown in FIG. 2, the operation mode A is a power supply mode when the loads 30 and 40 are small. The power supply from the engine generator 21 is cut off, and only the battery 52 is used to load 30 ( This is a battery power supply mode in which power is supplied to the inverters 31, 32, 33, 34, and 35 and the motors M1, M2, M3, and M4) and the load 40 (auxiliary inverter 41 and auxiliary machine 42).
The operation mode B is a load regenerative mode in which the battery 52 is charged with regenerative power regenerated from the load 30 and power is supplied to the load 40.
運転モードCは、負荷30及び40が大きい場合の給電モードであり、エンジン発電機21とバッテリ52の両方から負荷30及び負荷40に電力を供給する並列給電モードである。この運転モードCでは、図3に示すように、エンジン発電機21及びコンバータ24からの出力電流Igと、バッテリ52から流れる放電電流Idと加算した電流ILが、負荷30を形成するインバータINV、及び、負荷40を形成する補起用インバータに流れる。また、直流母線DCLの電圧Vdc一定値となるように制御される。この運転モードCにおいては、常にバッテリ52からは許容最大放電電流Idを出力するようにする。そして、不足分をエンジン発電機21からの電流Igで補う。   The operation mode C is a power supply mode when the loads 30 and 40 are large, and is a parallel power supply mode in which power is supplied from both the engine generator 21 and the battery 52 to the load 30 and the load 40. In this operation mode C, as shown in FIG. 3, an output current Ig from the engine generator 21 and the converter 24 and a current IL added to the discharge current Id flowing from the battery 52 is an inverter INV that forms the load 30, and , And flows to the auxiliary inverter forming the load 40. In addition, the voltage Vdc of the DC bus DCL is controlled to be a constant value. In this operation mode C, the battery 52 always outputs the maximum allowable discharge current Id. Then, the shortage is compensated by the current Ig from the engine generator 21.
運転モードDは、エンジン発電機21のみから電力を供給する運転モードである。この運転モードDにおいては、エンジン発電機21から負荷40に電力を供給するとともに、バッテリ52に充電電流を供給する。なお、DC/DCコンバータ51を用いたバッテリ52への充電は前述のように定電流定電圧充電(CC−CV充電)が行われる。定電流モード(CCモード)では、充電電圧が設定電圧に達していない場合は、DC/DCコンバータ51は、最大電流(設定電流値)を出力する(定電流制御)。また、定電圧モード(CVモード)では、設定電圧に達していれば、電圧を設定電圧に保持し出力電流を次第に減少させるように制御する(定電圧制御)。   The operation mode D is an operation mode in which electric power is supplied only from the engine generator 21. In this operation mode D, electric power is supplied from the engine generator 21 to the load 40 and charging current is supplied to the battery 52. In addition, as for the charge to the battery 52 using the DC / DC converter 51, constant current constant voltage charge (CC-CV charge) is performed as mentioned above. In the constant current mode (CC mode), when the charging voltage has not reached the set voltage, the DC / DC converter 51 outputs a maximum current (set current value) (constant current control). In the constant voltage mode (CV mode), if the set voltage has been reached, control is performed such that the voltage is held at the set voltage and the output current is gradually decreased (constant voltage control).
上記構成のクレーン制御装置100においては、バッテリ52により負荷30及び40に電力を供給することが可能な場合には、できるだけバッテリ52から負荷30及び40に放電電流を流すように運転モードを切り替える。例えば、バッテリ給電モードである運転モードAにおいては、バッテリ52から負荷30及び40に電力を供給する。また、並列給電モードである運転モードCにおいては、バッテリ52から負荷30及び40に放電電流を流すとともに、残りの必要な負荷電流を発電機23から負荷30及び40に供給する。
これにより、エンジン発電機21に接続された蓄電装置50(バッテリ52)を有効に活用して、エンジン22のアイドリング時間を長くすることができ、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。
In the crane control apparatus 100 configured as described above, when power can be supplied to the loads 30 and 40 by the battery 52, the operation mode is switched so that a discharge current flows from the battery 52 to the loads 30 and 40 as much as possible. For example, in operation mode A that is a battery power supply mode, power is supplied from the battery 52 to the loads 30 and 40. In operation mode C, which is a parallel power feeding mode, a discharge current is supplied from the battery 52 to the loads 30 and 40 and the remaining necessary load current is supplied from the generator 23 to the loads 30 and 40.
As a result, the power storage device 50 (battery 52) connected to the engine generator 21 can be used effectively, the idling time of the engine 22 can be lengthened, and the fuel efficiency of the crane device can be improved.
(バッテリ充電率SOCに応じたバッテリとエンジンとの動力配分変更制御の説明)
上述したように、本発明のクレーン制御装置100においては、バッテリ52により負荷30及び40に電力を供給することが可能な場合には、できるだけバッテリ52から負荷30及び40に放電電流を流すように運転モードを切り替え、エンジン22のアイドリング時間を長くするようにしている。
この場合に、さらにエンジンの燃費の向上と、バッテリの過充電、過放電の回避と、バッテリの充電率の管理の強化(バッテリ寿命の延長)が望まれる。これらの要求は、運転モード制御部14と、エンジン制御部15と、DC/DCコンバータ制御部16により実現することができる。以下、これらの要求の実現方法について説明する。
(Description of power distribution change control between battery and engine according to battery charge rate SOC)
As described above, in the crane control apparatus 100 of the present invention, when power can be supplied to the loads 30 and 40 by the battery 52, the discharge current is caused to flow from the battery 52 to the loads 30 and 40 as much as possible. The operation mode is switched and the idling time of the engine 22 is lengthened.
In this case, further improvement of the fuel consumption of the engine, avoidance of overcharge and overdischarge of the battery, and enhancement of management of the battery charge rate (extension of the battery life) are desired. These requests can be realized by the operation mode control unit 14, the engine control unit 15, and the DC / DC converter control unit 16. Hereinafter, a method for realizing these requirements will be described.
図4は、要求動力に対するエンジン発電機とバッテリの負荷分担について説明するための図である。図4では、負荷の要求動力に対するエンジン(より正確にはエンジン発電機21)とバッテリとの動力配分を模式的に示しており、横軸に負荷の要求動力をとり、縦軸方向にエンジン発電機21とバッテリ52から給電されるそれぞれの動力量(負荷分担)を示している。   FIG. 4 is a diagram for explaining the load sharing between the engine generator and the battery with respect to the required power. FIG. 4 schematically shows the power distribution between the engine (more precisely, the engine generator 21) and the battery with respect to the required power of the load. The horizontal axis indicates the required power of the load, and the vertical axis indicates the engine power generation. The amounts of power (load sharing) supplied from the machine 21 and the battery 52 are shown.
図4に示すように、負荷の要求動力が+側(力行側)の場合において、負荷の要求動力が低負荷から高負荷に増大するにつれて、まずバッテリ側(DC/DCコンバータ51)から先に電力が出力される。そして、要求動力が点P1以上なると、バッテリ(DC/DCコンバータ51)側から出力される電力は一定値(バッテリの許容最大放電電流に依存する最大出力設定値)に制限され、負荷に必要な要求動力を満たすために、エンジン発電機21側から電力が出力される。   As shown in FIG. 4, when the required power of the load is on the + side (powering side), as the required power of the load increases from the low load to the high load, first, the battery side (DC / DC converter 51) is first. Electric power is output. When the required power reaches the point P1 or more, the power output from the battery (DC / DC converter 51) side is limited to a constant value (maximum output set value depending on the allowable maximum discharge current of the battery) and is necessary for the load. In order to satisfy the required power, electric power is output from the engine generator 21 side.
このように、要求動力が小さい場合(点P1以下の場合)は、バッテリから負荷に電力が供給される運転モードAの状態となり、要求動力が大きい場合(a点以上の場合)は、エンジン発電機とバッテリの両方から負荷に電力が供給される運転モードCの状態となる。また、負荷の要求動力が−側(回生側)の場合においては、負荷からバッテリへの充電が行われる運転モードBの状態となる。   As described above, when the required power is small (when the point is P1 or less), the power is supplied from the battery to the load in the operation mode A. When the required power is large (when the point is greater than or equal to the point a), It becomes the state of the operation mode C where electric power is supplied to load from both the machine and the battery. When the required power of the load is on the negative side (regeneration side), the operation mode B is entered in which the battery is charged from the load.
