JP2012050294A - Control system for power generator - Google Patents

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JP2012050294A JP2010192234A JP2010192234A JP2012050294A JP 2012050294 A JP2012050294 A JP 2012050294A JP 2010192234 A JP2010192234 A JP 2010192234A JP 2010192234 A JP2010192234 A JP 2010192234A JP 2012050294 A JP2012050294 A JP 2012050294A
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Yasuhiro Takabayashi
泰弘 高林
Kenji Baba
謙二 馬場
Hiroyuki Ishida
裕行 石田
Yasuhiro Tsuchizawa
康弘 土澤
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the increase in a size and a cost of a power generator and a prime mover for driving a power generator, and to shorten a battery charging time and reduce the fuel consumption of the prime mover, and thereby, to improve an economic effect and an environment improvement effect.SOLUTION: A hybrid-connection power source consists of a battery 1 and a power generator 5 for charging the battery 1. A power is supplied to a propulsive motor 12 and an auxiliary machine 33 from the power generator 5 while charging the battery 1. A charging change-over switch 19 is provided. At operation of supplying a power, any one of three kinds of charging systems of a constant voltage charging system, a constant current charging system, and a constant power charging system is selected and executed by this switch 19.

Description

この発明は、電池と、この電池を充電する発電機とで構成されるハイブリッド電源において、発電機により電池を充電しながら推進電動機および補機へ電力を供給する電気推進システム、特に発電機の制御方式に関する。   The present invention relates to an electric propulsion system for supplying electric power to a propulsion motor and an auxiliary machine while charging the battery by the generator, particularly a control of the generator, in a hybrid power source composed of a battery and a generator for charging the battery. Regarding the method.

電池と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド電源を備えた、例えば電気推進船舶などの電気推進システムの運転モードには、発電機で電池を充電しながら推進電動機および補機へ電力を供給して運転するモードと、発電機を停止して電池のみで運転するモードとの2つがある。
発電機で電池を充電しながら運転する前者のモードでは、電池充電容量と発電機出力容量とは密接な関係にあり、電池容量が増大すれば発電機容量が増大し、かつ、発電機を駆動する原動機(発電機駆動用原動機)の容量も増大する。
In the operation mode of an electric propulsion system, such as an electric propulsion ship, equipped with a hybrid power source composed of a battery and a generator for charging the battery, power is supplied to the propulsion motor and auxiliary equipment while charging the battery with the generator. There are two modes: a mode in which the generator is operated and a mode in which the generator is stopped and only the battery is operated.
In the former mode of driving while charging the battery with the generator, the battery charge capacity and the generator output capacity are closely related, and if the battery capacity increases, the generator capacity increases and the generator is driven. The capacity of the prime mover (the prime mover for driving the generator) is also increased.

すなわち、電気推進システムのパワーアップに伴って電池容量が増大すれば発電機容量が増大し、発電機駆動用原動機容量が増大して発電機,原動機の寸法・質量の増加により大型化、コストアップが発生する。
電池を搭載した電気推進システムの電池としては、従来から鉛電池が用いられているが、近年、高エネルギー密度を有するリチウムイオン電池の採用が検討されている。発電機容量は電池の容量の他に充電特性にも支配されるから、鉛電池とリチウムイオン電池の容量が同じである場合、鉛電池では大電流充電が不可能であっても、リチウムイオン電池では大電流充電が可能であることから、発電機容量が増大する一因ともなる。
That is, if the battery capacity increases as the electric propulsion system powers up, the generator capacity increases, and the capacity of the motor for driving the generator increases, resulting in an increase in size and cost due to an increase in the size and mass of the generator and motor. Occurs.
As a battery of an electric propulsion system equipped with a battery, a lead battery has been used conventionally, but in recent years, adoption of a lithium ion battery having a high energy density has been studied. Since the generator capacity is governed not only by the capacity of the battery but also by the charging characteristics, if the capacity of the lead battery and the lithium ion battery is the same, even if the lead battery cannot charge a large current, the lithium ion battery Then, since a large current charge is possible, it will also contribute to an increase in generator capacity.

また、従来からの鉛蓄電池の充電方法によれば、充電初期時には大電流で、充電中期には中電流で、充電終期には小電流で充電するのが一般的であり、充電動作によって発生する電解液の電気分解作用(による水素ガス,酸素ガスの生成)を抑制し、充電電力損失を低減させる充電方法が採用されているから、鉛電池の満充電には長時間が必要とされている。
これに対してリチウムイオン電池は電解液を持たないのでガスの発生がなく、電池内部損失が小さいことから、満充電直前の時期まで大電流で充電することが可能であるとされている。その結果、リチウムイオン電池では鉛電池に比べて大幅な充電時間の短縮が期待されている。
Also, according to the conventional lead-acid battery charging method, it is common to charge with a large current at the beginning of charging, a medium current at the middle of charging, and a small current at the end of charging, and this is caused by a charging operation. A charging method that suppresses the electrolysis action of the electrolyte (by generating hydrogen gas and oxygen gas) and reduces charging power loss is required, so it takes a long time to fully charge a lead battery. .
On the other hand, since the lithium ion battery does not have an electrolyte solution, no gas is generated and the internal loss of the battery is small, so that it can be charged with a large current until just before full charge. As a result, lithium ion batteries are expected to significantly shorten the charging time compared to lead batteries.

しかしながら、リチウムイオン電池の特徴である大電流充電を行なうと、発電機容量が増大するため、発電機の大型化、コストアップの問題が発生し、また、発電機を駆動する原動機(発電機駆動用原動機)についても同様の問題が発生する。このような発電機および発電機駆動用原動機の大型化は、搭載スペースが厳しい電気推進船舶などの電気推進システムにおいては極めて重大な問題となる。
この問題を解決するために、発電機電力を有効に利用して電池を充電する『定電力』充電方法が多数提案されているが、この発明に最も近い先行技術として特許文献1に示すものがある。以下に、この特許文献1に示す電池充電方式について説明する。
However, large current charging, which is a feature of lithium-ion batteries, increases the capacity of the generator, which increases the size of the generator and raises the cost of the generator. In addition, the motor that drives the generator (generator drive) The same problem arises for the motor). Such an increase in the size of the generator and the prime mover for driving the generator is a very serious problem in an electric propulsion system such as an electric propulsion ship having a severe mounting space.
In order to solve this problem, many “constant power” charging methods have been proposed in which the power of the generator is effectively used to charge the battery. The prior art closest to the present invention is disclosed in Patent Document 1. is there. Below, the battery charge system shown in this patent document 1 is demonstrated.

図12に先行技術(特許文献1)の充電制御回路図、図13にその動作説明図を示す。
特許文献1には、電池と、この電池に並列接続された他の負荷とに交流発電機から整流器を介して直流電力を供給するシステムにおける電池充電方式が示されており、その電池充電方式は、次のようなものとなっている。
1)定電圧充電:第1電流目標値演算部L1による発電機電流指令IG*の演算出力
第1電流目標値演算回路L1において、負荷ILが増加するとIG(=IB+IL)が大きくなる結果、演算出力の発電機電流指令値IG*が大きくなって負荷の増加に対応した発電機出力となる。この場合、急激な負荷ILの変動が発生すれば発電機と発電機駆動用原動機に急激な負荷変動が発生する。
FIG. 12 is a charge control circuit diagram of the prior art (Patent Document 1), and FIG.
Patent Document 1 discloses a battery charging method in a system in which DC power is supplied from an AC generator via a rectifier to a battery and another load connected in parallel to the battery. It is as follows.
1) Constant voltage charging: Calculation output of generator current command IG * by the first current target value calculation unit L1 In the first current target value calculation circuit L1, calculation is performed as a result of IG (= IB + IL) increasing as the load IL increases. The generator current command value IG * of the output becomes large and becomes a generator output corresponding to the increase in load. In this case, if a sudden load IL fluctuation occurs, a sudden load fluctuation occurs in the generator and the generator driving motor.

2)定電流充電:第2電流目標値演算部L2による発電機電流指令IG*の演算出力
第2電流目標値演算回路L2において、負荷ILが増加すると、演算出力の発電機電流指令値IG*が大きくなって負荷の増加に対応した発電機出力となる。急激な負荷ILの変動が発生すれば、上記1)項と同様、発電機および発電機駆動用原動機に急激な負荷変動が発生する。
2) Constant current charging: Calculation output of the generator current command IG * by the second current target value calculation unit L2 When the load IL increases in the second current target value calculation circuit L2, the generator current command value IG * of the calculation output Becomes larger and the generator output corresponds to the increase in load. If a sudden load IL fluctuation occurs, a sudden load fluctuation occurs in the generator and the generator driving motor as in the above item 1).

3)発電機出力電力一定での充電:第3電流目標値演算部L3による発電機電流指令IG*の演算出力
第3電流目標値演算回路L3において、その演算式の分母PGは発電機電力演算部L4の出力PG(=VB×IG)であり、分子はPG*×IGであるから、負荷ILの増加(変化)による分母値の増加(変化)と分子値の増加(変化)とは相殺され、演算出力IG*は変化しない。その結果、負荷変動が発生しても、発電機電力設定器S3の設定値PG*の出力は保持されるので、負荷ILが増加したときは発電機電流IGが増加するが、電池充電電力および充電電流は減少する。
すなわち、負荷変動によって充電電流が左右されるため安定した充電動作ができない。つまり、この充電方式は発電機の出力電力を制御するものであり、電池を定電力で充電するものとは言えない。
3) Charging with constant generator output power: Calculation output of generator current command IG * by the third current target value calculation unit L3 In the third current target value calculation circuit L3, the denominator PG of the calculation formula is the generator power calculation. Since the output PG (= VB x IG) of the part L4 and the numerator is PG * x IG, the increase (change) in the denominator and the increase (change) in the numerator value are offset by the increase (change) in the load IL. The computation output IG * does not change. As a result, even if a load change occurs, the output of the set value PG * of the generator power setter S3 is maintained, so when the load IL increases, the generator current IG increases, but the battery charge power and The charging current decreases.
That is, since the charging current depends on the load fluctuation, a stable charging operation cannot be performed. In other words, this charging method controls the output power of the generator and cannot be said to charge the battery with constant power.

4)無負荷(IL=0)状態で電池を充電するときは、発電機出力PGと電池充電電力PB(=VB×IB=VG×IB)とは等しく、常にPG=PBの運転である。よって、発電機出力内において任意の充電電力を設定することができない。すなわち、電池充電電力の設定を発電機出力設定で行なうことができないという操作上の問題がある。
5)さらに、電池浮動動作(浮動充電)では、推進電動機の運転変更によって発電機負荷が変動するため、発電機駆動用原動機に大きな負荷変動を与えることになる。
4) When charging the battery in a no-load (IL = 0) state, the generator output PG and the battery charging power PB (= VB × IB = VG × IB) are equal, and the operation is always PG = PB. Therefore, it is not possible to set arbitrary charging power within the generator output. That is, there is an operational problem that the battery charging power cannot be set by the generator output setting.
5) Further, in the battery floating operation (floating charging), the generator load fluctuates due to a change in the operation of the propulsion motor, so that a large load fluctuation is given to the generator driving motor.

特開昭64−012826号公報JP-A-64-012826

以上のことから、電池を搭載する電気推進システムにおいて、従来から採用されている鉛電池に代えて高性能リチウムイオン電池を採用し、リチウムイオン電池の特徴である大電流充電を行なうシステム構成とする場合、これに対応して、発電機出力容量が増大し、発電機および発電機駆動用原動機が大型化してコストアップするという問題が発生する。
また、発電機および発電機駆動用原動機の大型化は、搭載スペースに制約がある電気推進船舶などの電気推進システムでは極めて重要な問題となる。さらに、電気推進システムでは任意の運転を速やかに行なえることが最大の特徴であるが、反面、速やかな運転操作は急激な負荷変動を伴い、この急激な負荷変動は発電機駆動用原動機に加わり、原動機にダメージを与えるので急激な負荷変動を抑制することが望ましい。
From the above, in the electric propulsion system equipped with the battery, a high-performance lithium ion battery is adopted instead of the conventionally used lead battery, and the system configuration performs high current charging, which is a feature of the lithium ion battery. In this case, the generator output capacity increases correspondingly, and the problem arises that the generator and the power generator for driving the generator are increased in size and cost is increased.
In addition, the increase in size of the generator and the prime mover for driving the generator is an extremely important problem in an electric propulsion system such as an electric propulsion ship having a limited installation space. Furthermore, the biggest feature of the electric propulsion system is that any operation can be performed promptly, but on the other hand, rapid operation is accompanied by a sudden load change, and this sudden load change is added to the generator driving motor. In order to damage the prime mover, it is desirable to suppress sudden load fluctuations.

したがって、この発明の課題は、上記特許文献1に記載の電池充電方式における問題点に対応して、リチウムイオン電池の充電特性に対応した充電方法を用いて発電機出力および発電機駆動用原動機の容量増大を抑制して、発電機および発電機駆動用原動機の大型化、コストアップを抑制すること、電池充電時間の短縮によって原動機燃料消費量を低減させて経済効果、環境改善効果を得ること、さらには急激な負荷変動が発生したときには電気系統の発電機出力負荷が急激に変動しないようにして、発電機駆動用原動機へ与えるダメージを軽減させることなどにある。   Accordingly, an object of the present invention is to cope with the problems in the battery charging method described in Patent Document 1 above, and to use the charging method corresponding to the charging characteristics of the lithium ion battery to generate the generator output and the generator driving prime mover. Suppressing the capacity increase, suppressing the increase in size and cost of the generator and the power generator for driving the generator, reducing the fuel consumption by shortening the battery charging time, and obtaining the economic effect and environmental improvement effect, Further, when a sudden load change occurs, the generator output load of the electric system is prevented from changing rapidly to reduce damage to the generator driving motor.