この運転モードCにおいては、バッテリの充電率(SOC)を考慮したエンジン発電機21とバッテリ52との動力配分制御が行われる。この動力配分制御は、運転モード制御部14内の動力配分制御部14Aにより行われる。
この動力配分制御は、エンジン発電機21とバッテリ52とを合せて負荷へ電力供給する場合に、その出力配分をバッテリ充電率SOC[%]に応じて変化させるものである。すなわち、バッテリ充電率SOCが高いほどバッテリ52の出力を増加させ、エンジン発電機21の出力を低下させる。逆にバッテリ充電率SOCが低いほど、バッテリ52の出力を低下させ、エンジン発電機21の出力を増加させる。
In this operation mode C, power distribution control between the engine generator 21 and the battery 52 in consideration of the battery charge rate (SOC) is performed. This power distribution control is performed by the power distribution control unit 14A in the operation mode control unit 14.
In the power distribution control, when the engine generator 21 and the battery 52 are combined and power is supplied to the load, the output distribution is changed according to the battery charge rate SOC [%]. That is, as the battery charge rate SOC is higher, the output of the battery 52 is increased and the output of the engine generator 21 is decreased. Conversely, the lower the battery charge rate SOC, the lower the output of the battery 52 and the higher the output of the engine generator 21.
この動力配分の変更制御は、運転モード制御部14内の動力配分制御部14Aにより、DC/DCコンバータ51側の動力配分を変更することで行われる。このDC/DCコンバータ51の出力決定は、例えば、後述する要求動力に対する動力配分テーブルを用いて実施することができる。この場合、要求動力の量は、負荷装置制御部13により駆動されている負荷の状態に応じて得ることができる。例えば、コントローラ11内には、PLC(シーケンサ)を備えており、負荷30および負荷40に対する制御はPLCを用いて行われる。このため、PLCにおける負荷の制御情報(負荷の駆動状態の信号)を基に、要求動力の大きさを判定することができる。なお、より精密に要求動力の情報を取得するために、直流母線DCLから負荷側に流れる直流電流を計測し、この直流電流と直流母線電圧を基に要求動力を計測するようにしてもよい。   This power distribution change control is performed by changing the power distribution on the DC / DC converter 51 side by the power distribution control unit 14A in the operation mode control unit 14. The output determination of the DC / DC converter 51 can be performed using, for example, a power distribution table for required power described later. In this case, the amount of required power can be obtained according to the state of the load driven by the load device control unit 13. For example, the controller 11 includes a PLC (sequencer), and the load 30 and the load 40 are controlled using the PLC. For this reason, the magnitude | size of request | requirement power can be determined based on the control information (load drive state signal) in PLC. In order to obtain information on the required power more precisely, a direct current flowing from the direct current bus DCL to the load side may be measured, and the required power may be measured based on the direct current and the direct current bus voltage.
このエンジン発電機と蓄電装置における動力配分制御は、DC/DCコンバータ制御部16からDC/DCコンバータ51の出力電力を制御することにより、間接的にエンジン発電機21の出力電力を制御する。DC/DCコンバータ51は直流母線DCLの電圧が所定の一定値になるように、バッテリ52から直流母線DCLに流れる電流(許容最大放電電流値の範囲内の電流)を制御する。同様に、エンジン発電機21側の出力電圧についても、コンバータ24により直流母線DCLの電圧を一定にするように定電圧制御が行われる。このため、要求動力に応じてDC/DCコンバータ51側から出力電力(より正確には出力電流)を供給すると、直流母線DCLの電圧は一定に維持され、エンジン発電機21側の定電圧制御機能は作動せず、エンジン発電機21側からの電力の出力は行われないことになる。   This power distribution control in the engine generator and the power storage device indirectly controls the output power of the engine generator 21 by controlling the output power of the DC / DC converter 51 from the DC / DC converter control unit 16. The DC / DC converter 51 controls the current flowing from the battery 52 to the DC bus DCL (current within the allowable maximum discharge current value) so that the voltage of the DC bus DCL becomes a predetermined constant value. Similarly, with respect to the output voltage on the engine generator 21 side, constant voltage control is performed by the converter 24 so that the voltage of the DC bus DCL is constant. For this reason, when output power (more precisely, output current) is supplied from the DC / DC converter 51 side according to the required power, the voltage of the DC bus DCL is maintained constant, and the constant voltage control function on the engine generator 21 side is maintained. Does not operate, and no power is output from the engine generator 21 side.
一方、要求動力に対して、DC/DCコンバータ51からの出力電力が不足(例えば、DC/DCコンバータ51の出力電流を制限)すると、直流母線DCLの電圧が低下する。このため、エンジン発電機21側のコンバータ24の定電圧制御機能が作動し、直流母線DCLを一定電圧に制御するように、エンジン発電機21からの出力電力を増大させる。このように、動力配分制御は、DC/DCコンバータ51の出力電力を制御することにより、エンジン発電機21側の出力を間接的に制御することができる。従って、エンジン発電機21側の出力は、以下の式に従い自動的に決定されることになる。
「エンジン発電機側の出力=要求動力−DC/DCコンバータ側の出力」
On the other hand, if the output power from the DC / DC converter 51 is insufficient with respect to the required power (for example, the output current of the DC / DC converter 51 is limited), the voltage of the DC bus DCL decreases. For this reason, the constant voltage control function of the converter 24 on the engine generator 21 side is activated, and the output power from the engine generator 21 is increased so that the DC bus DCL is controlled to a constant voltage. Thus, the power distribution control can indirectly control the output on the engine generator 21 side by controlling the output power of the DC / DC converter 51. Accordingly, the output on the engine generator 21 side is automatically determined according to the following equation.
"Output on engine generator side = Required power-Output on DC / DC converter side"
ところで、一般的にエンジンは、定格回転数で運転され、またエンジン出力が大きいほど燃費が良い特性を持っている。図5は、エンジンの燃費特性について説明するための図であり、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン出力をとり、縦軸方向にエンジンの燃費特性を示している。図に示すように、エンジンの定格回転数Nnにおいて燃費特性が最大となり、また、負荷が大きい運転ポイントほど燃費が向上する。従って、本実施形態では、エンジン発電機21から電力を出力する際には、エンジン制御部15によりエンジン22の回転数が定格回転数(一定回転)になるように制御する。   By the way, in general, an engine is operated at a rated rotational speed, and the larger the engine output, the better the fuel efficiency. FIG. 5 is a diagram for explaining the fuel consumption characteristics of the engine. The horizontal axis represents the engine speed, the vertical axis represents the engine output, and the vertical axis represents the engine fuel consumption characteristics. As shown in the figure, the fuel consumption characteristic becomes maximum at the rated engine speed Nn, and the fuel consumption improves as the operating point has a larger load. Therefore, in the present embodiment, when the electric power is output from the engine generator 21, the engine control unit 15 performs control so that the rotation speed of the engine 22 becomes the rated rotation speed (constant rotation).
このように、バッテリ52のバッテリ充電率SOCに応じて動力配分制御を行う際には、エンジンの燃費特性も考慮し、できるだけエンジン燃費が向上する状態(エンジンが定格回転数で回転し、かつエンジン出力が大きい状態)の動力配分となるように、DC/DCコンバータから出力電力を決定する。
このDC/DCコンバータ51から出力される電力を決定する際には、例えば、要求動力の大きさと、バッテリのバッテリ充電率SOCに応じた、DC/DCコンバータ51とエンジン発電機21の出力電力の動力配分を規定する動力配分テーブルを用いることができる。この動力配分テーブルはエンジン燃費特性を考慮して決定されるが、エンジン発電機の出力時は、エンジン回転数が一定となるため、変数の少ない(エンジン回転数をパラメータとしない)テーブルにより、動力配分を規定できる。
Thus, when power distribution control is performed in accordance with the battery charge rate SOC of the battery 52, the fuel consumption characteristics of the engine are also considered, and the engine fuel consumption is improved as much as possible (the engine rotates at the rated speed and the engine The output power is determined from the DC / DC converter so as to achieve power distribution in a state where the output is large.
When determining the power output from the DC / DC converter 51, for example, the output power of the DC / DC converter 51 and the engine generator 21 according to the required power and the battery charge rate SOC of the battery. A power distribution table that defines power distribution can be used. This power distribution table is determined in consideration of the engine fuel consumption characteristics. At the output of the engine generator, the engine speed is constant. Therefore, the power distribution table is based on a table with few variables (the engine speed is not used as a parameter). You can specify the distribution.
また、図6は、バッテリ充電率SOCに応じて動力配分を行う具体例を示す図である。図6(A)はバッテリ充電率SOCが高い場合、図6(B)はバッテリ充電率SOCが中の場合、図6(C)はバッテリ充電率SOCが低い場合の例を示している。図6に示すように、バッテリ充電率SOCに応じて、バッテリ52により供給可能な許容最大放電電流Imax1、Imax2と、Imax3(通常は、Imax1>Imax2>Imax3)と、運転モードCにおいてバッテリ52から供給する最小放電電流Iminとを予め設定する。
そして、図6(A)に示すバッテリ充電率SOCが高い場合は、要求動力の増加に応じて、バッテリ52により供給可能な範囲で、すなわち、バッテリ52の許容最大放電電流Imax1の範囲内で最大限に負荷30及び40へ電力供給を行う。
FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example in which power distribution is performed according to the battery charge rate SOC. 6A shows an example when the battery charge rate SOC is high, FIG. 6B shows an example when the battery charge rate SOC is medium, and FIG. 6C shows an example when the battery charge rate SOC is low. As shown in FIG. 6, allowable maximum discharge currents Imax1, Imax2 and Imax3 (usually Imax1>Imax2> Imax3) that can be supplied by the battery 52 according to the battery charge rate SOC, and from the battery 52 in the operation mode C A minimum discharge current Imin to be supplied is set in advance.
When the battery charge rate SOC shown in FIG. 6 (A) is high, the maximum is within the range that can be supplied by the battery 52, that is, within the range of the allowable maximum discharge current Imax1 of the battery 52 as the required power increases. Power is supplied to the loads 30 and 40 as much as possible.
また、図6(B)に示すバッテリ充電率SOCが中の場合は、要求動力が点P1以下の運転モードAでは、許容最大放電電流Imax2の範囲内でバッテリ52から電力供給を行い、要求動力が点P1以上では、エンジン発電機21による負荷分担を多くする。そして、要求動力が低い点P1から点P2の範囲では、エンジン22がアイドル状態から定格回転数に移行するまでのエンジン発電機21の出力遅れを回避するために、バッテリ52からの電力供給をある程度継続させる。この例では、要求動力が点P1から点P2に増大するにつれて、バッテリ52の放電電流をImax2からIminまで漸減させている。
このバッテリ充電率SOCが中の場合は、バッテリ52からの放電にある程度余裕があるため、点P2から点P3の間においても要求動力の増加に応じて、バッテリ52から負荷30及び40に電力を供給する。また、要求動力が点P3以上においては、バッテリ52により供給可能な範囲で、すなわち、バッテリ52の許容最大放電電流Imax2の範囲内で最大限に負荷30及び40へ電力供給を行う。
Further, when the battery charge rate SOC shown in FIG. 6B is medium, in the operation mode A in which the required power is the point P1 or less, power is supplied from the battery 52 within the allowable maximum discharge current Imax2, and the required power However, at the point P1 or higher, the load sharing by the engine generator 21 is increased. In the range from the point P1 to the point P2 where the required power is low, in order to avoid the output delay of the engine generator 21 until the engine 22 shifts from the idle state to the rated speed, the power supply from the battery 52 is to some extent. Let it continue. In this example, as the required power increases from the point P1 to the point P2, the discharge current of the battery 52 is gradually decreased from Imax2 to Imin.
When the battery charge rate SOC is medium, there is some margin for discharging from the battery 52, so that the power from the battery 52 to the loads 30 and 40 is also increased between the points P2 and P3 as the required power increases. Supply. When the required power is at or above the point P3, power is supplied to the loads 30 and 40 to the maximum within the range that can be supplied by the battery 52, that is, within the range of the allowable maximum discharge current Imax2 of the battery 52.
また、図6(C)に示すバッテリ充電率SOCが低い場合は、要求動力が低い点P1から点P2の範囲では、エンジン22がアイドル状態から定格回転数に移行するまでのエンジン発電機の出力遅れを回避するために、バッテリ52からの電力供給をある程度継続させる。この例では、要求動力が点P1から点P2に増大するにつれて、バッテリ52の放電電流をImax3からImin(=0)まで漸減させている。そして、要求動力が点P2から点P3の間では、エンジンの出力増加ができるだけ大きい負荷分担を行う。また、要求動力が点P3以上においては、エンジン発電機の出力が不足する分を補うために、バッテリ52により電力供給を行う。すなわち、バッテリ52の許容最大放電電流Imax3の範囲内で最大限に負荷30及び40へ電力供給を行う。   When the battery charge rate SOC shown in FIG. 6C is low, the output of the engine generator until the engine 22 shifts from the idle state to the rated speed in the range from the point P1 to the point P2 where the required power is low. In order to avoid the delay, the power supply from the battery 52 is continued to some extent. In this example, as the required power increases from the point P1 to the point P2, the discharge current of the battery 52 is gradually decreased from Imax3 to Imin (= 0). When the required power is between point P2 and point P3, load sharing is performed so that the engine output increases as much as possible. Further, when the required power is equal to or higher than the point P3, the battery 52 supplies power in order to compensate for the shortage of the engine generator output. That is, power is supplied to the loads 30 and 40 to the maximum within the allowable maximum discharge current Imax3 of the battery 52.
このように、第1の実施形態においては、負荷30及び40の大きさと、バッテリのバッテリ充電率SOCに応じて動力配分制御を行う。この動力配分は、負荷30及び40の大きさと、バッテリ充電率SOCとに応じて予め動力配分テーブル等に設定することにより行われる。すなわち、負荷30及び40の増加に先立って、負荷30及び40と、エンジン発電機21とバッテリ52との給電収支(バッテリ充電率SOCに応じた負荷分担比率)を予め設定しておく。このように、本実施例のクレーン制御装置においては、アイドリング時間を長くする効果に加えて、エンジンを省燃費ポイントで運転し、さらには、バッテリ充電率SOCに応じて、放電電流を制御することにより、バッテリの過充電、過放電を回避できる。   Thus, in the first embodiment, power distribution control is performed according to the size of the loads 30 and 40 and the battery charge rate SOC of the battery. This power distribution is performed by setting the power distribution table or the like in advance according to the size of the loads 30 and 40 and the battery charge rate SOC. That is, prior to the increase of the loads 30 and 40, the power supply balance (the load sharing ratio according to the battery charge rate SOC) between the loads 30 and 40 and the engine generator 21 and the battery 52 is set in advance. Thus, in the crane control device of the present embodiment, in addition to the effect of increasing the idling time, the engine is operated at a fuel saving point, and further, the discharge current is controlled according to the battery charge rate SOC. Thus, overcharge and overdischarge of the battery can be avoided.
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態として、エンジン発電機の出力応答遅れを回避するように、エンジン回転数の制御を行う例について説明する。クレーン装置において要求動力(負荷)が増大し、「運転モードA→運転モードC」、または、「運転モードB→運転モードC」に状態遷移した場合、エンジンがアイドル状態から定格回転数まで上昇するまでに時間がかかり(エンジンの出力遅れが発生し)、必要な動力が得られないという問題がある。この第2の実施形態では、要求動力が低い低負荷への電力供給時(運転モードA)において、低負荷(運転モードA)から高負荷(運転モードC)に変化した場合、エンジンをアイドリング状態から定格回転数まで上昇させる際の回転数の立ち上がり遅れを回避する例について説明する。このために、第2の実施形態のクレーン制御装置では、運転モードA時に負荷要求の状態に応じてエンジン回転数を定格回転数まで上げる。例えば、要求動力が上昇傾向にある場合に、バッテリ出力中(運転モードA中)にエンジン回転数を定格回転数まで上昇させる。
[Second Embodiment]
Next, as a second embodiment of the present invention, an example in which the engine speed is controlled so as to avoid an output response delay of the engine generator will be described. When the required power (load) increases in the crane device and the state transitions from “operation mode A → operation mode C” or “operation mode B → operation mode C”, the engine rises from the idle state to the rated speed. Takes time (engine output delay occurs), and there is a problem that necessary power cannot be obtained. In the second embodiment, when power is supplied to a low load with a low required power (operation mode A), when the load changes from a low load (operation mode A) to a high load (operation mode C), the engine is in an idling state. A description will be given of an example of avoiding the rise delay of the rotational speed when the rotational speed is increased from 1 to the rated rotational speed. For this reason, in the crane control apparatus of the second embodiment, the engine speed is increased to the rated speed in accordance with the state of the load request in the operation mode A. For example, when the required power tends to increase, the engine speed is increased to the rated speed during battery output (during operation mode A).