上記のような課題を解決するため、この発明によれば、発電機の制御方式を、電池と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド接続の電源であって、発電機で電池を充電しながら推進電動機および補機へ電力を供給して運転する電気推進システムにおいて、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部を備え、この充電電力制御部による定電力充電方式の充電動作を実行可能にした構成とする(請求項1の発明)。
定電圧充電方式では充電電力が充電初期の最大値から充電終期に向かって次第に減少する特性であり、定電流充電方式では充電電力が充電初期から次第に増加し充電終期に最大値となる特性であるのに対し、定電力充電方式では、充電電力が充電初期から終期まで一定であることにより、充電電力をより有効に利用して電池を充電することができる。また、電池を充電する発電機容量は充電電力の最大値で決まるから、必要な発電機容量の点でも定電力充電方式は定電圧充電方式や定電流充電方式に比べて優れている。
この点に関し、上記請求項1の発明は、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部を備えることにより、電池と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド接続の電源であって、発電機で電池を充電しながら推進電動機および補機へ電力を供給して運転する電気推進システムにおける定電力充電方式の充電動作を実行可能にしたものであり、これにより、電気推進システムにおける発電機出力および発電機駆動用原動機の容量増大を抑制して、発電機および発電機駆動用原動機の大型化,コストアップを抑制することができる。
また、上記請求項1の発明では、発電機出力をより有効に利用できる定電力充電動作を行なうことによって電池充電時間を短縮化できるので、これにより発電機駆動用原動機の運転時間を短縮化して、原動機燃料消費量を低減させることができ、経済効果、環境改善効果を得ることが可能となる。
なお、大きな充電電力を必要とする初期充電時に、発電機出力を有効に利用した『定電力充電』方式を適用した場合には、発電機容量の増大を抑制しつつ、充電時間の短縮化を図る上で特に大きな効果が得られる。
次に、発電機を駆動する例えばディーゼルエンジンなどの原動機は定出力特性を有することにより、発電機負荷(電力)が変化したときに原動機回転速度を一定に保つためにガバナーによって原動機への燃料供給量を制御するので、燃料供給量を負荷に対応させることによる原動機の出力制御を行なうことになる。
この点に関し、上記請求項1の発明による発電機の制御方式では、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部により、『電池充電電力』を制御量(フィードバック量)とした充電動作を実行可能であるため、電気推進システムにおける発電機の制御において、『発電機出力電力』および『推進電動機入力電力』に合せて電池充電に関する制御緒元も『電力』に統一して制御できるとともに、さらに原動機ガバナー制御との制御諸元の統一もできるので、発電機制御回路の簡素化が可能になる。
一方、従来の定電圧充電方式、定電流充電方式では、例えば、充電電圧実際値と充電電圧設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電圧制御部、充電電流実際値と充電電流設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電流制御部がそれぞれ設けられるが、このような充電電圧制御部、充電電流制御部により電池充電電力を管理するための充電動作を行なうとすれば、電池の充電状態,推進電動機の運転状態などによって刻々変化する電池電流,推進電動機電流,電池電圧(=給電電路電圧)などに追従して発電機を制御する必要がある。
すなわち、上記充電電圧制御部による充電動作では例えばその時の電池電流実際値に基づいて所定の充電電力値になる充電電圧設定値を演算して各部を制御することになるとともに、上記充電電流制御部による充電動作では例えばその時の電池電圧実際値に基づいて所定の充電電力値になる充電電流設定値を演算して各部を制御することになり、いずれも複雑な演算制御を行なうことが必要となる。
これに対して、上記請求項1の発明における発電機の制御方式では、電池充電電力を管理するための充電動作として、刻々変化する電圧と電流との積である『電力』を制御量(フィードバック量)として発電機を制御するので、上述のように、制御が簡素化できる利点があり、原動機ガバナー制御との協調制御、制御連動が容易になる。
In order to solve the above-described problems, according to the present invention, the generator control method is a hybrid-connected power source including a battery and a generator for charging the battery, and the battery is charged by the generator. In the electric propulsion system that operates by supplying power to the propulsion motor and the auxiliary equipment, a charging power control unit that adjusts the generator voltage so that the deviation between the actual charging power value and the charging power setting value becomes zero is provided. The charging power control unit is configured to perform a constant power charging method charging operation (invention of claim 1).
In the constant voltage charging method, charging power gradually decreases from the maximum value at the beginning of charging toward the end of charging, and in the constant current charging method, charging power gradually increases from the beginning of charging and reaches the maximum value at the end of charging. On the other hand, in the constant power charging method, since the charging power is constant from the beginning to the end of charging, the battery can be charged more effectively using the charging power. Further, since the generator capacity for charging the battery is determined by the maximum value of the charging power, the constant power charging method is superior to the constant voltage charging method and constant current charging method in terms of the required generator capacity.
In this regard, the invention of claim 1 includes a battery, and the battery, by including a charge power control unit that adjusts the generator voltage so that the deviation between the actual charge power value and the set charge power value becomes zero. A power supply with a hybrid connection consisting of a generator that charges the battery and performs charging operation of the constant power charging method in an electric propulsion system that supplies power to the propulsion motor and auxiliary equipment while charging the battery with the generator. As a result, it is possible to suppress the increase in the output of the generator and the capacity of the motor for driving the generator in the electric propulsion system, thereby suppressing the increase in size and cost of the generator and the motor for driving the generator. it can.
Further, in the first aspect of the invention, the battery charging time can be shortened by performing a constant power charging operation that can use the generator output more effectively, thereby reducing the operation time of the generator driving motor. Therefore, the fuel consumption of the prime mover can be reduced, and the economic effect and the environmental improvement effect can be obtained.
In addition, when applying the `` constant power charging '' method that effectively uses the generator output during initial charging that requires a large amount of charging power, the charging time can be shortened while suppressing an increase in generator capacity. In particular, a great effect can be obtained.
Next, a prime mover, such as a diesel engine, that drives the generator has constant output characteristics, so that the governor supplies fuel to the prime mover to keep the prime mover rotational speed constant when the generator load (electric power) changes. Since the amount is controlled, the output of the prime mover is controlled by making the fuel supply amount correspond to the load.
In this regard, in the generator control system according to the first aspect of the present invention, the battery power control unit adjusts the generator voltage so that the deviation between the actual charge power value and the charge power set value becomes zero. Since the charging operation can be executed with the control amount (feedback amount) as the “charging power”, the battery control is performed according to the “generator output power” and the “propulsion motor input power” in the control of the generator in the electric propulsion system. The control specifications can be controlled to be unified with “electric power”, and further, the control parameters can be unified with the prime mover governor control, so that the generator control circuit can be simplified.
On the other hand, in the conventional constant voltage charging method and constant current charging method, for example, a charging voltage control unit that adjusts the generator voltage so that the deviation between the charging voltage actual value and the charging voltage setting value becomes zero, the charging current actual value And a charging current control unit for adjusting the generator voltage so that the deviation between the charging current and the charging current set value becomes zero. In order to manage the battery charging power by such a charging voltage control unit and the charging current control unit, If the charging operation is performed, it is necessary to control the generator by following the battery current, the propulsion motor current, the battery voltage (= feeding line voltage), etc. that change every moment depending on the charging state of the battery, the driving state of the propulsion motor, etc. There is.
That is, in the charging operation by the charging voltage control unit, for example, a charging voltage setting value that becomes a predetermined charging power value is calculated based on the actual battery current value at that time, and each unit is controlled, and the charging current control unit For example, in the charging operation according to the above, each part is controlled by calculating a charging current set value that becomes a predetermined charging power value based on the actual value of the battery voltage at that time, and it is necessary to perform complicated calculation control in any case. .
On the other hand, in the generator control system according to the first aspect of the present invention, as the charging operation for managing the battery charging power, the “power”, which is the product of the voltage and current that change every moment, is controlled. Since the generator is controlled as a quantity), there is an advantage that the control can be simplified as described above, and cooperative control and control interlocking with the motor governor control are facilitated.

また、上記請求項1の発明においては、充電電力実際値を求めるための構成として、充電電圧実際値を検出する電池電圧検出器と、充電電流実際値を検出する電池電流器検出器と、前記充電電圧実際値と前記充電電流実際値との積を前記充電電力実際値として出力する充電電力演算部とを備えた構成とすることができる(請求項2の発明)。
また、上記請求項2の発明においては、前記充電電圧実際値と充電電圧設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電圧制御部と、前記充電電流実際値と充電電流設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電流制御部とをさらに備え、前記充電電圧制御部による定電圧充電方式と,前記充電電流制御部による定電流充電方式と,前記充電電力制御部による定電力充電方式との3種類の充電方式の充電動作を選択的に実行可能にした構成とすることができる(請求項3の発明)。
また、上記請求項1〜3のいずれかの発明においては、初期充電時から終期充電時までの充電を、充電の進行とともに前記充電電力設定値を段階的に減少させていく多段定電力充電方式で充電することによって充電時間の短縮を図るとともに、発電機容量の増加を抑制する構成とすることができる(請求項4の発明)。
また、上記請求項3または4の発明においては、前記定電力充電方式で選択可能なモードとして電池優先モードと電動機優先モードとの2つの優先モードを設け、電池優先モードで電池充電電力が増加したときは、発電機出力限度内において推進電動機回転速度を低下させて得た電力を電池充電電力に充当し、また、電動機優先モードで推進電動機電力が増加したときには、発電機出力限度内において前記充電電力設定値の調整により電池充電電力を低減させて得た電力を推進電動機電力に充当するようにした構成とすることができる(請求項5の発明)。
上記請求項5の発明によれば、電動機優先モードで推進電動機電力が増加したときに充電電力を低減させる制御として、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部により、推進電動機電力への充当分だけ低減した充電電力設定値に基づき充電電力実際値自体を制御量(フィードバック量)として充電動作を行なうことができるので、簡単な制御回路で安定性の高い制御を実現できる。
また、上記請求項5の発明においては、前記2つの優先モードを解除する切モードを設け、この切モードでは前記定電圧,定電流および定電力のいずれかの充電方式で電池の充電を可能にする構成とすることができる(請求項6の発明)。
In the first aspect of the invention, as a configuration for obtaining the actual charge power value, a battery voltage detector for detecting the actual charge voltage value, a battery current detector for detecting the actual charge current value, It can be set as the structure provided with the charging power calculating part which outputs the product of a charging voltage actual value and the said charging current actual value as said charging power actual value (invention of Claim 2).
In the second aspect of the invention, a charging voltage control unit that adjusts a generator voltage so that a deviation between the charging voltage actual value and the charging voltage setting value becomes zero; the charging current actual value and the charging current; A charging current control unit that adjusts a generator voltage so that a deviation from a set value becomes zero; a constant voltage charging method by the charging voltage control unit; a constant current charging method by the charging current control unit; The charging power control unit can be configured to selectively execute charging operations of three types of charging methods, ie, a constant power charging method (invention of claim 3).
In the invention according to any one of claims 1 to 3, a multi-stage constant power charging method in which charging from the initial charging time to the final charging time is gradually reduced as the charging progresses. The charging time can be shortened by charging at the same time, and an increase in generator capacity can be suppressed (invention of claim 4).
In the invention of claim 3 or 4, two priority modes, a battery priority mode and a motor priority mode, are provided as selectable modes in the constant power charging method, and the battery charging power is increased in the battery priority mode. When the propulsion motor power increases in the motor priority mode, the power obtained by lowering the propulsion motor rotation speed within the generator output limit is applied to the battery charging power. The power obtained by reducing the battery charging power by adjusting the power setting value can be applied to the propulsion motor power (invention of claim 5).
According to the fifth aspect of the present invention, as control for reducing the charging power when the propulsion motor power increases in the motor priority mode, the generator is set so that the deviation between the actual charging power value and the set charging power value becomes zero. Since the charging power control unit that adjusts the voltage can perform the charging operation based on the charging power actual value itself as the control amount (feedback amount) based on the charging power setting value reduced by the amount corresponding to the propulsion motor power, Highly stable control can be realized with the control circuit.
In the invention of claim 5, a cut-off mode for canceling the two priority modes is provided, and in this cut-off mode, the battery can be charged by any one of the constant voltage, constant current and constant power charging methods. (Invention of claim 6).

また、上記請求項1〜6のいずれかの発明では、前記推進電動機を停止から運転、または運転から停止とする操作に伴って発生する負荷変動に対し、前記発電機を駆動する発電機駆動用原動機の回転速度を一定に保つ原動機ガバナー装置の制御が追従できるように、推進電動機の回転速度変化時間を設定可能にした構成とすることができる(請求項7の発明)。
また、上記請求項1〜7のいずれかの発明においては、前記推進電動機の急速停止操作をしたときは、急速停止により発生する推進電動機の減少電力を模擬電力として一時的に電池充電電力に充当し、前記模擬電力が充当された充電電力設定値に基づいて前記充電電力制御部による充電動作を行なうことにより、発電機駆動用原動機に与える急激な負荷変動を抑制し、原動機ガバナー装置の制御が追従できるようにする構成とすることができる(請求項8の発明)。
上記請求項8の発明において、推進電動機の急速停止操作時に推進電動機の減少電力を模擬電力として電池充電電力に充当する制御として、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部により、模擬電力が充当された充電電力設定値に基づき充電電力実際値自体を制御量(フィードバック量)として充電動作を行なうことができるので、簡単な制御回路で安定性の高い制御を実現できる。
また、上記請求項8の発明においては、前記模擬電力が充当された充電電力設定値に基づいて前記充電電力制御部による充電動作を行なう際に電池電圧が所定値を超えるときは、発電機出力電圧が制限電圧値を超えないように前記充電電力設定値を低下させる構成とすることができる(請求項9の発明)。
また、上記請求項7〜9のいずれかの発明においては、前記発電機駆動用原動機を停止させるに当っては、発電機負荷が無負荷になったことを検出して発電機を停止させ、発電機駆動用原動機の急激な負荷減少を回避させる構成とすることができる(請求項10の発明)。
In the invention according to any one of the first to sixth aspects, the generator is driven for driving the generator against a load fluctuation that occurs in response to an operation of stopping or operating the propulsion motor. The rotation speed change time of the propulsion motor can be set so that the control of the prime mover governor device that keeps the rotation speed of the prime mover constant can be followed (invention of claim 7).
In the invention according to any one of claims 1 to 7, when a rapid stop operation of the propulsion motor is performed, the reduced power of the propulsion motor generated by the rapid stop is temporarily applied to the battery charge power as a simulated power. Then, by performing the charging operation by the charging power control unit based on the charging power setting value to which the simulated power is applied, the rapid load fluctuation given to the generator driving prime mover is suppressed, and the prime mover governor device is controlled. It can be set as the structure which can be followed (invention of Claim 8).
In the invention of claim 8, as the control for applying the reduced power of the propulsion motor to the battery charge power as a simulated power during the rapid stop operation of the propulsion motor, the deviation between the actual charge power value and the charge power set value is zero. The charging power control unit that adjusts the generator voltage at the same time allows the charging operation to be performed with the actual charging power value itself as the control amount (feedback amount) based on the charging power setting value to which the simulated power is applied. Highly stable control can be realized with a circuit.
In the invention of claim 8, when the battery voltage exceeds a predetermined value when performing the charging operation by the charging power control unit based on the charging power setting value to which the simulated power is applied, the generator output The charging power set value can be lowered so that the voltage does not exceed the limit voltage value (invention of claim 9).
Moreover, in the invention of any one of claims 7 to 9, in stopping the generator driving prime mover, the generator load is detected by detecting that the generator load has become unloaded, It can be set as the structure which avoids the rapid load reduction of the motor | power_generator for a generator drive (invention of Claim 10).

この発明によれば、エンジン駆動発電機などの発電機で電池を充電しながら、推進電動機および補機へ電力を供給して運転する電気推進システムにおいて、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部を備え、この充電電力制御部による定電力充電方式の充電動作を実行可能としたことにより、従来からの定電圧充電方式,定電流充電方式に比べて発電機出力をより有効に利用できる定電力充電方式を用いて、発電機出力および発電機駆動用原動機の容量増大を抑制して、発電機および発電機駆動用原動機の大型化,コストアップを抑制するとともに、電池充電時間を短縮化して発電機駆動用原動機の運転時間を短縮化し、原動機燃料消費量を低減させ、経済効果、環境改善効果を得ることが可能となる。なお、電気推進システムにおける充電方式としては、従来からの『定電圧充電』,『定電流充電』モードに、上記充電電力制御部による『定電力充電』モードを加えて、これら3種類のモード(充電方式)での充電動作を選択的に実行可能にした構成とすることができる。また、大きな充電電力を必要とする初期充電時には、発電機出力を有効に利用した『定電力充電』方式が特に好適であり、初期充電時に『定電力充電』方式を用いることにより発電機容量の増大を効果的に抑制しつつ、充電時間を大幅に短縮することが可能となる。   According to the present invention, in an electric propulsion system that operates by supplying power to a propulsion motor and an auxiliary machine while charging a battery with a generator such as an engine-driven generator, an actual charge power value and a set charge power value A charging power control unit that adjusts the generator voltage so that the deviation becomes zero is provided, and the constant power charging method by the charging power control unit can be executed, thereby making it possible to perform the constant voltage charging method, Using a constant power charging method that can use the generator output more effectively than the current charging method, suppressing the increase in capacity of the generator output and the motor for driving the generator, the large size of the generator and the motor for driving the generator Power consumption and cost increases, and shortening the battery charging time, shortening the operating time of the generator drive motor, reducing the fuel consumption of the motor, and obtaining economic and environmental improvement effects. It is possible. In addition, as a charging method in the electric propulsion system, a “constant power charging” mode by the charging power control unit is added to the conventional “constant voltage charging” and “constant current charging” modes, and these three modes ( The charging operation can be selectively executed in the charging method. In addition, the “constant power charging” method that makes effective use of the generator output is particularly suitable during initial charging that requires a large amount of charging power, and the generator capacity can be reduced by using the “constant power charging” method during initial charging. It is possible to significantly reduce the charging time while effectively suppressing the increase.

また、この発明では、『定電力充電』を行ないながら、『電池優先』または『電動機優先』のいずれかのモードを選択できるようにし、『電池優先』モードで電池充電電力が不足した場合には、推進電動機の回転速度を低減させて得た電力を電池充電電力に充当し、また、『電動機優先』モードで推進電動機電力が増加したときには、充電電力を低減させて得た電力を推進電動機電力に充当させる動作を行なうようにしている。そして、この発明によれば、『電動機優先』モードで推進電動機電力が増加したときに充電電力を低減させる制御として、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部により、推進電動機電力への充当分だけ低減した充電電力設定値に基づき充電電力実際値自体を制御量(フィードバック量)として充電動作を行なうので、簡単な制御回路で安定性の高い制御を実現できる。   Also, according to the present invention, it is possible to select either “battery priority” or “motor priority” mode while performing “constant power charging”, and when battery charging power is insufficient in “battery priority” mode. Applying the electric power obtained by reducing the rotation speed of the propulsion motor to the battery charge power, and when the propulsion motor power increases in the “motor priority” mode, the electric power obtained by reducing the charge power is used as the propulsion motor power. The operation to allocate to is performed. According to the present invention, as control for reducing the charging power when the propulsion motor power increases in the “motor priority” mode, the generator is set so that the deviation between the actual charging power value and the charging power setting value becomes zero. The charging power control unit that adjusts the voltage performs the charging operation based on the charging power actual value itself as the control amount (feedback amount) based on the charging power setting value reduced by the amount appropriated to the propulsion motor power. Highly stable control can be realized.