図7は、第2の実施形態におけるエンジン回転数の立ち上がり遅れを回避する例を示す図である。図7(A)は、横軸に要求動力をとり、縦軸方向にエンジン(エンジン発電機21)とバッテリ52との負荷分担を示したものである。また、図7(B)は、横軸に要求動力をとり、縦軸方向にエンジン回転数を示したものである。なお、図7において、要求動力が点P3以下の場合は、バッテリのみから負荷に電力が供給される運転モードAの状態であり、要求動力が点P3以上の場合は、エンジン発電機とバッテリの両方から負荷に電力が供給される運転モードCの状態である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of avoiding a rise delay in the engine speed in the second embodiment. FIG. 7A shows the load sharing between the engine (engine generator 21) and the battery 52 along the vertical axis with the required power on the horizontal axis. FIG. 7B shows the required power on the horizontal axis and the engine speed on the vertical axis. In FIG. 7, when the required power is less than or equal to point P3, it is in the state of operation mode A in which power is supplied from only the battery to the load. When the required power is greater than or equal to point P3, the engine generator and the battery This is a state of operation mode C in which power is supplied to the load from both.
図7(B)に示すように、要求動力が点P1以下の低負荷時には、エンジン回転数はアイドル回転数Niとなり、エンジン発電機から直流母線DCLへの電力出力を遮断した状態にする。そして、要求動力が点P1から点P2へと次第に上昇するのに応じて、エンジン回転数をアイドル回転数Niから定格回転数Nnに向けて次第に上昇させ、要求動力が点P2の点において、エンジン回転数を定格回転数Nnとする(実線で示す特性)。なお、運転モードAでは、エンジン回転数が定格回転数Nnに上昇した場合においても、エンジン発電機21から直流母線DCLへの電力供給は行われない。これは、バッテリ52側から直流母線DCL側の要求動力に応じた電流を供給し、直流母線DCLの電圧を一定に維持することにより、コンバータ24の定電圧制御機能(直流母線DCLの電圧が低下した場合の電流を供給する機能)を作動させないことにより実現できる。   As shown in FIG. 7B, when the required power is a low load of the point P1 or less, the engine speed is the idle speed Ni, and the power output from the engine generator to the DC bus DCL is cut off. Then, as the required power gradually increases from the point P1 to the point P2, the engine speed is gradually increased from the idle speed Ni toward the rated speed Nn, and the required power is at the point P2. The number of revolutions is defined as the rated number of revolutions Nn (characteristic indicated by a solid line). In operation mode A, even when the engine speed increases to the rated speed Nn, power is not supplied from the engine generator 21 to the DC bus DCL. This is because the current corresponding to the required power on the DC bus DCL side is supplied from the battery 52 side, and the voltage of the DC bus DCL is kept constant, so that the constant voltage control function of the converter 24 (the voltage of the DC bus DCL decreases). In this case, it can be realized by not operating the function of supplying current.
そして、要求動力が点P3以上になると、運転モードCに移行し、エンジン発電機とバッテリの両方から直流母線DCLに電力が供給されるが、この運転モードCに移行する時点では、エンジン回転数が既に定格回転数Nnに達しており、エンジン発電機21からの出力電力の供給遅れを回避することができる。なお、図7(A)に示すように、運転モードCにおいては、要求動力の増加に応じてエンジン出力を増大させるとともに、バッテリ52により供給可能な範囲で、最大限の電力供給を行う。   When the required power reaches the point P3 or more, the operation mode C is entered, and power is supplied from both the engine generator and the battery to the DC bus DCL. At this time, the engine speed is changed. Has already reached the rated speed Nn, and delay in the supply of output power from the engine generator 21 can be avoided. As shown in FIG. 7A, in the operation mode C, the engine output is increased in accordance with the increase in required power, and the maximum power supply is performed in a range that can be supplied by the battery 52.
また、運転モードAにおいて一定条件(運転レバー操作がある時間無い,バッテリ充電率SOCが高く充電の必要性がない等)を満たす場合、エンジンを停止するようにしてもよい。この場合は、運転レバー操作が入るとエンジン起動し、上述した方法によりにエンジン回転数を制御する。   Further, in the operation mode A, when a certain condition (the operation lever is not operated for a time, the battery charge rate SOC is high and there is no necessity for charging), the engine may be stopped. In this case, when the operation lever is operated, the engine is started, and the engine speed is controlled by the method described above.
また、負荷電力回生時(運転モードBの場合)において、エンジン回転数を定格回転数とするようにしてもよい(第1の実施形態ではエンジン回転数はアイドル状態)。これは、負荷回生の時間(巻モータの下げ動作)は短時間で完了するものであり、次の動作である高負荷(巻モータの上げ動作)への動力供給時にエンジン出力遅れを回避するためである。   Further, at the time of load power regeneration (in the case of operation mode B), the engine speed may be set to the rated speed (in the first embodiment, the engine speed is in an idle state). This is because the load regeneration time (winding motor lowering operation) is completed in a short time, and in order to avoid engine output delay at the time of power supply to the next high load (winding motor raising operation) It is.
図8は、上述した第2の実施形態における動作モードを整理して示した図である。図8に示す動作モードは、第1の実施形態における動作モード(図2を参照)と比較して、運転モードA´を追加した点が異なる。また、運転モードBにおけるエンジン発電機の状態を“出力(定格回転数の状態)”とした点が異なる(第1の実施形態では“アイドリング”)。なお、図8において、エンジン発電機が“出力”とはエンジン回転数が定格回転数の状態を意味し、“アイドリング”とはエンジン回転数がアイドル回転数であることを意味している。   FIG. 8 is a diagram showing organized operation modes in the second embodiment described above. The operation mode shown in FIG. 8 is different from the operation mode in the first embodiment (see FIG. 2) in that an operation mode A ′ is added. Further, the difference is that the state of the engine generator in the operation mode B is “output (rated rotational speed state)” (“idling” in the first embodiment). In FIG. 8, “output” of the engine generator means that the engine speed is at the rated speed, and “idling” means that the engine speed is the idle speed.
図8に示すように、運転モードAにおいては、要求動力が小さい低負荷の場合であり、エンジンは“アイドリング(アイドル回転数)”の状態にする。運転モードA´においては、要求動力が小さい低負荷の場合であるが、要求動力が上昇した場合(または要求動力の上昇が予測される場合)に、エンジン回転数を予め上昇させ、エンジンを“出力(定格回転数)”の状態にする。なお、前述したように、運転モードA及び運転モードBおいては、エンジン発電機21側から直流母線DCLへの電力出力は行われない。   As shown in FIG. 8, in the operation mode A, the required power is low and the load is low, and the engine is brought into an “idling (idle speed)” state. In the operation mode A ′, the required power is low and the load is low. However, when the required power increases (or when the required power is expected to increase), the engine speed is increased in advance, Set the output (rated speed). As described above, in operation mode A and operation mode B, power output from the engine generator 21 side to the DC bus DCL is not performed.
以上説明したように、第2の実施形態では、要求動力の増大に対するエンジン発電機からの電力出力遅れを回避することができる。また、運転モードAにおいて一定条件を満たす場合、エンジンを停止するので、エンジンの燃費を向上させることができる。   As described above, in the second embodiment, it is possible to avoid a delay in power output from the engine generator with respect to an increase in required power. Further, when a certain condition is satisfied in the operation mode A, the engine is stopped, so that the fuel consumption of the engine can be improved.
[第3の実施形態]
次に本発明の第3の実施形態について説明する。バッテリの充電の際に、例えば、運転モードDにおいてバッテリ充電率SOCが変化する場合に、充電条件を一定のままとすると、充電量が不足しバッテリが過放電(結果としてバッテリから必要な動力が得られない)、または、充電量が多くバッテリが過充電となる恐れがある。本発明の第3の実施形態では、エンジンの燃費の向上と、バッテリの過充電及び過放電の回避と、バッテリ充電率の管理の強化(バッテリ寿命の延長)を実現する充電モードの例について説明する。なお、以下に説明する充電モードの制御は、図1に示すDC/DCコンバータ制御部16内のCC−CV充電制御部16Aにより行われる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. When charging the battery, for example, when the battery charge rate SOC changes in the operation mode D, if the charging condition remains constant, the amount of charge becomes insufficient and the battery is overdischarged (as a result, the necessary power from the battery is reduced). Cannot be obtained) or the battery may be overcharged due to a large amount of charge. In the third embodiment of the present invention, an example of a charging mode that realizes improvement in engine fuel consumption, avoidance of battery overcharge and overdischarge, and enhancement of battery charge rate management (extension of battery life) will be described. To do. In addition, control of the charging mode demonstrated below is performed by CC-CV charge control part 16A in the DC / DC converter control part 16 shown in FIG.
この第3の実施形態では、エンジン発電機21からバッテリ52へ充電を行う運転モードDにおいて、バッテリ充電率SOCを考慮し、このバッテリ充電率SOCに応じた充電モードを選択する。例えば、充電速度が異なる2つのモード(充電電流または充電電圧が異なる2つの充電モードD1及びD2)を用意し、どちらか一方を選択する。そして、充電モードD2における充電速度をD2とし、充電モードD1における充電速度をD1とし、充電速度を「D1<D2」とした場合、充電モードD1は通常充電設定となり、充電モードD2は急速充電設定になる。この急速充電設定においては、CC−CV充電方式(定電流/定電圧方式)によるバッテリ充電の場合、「CC電流を上げる」または「CC電流およびCV電圧」を上げることで充電速度を上昇させる。   In the third embodiment, in the operation mode D in which the battery is charged from the engine generator 21 to the battery 52, the battery charging rate SOC is taken into consideration, and the charging mode corresponding to the battery charging rate SOC is selected. For example, two modes having different charging speeds (two charging modes D1 and D2 having different charging currents or charging voltages) are prepared, and either one is selected. When the charging speed in the charging mode D2 is D2, the charging speed in the charging mode D1 is D1, and the charging speed is “D1 <D2,” the charging mode D1 is set to normal charging, and the charging mode D2 is set to quick charging. become. In this quick charge setting, in the case of battery charging by the CC-CV charging method (constant current / constant voltage method), the charging speed is increased by increasing “CC current” or “CC current and CV voltage”.
図9は、第3の実施形態におけるバッテリ充電モードの選択条件を示す図である。図9(A)では、要求動力(負荷が必要とする電力)と、バッテリ充電率SOCの高低とに応じて、2つの充電モード(充電モードD1と充電モードD2)を選択する。図9(A)に示すように、負荷が必要とする電力が一定以下(例えば、補機のみの動作で走行モータ等の動作なし)の場合、バッテリ充電率SOCが低の時は、充電モードD2(急速充電)で充電を行い、バッテリ充電率SOCが高の時は、充電モードD1(通常充電)で充電を行う。一方、負荷が必要とする電力が一定以上(例えば、充電しつつ補機と走行モータへ電力を供給する等)の場合は、バッテリ充電率SOCの高低に係わらず、充電モードD1(通常充電)で充電を行う。   FIG. 9 is a diagram illustrating selection conditions for the battery charge mode in the third embodiment. In FIG. 9A, two charging modes (charging mode D1 and charging mode D2) are selected according to the required power (electric power required by the load) and the level of the battery charging rate SOC. As shown in FIG. 9A, when the power required by the load is below a certain level (for example, the operation of only the auxiliary machine and the operation of the traveling motor etc. is not performed), when the battery charge rate SOC is low, the charging mode Charging is performed in D2 (rapid charging), and charging is performed in charging mode D1 (normal charging) when the battery charging rate SOC is high. On the other hand, when the power required by the load is equal to or greater than a certain level (for example, supplying power to the auxiliary machine and the traveling motor while charging), the charging mode D1 (normal charging) is performed regardless of the level of the battery charging rate SOC. Charge with.
このように、バッテリのバッテリ充電率SOCが低い場合は急速充電を行うことで、バッテリ低下時にすばやく充電率を上げることができる。また、バッテリの充電速度が速い状態においては、エンジン負荷が高いポイントで動作させることで、エンジンの燃費向上を図れる。   As described above, when the battery charge rate SOC of the battery is low, the quick charge is performed, so that the charge rate can be quickly increased when the battery is low. Further, in a state where the charging speed of the battery is high, the fuel efficiency of the engine can be improved by operating at a point where the engine load is high.
なお、充電モード数は2ではなく、充電モードD2をさらに複数に分類して実施することも可能である。図9(B)は、充電速度のモード数を3とし、要求動力(負荷が必要とする電力)と、バッテリ充電率SOCの高中低とに応じて、3つの充電モード(充電モードD1、充電モードD2´、充電モードD2)を選択する例である。充電モードD2における充電速度をD2とし、充電モードD2´における充電速度をD2´とし、充電モードD1における充電速度をD1とした場合、充電速度は「D1<D2´<D2」となる。   Note that the number of charging modes is not two, and the charging modes D2 can be further classified into a plurality of modes. FIG. 9B shows that the number of charging speed modes is 3, and there are three charging modes (charging mode D1, charging) depending on the required power (electric power required by the load) and the high, medium and low battery charging rate SOC. In this example, the mode D2 ′ and the charging mode D2) are selected. When the charging speed in the charging mode D2 is D2, the charging speed in the charging mode D2 ′ is D2 ′, and the charging speed in the charging mode D1 is D1, the charging speed is “D1 <D2 ′ <D2.”
なお、図9(A)及び図9(B)において、負荷が必要とする電力が一定以下、または一定以上の判定については、「走行モータ」、「横行モータ」、「巻きモータ」、「補機」のクレーン負荷の稼動状況(負荷の駆動情報)に合せて場合分けして判定することができる。例えば、負荷のうち「走行モータ」は他の負荷と比較し必要電力が大きいため、クレーン操作部12におけるオペレータ操作を検知することにより、「走行モータのみ」、または、「走行モータ+補機」が運転される場合に、必要負荷が高い(一定以上)として充電モードを判定することができる。このような判定方法を用いることにより、各負荷の消費電力の合計から電力判定(負荷判定)を行うことなく、クレーンのオペレータ操作で容易に負荷の高低が判定できる。勿論、各負荷の消費電力の合計から電力判定(負荷判定)を行うようにしてもよい。   In FIGS. 9A and 9B, “traveling motor”, “transverse motor”, “winding motor”, “complementary” are used for determining whether the electric power required by the load is below a certain level or above a certain level. The machine load can be determined in accordance with the operation status of the crane load (load drive information). For example, since the “travel motor” of the load requires a larger amount of power than other loads, “travel motor only” or “travel motor + auxiliary device” is detected by detecting an operator operation in the crane operation unit 12. When the battery is operated, the charging mode can be determined on the assumption that the required load is high (a certain level or more). By using such a determination method, the level of the load can be easily determined by an operator operation of the crane without performing power determination (load determination) from the total power consumption of each load. Of course, power determination (load determination) may be performed from the total power consumption of each load.
このように、第3の実施形態においては、バッテリのバッテリ充電率SOCに応じてバッテリ充電速度を変化させることができる。このように、バッテリの充電率の管理を強化することにより、バッテリの過充電及び過放電を回避することができる。また、急速充電を行う場合には、エンジンを定格回転数で運転することにより、エンジンの燃費性能を向上させることができる。   Thus, in the third embodiment, the battery charge rate can be changed according to the battery charge rate SOC of the battery. In this way, by strengthening the management of the charging rate of the battery, overcharging and overdischarging of the battery can be avoided. Moreover, when performing quick charge, the fuel consumption performance of the engine can be improved by operating the engine at the rated speed.
以上、本発明の第1、第2、及び第3の実施の形態について説明したように、本発明のクレーン制御装置では、エンジンとバッテリのエネルギーを効率良く使用できる効果がある。   As described above, as described in the first, second, and third embodiments of the present invention, the crane control device of the present invention has an effect that the energy of the engine and the battery can be used efficiently.
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と実施形態との対応関係を補足して説明しておく。
本発明におけるクレーン装置は、図10に示すトランスファクレーン1に対応する。また、本発明におけるクレーン制御装置は、図1に示すクレーン制御装置100に対応する。また、本発明における原動機は、エンジン発電機21内のエンジン22に対応し、本発明における発電機は、発電機23(コンバータ24も含む)に対応する。また、本発明における蓄電装置は、DC/DCコンバータ51とバッテリ52とを含む蓄電装置50に対応する。また、本発明におけるバッテリはバッテリ52に対応する。
The embodiment of the present invention has been described above. Here, the correspondence between the present invention and the embodiment will be supplementarily described.
The crane apparatus in this invention respond | corresponds to the transfer crane 1 shown in FIG. Moreover, the crane control apparatus in this invention respond | corresponds to the crane control apparatus 100 shown in FIG. The prime mover in the present invention corresponds to the engine 22 in the engine generator 21, and the generator in the present invention corresponds to the generator 23 (including the converter 24). The power storage device in the present invention corresponds to a power storage device 50 including a DC / DC converter 51 and a battery 52. The battery in the present invention corresponds to the battery 52.