さらに、この発明では、推進電動機の急速停止操作により推進電動機負荷の急激な減少が発生したときは、急速停止により発生する推進電動機の減少電力を模擬電力として一時的に電池充電電力に充当し、模擬電力が充当された充電電力設定値に基づいて充電電力制御部による充電動作を行なうことにより、発電機の負荷状態を緩やかに減少する負荷状態として発電機駆動用原動機に与える急激な負荷変動を抑制し、原動機ガバナー装置の制御が追従できるようにして、原動機の回転速度上昇を防止するようにしている。そして、この発明によれば、推進電動機の急速停止操作時に推進電動機の減少電力を模擬電力として電池充電電力に充当する制御として、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部により、模擬電力が充当された充電電力設定値に基づき充電電力実際値自体を制御量(フィードバック量)として充電動作を行なうので、簡単な制御回路で安定性の高い制御を実現できる。
また、何らかの理由で発電機駆動用原動機を停止させるときは、発電機駆動用原動機の停止操作を優先させて、発電機が無負荷状態になってから発電機を停止させることにより、発電機駆動用原動機をショックレスに停止させることができる。
Furthermore, in the present invention, when a sudden reduction of the propulsion motor load occurs due to the rapid stop operation of the propulsion motor, the reduced power of the propulsion motor generated by the rapid stop is temporarily applied to the battery charging power as simulated power, By performing the charging operation by the charging power control unit based on the setting value of the charging power to which the simulated power is applied, the load state of the generator is reduced to a load state that gently decreases, and a sudden load fluctuation applied to the generator driving motor is reduced. The control of the prime mover governor device is made to follow, and the increase in the rotational speed of the prime mover is prevented. According to the present invention, as the control for applying the reduced power of the propulsion motor to the battery charge power as simulated power during the rapid stop operation of the propulsion motor, the deviation between the actual charge power value and the charge power set value is zero. The charging power control unit that adjusts the generator voltage at the same time makes the charging operation based on the charging power actual value itself as the control amount (feedback amount) based on the charging power setting value to which the simulated power is applied. Highly controllable.
Also, when stopping the generator drive motor for any reason, give priority to the stop operation of the generator drive motor, and stop the generator after the generator is in a no-load state. The engine can be stopped without shock.

この発明による充電制御のための基本回路Basic circuit for charge control according to the present invention 図1の各充電方式による充電動作の比較説明図Comparison explanatory diagram of charging operation by each charging method of FIG. 多段定電力充電を用いた充電動作例説明図Example of charging operation using multi-stage constant power charging 電気推進システム制御の基本回路図Basic circuit diagram of electric propulsion system control 発電機出力制限制御特性図Generator output limit control characteristics 推進電動機の負荷特性図Propulsion motor load characteristics 図4の制御回路についての第1の詳細説明図FIG. 4 is a first detailed explanatory diagram of the control circuit of FIG. 図4の制御回路についての第2の詳細説明図FIG. 4 is a second detailed explanatory diagram of the control circuit of FIG. 電池優先モードの動作パターン図(充電電力を02点から22点に増加)Battery priority mode operation pattern diagram (charging power increased from 02 points to 22 points) 電動機優先モードの動作パターン図(電動機回転速度を03点から23点に上昇)Operation pattern of motor priority mode (Motor speed increased from 03 to 23) 電動機優先モードの動作パターン図(電動機:急速停止)Operation pattern of motor priority mode (motor: rapid stop) 電動機優先モードの動作パターン図(電池:浮動動作)Operation pattern of motor priority mode (battery: floating operation) システム制御の応用基本回路図System control application basic circuit diagram 原動機停止動作パターン図Motor stop operation pattern diagram 先行技術の充電制御回路図Prior art charge control circuit diagram 図12における充電動作説明図Explanatory diagram of charging operation in FIG.

図1はこの発明による充電制御の基本回路、図2は各充電方式による充電動作の比較説明図である。
(各充電方式の充電動作)
1)定電圧充電方式
図1において、『定電圧充電』は、電池端子電圧(充電電圧実際値)VBiを一定電圧として電池を充電する方式である。その充電特性は図2(a)に示すように、充電開始a点からb点まで一定電圧で充電するので、電池内部起電圧eBの上昇とともに充電電流はIBaからIBbに低下する。この充電方式での充電電力はa点での電力PBaが大きく、b点では電力PBbに低下する。
FIG. 1 is a basic circuit of charge control according to the present invention, and FIG. 2 is a comparative explanatory view of charging operations by each charging method.
(Charging operation for each charging method)
1) Constant Voltage Charging Method In FIG. 1, “constant voltage charging” is a method of charging a battery with a battery terminal voltage (charging voltage actual value) VBi as a constant voltage. As shown in FIG. 2A, the charging characteristic is charged at a constant voltage from the charging start point a to the point b, so that the charging current decreases from IBa to IBb as the battery internal electromotive voltage eB increases. The charging power in this charging method is large at the point a, and decreases to the power PBb at the point b.

2)定電流充電方式
図1において、『定電流充電』は、充電電流(充電電流実際値)+IBi(+で充電を示す)を一定電流として電池を充電する方式である。その充電特性は図2(b)に示すように、充電開始のa点電流IBaからb点電流IBbまで一定の充電電流で充電するので、電池内部起電圧の上昇に伴い、電池端子電圧VBaからb点電圧VBbに上昇する。この充電方式での充電電力はa点での電力PBaは小さく、b点での電力PBbは大きくなる。
2) Constant Current Charging Method In FIG. 1, “constant current charging” is a method of charging a battery with a charging current (charging current actual value) + IBi (indicating charging with +) as a constant current. As shown in FIG. 2 (b), the charge characteristic is charged at a constant charge current from the point-a-point current IBa to the point-b current IBb at the start of charging. Therefore, the battery terminal voltage VBa The voltage rises to the point b voltage VBb. The charging power in this charging method is such that the power PBa at point a is small and the power PBb at point b is large.

3)定電力充電方式
図1において、『定電力充電』は、充電電流IBiと電池電圧VBiの積である充電電力(充電電力実際値)PBiを一定として電池を充電する方式である。その充電特性は図2(c)に示すように、a点からb点まで一定の充電電力となる。電池電圧VBiは充電進行とともにa点電圧VBaからb点電圧VBbに上昇し、充電電流はa点電流IBaからb点電流IBbへ低下する。
3) Constant Power Charging Method In FIG. 1, “constant power charging” is a method of charging a battery with a constant charging power (actual charging power value) PBi, which is the product of the charging current IBi and the battery voltage VBi. As shown in FIG. 2C, the charging characteristic is constant charging power from point a to point b. The battery voltage VBi increases from the point a voltage VBa to the point b voltage VBb as the charging progresses, and the charging current decreases from the point a current IBa to the point b current IBb.

以上の各充電方式から判るように、『定電圧充電』の場合は充電電力が充電初期の最大値から充電終期に向かって次第に減少する特性であり、『定電流充電』の場合は充電電力が充電初期から次第に増加し充電終期に最大値となる特性であるのに対し、『定電力充電』の場合は、充電電力が充電初期から終期まで一定であるから、充電電力をより有効に利用して電池を充電することができる。また、電池を充電する発電機容量は充電電力の最大値で決まるから、必要な発電機容量の点でも『定電力充電』方式が『定電圧』や『定電流』方式に比べて優れている。
このように、電池を充電初期から充電終期まで一定電力で充電する『定電力充電』方式を用いれば、発電機電力をより有効に利用して電池を充電でき、電池充電時間を短縮できることになる。
As can be seen from the above charging methods, in the case of “constant voltage charging”, the charging power gradually decreases from the maximum value at the initial stage of charging to the end of charging, and in the case of “constant current charging”, the charging power is reduced. While it is a characteristic that gradually increases from the beginning of charging and reaches the maximum value at the end of charging, in the case of `` constant power charging '', the charging power is constant from the beginning to the end of charging, so the charging power is used more effectively. To charge the battery. In addition, since the capacity of the generator that charges the battery is determined by the maximum value of the charging power, the "constant power charging" method is superior to the "constant voltage" and "constant current" methods in terms of the required generator capacity. .
In this way, if the “constant power charging” method is used to charge the battery with a constant power from the beginning of charging to the end of charging, the battery can be charged using the generator power more effectively, and the battery charging time can be shortened. .

(多段定電力充電)
図3に、多段定電力充電による充電動作例を示す。
a点:t0〜b点:t1の期間では、一定充電電力PBi1による1段目定電力で充電を行なう。a点の電池電圧VBia,充電電流IBiaから充電を開始し、時間経過とともに電池電圧は上昇し、充電電流は低下する。電池電圧がVBib1または充電電流がIBib1に達したら、充電電力をPBi2に減少させた2段目定電力充電PBi2に切替える。
(Multistage constant power charging)
FIG. 3 shows an example of charging operation by multi-stage constant power charging.
During the period from point a: t0 to point b: t1, charging is performed with the first stage constant power by the constant charging power PBi1. Charging is started from the battery voltage VBia at the point a and the charging current IBia, the battery voltage increases with the passage of time, and the charging current decreases. When the battery voltage reaches VBib1 or the charging current reaches IBib1, switching to the second-stage constant power charging PBi2 in which the charging power is reduced to PBi2.

2段目定電力充電がPBi2に切替わると、電池電圧はVBib2、充電電流はIBib2に一旦低下するが、時間経過とともに電池電圧は上昇し、電池電流は減少する。そして、電池電圧がVBic1または充電電流がIBic1に達したら、充電電力をPBi3に減少させた3段目定電力充電PBi3に切替える。
3段目定電力充電がPBi3に切替わると、電池電圧はVBic2、充電電流はIBic2に一旦低下するが、時間経過とともに電池電圧は上昇し、電池電流は減少する。そして、電池電圧がVBid1または充電電流がIBid1に達したら、充電電力をPBi4に減少させた4段目定電力充電PBi4に切替える。
When the second-stage constant power charging is switched to PBi2, the battery voltage decreases to VBib2 and the charging current temporarily decreases to IBib2, but the battery voltage increases and the battery current decreases with time. When the battery voltage reaches VBic1 or the charging current reaches IBic1, the charging power is switched to the third-stage constant power charging PBi3 in which the charging power is reduced to PBi3.
When the third stage constant power charging is switched to PBi3, the battery voltage temporarily decreases to VBic2 and the charging current decreases to IBic2, but the battery voltage increases and the battery current decreases with time. When the battery voltage reaches VBid1 or the charging current reaches IBid1, the charging power is switched to the fourth-stage constant power charging PBi4 in which the charging power is reduced to PBi4.

4段目定電力充電がPBi4に切替わると、電池電圧はVBid2、充電電流はIBid2に一旦低下するが、時間経過とともに電池電圧は上昇し、電池電流は減少する。そして、電池電圧がVBie1、または、充電電流がIBie2に達したら、略満充電に達したと判断して例えば定電圧充電に切替え、充電電流がIBifに達したf点で充電を終了する。ここで、例えばリチウムイオン電池の場合、電池端子電圧が4.1Vに到達した時点で満充電状態になったと判定することが一般的に行なわれているが、上記「略満充電」は本来の「満充電」の少し手前の充電状態であり、例えば電池端子電圧が4.0V程度に到達した時点で略満充電状態になったと判定する。
なお、d点またはe点の電池電圧、充電電流の判定値を設定して、その設定値に到達したら、略満充電に到達したと判断して充電を終了させるようにしても良い。
When the fourth stage constant power charging is switched to PBi4, the battery voltage temporarily decreases to VBid2 and the charging current decreases to IBid2, but the battery voltage increases and the battery current decreases with time. Then, when the battery voltage reaches VBie1 or the charging current reaches IBie2, it is determined that the battery has reached substantially full charging, for example, switching to constant voltage charging, and charging is terminated at the point f when the charging current reaches IBif. Here, for example, in the case of a lithium ion battery, it is generally determined that a fully charged state is reached when the battery terminal voltage reaches 4.1 V. It is determined that the battery is in a state just before “full charge”. For example, when the battery terminal voltage reaches approximately 4.0 V, it is determined that the battery is almost fully charged.
Note that the determination values of the battery voltage and the charging current at the point d or the point e may be set, and when the set values are reached, it may be determined that the battery has been fully charged and the charging is terminated.

(電気推進システム制御の基本回路)
以上の充電方式を実行するための、電気推進システム制御の基本回路の一例を図4に示す。
交流発電機5(G)の交流電力は、整流器8(Di)で直流電力に変換され、電池1(B)へ充電電力として供給されるとともに、電力変換装置14(INV)を介して、推進電動機12(M)へ推進電動機電力として供給され、さらには補機33にも補機電力として供給される。
また、原動機4(DE)で駆動される発電機は、図5(a)に示す定出力制限特性を備えていて、負荷が増加したときにおいても発電機出力が制限値を越えないように制限制御されるとともに、発電機電圧は電池の充電動作で変化する電池電圧に追従して制御される。
また、例えば電気推進船舶の推進用のプロペラ(推進機)を駆動する推進電動機12(M)には、この推進電動機12(M)の回転速度を検出する速度検出器13(TD)が付属している。そして、電動機制御部32−Mは、推進電動機12(M)の速度検出器13(TD)の速度検出信号Niをフィードバック信号として電力変換装置14(INV)を制御し、推進電動機12(M)の回転速度を所望の設定速度に安定に制御する機能を有する。
(Basic circuit for electric propulsion system control)
An example of the basic circuit of the electric propulsion system control for executing the above charging method is shown in FIG.
The AC power of the AC generator 5 (G) is converted into DC power by the rectifier 8 (Di), supplied to the battery 1 (B) as charging power, and propelled through the power converter 14 (INV). The electric motor 12 (M) is supplied as propulsion electric motor power, and further supplied to the auxiliary machine 33 as auxiliary electric machine power.
Further, the generator driven by the prime mover 4 (DE) has the constant output limiting characteristic shown in FIG. 5A, and is limited so that the generator output does not exceed the limit value even when the load increases. In addition to being controlled, the generator voltage is controlled following the battery voltage that changes in the battery charging operation.
For example, a propulsion motor 12 (M) that drives a propeller (propulsion unit) for propulsion of an electric propulsion vessel is provided with a speed detector 13 (TD) that detects the rotational speed of the propulsion motor 12 (M). ing. Then, the motor control unit 32-M controls the power converter 14 (INV) using the speed detection signal Ni of the speed detector 13 (TD) of the propulsion motor 12 (M) as a feedback signal, and the propulsion motor 12 (M) Has a function of stably controlling the rotation speed to a desired set speed.

図4において、電気推進システムの制御は次のように行なわれる。
1.定電圧充電
この場合は、充電切替スイッチ19(COSB)で『定電圧』を選択し、設定器21(VRVB)で設定した電池充電電圧設定値VBs(以下では「充電電圧設定値VBs」とも称する)に対し、電池電圧検出器2(VDB)で検出した電池充電電圧実際値VBi(以下では「充電電圧実際値VBi」とも称する)をフィードバック量として、発電機を制御し、図2(a)に示すような定電圧充電制御を行なう。
2.定電流充電
この場合は、充電切替スイッチ19(COSB)で『定電流』を選択し、設定器22(VRIB)で設定した電池充電電流設定値IBs(以下では「充電電流設定値値IBs」とも称する)に対し、電池電流検出器3(SHB)で検出した電池充電電流実際値IBi(以下では「充電電流実際値IBi」とも称する)をフィードバック量として、発電機を制御し、図2(b)に示すような定電流充電制御を行なう。
In FIG. 4, the electric propulsion system is controlled as follows.
1. Constant voltage charging In this case, “constant voltage” is selected with the charge changeover switch 19 (COSB), and the battery charging voltage setting value VBs (hereinafter also referred to as “charging voltage setting value VBs”) set with the setting device 21 (VRVB). ), The generator is controlled using the battery charge voltage actual value VBi detected by the battery voltage detector 2 (VDB) (hereinafter also referred to as “charge voltage actual value VBi”) as a feedback amount, and FIG. Constant voltage charging control as shown in FIG.
2. Constant current charging In this case, select “Constant current” with the charge switch 19 (COSB) and set the battery charging current setting value IBs (hereinafter referred to as “charging current setting value value IBs”) set with the setting device 22 (VRIB). 2), the battery charging current actual value IBi detected by the battery current detector 3 (SHB) (hereinafter also referred to as “charging current actual value IBi”) is used as a feedback amount to control the generator, and FIG. The constant current charging control as shown in FIG.