また、本発明における複数の負荷は、横行用のインバータ31及びモータM1と、走行用のインバータ32、33及びモータM2、M3と、巻き用のインバータ34、35及びモータM4と、補機用のインバータ41及び補機42等の荷役作業を行うための負荷装置が対応する。なお、ここで、横行用のインバータ31及びモータM1と、走行用のインバータ32、33及びモータM2、M3と、巻き用のインバータ34、35及びモータM4は、回生を行う負荷30に対応し、補機用のインバータ41及び補機42は、回生を行わない負荷40に対応する。また、本発明における制御部は、コントローラ11(主には運転モード制御部14とエンジン制御部15と、DC/DCコンバータ制御部16)が対応する。   Further, the plurality of loads in the present invention include a traverse inverter 31 and a motor M1, a traveling inverters 32 and 33 and motors M2 and M3, a winding inverters 34 and 35, a motor M4, and an auxiliary machine. A load device for carrying out cargo handling work such as the inverter 41 and the auxiliary machine 42 corresponds. Here, the traverse inverter 31 and the motor M1, the travel inverters 32 and 33 and the motors M2 and M3, the winding inverters 34 and 35 and the motor M4 correspond to the load 30 for regeneration, The auxiliary inverter 41 and the auxiliary machine 42 correspond to the load 40 that does not perform regeneration. The controller in the present invention corresponds to the controller 11 (mainly the operation mode control unit 14, the engine control unit 15, and the DC / DC converter control unit 16).
(1)そして、上記実施形態において、クレーン制御装置100は、エンジン22により駆動される発電機23と、荷役作業を行う装置となる複数の負荷30及び40と、発電機23に接続され負荷30及び40に電力を供給するバッテリ52を有する蓄電装置50と、エンジン発電機21と蓄電装置50と複数の負荷30及び40とを制御するコントローラ11と、から構成される。
また、コントローラ11は、発電機23からの電力を遮断して蓄電装置50から負荷30及び40に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードA、負荷30から回生される回生電力によりバッテリ52を充電する負荷回生モードである運転モードB、発電機23及び蓄電装置50から負荷30及び40に電力を供給する並列給電モードである運転モードC、発電機23からバッテリ52を充電する運転モードDのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、運転モードCでは、負荷30及び40に対して所定値以上の負荷電流が必要な場合に、蓄電装置50から負荷30及び40に所定の電流値の放電電流を供給するとともに、残りの必要な負荷電流をエンジン発電機21の発電電流により負荷30及び40に供給する。また、運転モードAから運転モードCに移行する際には、負荷30及び40の増大に先立って、負荷30及び40の大きさと、蓄電装置50及び発電機23から供給される電力とに応じた給電収支(負荷に応じたバッテリ52と発電機23との負荷分担)を予め設定しておく。
これにより、蓄電装置50を有効に活用して、エンジン22のアイドリング時間を長くすることにより、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる効果に加えて、負荷30及び40の上昇によりエンジン発電機21から電力の供給を開始する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
(1) And in the said embodiment, the crane control apparatus 100 is connected with the generator 23 driven by the engine 22, the some load 30 and 40 used as the apparatus which performs a cargo handling work, and the load 30 connected to the generator 23. And a power storage device 50 having a battery 52 that supplies power to the power source 40 and the controller 11 that controls the engine generator 21, the power storage device 50, and the plurality of loads 30 and 40.
Further, the controller 11 cuts off the power from the generator 23 and operates the battery 52 by the operation mode A which is a battery power supply mode in which power is supplied from the power storage device 50 to the loads 30 and 40, and the regenerative power regenerated from the load 30. The operation mode B is a load regeneration mode for charging, the operation mode C is a parallel power supply mode for supplying power to the loads 30 and 40 from the generator 23 and the power storage device 50, and the operation mode D is for charging the battery 52 from the generator 23. The operation mode C has a function of switching to any one of the control modes. When a load current greater than a predetermined value is required for the loads 30 and 40, a predetermined current value is transferred from the power storage device 50 to the loads 30 and 40. While supplying the discharge current, the remaining necessary load current is supplied to the loads 30 and 40 by the generated current of the engine generator 21. Further, when the operation mode A is shifted to the operation mode C, the load 30 and 40 are increased in accordance with the size of the loads 30 and 40 and the electric power supplied from the power storage device 50 and the generator 23 prior to the increase of the loads 30 and 40. A power supply balance (load sharing between the battery 52 and the generator 23 according to the load) is set in advance.
Thereby, in addition to the effect of improving the fuel consumption in the crane device by effectively utilizing the power storage device 50 and extending the idling time of the engine 22, the engine generator is increased by increasing the loads 30 and 40. When the power supply is started from 21, the problem that the power supply cannot catch up with the load increase can be avoided.
(2)また、上記実施形態において、コントローラ11は、運転モードAから運転モードCに移行した場合に、バッテリ52のバッテリ充電率SOCと負荷30及び40の大きさにと応じた値のバッテリ放電電流を供給するとともに、エンジン22の回転数を所定の回転数まで上昇させて、発電機23から負荷30及び40に発電電流を供給する。
このようなクレーン制御装置100では、運転モードCにおいて、バッテリ充電率SOCと負荷30及び40の大きと、に応じた値のバッテリ放電電流を、負荷30及び40に供給する。また、エンジン22の回転数を所定の回転数(例えば、定格回転数)まで上昇させて、発電機23から負荷30及び40に発電電流を供給する。
これにより、クレーン装置においてエンジン22のアイドリング時間を長くする効果に加えて、エンジンを燃費特性の高い回転数で運転できる。また、バッテリ充電率SOCに応じて、バッテリ52とエンジン発電機21との動力配分制御(負荷分担)を行うことができる。このため、バッテリ充電率SOCに応じてバッテリ52の放電電流を管理することができ、バッテリ52の過放電を回避できる。
(2) Moreover, in the said embodiment, when the controller 11 transfers to the operation mode C from the operation mode A, the battery discharge of the value according to the battery charge rate SOC of the battery 52 and the magnitude | sizes of the load 30 and 40 is carried out. While supplying current, the rotational speed of the engine 22 is increased to a predetermined rotational speed, and the generated current is supplied from the generator 23 to the loads 30 and 40.
In such a crane control apparatus 100, in the operation mode C, a battery discharge current having a value corresponding to the battery charging rate SOC and the magnitudes of the loads 30 and 40 is supplied to the loads 30 and 40. Further, the rotational speed of the engine 22 is increased to a predetermined rotational speed (for example, a rated rotational speed), and the generated current is supplied from the generator 23 to the loads 30 and 40.
Thereby, in addition to the effect of extending the idling time of the engine 22 in the crane device, the engine can be operated at a rotational speed with high fuel consumption characteristics. Further, power distribution control (load sharing) between the battery 52 and the engine generator 21 can be performed according to the battery charge rate SOC. For this reason, the discharge current of the battery 52 can be managed according to the battery charge rate SOC, and the overdischarge of the battery 52 can be avoided.
(3)また、上記実施形態において、コントローラ11は、運転モードAにおいて、負荷30及び40の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合は、エンジン22の回転数を予め所定の回転数まで上昇させる。
これにより、例えば、巻き下げが行われた後には、短時間内に巻き上げが行われることを判定し、巻き上げ動作が開始される前に(負荷30及び40の上昇に先立って)、エンジン発電機21のエンジン回転数を予め上昇させておく。このため、負荷上昇の際にエンジン発電機21からの電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
(3) Further, in the above embodiment, when it is determined that the operation mode corresponding to the increase in the loads 30 and 40 is generated in the operation mode A, the controller 11 sets the rotation speed of the engine 22 to a predetermined rotation speed in advance. Raise to.
Thereby, for example, after the lowering is performed, it is determined that the hoisting is performed within a short time, and before the hoisting operation is started (prior to the increase of the loads 30 and 40), the engine generator The engine speed of 21 is increased in advance. For this reason, the problem that the power supply from the engine generator 21 cannot catch up when the load increases can be avoided.
(4)また、上記実施形態において、運転モードDにおいてバッテリ52を充電する際に、負荷30及び40の大きさとバッテリ52のバッテリ充電率SOCとに応じて、バッテリ52への充電速度を変化させる。
これにより、負荷30及び40が小さく、バッテリ充電率SOCが低い場合において、バッテリ52を急速充電することができる。また、バッテリ充電率SOCと充電速度を管理することにより、バッテリ52の過充電を回避することができる。
(4) Further, in the above embodiment, when charging the battery 52 in the operation mode D, the charging speed to the battery 52 is changed according to the size of the loads 30 and 40 and the battery charge rate SOC of the battery 52. .
Thereby, when the loads 30 and 40 are small and the battery charging rate SOC is low, the battery 52 can be rapidly charged. Moreover, the overcharge of the battery 52 can be avoided by managing the battery charge rate SOC and the charge speed.
(5)また、上記実施形態において、負荷30及び40の大きさが所定の値以下の場合には、バッテリ充電率SOCの値に応じて充電速度を第1の充電速度D1(通常充電)または第2の充電速度(急速充電)に設定し(第1の充電速度<第2の充電速度)、負荷30及び40の大きさが所定の値以上の場合には、バッテリ充電率SOCの値に無関係に充電速度を第1の充電速度(通常充電)に設定する。
これにより、負荷30及び40が小さい場合において、バッテリ充電率SOCが低いときは、バッテリ52を急速充電し、バッテリ充電率SOCが高いときは、バッテリ52を通常充電することができる。また、負荷30及び40が大きい場合は、バッテリ充電率SOCの値に関係なく、バッテリ52を通常充電することができる。
(5) Further, in the above embodiment, when the size of the loads 30 and 40 is equal to or smaller than a predetermined value, the charge rate is set to the first charge rate D1 (normal charge) or the charge rate according to the value of the battery charge rate SOC. When the second charging speed (rapid charging) is set (first charging speed <second charging speed) and the loads 30 and 40 are larger than a predetermined value, the battery charging rate SOC is set. Irrespectively, the charging speed is set to the first charging speed (normal charging).
Thus, when the loads 30 and 40 are small, the battery 52 can be rapidly charged when the battery charge rate SOC is low, and the battery 52 can be normally charged when the battery charge rate SOC is high. When the loads 30 and 40 are large, the battery 52 can be normally charged regardless of the value of the battery charge rate SOC.
(6)また、上記実施形態において、バッテリ52への充電は、充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電(CC充電)を行い、充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電(CV充電)を行うCC−CV充電により行われ、バッテリ52への充電速度を変化させる際は、定電流充電の電流値、及び定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させる。
これにより、CC充電における充電電流、またはCV充電における充電電圧を変化させることにより、バッテリ52への充電速度を容易に変化させることができる。
(6) In the above embodiment, the battery 52 is charged by performing constant current charging (CC charging) at the beginning of charging when the charging voltage is low, and after the charging voltage reaches a predetermined voltage, the constant voltage is applied. It is performed by CC-CV charging that performs charging (CV charging), and when changing the charging speed of the battery 52, at least one of the current value of constant current charging and the voltage value of constant voltage charging is changed.
Thereby, the charging speed to the battery 52 can be easily changed by changing the charging current in CC charging or the charging voltage in CV charging.
(7)また、上記実施形態において、コントローラ11は、図6に示すように、バッテリ充電率SOCに応じてバッテリ52の許容最大放電電流Imax2(またはImax3)と最小放電電流Iminとを予め設定し、負荷30及び40大きさが第1の負荷閾値P1を超えて運転モードAから運転モードCに移行した場合において、負荷30及び40の大きさが第1の負荷閾値P1を超えて第2の負荷閾値P2に到達するまでの間はバッテリ52の放電電流を許容最大放電電流Imax2(またはImax3)から最小放電電流Iminまで漸減させ、残りの負荷電流を発電機23の発電電流により供給し、負荷30及び40が第2の負荷閾値P2を超えてさらに増大する場合は、発電機23の発電電流を継続して供給するとともに、発電機23の発電電流では不足する負荷電流をバッテリ52から許容最大放電電流Imax2(またはImax3)の範囲内で供給する。
これにより、負荷30及び40の大きさとバッテリ充電率SOCとに応じて、バッテリ52とエンジン発電機21との負荷分担比率を制御することができる。また、バッテリ充電率SOCに応じて放電電流を制御することにより、バッテリの過放電を回避できる。
(7) In the above embodiment, as shown in FIG. 6, the controller 11 presets the allowable maximum discharge current Imax2 (or Imax3) and the minimum discharge current Imin of the battery 52 according to the battery charge rate SOC. In the case where the load 30 and 40 magnitude exceeds the first load threshold value P1 and shifts from the operation mode A to the operation mode C, the load 30 and 40 magnitude exceeds the first load threshold value P1 and the second load threshold value P1. Until the load threshold value P2 is reached, the discharge current of the battery 52 is gradually decreased from the allowable maximum discharge current Imax2 (or Imax3) to the minimum discharge current Imin, and the remaining load current is supplied by the generated current of the generator 23, When 30 and 40 further increase beyond the second load threshold P2, the power generation current of the generator 23 is continuously supplied and The load current to be insufficient at 23 power current supplied within a range of the battery 52 of the maximum allowable discharge current Imax2 (or Imax3).
Thereby, the load sharing ratio between the battery 52 and the engine generator 21 can be controlled according to the size of the loads 30 and 40 and the battery charge rate SOC. Moreover, overdischarge of the battery can be avoided by controlling the discharge current according to the battery charge rate SOC.
(8)また、上記実施形態において、所定の回転数は原動機の定格回転数である。これにより、エンジン22を最も燃費特性の良い定格回転数で運転することができ、エンジン22の燃費特性の向上を図ることができる。   (8) Moreover, in the said embodiment, a predetermined rotation speed is a rated rotation speed of a motor | power_engine. As a result, the engine 22 can be operated at the rated speed with the best fuel economy characteristics, and the fuel efficiency characteristics of the engine 22 can be improved.
(9)また、上記実施形態において、負荷30及び40の大きさは、荷役作業を行う装置となる複数の負荷30及び40内で稼動される負荷の種類に応じて判定される。これにより、負荷30及び40の大きさを、クレーン操作部(ノッチ等)の操作信号により容易に判定することができる。   (9) Moreover, in the said embodiment, the magnitude | size of the loads 30 and 40 is determined according to the kind of load operate | moved in the some load 30 and 40 used as the apparatus which performs cargo handling work. Thereby, the magnitude | size of the loads 30 and 40 can be easily determined by the operation signal of a crane operation part (notch etc.).
(10)また、本発明のトランスファクレーン1は、クレーン制御装置100を備え、負荷30として駆動され、コントローラ11から出力される運転指令に応じて駆動制御されるモータM1、M2、M3、M4と、コントローラ11により駆動制御される補機42と、を備える。
このように、トランスファクレーン1においては、本発明のクレーン制御装置100を使用するようにしたので、これにより、エンジン発電機21に接続された蓄電装置50(バッテリ52)を有効に活用して、エンジン22のアイドリング時間を長くすることができ、トランスファクレーン1における燃費の改善を図ることができる。また、負荷30及び40の上昇により、エンジン発電機21から負荷30及び40に電力を供給する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
(10) Moreover, the transfer crane 1 of the present invention includes a crane control device 100, is driven as a load 30, and is driven and controlled according to an operation command output from the controller 11, and motors M1, M2, M3, and M4. , And an auxiliary machine 42 that is driven and controlled by the controller 11.
Thus, since the crane control apparatus 100 of the present invention is used in the transfer crane 1, this effectively utilizes the power storage device 50 (battery 52) connected to the engine generator 21, The idling time of the engine 22 can be extended, and the fuel consumption of the transfer crane 1 can be improved. Moreover, when the power is supplied from the engine generator 21 to the loads 30 and 40 due to the increase in the loads 30 and 40, the problem that the power supply cannot catch up with the load increase can be avoided.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のクレーン制御装置及びクレーン装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the crane control apparatus and crane apparatus of this invention are not limited only to the above-mentioned illustration example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various changes are carried out. Of course, it can be added.