3.定電力充電
この場合は、充電切替スイッチ19(COSB)で『定電力』を選択し、設定23(VRPB)で設定した電池充電電力設定値PBs(以下では「充電電力設定値PBs」とも称する)に対し、演算部32−2で演算される電池充電電力実際値PBi(=VBi×IBi)(以下では「充電電力実際値PBi」とも称する)をフィードバック量として、発電機を制御し、図2(c)に示すような定電力充電制御を行なう。
発電機出力PGiは、演算部32-1においてPGi=発電機電圧VGi×発電機電流IGiなる演算をすることで求められる。また、発電機出力上限設定値PGsと発電機電圧VGiとから、演算部32-5において発電機出力電流の制限値IGL=PGs÷VGiが演算され、演算された制限値IGLによって発電機出力電流IGiが制限される。
3. Constant power charging In this case, select “Constant power” with the charge selector switch 19 (COSB) and set the battery charging power setting value PBs set in setting 23 (VRPB) (hereinafter also referred to as “charging power setting value PBs”). On the other hand, the generator is controlled using the battery charge power actual value PBi (= VBi × IBi) (hereinafter also referred to as “charge power actual value PBi”) calculated by the calculation unit 32-2 as a feedback amount, and FIG. Constant power charging control as shown in (c) is performed.
The generator output PGi is obtained by calculating PGi = generator voltage VGi × generator current IGi in the calculation unit 32-1. Further, the generator output current limit value IGL = PGs ÷ VGi is calculated from the generator output upper limit setting value PGs and the generator voltage VGI, and the generator output current is calculated by the calculated limit value IGL. IGi is limited.

プロペラを駆動する推進電動機の負荷特性は図6のように示され、回転速度の3乗(PMi∝N)に比例して変化する。推進電動機の運転状態による推進電動機入力電力PMiは、推進電動機受電端電圧VMiと入力電流IMiとから演算部32-3において、3)式のPMi=VMi×IMiなる演算をして求められる。
また、補機電力PAXは、演算部32-4において、4)式のPAXi=VAXi×IAXiなる演算をして求められ、発電機に対し略一定の負荷となる。
The load characteristics of the propulsion motor that drives the propeller are shown in FIG. 6 and change in proportion to the cube of the rotational speed (PMi∝N 3 ). The propulsion motor input power PMi according to the driving state of the propulsion motor is obtained from the propulsion motor power receiving end voltage VMi and the input current IMi by calculation of PMi = VMi × IMi in Equation 3-3 in the calculation unit 32-3.
In addition, the auxiliary machine power PAX is obtained by calculating PAXi = VAXi × IAXi in the equation 4) in the calculation unit 32-4 and becomes a substantially constant load on the generator.

電気推進システム制御装置32は、大きくは電力演算部32−C、発電機制御部32−Gおよび電動機制御部32―Mなどから構成され、各部に配置した電圧検出器、電流検出器からの検出信号によって、各部で以下のような実電力演算および条件演算が行なわれる。
1) 32−1:発電機の実出力演算PGi=VGi×IGi
2) 32−2:電池の実充電電力演算PBi=VBi×IBi
3) 32−3:推進電動機の実入力電力演算PMi=VMi×IMi
4) 32−4:補機の実電力演算PAXi=VAXi×IAXi
5) 32−5:発電機の電流制限値演算IGL=PGs÷VGi
6) 32−6:発電機出力上限設定値と実出力の差演算ΔPG=PGs−PGi
7) 32−7:電池に供給可能な充電電力指令値演算PBsi=PGs−PMi−PAXi
8) 32−8−1:推進電動機が運転可能な入力電力演算PMsi=PGs−PBs−PAXi
9) 32−8−2:推進電動機が運転可能な回転速度指令値演算Nsi=K×3√(PMsi)
109) 32−9:推進電動機の回転速度状態検出
ΔNi=Ni−Ns>α、または、ΔNi=Ns−Ni>β
(Ns:回転速度設定値)
The electric propulsion system control device 32 is mainly composed of an electric power calculation unit 32-C, a generator control unit 32-G, an electric motor control unit 32-M, etc., and detection from a voltage detector and a current detector arranged in each unit. The following actual power calculation and condition calculation are performed in each part by the signal.
1) 32-1 : Generator actual output calculation PGi = VGi × IGi
2) 32-2: Battery actual charge power calculation PBi = VBi x IBi
3) 32-3: Propulsion motor actual input power calculation PMi = VMi x IMi
4) 32-4: Auxiliary machine power calculation PAXi = VAXi x IAXi
5) 32-5: Generator current limit value calculation IGL = PGs ÷ VGi
6) 32-6: Difference calculation between generator output upper limit set value and actual output ΔPG = PGs-PGi
7) 32-7: Charge power command value calculation that can be supplied to the battery PBsi = PGs-PMi-PAXi
8) 32-8-1: Input power calculation that can drive the propulsion motor PMsi = PGs-PBs-PAXi
9) 32-8-2: Rotational speed command value calculation that can drive the propulsion motor Nsi = K × 3√ (PMsi)
109) 32-9: Detecting the rotational speed of the propulsion motor
ΔNi = Ni−Ns> α or ΔNi = Ns−Ni> β
(Ns: Rotation speed setting value)

また、特に『定電力』充電においては、優先切替スイッチ20(COSM)により『切』,『電池』優先および『電動機』優先の各モードが選択できるようになっている。
『電池』優先および『電動機』優先モードの制御方法については、例えば参考文献1(特開2009−262671号公報)に示すものがある。この参考文献1に記載の技術は、充電方式として『定電圧充電』および『定電流充電』の2方式を選択できるとともに、『電池』優先および『電動機』優先の各モードを切り替えて運転できるようにしたものである。そして、参考文献1に記載の技術では、特に『電動機』優先モードで推進電動機電力が増加したときに充電電力を低減させる制御として、推進電動機電力の増加分に充当するための電力分だけ減少させた充電電力値PBdを算出し、『定電圧充電』では上記充電電力値PBdをその時の電池電流実際値IBiで除して充電電圧指令値VBSC(=PBd÷IBi)を求めるとともに、『定電流充電』では上記充電電力値PBdをその時の電池電圧実際値VBiで除して充電電流指令値IBSC(=PBd÷VBi)を求め、求めた指令値により電池を充電するようにしている。
In particular, in the “constant power” charging, the priority changeover switch 20 (COSM) can select each mode of “off”, “battery” priority, and “motor” priority.
Regarding the control method of the “battery” priority mode and the “motor” priority mode, for example, there is a method disclosed in Reference Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-262671). The technology described in this reference 1 can select two methods, “constant voltage charging” and “constant current charging” as charging methods, and can be operated by switching between “battery” priority mode and “motor” priority mode. It is a thing. In the technique described in Reference Document 1, particularly as control for reducing the charging power when the propulsion motor power is increased in the “motor” priority mode, the electric power to be applied to the increase in the propulsion motor power is decreased. In the “constant voltage charging”, the charging power command value VBSC (= PBd ÷ IBi) is obtained by dividing the charging power value PBd by the battery current actual value IBi at that time, and “constant current charging”. In “charging”, the charging power command value IBSC (= PBd ÷ VBi) is obtained by dividing the charging power value PBd by the battery voltage actual value VBi at that time, and the battery is charged with the obtained command value.

上記参考文献1の技術に対してこの発明では、選択可能な充電方式として、『定電圧充電』および『定電流充電』に加えて、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部による『定電力』充電を新たに設けて、『定電力』充電動作中のときに『電池』または『電動機』の優先動作ができるようにしている。そして、この発明は、特に『電動機』優先モードで推進電動機電力が増加したときに充電電力を低減させる制御として、推進電動機電力の増加分に充当するための電力分だけ減少させた充電電力値PBSiを算出し、充電電力実際値と、充電電力値PBSiに基づく充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整するようにして充電動作を行なうものであり、充電電力実際値を制御量(フィードバック量)としている点で参考文献1の技術とは異なっている。
また、この発明では、さらに、『定電力』充電動作中に電気推進システムの最大負荷である推進電動機を緊急停止した場合、または、電池浮動動作中において推進電動機の緊急停止を行なったとき、短時間内で発生する負荷電力の激減により、発電機負荷の変動に対応する発電機駆動用原動機の駆動制御の追従遅れに起因して回転速度が上昇しないように、緊急停止によって発生する推進電動機電力の減少分による模擬電力を一旦電池充電電力に転化させ負荷変動を平準化し、発電機駆動用原動機の駆動制御が追従できるようにする。これにより、急激な負荷変動が発生しても発電機負荷は平準化され、発電機駆動用原動機負荷も平準化されるため、発電機駆動用原動機は駆動制御によって一定回転速度で発電機を駆動することができる。
以下に、その制御動作について上述の図4とともに図4の制御回路についての詳細説明図である図7,図8も用いて詳述する。なお、図7,図8には、それぞれ、図4の制御回路における異なる部分の詳細回路が示されている。
With respect to the technique of the above-mentioned Reference Document 1, in the present invention, as a selectable charging method, in addition to “constant voltage charging” and “constant current charging”, the deviation between the actual charging power value and the charging power set value is zero. "Constant power" charging is newly provided by the charging power control unit to adjust the generator voltage so that "battery" or "motor" can be prioritized during "constant power" charging operation Yes. And this invention is a control for reducing the charging power especially when the propulsion motor power is increased in the “motor” priority mode, and the charging power value PBSi reduced by the power amount to be applied to the increase amount of the propulsion motor power. The charging operation is performed by adjusting the generator voltage so that the deviation between the charging power actual value and the charging power setting value based on the charging power value PBSi becomes zero. Is a control amount (feedback amount), which is different from the technique of Reference 1.
Further, according to the present invention, when the propulsion motor that is the maximum load of the electric propulsion system is urgently stopped during the “constant power” charging operation, or when the propulsion motor is urgently stopped during the battery floating operation, Propulsion motor power generated by an emergency stop so that the rotational speed does not increase due to a follow-up delay in the drive control of the generator driving motor that responds to fluctuations in the generator load due to a drastic decrease in the load power generated in time The simulated power due to the decrease in the power is temporarily converted into battery charging power to level the load fluctuation so that the drive control of the generator driving motor can follow. As a result, even if sudden load fluctuations occur, the generator load is leveled, and the generator driving motor load is also leveled, so the generator driving motor drives the generator at a constant rotational speed by drive control. can do.
The control operation will be described in detail below with reference to FIGS. 7 and 8 which are detailed explanatory diagrams of the control circuit of FIG. 4 together with FIG. 7 and 8 show detailed circuits of different portions in the control circuit of FIG. 4, respectively.

3−1.切モード
このモードは優先モードを解除して上記定電圧,定電流,定電力のいずれの充電方式も実行可能とするもので、例えば、上述の図3に示すような『多段定電力充電』方式としても良い。
なお、ここで、定電圧,定電流,定電力の各充電方式における発電機に対する基本的な制御動作の構成例を図8により説明するが、この発明における発電機に対する制御動作は、この構成例に限定されるものではない。
3-1. Off mode This mode cancels the priority mode and enables any one of the constant voltage, constant current, and constant power charging methods. For example, the “multi-stage constant power charging” method as shown in FIG. It is also good.
Here, a configuration example of a basic control operation for the generator in each charging method of constant voltage, constant current, and constant power will be described with reference to FIG. 8, but the control operation for the generator in the present invention is an example of this configuration. It is not limited to.

(定電圧充電方式における発電機に対する制御動作)
充電切替スイッチ19(COSB)で『定電圧』が選択された状態では、電池電圧検出器2(VDB)で検出される充電電圧実際値VBiと,電池電圧設定器21(VRVB)で設定される充電電圧設定値VBsとの突合せ点aでの偏差が零になるように充電電圧調節器AVRBが調節信号を出力し、この調節信号により、発電機電圧制御ループに与える発電機電圧設定値VGsの電圧レベルが調整される。
さらに、発電機電圧制御ループでは、発電機電圧検出器VDGで検出される発電機電圧実際値VGiと発電機電圧設定値VGsとの突合せ点fでの偏差が零になるように発電機電圧調節器AVRGが調節信号を出力し、この調節信号により、発電機電流制御ループに与える発電機電流設定値IGsの電流レベルが調整される。
さらに、発電機電流制御ループでは、発電機電流検出器SHGで検出される発電機電流実際値IGiと発電機電流設定値IGsとの突合せ点gでの偏差が零になるように発電機電流調節器ACRGが調節信号を出力し、この調節信号により、発電機励磁装置6(EX)を介して発電機界磁電流IGfが調整されて、発電機電圧VGiが制御され、発電機電流IGiが制御される。
(Control operation for the generator in the constant voltage charging method)
When “constant voltage” is selected by the charge switch 19 (COSB), the charging voltage actual value VBi detected by the battery voltage detector 2 (VDB) and the battery voltage setting device 21 (VRVB) are set. The charging voltage adjuster AVRB outputs an adjustment signal so that the deviation at the abutting point a with the charging voltage setting value VBs becomes zero, and the generator voltage setting value VGs to be given to the generator voltage control loop is determined by this adjustment signal. The voltage level is adjusted.
Further, in the generator voltage control loop, the generator voltage adjustment is performed so that the deviation at the butt point f between the generator voltage actual value VGI detected by the generator voltage detector VDG and the generator voltage set value VGs becomes zero. The generator AVRG outputs an adjustment signal, and the current level of the generator current set value IGs given to the generator current control loop is adjusted by the adjustment signal.
Furthermore, in the generator current control loop, the generator current adjustment is performed so that the deviation at the butt point g between the generator current actual value IGI detected by the generator current detector SHG and the generator current set value IGs becomes zero. The generator ACRG outputs an adjustment signal, which adjusts the generator field current IGf via the generator excitation device 6 (EX), controls the generator voltage VGI, and controls the generator current IGi. Is done.

(定電流充電方式における発電機に対する制御動作)
充電切替スイッチ19(COSB)で『定電流』が選択された状態では、電池電流検出器3(SHB)で検出される充電電流実際値IBiと,電池電流設定器22(VRIB)で設定される充電電流設定値IBsとの突合せ点bでの偏差が零になるように充電電流調節器ACRBが調節信号を出力し、この調節信号により、発電機電圧制御ループに与える発電機電圧設定値VGsの電圧レベルが調整され、上記定電圧充電方式で述べたのと同様にして発電機の制御が行なわれる。
(Control action for generator in constant current charging method)
When “constant current” is selected with the charge switch 19 (COSB), it is set with the actual charge current IBI detected by the battery current detector 3 (SHB) and the battery current setter 22 (VRIB). The charging current regulator ACRB outputs an adjustment signal so that the deviation at the matching point b with the charging current setting value IBs becomes zero, and by this adjustment signal, the generator voltage setting value VGs to be given to the generator voltage control loop is output. The voltage level is adjusted, and the generator is controlled in the same manner as described in the constant voltage charging method.

(定電力充電方式における発電機に対する制御動作)
充電切替スイッチ19(COSB)で『定電力』が選択された状態では、演算部32-2で演算される充電電力実際値PBi(=VBi×IBi)と,信号時間設定部32−15を介して与えられる充電電力設定値PBsiBとの突合せ点eでの偏差が零になるように充電電力調節器APRBが調節信号を出力し、この調節信号により、発電機電圧制御ループに与える発電機電圧設定値VGsの電圧レベルが調整され、上記定電圧充電方式で述べたのと同様にして発電機の制御が行なわれる。
(Control action for generator in constant power charging method)
When “constant power” is selected by the charge switch 19 (COSB), the charging power actual value PBi (= VBi × IBi) calculated by the calculation unit 32-2 and the signal time setting unit 32-15 are used. The charging power adjuster APRB outputs an adjustment signal so that the deviation at the matching point e with the charging power setting value PBsiB given in this way becomes zero, and the generator voltage setting given to the generator voltage control loop by this adjustment signal The voltage level of the value VGs is adjusted, and the generator is controlled in the same manner as described in the constant voltage charging method.

3−2.電池優先モード
この『電池優先』モードは、システム負荷が増加したときに発電機出力容量内において、電池充電電力の供給を優先させる運転モードであり、図9Aにその動作パターンを示す。
図7の電池電力設定器23(VRPB)(図4,図8も参照)で充電電力設定値PBsを増加させると、充電電力PBiは図9Aのt0=02点からt1=12点へ増加し、発電機出力PGiはt0点=01からt1点=11点に達する。
3-2. Battery Priority Mode This “battery priority” mode is an operation mode that prioritizes the supply of battery charging power within the generator output capacity when the system load increases, and its operation pattern is shown in FIG. 9A.
When the charging power set value PBs is increased by the battery power setting unit 23 (VRPB) (see also FIGS. 4 and 8) of FIG. 7, the charging power PBi increases from t0 = 02 point of FIG. 9A to t1 = 12 point. The generator output PGi reaches t1 point = 11 from t0 point = 01.

t1点=11点の発電機実出力PGi=PBsi+PMi+PAXiは、発電機出力上限設定器26(VRPG)で設定した上限値PGsと一致する。
このとき、図7の演算部32−6(図4,図8も参照)は、6)式ΔPG=PGs−PGi=0を演算し、演算部32−5(図4,図8参照)は、5)式IGL=PGs÷VGiの演算により、発電機出力電流IGiが制限されることから、t1点以後は発電機出力を増加させることができなくなる。
また、t1点で発電機出力が上限に達したことを、発電機出力表示灯29(PGL:図4参照)を点灯させて制限動作に至ったことを知らせるとともに、演算部32-6のΔPG=0となる条件によって図7の演算部32−8(図4,図8も参照)の演算を開始させる。また、ΔPG=0となる条件によって図7の信号切替部(速度設定信号切替部)32−17を、回転速度設定値Nsを指令値とする信号から演算値Nsiを指令値とする信号へと切替える。
The generator actual output PGi = PBsi + PMi + PAXi at the point t1 = 11 coincides with the upper limit value PGs set by the generator output upper limit setter 26 (VRPG).
At this time, the calculation unit 32-6 (see also FIGS. 4 and 8) in FIG. 7 calculates the equation ΔPG = PGs−PGi = 0, and the calculation unit 32-5 (see FIGS. 4 and 8) 5) Since the generator output current IGI is limited by the calculation of the expression IGL = PGs ÷ VGi, the generator output cannot be increased after the t1 point.
In addition, the generator output indicator lamp 29 (PGL: see FIG. 4) is turned on to notify that the limit operation has been reached when the generator output reaches the upper limit at the point t1, and ΔPG of the calculation unit 32-6 The calculation of the calculation unit 32-8 in FIG. 7 (see also FIGS. 4 and 8) is started under the condition of = 0. Further, depending on the condition that ΔPG = 0, the signal switching unit (speed setting signal switching unit) 32-17 in FIG. 7 is changed from a signal having the rotation speed setting value Ns as a command value to a signal having the calculation value Nsi as a command value. Switch.

電池充電電力設定値PBsをt 1:12点からさらに増加させると、図7の演算部32-8(図4,図8も参照)では8)式PMsi=PGs−PBs−PAXiの演算により、推進電動機に供給可能な電力PMsiが算出され、算出されたPMsiから求まる推進電動機回転速度Nsi=K×3√PMsiを回転速度指令として、図7のh点から突合せ点であるI点に入力し、回転速度検出信号Niによるフィードバック制御を行なう。   When the battery charge power set value PBs is further increased from t1: 12 points, the calculation unit 32-8 in FIG. 7 (see also FIG. 4 and FIG. 8) shows 8) by calculating PMsi = PGs−PBs−PAXi The electric power PMsi that can be supplied to the propulsion motor is calculated, and the propulsion motor rotation speed Nsi = K × 3√PMsi obtained from the calculated PMsi is input as a rotation speed command from the h point in FIG. Then, feedback control is performed by the rotation speed detection signal Ni.

すなわち、電池充電電力設定値PBsをt1:12点からさらに増加させると、推進電動機電力PMiをt1点=13点からt2=23点(PMi=0)に向かって低下させ、その結果得られる電力を電池充電電力に充当する。
t2に達すると推進電動機回転速度=0=23点、補機電力24点、発電機出力は上限21点であるから、もはや電池充電電力を22点の電力値より増加させることはできなくなる。このとき、電池充電電流制限表示灯30(PLBL:図4参照)を点灯させて充電電流が上限に達したことを知らせる。
That is, when the battery charge power set value PBs is further increased from t1: 12 points, the propulsion motor power PMi is decreased from t1 point = 13 points to t2 = 23 points (PMi = 0), and the resulting power Is used for battery charging power.
When t2 is reached, the propulsion motor rotational speed = 0 = 23 points, the auxiliary machine electric power 24 points, and the generator output are the upper limit 21 points, so the battery charging power can no longer be increased from the electric power value of 22 points. At this time, the battery charging current limit indicator lamp 30 (PLBL: see FIG. 4) is turned on to notify that the charging current has reached the upper limit.

当然、演算部32−5(図4,図8参照)の5)式IGL=PGs÷VGiにより、発電機出力電流は制限されるから、図7の電池電力設定器23(VRPB)(図4,図8も参照)を操作しても充電電力を増加させることはできない。t2〜t3期間の発電機は、発電機上限出力によって電池と補機へ電力を供給する運転となる。
充電電力をt3点から低下させれば、推進電動機への電力供給が可能になって推進電動機は運転を再開し、さらに、t4点以後の負荷状態になれば、元の充電、元の推進電動機運転に復帰する。
Naturally, the generator output current is limited by the expression IGL = PGs ÷ VGi of the arithmetic unit 32-5 (see FIGS. 4 and 8), so the battery power setting unit 23 (VRPB) in FIG. , See FIG. 8), the charging power cannot be increased. The generator in the period from t2 to t3 is operated to supply power to the battery and the auxiliary machine by the generator upper limit output.
If the charging power is reduced from the point t3, the electric power supply to the propulsion motor becomes possible, and the propulsion motor resumes operation. Further, if the load becomes a load state after the point t4, the original charging, the original propulsion motor Return to driving.

3−3.電動機優先モード
『電動機優先』モードは、システム負荷が増加したときに推進電動機電力の供給を優先させる運転モードであり、図9Bにその動作パターンを示す。
図8の推進電動機の回転速度設定器28(VRNM)(図4,図7も参照)の設定値Nsを増加させると、図9Bに示す電動機優先モードの動作パターンのt0:03点から、推進電動機電力PMiは増加してt1:13点に至る。
3-3. Motor priority mode The “motor priority” mode is an operation mode that prioritizes the supply of propulsion motor power when the system load increases. FIG. 9B shows an operation pattern thereof.
When the set value Ns of the rotation speed setting device 28 (VRNM) (see also FIGS. 4 and 7) of the propulsion motor in FIG. 8 is increased, the propulsion starts from the point t0: 03 of the operation pattern of the motor priority mode shown in FIG. 9B. The motor power PMi increases and reaches t1: 13 points.

t1:11点は、発電機実出力PGi=PBsi+PMi+PAXiが、図8の発電機出力上限設定器26(VRPG)(図4,図7も参照)で設定される上限値PGsと一致する点であり、図8の演算部32−6(図4,図7も参照)の6)式ΔPG=PGs−PGiはΔPG=0になって、推進電動機回転速度をさらに上昇させることができなくなる。そのため、電池充電電力PBiを低減させて得た電力を、増加する推進電動機電力へ充当するように制御する。   t1: 11 points are points where the generator actual output PGi = PBsi + PMi + PAXi coincides with the upper limit PGs set by the generator output upper limit setter 26 (VRPG) of FIG. 8 (see also FIGS. 4 and 7). The equation ΔPG = PGs−PGi of the calculation unit 32-6 in FIG. 8 (see also FIGS. 4 and 7) becomes ΔPG = 0, and the propulsion motor rotation speed cannot be further increased. Therefore, control is performed so that the electric power obtained by reducing the battery charging power PBi is applied to the increasing propulsion motor power.

図8の演算部32−6(図4,図7も参照)の6)式で、ΔPG=PGs−PGi=0の条件が成立すると、図8の演算部32−7(図4,図7も参照)は演算を開始する。演算部32−7は、7)式PBsi=PGs−PMi−PAXiの演算によって、電池に供給可能な充電電力PBsiを算出する。また、ΔPG=0の条件によって、図8の信号切替部32−14(図7も参照)をPBs信号からPBsi信号へと切替える。信号PBsiは図8のd点を経て信号PBsiAとなり、図8の信号時間設定部32−15(図7も参照)を通過させて信号PBsiBを得る。さらにこの信号を図8の突合せe点へ入力し、図8の演算部32−2(図4,図7も参照)で演算した実充電電力値(充電電力実際値)PBi信号と突合せることで、フィードバック制御が行なわれる。また、発電機出力がt1:11点で上限出力に達したときは表示灯29(PLGL:図4参照)を点灯させ、発電機出力が制限に達したことを知らせる。   If the condition ΔPG = PGs−PGi = 0 is satisfied in the equation 6 of the calculation unit 32-6 (see also FIGS. 4 and 7) of FIG. 8, the calculation unit 32-7 (FIGS. 4 and 7) of FIG. Also starts operation. The computing unit 32-7 calculates the charging power PBsi that can be supplied to the battery by computing 7) the expression PBsi = PGs-PMi-PAXi. Further, the signal switching unit 32-14 (see also FIG. 7) in FIG. 8 is switched from the PBs signal to the PBsi signal according to the condition of ΔPG = 0. The signal PBsi becomes the signal PBsiA through the point d in FIG. 8, and is passed through the signal time setting unit 32-15 (see also FIG. 7) in FIG. 8 to obtain the signal PBsiB. Further, this signal is inputted to the matching point e in FIG. 8 and matched with the actual charging power value (charging power actual value) PBi signal calculated by the calculation unit 32-2 in FIG. 8 (see also FIGS. 4 and 7). Thus, feedback control is performed. Further, when the generator output reaches the upper limit output at t1: 11, the indicator lamp 29 (PLGL: see FIG. 4) is turned on to notify that the generator output has reached the limit.

t1から推進電動機回転速度をさらに上昇させると、推進電動機電力PMiは図9Bに示すt1:13点〜t2:23点に向かう。このとき、図8の演算部32−7(図4,図7も参照)の7)式PBsi=PGs−PMi−PAXiで演算された充電電力PBsiによって、減少させた充電電力分を推進電動機に充当する。そして、t2:23点に至ると電池充電電力PBsi=0であるから、もはや充当できる推進電動機電力を得ることができなくなる。
また、発電機出力は図8の演算部32−5(図4も参照)の5)式IGL=PGs÷VGiによる発電機出力電流IGLで制限されるから、推進電動機の回転速度を増加させることはできなくなる。このとき、電動機回転速度制限表示灯31(PML:図4参照)を点灯させて回転速度が上限に達したことを知らせる。
When the propulsion motor rotation speed is further increased from t1, the propulsion motor power PMi goes from t1: 13 points to t2: 23 points shown in FIG. 9B. At this time, the reduced charging power is supplied to the propulsion motor by the charging power PBsi calculated by the expression PBsi = PGs−PMi−PAXi of the calculation unit 32-7 (see also FIGS. 4 and 7) of FIG. Appropriated. When t2 reaches 23 points, the battery charging power PBsi = 0, so that it is no longer possible to obtain propulsion motor power that can be applied.
Further, since the generator output is limited by the generator output current IGL according to 5) expression IGL = PGs ÷ VGi of the calculation unit 32-5 (see also FIG. 4) in FIG. 8, the rotational speed of the propulsion motor is increased. Can not. At this time, the motor rotation speed limit indicator lamp 31 (PML: see FIG. 4) is turned on to notify that the rotation speed has reached the upper limit.

さらに、図8の演算部32−7(図4,図7も参照)の演算がPBsi=0になった信号を図8の回転速度制限部32−16(図7も参照)に与えて、PBsi=0になったときの回転速度を上限値NMLとして回転速度設定信号Nsの制限を行なうので、t2以後に図8の電動機回転速度設定器28(VRNM)(図4,図7も参照)で回転速度を上昇させるよう操作しても、回転速度を上昇させることはできない。
t2〜t3期間は発電機上限出力状態であるから推進電動機と補機へ電力を供給し電池充電電力は0で運転される。
Further, a signal indicating that PBsi = 0 in the calculation of the calculation unit 32-7 (see also FIGS. 4 and 7) in FIG. 8 is given to the rotation speed limiting unit 32-16 (see also FIG. 7) in FIG. Since the rotation speed setting signal Ns is limited by setting the rotation speed when PBsi = 0 to the upper limit value NML, the motor rotation speed setting device 28 (VRNM) of FIG. 8 after t2 (see also FIGS. 4 and 7) Even if the operation is performed to increase the rotation speed, the rotation speed cannot be increased.
Since the generator upper limit output state is in the period from t2 to t3, electric power is supplied to the propulsion motor and the auxiliary machine, and the battery charging power is operated at zero.

t3から推進電動機の回転速度を低下させれば、低下した推進電動機電力を電池へ充電電力として供給し、電池充電動作が再開して、t4以後は所定の充電、所定の推進電動機回転速度での元の運転状態に復帰する。
以上で説明したように、図4の優先切替スイッチ20(COSM)(図7,図8も参照)を『電池』優先または『電動機』優先モードに切替えて、設定した発電機出力上限以内の電力で目的に適した運転を行なうことが可能となる。
If the rotation speed of the propulsion motor is decreased from t3, the reduced propulsion motor power is supplied to the battery as charging power, and the battery charging operation is resumed. After t4, at the predetermined charge and at the predetermined propulsion motor rotation speed. Return to the original operating state.
As described above, the priority changeover switch 20 (COSM) in FIG. 4 (see also FIGS. 7 and 8) is switched to the “battery” priority or “motor” priority mode, and the power within the set upper limit of the generator output. This makes it possible to perform an operation suitable for the purpose.

以上の動作は通常操作における動作であるが、緊急事態の回避のために推進電動機の急加速、または急速停止を行なうことが想定される。
ここで、電気推進システムに用いる発電機は原動機で駆動され、原動機は負荷変動に対して一定回転速度で運転するよう駆動制御される。しかしながら、急速な負荷変動が発生した場合には原動機駆動制御が追従できないという問題が発生する。
Although the above operations are operations in normal operation, it is assumed that the propulsion motor is suddenly accelerated or rapidly stopped to avoid an emergency situation.
Here, the generator used in the electric propulsion system is driven by a prime mover, and the prime mover is driven and controlled to operate at a constant rotational speed with respect to load fluctuations. However, when a rapid load change occurs, there arises a problem that the prime mover drive control cannot follow.

一方、電気推進システム内における最大負荷は推進電動機であるから、推進電動機を急加速させたときまたは急停止を行なったときには、発電機負荷および原動機負荷は急激に変化する。前者の急加速操作の場合には発電機負荷および原動機負荷が急速に増加するため、駆動制御が追従できない場合には原動機は停止(通称:エンスト)するから、運転に支障を与える。また、後者の急速停止操作の場合には、発電機負荷および原動機負荷が急速に減少するため、駆動制御が追従できないときには原動機の回転速度が急上昇する。
この現象は、アクセルを踏み込んだ状態でギアーをニュートラルにしたときに、エンジン回転速度が急激上昇する自動車エンジンと同じ現象であり、原動機にダメージを与える一因ともなるから、原動機回転速度の急速上昇はできるだけ避けることが望ましい。
On the other hand, since the maximum load in the electric propulsion system is a propulsion motor, when the propulsion motor is suddenly accelerated or suddenly stopped, the generator load and the prime mover load change rapidly. In the case of the former rapid acceleration operation, the generator load and the prime mover load increase rapidly. Therefore, when the drive control cannot follow, the prime mover stops (common name: engine stall), which impedes operation. In the case of the latter rapid stop operation, the generator load and the prime mover load are rapidly reduced. Therefore, when the drive control cannot follow, the rotational speed of the prime mover increases rapidly.
This phenomenon is the same phenomenon as an automobile engine in which the engine speed increases rapidly when the gearbox is set to neutral with the accelerator depressed, and it also causes damage to the prime mover. Should be avoided as much as possible.

4.負荷変動時
原動機の負荷応答特性は、使用燃料の相違(例えばガソリン(ガソリンエンジン)と、軽油(ディーゼルエンジン)),点火プラグの有無(ガソリンエンジン(有),ディーゼルエンジン(無))および原動機出力の応答性(小型原動機は応答が速い、大型原動機は遅い)など、採用する原動機の種類や出力などによって相違する。電気推進システムの原動機にはディーゼルエンジンが多く採用され、上述のように原動機回転速度は一定回転速度になるようにガバナー装置(駆動装置)で制御される。
4). When the load fluctuates, the load response characteristics of the prime mover are: difference in fuel used (for example, gasoline (gasoline engine) and light oil (diesel engine)), presence or absence of spark plug (gasoline engine (present), diesel engine (none)) Responsiveness (small prime movers have a fast response, large prime movers have a slow response), and so on, depending on the type and output of the prime mover used. A diesel engine is often used as a prime mover of the electric propulsion system, and as described above, the prime mover rotational speed is controlled by a governor device (drive device) so as to be a constant rotational speed.