1 クレーン装置
100 クレーン制御装置
11 コントローラ
12 クレーン操作部
13 負荷装置制御部
14 運転モード制御部
14A 動力配分制御部
15 エンジン制御部
16 DC/DCコンバータ制御部
16A CC−CV充電制御部
21 エンジン発電機
22 エンジン
23 発電機
24 コンバータ
26 電圧検出部
30 回生を行う負荷
31、32、33、34、35 インバータ
40 回生を行わない負荷
41 補機用インバータ
42 補機
50 蓄電装置
51 DC/DCコンバータ
52 バッテリ(蓄電池)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crane apparatus 100 Crane control apparatus 11 Controller 12 Crane operation part 13 Load apparatus control part 14 Operation mode control part 14A Power distribution control part 15 Engine control part 16 DC / DC converter control part 16A CC-CV charge control part 21 Engine generator 22 Engine 23 Generator 24 Converter 26 Voltage detection unit 30 Load 31, 32, 33, 34, 35 that performs regeneration 40 Inverter 40 Load that does not perform regeneration 41 Auxiliary machine inverter 42 Auxiliary machine 50 Power storage device 51 DC / DC converter 52 Battery (Storage battery)

Claims (10)

  1. 原動機により駆動される発電機と、
    荷役作業を行う装置となる複数の負荷と、
    前記発電機に接続され前記負荷に電力を供給するバッテリを有する蓄電装置と、
    前記発電機と前記蓄電装置と前記複数の負荷とを制御する制御部と、
    から構成され、
    前記制御部は、
    前記発電機からの電力を遮断して前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードA、
    前記負荷から回生される回生電力により前記バッテリを充電する負荷回生モードである運転モードB、
    前記発電機及び前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する並列給電モードである運転モードC、
    前記発電機から前記バッテリを充電する運転モードDのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、
    前記運転モードCでは、前記負荷に対して所定の電流値以上の負荷電流が必要とされる場合に、前記蓄電装置からの放電電流と、前記発電機の発電電流を前記負荷に供給すると共に、
    前記運転モードAから運転モードCに移行する際には、前記負荷の増大に先立って、前記負荷の大きさと、前記蓄電装置及び発電機から供給される電力とに応じた給電収支を予め設定しておく
    ことを特徴とするクレーン制御装置。
    A generator driven by a prime mover;
    A plurality of loads serving as a device for performing a cargo handling operation;
    A power storage device having a battery connected to the generator and supplying power to the load;
    A controller that controls the generator, the power storage device, and the plurality of loads;
    Consisting of
    The controller is
    Operation mode A, which is a battery power supply mode that cuts off electric power from the generator and supplies electric power from the power storage device to the load,
    Operation mode B which is a load regeneration mode in which the battery is charged by regenerative power regenerated from the load,
    Operation mode C which is a parallel power supply mode for supplying power to the load from the generator and the power storage device,
    Having a function of switching to one of the control modes of operation mode D for charging the battery from the generator;
    In the operation mode C, when a load current equal to or higher than a predetermined current value is required for the load, the discharge current from the power storage device and the generated current of the generator are supplied to the load,
    When shifting from the operation mode A to the operation mode C, a power supply balance according to the magnitude of the load and the power supplied from the power storage device and the generator is set in advance prior to the increase of the load. A crane control device characterized by the above.
  2. 前記制御部は、
    前記運転モードAから運転モードCに移行した場合に、
    前記バッテリのバッテリ充電率SOCと前記負荷の大きさとに応じた値の前記蓄電装置からの放電電流を供給するとともに、
    前記原動機の回転数を所定の回転数まで上昇させて、前記発電機から前記負荷に発電電流を供給する
    ことを特徴とする請求項1に記載のクレーン制御装置。
    The controller is
    When shifting from the operation mode A to the operation mode C,
    While supplying a discharge current from the power storage device of a value according to the battery charge rate SOC of the battery and the size of the load,
    The crane control device according to claim 1, wherein the number of revolutions of the prime mover is increased to a predetermined number of revolutions, and a generated current is supplied from the generator to the load.
  3. 前記制御部は、
    前記運転モードAにおいて、前記負荷の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合に、前記原動機の回転数を予め所定の回転数まで上昇させる
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクレーン制御装置。
    The controller is
    3. In the operation mode A, when it is determined that an operation mode corresponding to the increase in load occurs, the number of revolutions of the prime mover is increased in advance to a predetermined number of revolutions. The crane control apparatus as described in.
  4. 前記運転モードDにおいて前記バッテリを充電する際に、前記負荷の大きさと前記バッテリのバッテリ充電率SOCとに応じて、前記バッテリへの充電速度を変化させる
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のクレーン制御装置。
    The charging speed of the battery is changed according to the magnitude of the load and the battery charging rate SOC of the battery when charging the battery in the operation mode D. A crane control device given in any 1 paragraph.
  5. 前記負荷の大きさが所定の値以下の場合には、前記バッテリ充電率SOCの値に応じて前記充電速度を第1の充電速度または第2の充電速度(第1の充電速度<第2の充電速度)に設定し、
    前記負荷の大きさが所定の値以上の場合には、前記バッテリ充電率SOCの値に無関係に前記充電速度を第1の充電速度に設定する
    ことを特徴とする請求項4に記載のクレーン制御装置。
    When the magnitude of the load is equal to or less than a predetermined value, the charging speed is set to the first charging speed or the second charging speed (first charging speed <second charging) according to the value of the battery charging rate SOC. Charging speed),
    The crane control according to claim 4, wherein when the magnitude of the load is equal to or greater than a predetermined value, the charging speed is set to a first charging speed regardless of a value of the battery charging rate SOC. apparatus.
  6. 前記バッテリへの充電は、前記バッテリの充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電であるCC充電を行い、前記バッテリの充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電であるCV充電を行うCC−CV充電により行われ、
    前記バッテリの充電速度を変化させる際は、前記定電流充電の電流値、及び前記定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させる
    ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載のクレーン制御装置。
    The battery is charged by CC charging which is constant current charging at the beginning of charging when the charging voltage of the battery is low, and CV which is constant voltage charging after the charging voltage of the battery reaches a predetermined voltage. Performed by CC-CV charging to charge,
    The crane control according to claim 4 or 5, wherein when changing the charging speed of the battery, at least one of a current value of the constant current charging and a voltage value of the constant voltage charging is changed. apparatus.
  7. 前記制御部は、
    前記バッテリ充電率SOCに応じてバッテリの許容最大放電電流と最小放電電流とを予め設定し、
    前記負荷の大きさが第1の負荷閾値を超えて運転モードAから運転モードCに移行した場合において、
    前記負荷の大きさが前記第1の負荷閾値を超えて第2の負荷閾値(第1の負荷閾値<第2の負荷閾値)に到達するまでの間は前記バッテリの放電電流を前記許容最大放電電流から前記最小放電電流まで漸減させ、残りの負荷電流を前記発電機の発電電流により供給し、
    前記負荷が前記第2の負荷閾値を超えてさらに増大する場合は、前記発電機の発電電流を継続して供給するとともに、前記発電機の発電電流では不足する負荷電流を前記バッテリから前記許容最大放電電流の範囲内で供給する
    ことを特徴とする請求項2から6のいずれか1項にに記載のクレーン制御装置。
    The controller is
    Preset the allowable maximum discharge current and the minimum discharge current of the battery according to the battery charge rate SOC,
    When the magnitude of the load exceeds the first load threshold value and shifts from the operation mode A to the operation mode C,
    Until the magnitude of the load exceeds the first load threshold and reaches a second load threshold (first load threshold <second load threshold), the discharge current of the battery is set to the allowable maximum discharge. Gradually decreasing from current to the minimum discharge current, supplying the remaining load current by the generator current generated by the generator,
    If the load further increases beyond the second load threshold, the generator current is continuously supplied, and the load current that is insufficient for the generator current is supplied from the battery to the allowable maximum. It supplies within the range of discharge current. The crane control apparatus of any one of Claim 2 to 6 characterized by the above-mentioned.
  8. 前記所定の回転数は原動機の定格回転数である
    ことを特徴とする請求項2から7のいずれか1項にに記載のクレーン制御装置。
    The crane control device according to any one of claims 2 to 7, wherein the predetermined rotation speed is a rated rotation speed of a prime mover.
  9. 前記負荷の大きさは、前記荷役作業を行う装置となる複数の負荷の内で稼動される負荷の種類に応じて判定される
    ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のクレーン制御装置。
    The magnitude | size of the said load is determined according to the kind of load operate | moved among the some load used as the apparatus which performs the said cargo handling work. The any one of Claim 1 to 8 characterized by the above-mentioned. Crane control device.
  10. 前記請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のクレーン制御装置と、
    前記負荷として駆動され、前記制御部から出力される運転指令に応じて駆動されるモータと、
    前記制御部により駆動制御される補機と、
    を備えることを特徴とするクレーン装置。
    The crane control device according to any one of claims 1 to 9,
    A motor driven as the load and driven according to an operation command output from the control unit;
    An auxiliary machine driven and controlled by the control unit;
    A crane apparatus comprising:
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