仮に、原動機ガバナー制御の負荷応答時間を、0〜100〜0%/5〜10秒程度と仮定すれば、推進電動機回転速度指令を図7の信号時間設定部32−18によって、上昇・下降の変化時間が5〜10秒程度になるよう設定すれば、原動機ガバナー制御が追従できて原動機停止(通称エンスト)、または、回転速度上昇の発生を防止することができる。
負荷急変の改善方法について、以下に述べる。
If it is assumed that the load response time of the prime mover governor control is about 0 to 100 to 0% / 5 to 10 seconds, the propulsion motor rotational speed command is raised or lowered by the signal time setting unit 32-18 in FIG. If the change time is set to be about 5 to 10 seconds, the prime mover governor control can follow and prevent the prime mover from stopping (commonly known as the engine stall) or the increase in rotational speed.
The following describes how to improve sudden load changes.

4−1.推進電動機急加速操作の場合
推進電動機急加速操作の場合は、図7に示すスイッチ32−19(SWN)をONにして、図7の速度信号時間設定部32−18の変化時間を、原動機ガバナー制御が追従できる指令上昇時間(例えば5秒)に変更する。
推進電動機回転速度および推進電動機電力PMiを図9C(電動機優先モードの動作パターン)のt0:03点からt2:23点へ(例えば5秒で)急速変化させると、発電機出力はt1(推進電動機電力PMiが13点の電力値である時点)で制限値:11点に達する。また、t0:03点〜t2:23点の回転速度指令変化による推進電動機負荷の変動に原動機駆動が追従できれば、原動機回転速度は一定に保たれて原動機停止(エンスト)の発生はない。
なお、t1:11点〜t2:21点の期間は発電機が出力制限動作状態であるから、発電機および原動機の負荷変動は発生しない。
4-1. In the case of the propulsion motor rapid acceleration operation In the case of the propulsion motor rapid acceleration operation, the switch 32-19 (SWN) shown in FIG. 7 is turned ON, and the change time of the speed signal time setting unit 32-18 in FIG. The command is changed to a command rise time (for example, 5 seconds) that can be followed by control.
When the propulsion motor rotation speed and the propulsion motor power PMi are rapidly changed from t0: 03 point to t2: 23 point (for example, in 5 seconds) in FIG. 9C (motor priority mode operation pattern), the generator output is t1 (propulsion motor). The limit value: 11 points is reached when the power PMi is 13 points. Further, if the prime mover drive can follow the fluctuation of the propulsion motor load due to the change in rotational speed command from t0: 03 point to t2: 23 point, the prime mover rotational speed is kept constant and the prime mover stop (engine stall) does not occur.
Since the generator is in the output limiting operation state during the period from t1: 11 points to t2: 21 points, load fluctuations of the generator and the prime mover do not occur.

4−2.推進電動機急停止操作の場合
推進電動機を急速停止させる場合の、原動機回転速度が急上昇するという問題を軽減させるための制御条件を列記すると、以下のようになる。
ア)図7に示す充電切替スイッチ19(COSB)(図4,図8も参照)で『定電力』を選択する。
イ)図7に示す優先切替スイッチ20(COSM)(図4,図8も参照)で『電動機』優先モードを選択する。
ウ)図7に示す推進電動機速度信号時間設定部32−18の変化時間を、原動機ガバナー応答時間に整合した時間設定とする。例えば、原動機応答時間が5秒であれば、余裕をみて上記変化時間を5〜10秒程度に設定する。
エ)急減速または急停止操作を行なう場合は、図7に示すスイッチ32‐19(SWN)をONさせて、図7の速度信号時間設定部32−18を短時間に設定変更する。また、電動機の負荷低下変動分を一旦電池充電電力に転化(充当)させ、原動機の負荷変動を緩和させる。
4-2. In the case of the propulsion motor rapid stop operation The control conditions for reducing the problem of the rapid increase in the motor rotation speed when the propulsion motor is rapidly stopped are listed below.
A) “Constant power” is selected by the charge changeover switch 19 (COSB) shown in FIG. 7 (see also FIGS. 4 and 8).
A) The “motor” priority mode is selected with the priority changeover switch 20 (COSM) shown in FIG. 7 (see also FIGS. 4 and 8).
C) The change time of the propulsion motor speed signal time setting unit 32-18 shown in FIG. 7 is set to a time setting that matches the prime mover governor response time. For example, if the prime mover response time is 5 seconds, the change time is set to about 5 to 10 seconds with a margin.
D) When sudden deceleration or sudden stop operation is performed, the switch 32-19 (SWN) shown in FIG. 7 is turned on, and the speed signal time setting unit 32-18 shown in FIG. Further, the load decrease fluctuation of the electric motor is temporarily converted (applied) to the battery charging power, and the load fluctuation of the prime mover is alleviated.

オ)浮動動作のときは、前記エ)項と同様、電動機の負荷低下変動分を一旦電池充電電力に転化(充当)させ、原動機の負荷変動を緩和させる。
カ)原動機を停止させる場合は、原動機停止動作に追従して発電機を停止させる。
要するに、電気推進システムにおける推進電動機の負荷が急減したときには、負荷の急激な減少分を一旦電池充電電力に転化させ、原動機の負荷変動を緩和させることによって、原動機ガバナー制御が追従できるようにし、原動機の回転速度が上昇するのを防止する。
E) In the floating operation, as in the above item d), the load decrease fluctuation of the motor is temporarily converted (applied) to the battery charging power, and the load fluctuation of the prime mover is alleviated.
F) When stopping the prime mover, the generator is stopped following the prime mover stop operation.
In short, when the load of the propulsion motor in the electric propulsion system suddenly decreases, the sudden decrease in the load is temporarily converted into battery charging power and the load fluctuation of the prime mover is eased so that the prime mover governor control can follow. To prevent the rotation speed of the machine from increasing.

以下に、具体的に説明する。
推進電動機を急速停止させるときは、図7に示すスイッチ32−19(SWN)をONにして、図7の速度信号時間設定部32−18の変化時間を例えば5秒から約0秒に変更する。ここで、緊急停止操作を考慮して速度指令を約0秒で停止(すなわち速度0)に設定することも考慮する。
いま、図9Cのt3:33点〜t4:43点で推進電動機速度指令を約0秒で速度0として急速停止させると、推進電動機回転速度は回生制動を伴ってt3:33点からt4:43点に減速して停止する。
This will be specifically described below.
When rapidly stopping the propulsion motor, the switch 32-19 (SWN) shown in FIG. 7 is turned ON, and the change time of the speed signal time setting unit 32-18 shown in FIG. 7 is changed from, for example, 5 seconds to about 0 seconds. . Here, considering the emergency stop operation, it is also considered to set the speed command to stop in about 0 seconds (that is, speed 0).
If the propulsion motor speed command is rapidly stopped at t3: 33 to t4: 43 in FIG. 9C at a speed of about 0 seconds, the rotation speed of the propulsion motor is changed from t3: 33 to t4: 43 with regenerative braking. Decelerate to the point and stop.

このとき、推進電電動機電力PMiは33点の電力値から43点の0へ短時間で減少するから、発電機負荷および原動機負荷も31点から41点に急激に減少する。ここで、電池充電電力PBs=PBiが大きいときには、電池充電電力は32点の0から42点の電力値に復帰し、また、発電機負荷および原動機負荷は31点の電力値から〜41点の電力値へと移行し、負荷変動幅は小さい。
しかし、電池充電電力PBs=PBiが小さいときには、31点〜41点の変化量は大きくなるので、この運転状態で機推進電動機の急速停止を行えば31点〜41点の負荷変動幅が大きくなって発電機および原動機に大きな負荷変動を与えることになる。
この大きな負荷変動を緩和させる制御方法について、以下に説明する。
At this time, since the propulsion electric motor power PMi decreases from the power value of 33 points to 0 of 43 points in a short time, the generator load and the motor load also rapidly decrease from 31 points to 41 points. Here, when the battery charging power PBs = PBi is large, the battery charging power returns to the power value of 32 points from 0 to 42 points, and the generator load and the motor load are about 41 points from the power value of 31 points. It shifts to the power value and the load fluctuation range is small.
However, when battery charge power PBs = PBi is small, the amount of change at 31 to 41 points is large, so if the machine propulsion motor is rapidly stopped in this operating state, the load fluctuation range at 31 to 41 points becomes large. Therefore, a large load fluctuation is given to the generator and the prime mover.
A control method for reducing this large load fluctuation will be described below.

図7,図8に示す回転速度状態検出部32−9(図4も参照)は、回転速度設定値Nsと実回転速度Niとの回転速度差ΔNi=Ni−Nsを演算し、回転速度差判別基準値αとの比較演算処理を行なう。ここで、回転速度差判別基準値αは、例えばα=5%〜10%回転速度に選ぶ。
推進電動機の回転速度設定値Nsの減速時間が短く、実回転速度Niの減速時間が長いことでNsとNiに差が発生し、ΔNi=Ni−Ns>αとなったとき、回転速度差ΔNiが検出され、回転速度差発生状態になっていると判定される。
The rotational speed state detector 32-9 (see also FIG. 4) shown in FIGS. 7 and 8 calculates a rotational speed difference ΔNi = Ni−Ns between the rotational speed set value Ns and the actual rotational speed Ni, and the rotational speed difference is calculated. Comparison processing with the discrimination reference value α is performed. Here, the rotation speed difference determination reference value α is selected from α = 5% to 10% rotation speed, for example.
When the deceleration time of the rotational speed set value Ns of the propulsion motor is short and the deceleration time of the actual rotational speed Ni is long, a difference occurs between Ns and Ni, and when ΔNi = Ni−Ns> α, the rotational speed difference ΔNi Is detected, and it is determined that the rotation speed difference has been generated.

このとき、推進電動機の回転速度Niは速度設定値Nsに追従し、電力変換装置の回生制動動作によって停止に向かう。
図7に示される速度信号時間設定部32−18の設定時間が長い場合は、推進電動機の実回転速度Niは回転底度指令値Nsに追従して低下するから回転速度差ΔNiは検出されず、急速停止操作を行なったときのみ回転速度差ΔNiが検出される。
At this time, the rotational speed Ni of the propulsion motor follows the speed set value Ns, and is stopped by the regenerative braking operation of the power converter.
When the set time of the speed signal time setting unit 32-18 shown in FIG. 7 is long, the actual rotation speed Ni of the propulsion motor decreases following the rotation bottom degree command value Ns, so the rotation speed difference ΔNi is not detected. Only when the rapid stop operation is performed, the rotational speed difference ΔNi is detected.

図7に示される検出部32−9(図4,図8も参照)が回転速度差ΔNiを検出したとき、検出部32−9の信号で図7のスイッチ32−10(図8も参照)を動作させて、図7の模擬電力発生部32−11(図8も参照)および図7の電池充電電力判別部(判別部)32−12(図8も参照)を動作させる。模擬電力発生部32−11からの模擬電力指令PMCiは、スイッチ32−10から信号を受信した時点の、図7の演算部32−3(図4、図8も参照)で演算した実電力PMiを記憶し、原動機ガバナー制御が追従できる時間をかけてt5:53点の0まで減衰させる信号として発生され、判別部(電池充電電力判別部)32−12に与えられる。   When the detector 32-9 shown in FIG. 7 (see also FIGS. 4 and 8) detects the rotational speed difference ΔNi, the switch 32-10 in FIG. 7 (see also FIG. 8) is detected by the signal of the detector 32-9. Is operated to operate the simulated power generation unit 32-11 (see also FIG. 8) in FIG. 7 and the battery charge power discrimination unit (discrimination unit) 32-12 (see also FIG. 8) in FIG. The simulated power command PMCi from the simulated power generation unit 32-11 is the actual power PMi calculated by the calculation unit 32-3 in FIG. 7 (see also FIGS. 4 and 8) at the time when the signal is received from the switch 32-10. Is generated as a signal that attenuates to 0 at t5: 53 over a period of time that can be followed by the prime mover governor control, and is given to the determination unit (battery charge power determination unit) 32-12.

また、図7の模擬電力発生部32−11(図8も参照)の模擬充電電力指令PBCsは、図9Cのt3:32点の0からt5:52点の電池充電電力PBs=PBiに増加させる信号を発生させて図7の判別部32−12(図8も参照)に与える。判別部32−12は、充電電力設置値PBsと演算部32−2にて演算した実充電電力PBiとを比較して、PBs=PBiになるまで信号PMCi、および信号PBCsを通過させ、信号PBCsは図8の突合せ合せc点(図7も参照)へ、また、信号PMCiは図8の突合せ合せd点に与える。
このときの動作を、図9Cも参照しながらさらに詳細に説明する。
Further, the simulated charging power command PBCs of the simulated power generating unit 32-11 (see also FIG. 8) in FIG. 7 is increased from t3: 32 point 0 in FIG. 9C to t5: 52 point battery charging power PBs = PBi. A signal is generated and applied to the determination unit 32-12 (see also FIG. 8) in FIG. The discriminating unit 32-12 compares the charging power installation value PBs with the actual charging power PBi calculated by the calculating unit 32-2, and passes the signal PMCi and the signal PBCs until PBs = PBi. Is given to the matching point c in FIG. 8 (see also FIG. 7), and the signal PMCi is given to the matching point d in FIG.
The operation at this time will be described in more detail with reference to FIG. 9C.

t3:33点で推進電動機の急速停止操作を行なうと、(速度信号時間設定部32−18で設定された変化時間が約0秒のとき)回転速度指令信号Nsは33点の速度値から33S点の0へ低下し、また推進電動機の実回転速度Niはt3:33点からt4:43点へと、回生動作を伴いながら減速して停止する。
このとき、推進電動機模擬電力PMCiは、t3:33点の電力値からt5:53点の0に減少させる信号であり、図8の突合せd点に与えられる。
t3: When the propulsion motor is rapidly stopped at 33 points (when the change time set by the speed signal time setting unit 32-18 is about 0 second), the rotational speed command signal Ns is calculated from the 33 point speed value to 33S. The actual rotational speed Ni of the propulsion motor decreases from t3: 33 point to t4: 43 point, and is decelerated and stopped with regenerative operation.
At this time, the propulsion motor simulation power PMCi is a signal for reducing the power value at the point t3: 33 to 0 at the point t5: 53, and is given to the butt d point in FIG.

また、模擬充電電力PBCsは図8の信号切替部32−14の突合せc点(図7も参照)に与えられ、t3:32点の0からt5:52点の電池充電電力PBs=PBiに増加する信号である。したがって、d点では信号PBCsと信号PMCiとが加算された信号PBsiA=PBCs+PMCiとなり、図8の信号時間設定部32−15(図7も参照)を介して信号PBsiBとなり、図8の突合せe点に与えられる。突合せe点では、充電電力信号PBsiBを設定値として、図8の演算部32−2(図4,図7も参照)で演算した実充電電力PBiとの差が求められ、これがフィードバック制御のための信号として用いられる。   Further, the simulated charging power PBCs is given to the butt c point of the signal switching unit 32-14 in FIG. 8 (see also FIG. 7), and the battery charging power PBs = PBi from t3: 32 points to t5: 52 points is increased. Signal. Therefore, at the point d, the signal PBsiA = PBCs + PMCi obtained by adding the signal PBCs and the signal PMCi becomes the signal PBsiB via the signal time setting unit 32-15 (see also FIG. 7) in FIG. 8, and the matching e point in FIG. Given to. At the match point e, the charging power signal PBsiB is set as a set value, and a difference from the actual charging power PBi calculated by the calculation unit 32-2 (see also FIGS. 4 and 7) of FIG. 8 is obtained. Is used as a signal.

すなわち、図9Cのt3で推進電動機の急速停止操作を行なった場合、推進電動機の実負荷はt3:33点〜t4:43点の短時間で0に急減するが、推進電動機電力の急減に対応して、電池充電電力PBs=PBiをt3で32点の0から32C点の電力値(模擬推進電動機電力PMCi)へ増加させ、t3〜t5の期間では、t3:33点の電力値からt5:53点の0に減少する信号(推進電動機模擬電力PMCi)と、t3:32点の0からt5:52点の電力値に向かって増加する信号(模擬充電電力PBCs)とを加算した充電電力信号PBsiBによって電池の充電を行なうので、電池充電電力はt3で32点の0から32C点の電力値に増加し、その後、時間をかけて減少していき、t5:52点においてt0以前の運転状態に復帰する。   In other words, when the rapid stop operation of the propulsion motor is performed at t3 in FIG. 9C, the actual load of the propulsion motor suddenly decreases to 0 in a short time from t3: 33 points to t4: 43 points. Then, the battery charging power PBs = PBi is increased from 32 0 to 32C power value (simulated propulsion motor power PMCi) at t3, and during the period from t3 to t5, from t3: 33 power value to t5: Charging power signal obtained by adding 53 points of 0 signal (propulsion motor simulated power PMCi) and t3: 32 points of 0 to t5: 52 point of increasing power value (simulated charging power PBCs) Since the battery is charged by PBsiB, the battery charging power increases from 0 at 32 points to the power value at 32C points at t3, then decreases over time, and the operating state before t0 at t5: 52 points Return to.

また、発電機および原動機の負荷は(t3の34点で示される)補機電力PAXiを供給しながら、t3:31点からt5:51点へゆっくりと減少し、原動機ガバナーの追従制御によって原動機回転速度は一定に保たれるので、原動機回転速度は上昇しない。
すなわち、急速停止操作によって急減した推進電動機電力の減少電力分を模擬電力として電池の充電電力に転化(充当)させることにより、発電機負荷および原動機負荷の急減を抑制する制御を行なうようにしている。
In addition, the load on the generator and prime mover slowly decreases from t3: 31 point to t5: 51 point while supplying auxiliary power PAXi (indicated by 34 points of t3), and the prime mover is rotated by the follower control of the prime mover governor. Since the speed is kept constant, the motor speed does not increase.
That is, control is performed to suppress the sudden decrease in the generator load and the prime mover load by converting (appropriating) the reduced power of the propulsion motor power that has been suddenly reduced by the rapid stop operation into the charge power of the battery as simulated power. .

なお、上記の急速停止操作で発生する推進電動機電力の減少分を、電池の充電電力に転化(充当)して急激な電力変動を吸収させる動作であるから、充電動作によって電池電圧が規定値を超えないようにするため、発電機電圧VGiが図5(b)に示す発電機電圧上限値を超えないように、模擬電力信号PMCiを低下させ、充電電力を低下させる。
この電圧制限動作によって、給電電路電圧の過電圧を防止するので給電電路から給電される機器・装置の安定動作が確保され、電気推進システムの安全が確保される。
また、推進電動機の急停止操作時に対応した上述の制御方式では、推進電動機電力における停止指令直前の電力値からの急減分を『模擬電力』として記憶し、『定電力充電』モードで充電動作中の電池に対し、『模擬電力』の分だけ充電電力を増加させて充電動作を行なうことにより、発電機負荷が急減しないようにすることにより、原動機負荷の急減を緩和させるようにしている。
In addition, since the decrease in the propulsion motor power generated by the above rapid stop operation is converted (applied) to the charging power of the battery to absorb sudden power fluctuations, the battery voltage becomes the specified value by the charging operation. In order not to exceed it, the simulation power signal PMCi is reduced so that the generator voltage VGI does not exceed the generator voltage upper limit value shown in FIG.
By this voltage limiting operation, an overvoltage of the power feeding circuit voltage is prevented, so that a stable operation of the equipment / device fed from the power feeding circuit is secured, and the safety of the electric propulsion system is secured.
In addition, in the control method described above that corresponds to the sudden stop operation of the propulsion motor, the sudden decrease from the power value immediately before the stop command in the propulsion motor power is stored as “simulated power” and charging operation is being performed in the “constant power charge” mode. For this battery, the charging power is increased by “simulated power” and the charging operation is performed to prevent the generator load from rapidly decreasing, thereby mitigating the sudden decrease in the prime load.

このような推進電動機の急停止操作時に対応した制御方式として、従来の『定電流充電』モードまたは『定電圧充電』モードの場合には、例えば、停止指令直前の受電端電圧(図7,8のM点の電圧(INV入力電圧))または入力電流(図7,8の電流IM(INV入力電流)を記憶し、『定電流充電』の場合は入力電流を充電電流に加算し、『定電圧充電』の場合は記憶した受電端電圧で発電機電圧を固定する制御方式が考えられる。しかしながら、このような制御方式では、その動作中(定電流充電,定電圧充電の動作中)に推進電力の急減が発生すると、電池電圧が変動し、電池電力(電池充電電力)が変動することになるので、発電機出力電力も変動することになる。すなわち、上記のように、変動する電池電流または電池電圧の一方を基準(固定)とすれば、他の一方は演算値で制御することになるので、制御動作が複雑になり、制御の安定性が損なわれる可能性がある。
この点に関し、この発明では、推進電動機の急停止操作時に推進電動機の減少電力を模擬電力として電池充電電力に充当する制御として、充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部により、模擬電力が充当された充電電力設定値に基づき充電電力実際値自体を制御量(フィードバック量)として充電動作を行なうことができるので、簡単な制御回路で安定性の高い制御を実現できる。
In the case of the conventional “constant current charging” mode or “constant voltage charging” mode as a control method corresponding to such a sudden stop operation of the propulsion motor, for example, the receiving end voltage immediately before the stop command (FIGS. 7 and 8). M point voltage (INV input voltage)) or input current (current IM (INV input current) in FIGS. 7 and 8) is stored. In the case of “constant current charging”, the input current is added to the charging current. In the case of “voltage charging”, a control method in which the generator voltage is fixed with the memorized receiving-end voltage can be considered.However, in such a control method, it is promoted during its operation (during constant current charging or constant voltage charging). When a sudden decrease in power occurs, the battery voltage fluctuates and the battery power (battery charging power) fluctuates, so that the generator output power fluctuates, that is, the fluctuating battery current as described above. Or battery voltage If people reference (fixed), the other one is so will be controlled by the calculated value, the control operation becomes complicated, there is a possibility that the stability of the control may be impaired.
In this regard, in the present invention, as control for applying the reduced power of the propulsion motor to the battery charge power as a simulated power during the sudden stop operation of the propulsion motor, the deviation between the actual charge power value and the charge power set value is zero. The charging power control unit that adjusts the generator voltage at the same time allows the charging operation to be performed with the actual charging power value itself as the control amount (feedback amount) based on the charging power setting value to which the simulated power is applied. Highly stable control can be realized with a circuit.

5.浮動動作
電池の浮動動作は電池充放電電流を0Aに保持する充電動作で、浮動動作時の電動機優先モードの動作パターンを図9Dに示す。
図4に示す充電切替スイッチ19(COSB)(図7,図8も参照)で『定電力』を選択し、図4の優先切替スイッチ20(COSM)(図7,図8も参照)で『電動機』優先を選択するとともに、図4の電池電力設定器23(VRPB)(図7,図8も参照)のPBsを『0』に設定する。
電池浮動動作では充電電力PBs=0であるから、発電機は推進電動機と補機に電力を供給する。
5). Floating operation The floating operation of the battery is a charging operation in which the battery charging / discharging current is maintained at 0 A. FIG. 9D shows the operation pattern of the motor priority mode during the floating operation.
Select “constant power” with the charge changeover switch 19 (COSB) (see also FIGS. 7 and 8) shown in FIG. 4, and select with the priority changeover switch 20 (COSM) (see also FIGS. 7 and 8) of FIG. “Motor” priority is selected, and PBs of the battery power setting unit 23 (VRPB) (see also FIGS. 7 and 8) in FIG. 4 is set to “0”.
Since the charging power PBs = 0 in the battery floating operation, the generator supplies power to the propulsion motor and the auxiliary machine.

この運転において、補機電力PAXiが略一定であると仮定すれば、発電機および原動機の負荷変動は推進電動機電力の変動に支配される。
推進電動機の電力変動は、前述のように推進電動機の回転速度を低速⇒高速、高速⇒低速に変更したとき、または、停止⇒運転、運転⇒停止としたときに発生する。浮動動作中の発電機および原動機の負荷変動は、上記の4−2項の推進電動機急停止操作の場合と同様で、推進電動機の緊急停止操作による場合が最も大きい。
In this operation, assuming that the auxiliary machine power PAXi is substantially constant, the load fluctuations of the generator and the prime mover are governed by fluctuations in the propulsion motor power.
As described above, the power fluctuation of the propulsion motor occurs when the rotation speed of the propulsion motor is changed from low speed → high speed, high speed → low speed, or when it is stopped → running and running → stopped. The load fluctuations of the generator and the prime mover during the floating operation are the same as in the case of the sudden stop operation of the propulsion motor described in the above item 4-2, and the largest is due to the emergency stop operation of the propulsion motor.

通常動作による浮動動作は、図7に示す速度信号時間設定部32−18での設定を緩やかな変化に対応した変化時間としておけば、推進電動機回転速度は緩やかに上昇,減速,運転,停止し、推進電動機の負荷はゆっくり変化するので、原動機ガバナー制御の追従によって一定回転速度に保たれる。
しかし、推進電動機を急速停止させたときには推進電動機負荷が短時間で減少し、原動機駆動制御の追従遅れによって、原動機回転速度は急激に上昇することになる。
電動機優先・電池浮動動作時の動作パターンについて、図9Dも参照して説明する。
In the floating operation by the normal operation, if the speed signal time setting unit 32-18 shown in FIG. 7 is set to a change time corresponding to a gradual change, the propulsion motor rotational speed gradually increases, decelerates, starts and stops. Since the load of the propulsion motor changes slowly, the constant rotation speed is maintained by following the governor governor control.
However, when the propulsion motor is rapidly stopped, the load on the propulsion motor is reduced in a short time, and the rotational speed of the prime mover increases rapidly due to the follow-up delay of the prime mover drive control.
An operation pattern during motor priority / battery floating operation will be described with reference to FIG. 9D.

図9Dのt3において推進電動機の急速停止操作を行なうと、推進電動機速度設定信号はt3で33点の速度値から32点の0に変化し、また、推進電動機実回転速度Niに対応する負荷PMiはt3:33点の電力値からt4:42点の0へ短時間で減少し、発電機および原動機の負荷はt3:31点からt4:41点へ急激に減少する。この急激な負荷変動に原動機駆動制御が追従できないときは、原動機の回転速度は急激に上昇することになるが、上述の電動機急速停止操作の項で説明したのと同様の制御を行なうことにより、原動機の回転速度を上昇させないようにすることができる。   When a quick stop operation of the propulsion motor is performed at t3 in FIG. 9D, the propulsion motor speed setting signal changes from the speed value at 33 points to 0 at 32 points at t3, and the load PMi corresponding to the actual rotational speed Ni of the propulsion motor. Decreases from the power value at t3: 33 to 0 at t4: 42 in a short time, and the load on the generator and the prime mover rapidly decreases from t3: 31 to t4: 41. When the prime mover drive control cannot follow this sudden load fluctuation, the rotational speed of the prime mover increases rapidly, but by performing the same control as described in the section of the electric motor rapid stop operation, The rotational speed of the prime mover can be prevented from increasing.

図8に示す演算部32−9(図4,図7も参照)において、回転速度差ΔNi(すなわち、ΔNi=Ni−Ns>αとなった状態)が検出されると図8のスイッチ32−10(図7も参照)を動作させ、図8に示される模擬電力発生部32−11および判別部32−12(図7も参照)を動作させる。
模擬電力発生部32−11はスイッチ32−10が動作した時点の実電力PMiを記憶し、t3:点32Cの電力値からt5:52点の0に減少する模擬電力信号PMCiを出力する。また、浮動動作であることにより、充電電力設定PBs=0、模擬電力発生部32−11の模擬充電電力PBCs=0であるから、模擬電力発生部32−11からはPMCiのみが出力される。
したがって、PBs=0、PBCs=0で、図8の突合せc点(図7も参照)での突合せ演算結果は0であるから、信号PMCiが入力された図8の突合せd点の出力信号PBsiAはPBsiA=PMCiとなり、この信号PBsiA(=PMCi)が図8の信号時間設定部32−15(図7も参照)を介して信号PBsiBとなり、これが充電電力設定値として図8の突合せe点に入力され、図8の演算部32−2(図4,図7も参照)で演算した実充電電力PBiとの差に基づくフィードバック制御が行なわれる。
その動作について、図9Dをさらに参照しながら説明する。
When the calculation unit 32-9 shown in FIG. 8 (see also FIGS. 4 and 7) detects a rotational speed difference ΔNi (that is, a state where ΔNi = Ni−Ns> α), the switch 32- 10 (see also FIG. 7) is operated, and the simulated power generating unit 32-11 and the determining unit 32-12 (see also FIG. 7) shown in FIG. 8 are operated.
The simulated power generation unit 32-11 stores the actual power PMi when the switch 32-10 is operated, and outputs a simulated power signal PMCi that decreases from t3: the power value at the point 32C to 0 at the t5: 52 point. Further, because of the floating operation, the charging power setting PBs = 0 and the simulated charging power PBCs = 0 of the simulated power generator 32-11 = 0, so only the PMCi is output from the simulated power generator 32-11.
Therefore, since PBs = 0 and PBCs = 0 and the result of the match operation at the match c point in FIG. 8 (see also FIG. 7) is 0, the output signal PBsiA at the match d point in FIG. 8 to which the signal PMCi is input. PBsiA = PMCi, and this signal PBsiA (= PMCi) becomes a signal PBsiB via the signal time setting unit 32-15 (see also FIG. 7) of FIG. 8, and this is set as the charging power set value at the matching point e in FIG. The feedback control is performed based on the difference from the actual charging power PBi that is input and calculated by the calculation unit 32-2 of FIG. 8 (see also FIGS. 4 and 7).
The operation will be described with further reference to FIG. 9D.

すなわち、図9Dのt3において推進電動機の急速停止操作を行なうと、回転速度設定信号はt3で33点の速度値から33S点の0に低下し、また、推進電動機実回転速度Niに対応する電力PMiはt3:33点の電力値からt4:43点の0に低下し、推進電動機が停止する。
この急激な負荷変動を避けるため、t3において図8の模擬電力発生部32−11(図7も参照)で記憶した模擬電力PMCiに基づき、充電電力設定値PBsiB=PMCiとして、充電電力PBiがt3で32点の0から32C点の充電電力値となるように充電電力に転化させ、その後、t5:53点の0へ時間経過とともに減少させる。
That is, if the propulsion motor is rapidly stopped at t3 in FIG. 9D, the rotational speed setting signal decreases from the speed value at 33 points to 0 at 33S at t3, and the electric power corresponding to the actual rotational speed Ni of the propulsion motor. PMi drops from the power value at t3: 33 point to 0 at t4: 43 point, and the propulsion motor stops.
In order to avoid this sudden load fluctuation, based on the simulated power PMCi stored in the simulated power generator 32-11 (see also FIG. 7) at t3, the charging power PBi is t3 as the charging power set value PBsiB = PMCi. The charge power is converted from 0 at 32 points to a charge power value at 32 C points, and then reduced to 0 at t5: 53 with time.

つまり、模擬電力制御がない場合の発電機および原動機の負荷変動はt3:31点からt4:41点へ急激に減少するが、模擬電力制御によってt3:31点の電力値(32C点の電力値(PMi)+34点の電力値(PAXi))からt5:51点の電力値(PAXi)へと緩やかに減少させることで、原動機回転速度は駆動制御の追従制御によって一定に保つことができるため、原動機回転速度の上昇は発生しない。
なお、この充電動作によって電池電圧が所定値を超える場合は、上記と同様、発電機電圧VGiが図5(b)に示す発電機電圧上限値を超えないように、模擬電力信号PMCiを低下させて充電電力を低下させ、電池電圧および給電電路が過電圧になるのを防止する。
In other words, the load fluctuation of the generator and prime mover without simulated power control decreases rapidly from t3: 31 point to t4: 41 point, but the simulated power control causes the power value at t3: 31 (power value at 32C point) (PMi) +34 point power value (PAXi)) t5: By gradually reducing the power value (PAXi) at 51 points, the motor speed can be kept constant by drive control tracking control. There will be no increase in motor speed.
When the battery voltage exceeds a predetermined value due to this charging operation, the simulated power signal PMCi is lowered so that the generator voltage VGI does not exceed the generator voltage upper limit value shown in FIG. The charging power is reduced to prevent the battery voltage and the power supply circuit from becoming overvoltage.

6.原動機停止動作
何らかの理由で原動機を停止させるときは、原動機の停止操作および発電機の停止操作を行なう。停止操作としては、2つの方法が考えられる。
A)発電機出力回路に設けた遮断器11(SWG)(図4参照)を、原動機の停止操作より先行させて『断』とした後に原動機の停止操作を行なうか、遮断器『断』と原動機停止を略同時に操作する方法。
B)原動機の停止操作を行なった後に発電機の停止操作を行なう方法。
6). Motor stop operation To stop the motor for any reason, stop the motor and the generator. Two methods are conceivable as the stop operation.
A) If the circuit breaker 11 (SWG) (see Fig. 4) provided in the generator output circuit is set to “OFF” in advance of the stop operation of the prime mover, either stop the prime mover or A method of operating the motor stop almost simultaneously.
B) A method of stopping the generator after stopping the prime mover.

前者のAの方法では、発電機出力回路の遮断器が『断』になった時点で、発電機および原動機の負荷は瞬時に無負荷になる。このため、急激な負荷減少に原動機ガバナー制御が追従できずに、原動機回転速度は一旦上昇してから停止する動作になる。
Bの方法は原動機を停止操作した後に発電機を停止させるもので、原動機に急激な負荷変動は発生しないので、原動機回転速度が一端上昇することもなく、原動機にとって好ましい停止操作方法と言える。
In the former method A, when the circuit breaker of the generator output circuit is “disconnected”, the load on the generator and the prime mover is instantaneously unloaded. For this reason, the prime mover governor control cannot follow the sudden load reduction, and the prime mover rotational speed is once increased and then stopped.
The method B stops the generator after stopping the prime mover, and does not cause a sudden load fluctuation in the prime mover. Therefore, the rotational speed of the prime mover does not increase at all, and it can be said that this is a preferable stop operation method for the prime mover.

B方法による動作パターンを、図11に示す。
いま、発電機制御装置が原動機停止信号Egsを図11のt0点で受信すると、発電機制御装置はt0点で一旦保持した発電機界磁電流IGfを発電機に供給し続ける。一方、原動機は停止操作による原動機燃料カットによって、回転速度は停止に向かって低下する。このときの発電機電圧VGは、発電機駆動用原動機の回転速度negに比例するから(すなわちVG∝neg×IGf)、原動機回転速度の低下とともに低下する。
An operation pattern by the method B is shown in FIG.
Now, when the generator control device receives the prime mover stop signal Egg at the point t0 in FIG. 11, the generator control device continues to supply the generator field current IGf once held at the point t0 to the generator. On the other hand, the rotational speed of the prime mover decreases toward the stop due to the fuel cut by the prime mover. Generator voltage VG at this time is proportional to the rotational speed n eg of the generator driving motor (i.e. VGαn eg × IGf), it decreases with the decrease of the engine rotational speed.

発電機電圧が低下してt1点に達すると、発電機電圧VGiは電池電圧VBより低下してVB>VGiとなるから、発電機出力側に設けられたダイオード整流器8(Di)(図4参照)のブロック作用によって発電機出力電流IGiは0A、すなわち、無負荷になる。当然、t1点で原動機および発電機は無負荷状態になるから、t1点以後のt2点で遮断器11(スイッチSWG) (図4参照)をOFFし、さらにt3点で発電機運転の停止操作を行なえば、ショックレスで原動機を停止させることができる。
なお、発電機回路、給電電路などで短絡事故が発生し、過電流検出によって遮断器11(SWG)が『断』の保護動作を行なった場合には、上記一連の動作は行なわれない。
When the generator voltage decreases and reaches the point t1, the generator voltage VGI decreases from the battery voltage VB and VB> VGi, so that the diode rectifier 8 (Di) provided on the generator output side (see FIG. 4) ) Causes the generator output current IGI to be 0 A, that is, no load. Naturally, the prime mover and the generator are in no load at the point t1, so the circuit breaker 11 (switch SWG) (see Fig. 4) is turned off at the point t2 after the point t1, and the generator operation is stopped at the point t3. If this is done, the prime mover can be stopped without shock.
In addition, when a short circuit accident occurs in the generator circuit, the power feeding circuit, etc., and the circuit breaker 11 (SWG) performs the “break” protection operation due to the overcurrent detection, the above series of operations are not performed.

7.応用例
図10は、この発明方式を用いた2系統システム構成の応用基本回路を示す。
2系統システムは2台の電池、2台の発電機、2台の推進電動機、2系統の補機類から構成され、この構成に対応したシステム制御装置32は、2系統の電力演算を行なう共通の電力演算部32−Cと、2つの発電機制御部32−G(1)、32−G(2)と、共通の電動機制御部S2−Mとから構成する。
7). Application Example FIG. 10 shows an application basic circuit of a two-system system configuration using the method of the present invention.
The two-system system is composed of two batteries, two generators, two propulsion motors, and two auxiliary machines, and the system controller 32 corresponding to this configuration is commonly used for two-system power calculations. Power calculation unit 32-C, two generator control units 32-G (1) and 32-G (2), and a common motor control unit S2-M.

基本動作は上述の動作と同じなので、相違する点のみ以下に説明する。
ア)『定電圧』,『定電流』,『定電力』の各充電動作
2台の電池の充電方式は充電切替スイッチ19(COSB)によって選択するが、2台の電池の特性バラツキ、給電電路インピーダンスの相違などによって、2台の電池の充電電圧,充電電流,充電電力は同じにはならない。よって、2台の電池の検出値が大きい方を基準に制御を行なうこととする。
Since the basic operation is the same as that described above, only the differences will be described below.
A) Charging operation for “constant voltage”, “constant current”, and “constant power” The charging method for the two batteries is selected by the charge switch 19 (COSB). Due to differences in impedance, the charging voltage, charging current, and charging power of the two batteries are not the same. Therefore, control is performed on the basis of the larger detection value of the two batteries.

イ)2台の発電機で電力を供給する運転を行なうとき、電池充電電力が小さい運転では推進電動機の運転、停止による発電機および原動機の負荷変動は大きい。
特に、推進電動機の運転状態を高速回転速度の重負荷から低回転速度の軽負荷に変更したときには、発電機負荷および原動機負荷は重負荷から軽負荷に急激に減少する。このとき、2台並列運転の発電機および原動機が軽負荷である状態における原動機ガバナー制御性能による不安定現象の発生が報告されていることから、この不安定現象を回避することが望ましい。
B) When the operation of supplying electric power with two generators is performed, the load fluctuations of the generator and the prime mover due to the operation and stop of the propulsion motor are large in the operation with small battery charging power.
In particular, when the operating state of the propulsion motor is changed from a heavy load at a high rotational speed to a light load at a low rotational speed, the generator load and the prime mover load rapidly decrease from the heavy load to the light load. At this time, since the occurrence of an unstable phenomenon due to the prime mover governor control performance in a state where the generator and the prime mover operated in parallel are in a light load, it is desirable to avoid the unstable phenomenon.

参考文献2(特開2008−079357号公報)によれば、原動機で駆動される発電機(原動機駆動型発電機)が複数台接続されたシステムにおいて、負荷に応じて発電機運転台数を変更してシステムの安定運転を確保する方式が提案されている。ここでは、2台の原動機駆動型発電機の並列運転において軽負荷で不安定減少の発生が予測される場合には、2台中の1台を待機状態として発電機1台で電力を供給し、重負荷になったら2台並列運転に復帰する方法が提案されている。
そこで、この発明においても、上記参考文献2に記載の技術を用い、軽負荷が発生した場合には、発電機2台中の一方の発電機電圧を低下させ、各発電機の出力側にそれぞれ設けられた整流器ダイオードのブロックによる無負荷待機状態として、他の発電機1台運転で安定した電力を供給するようにして不安定現象を回避させる。
According to Reference 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-079357), in a system in which a plurality of generators driven by a prime mover (prime motor driven generator) are connected, the number of generators operated is changed according to the load. Therefore, a method for ensuring stable operation of the system has been proposed. Here, when the occurrence of instability reduction with light load is predicted in parallel operation of two prime mover-driven generators, power is supplied by one generator with one of the two units in a standby state, A method of returning to parallel operation of two units when a heavy load is reached has been proposed.
Therefore, also in the present invention, when a light load is generated using the technique described in Reference Document 2, one generator voltage in two generators is reduced and provided on the output side of each generator. As a no-load standby state by the block of the rectifier diode thus produced, an unstable phenomenon is avoided by supplying stable power by operating another generator.

例えば、原動機駆動型発電機の安定した2台並列運転の軽負荷条件が、それぞれ25%(合計50%)であると仮定すれば、図7,8(図4も参照)に示す演算部32−1の発電機出力電力PGiが25%以下になったことを検出して、選択した発電機の電圧を低下させて整流器ダイオードブロック状態として無負荷待機状態にする。
待機状態とする発電機は、図10に示す発電機選択スイッチ26C(CSG)で選択し、例えば、1に切替えた場合は、軽負荷になったときに1号発電機が電圧を低下させ、整流器ダイオードブロックによる無負荷待機状態として、2号発電機1台の運転で電力を供給することとする。
For example, if it is assumed that the light load conditions for stable parallel operation of two motor-driven generators are 25% (50% in total), the calculation unit 32 shown in FIGS. 7 and 8 (see also FIG. 4). -1 generator output power PGi is detected to be 25% or less, and the voltage of the selected generator is reduced to enter a no-load standby state as a rectifier diode block state.
The generator to be set in the standby state is selected by the generator selection switch 26C (CSG) shown in FIG. 10, for example, when switched to 1, the first generator reduces the voltage when the load becomes light, In the no-load standby state by the rectifier diode block, power is supplied by operating one No. 2 generator.

1…電池(B)、2,10,16,18…電圧検出器、3,9,15,17…電流検出器、4…原動機(DE)、5…発電機(G)、6…発電機励磁装置(EX)、7…励磁コイル、8…整流器(Di)、11…遮断器(SWG)、12…推進電動機(M)、13…速度検出器(TD)、14…電力変換装置(INV)、19,20,24,27…切替スイッチ、21〜23,25,26,28,32−20,32−23…設定器、29〜31…表示灯、32…システム制御装置、32−C…電力演算部、32−G…発電機制御部、32−M…電動機制御部、32−1〜32−8…演算部、32−9…回転速度状態検出部、32−10,32−19…スイッチ、32−11…模擬電力発生部、32−12,32−13…判別部、32−14,32−17…信号切替部、32−15,32−18…信号時間設定部、32−16…回転速度制限部、33…補機。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery (B), 2, 10, 16, 18 ... Voltage detector, 3, 9, 15, 17 ... Current detector, 4 ... Motor | power_engine (DE), 5 ... Generator (G), 6 ... Generator Excitation device (EX), 7 ... Excitation coil, 8 ... Rectifier (Di), 11 ... Circuit breaker (SWG), 12 ... Propulsion motor (M), 13 ... Speed detector (TD), 14 ... Power converter (INV) ), 19, 20, 24, 27 ... changeover switch, 21-23, 25, 26, 28, 32-20, 32-23 ... setter, 29-31 ... indicator lamp, 32 ... system control device, 32-C ... Power calculation unit, 32-G ... Generator control unit, 32-M ... Motor control unit, 32-1 to 32-8 ... Calculation unit, 32-9 ... Rotational speed state detection unit, 32-10, 32-19 ... Switch, 11-11 ... Simulated power generation unit, 32-12, 32-13 ... Distinction unit, 32-14, 32-17 ... Signal switching unit, 32-15, 32-18 ... Time setting unit, 32-16 ... rotation speed limiting portion, 33 ... auxiliary equipment.

Claims (10)

電池と、この電池を充電する発電機とからなるハイブリッド接続の電源であって、発電機で電池を充電しながら推進電動機および補機へ電力を供給して運転する電気推進システムにおいて、
充電電力実際値と充電電力設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電力制御部を備え、この充電電力制御部による定電力充電方式の充電動作を実行可能にしたことを特徴とする発電機の制御方式。
In an electric propulsion system that is a hybrid connection power source composed of a battery and a generator that charges the battery, and supplies power to the propulsion motor and auxiliary equipment while charging the battery with the generator,
A charging power control unit that adjusts the generator voltage so that the deviation between the actual charging power value and the set charging power value is zero, and the charging operation of the constant power charging method by this charging power control unit has been made possible. A generator control system characterized by
充電電圧実際値を検出する電池電圧検出器と、充電電流実際値を検出する電池電流器検出器と、前記充電電圧実際値と前記充電電流実際値との積を前記充電電力実際値として出力する充電電力演算部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の発電機の制御方式。   A battery voltage detector for detecting a charging voltage actual value, a battery current detector detector for detecting a charging current actual value, and a product of the charging voltage actual value and the charging current actual value is output as the charging power actual value. The generator control method according to claim 1, further comprising a charging power calculation unit. 前記充電電圧実際値と充電電圧設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電圧制御部と、前記充電電流実際値と充電電流設定値との偏差が零になるように発電機電圧を調整する充電電流制御部とをさらに備え、前記充電電圧制御部による定電圧充電方式と,前記充電電流制御部による定電流充電方式と,前記充電電力制御部による定電力充電方式との3種類の充電方式の充電動作を選択的に実行可能にしたことを特徴とする請求項2に記載の発電機の制御方式。   A charging voltage controller that adjusts the generator voltage so that the deviation between the actual charging voltage value and the charging voltage setting value is zero; and the deviation between the actual charging current value and the charging current setting value is zero. A charging current control unit for adjusting a generator voltage; a constant voltage charging method by the charging voltage control unit; a constant current charging method by the charging current control unit; and a constant power charging method by the charging power control unit; The generator control method according to claim 2, wherein the charging operation of the three types of charging methods can be selectively executed. 初期充電時から終期充電時までの充電を、充電の進行とともに前記充電電力設定値を段階的に減少させていく多段定電力充電方式で充電することによって充電時間の短縮を図るとともに、発電機容量の増加を抑制することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の発電機の制御方式。   While charging from the initial charging to the final charging is performed by a multi-stage constant power charging method in which the charging power set value is decreased step by step as the charging progresses, the charging time is shortened and the generator capacity The control method of the generator as described in any one of Claims 1-3 which suppresses the increase in these. 前記定電力充電方式で選択可能なモードとして電池優先モードと電動機機優先モードとの2つの優先モードを設け、電池優先モードで電池充電電力が増加したときは、発電機出力限度内において推進電動機回転速度を低下させて得た電力を電池充電電力に充当し、また、電動機優先モードで推進電動機電力が増加したときには、発電機出力限度内において前記充電電力設定値の調整により電池充電電力を低減させて得た電力を推進電動機電力に充当するようにしたことを特徴とする請求項3または4に記載の発電機の制御方式。   Two priority modes, a battery priority mode and a motor priority mode, are provided as selectable modes in the constant power charging method. When the battery charge power increases in the battery priority mode, the propulsion motor rotation is within the generator output limit. The electric power obtained by reducing the speed is applied to the battery charging power, and when the propulsion motor power increases in the motor priority mode, the battery charging power is reduced by adjusting the charging power setting value within the generator output limit. The generator control method according to claim 3 or 4, wherein the electric power obtained in this way is applied to propulsion motor electric power. 前記2つの優先モードを解除する切モードを設け、この切モードでは前記定電圧,定電流および定電力のいずれかの充電方式で電池の充電を可能にしたことを特徴とする請求項5に記載の発電機の制御方式。   6. The off mode for canceling the two priority modes is provided, and in this off mode, the battery can be charged by any one of the constant voltage, constant current, and constant power charging methods. Generator control system. 前記推進電動機を停止から運転、または運転から停止とする操作に伴って発生する負荷変動に対し、前記発電機を駆動する発電機駆動用原動機の回転速度を一定に保つ原動機ガバナー装置の制御が追従できるように、推進電動機の回転速度変化時間を設定可能にしたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の発電機の制御方式。   Control of the prime mover governor device that keeps the rotational speed of the generator driving motor that drives the generator constant follows the load fluctuation that occurs when the propulsion motor is operated from stop to operation or from operation to stop. The generator control method according to any one of claims 1 to 6, wherein the rotation speed change time of the propulsion motor can be set so as to be able to. 前記推進電動機の急速停止操作をしたときは、急速停止により発生する推進電動機の減少電力を模擬電力として一時的に電池充電電力に充当し、前記模擬電力が充当された充電電力設定値に基づいて前記充電電力制御部による充電動作を行なうことにより、発電機駆動用原動機に与える急激な負荷変動を抑制し、原動機ガバナー装置の制御が追従できるようにすることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の発電機の制御方式。   When a rapid stop operation of the propulsion motor is performed, the reduced power of the propulsion motor generated by the rapid stop is temporarily applied to the battery charge power as a simulated power, and based on the charge power set value to which the simulated power is applied The charging operation by the charging power control unit is performed to suppress a sudden load fluctuation applied to the generator driving prime mover so that the control of the prime mover governor device can be followed. The generator control method according to any one of the above. 前記模擬電力が充当された充電電力設定値に基づいて前記充電電力制御部による充電動作を行なう際に電池電圧が所定値を超えるときは、発電機出力電圧が制限電圧値を超えないように前記充電電力設定値を低下させることを特徴とする請求項8に記載の発電機の制御方式。   When the battery voltage exceeds a predetermined value when performing the charging operation by the charging power control unit based on the charging power setting value to which the simulated power is applied, the generator output voltage does not exceed the limit voltage value. The generator control method according to claim 8, wherein the charging power set value is lowered. 前記発電機駆動用原動機を停止させるに当っては、発電機負荷が無負荷になったことを検出して発電機を停止させ、発電機駆動用原動機の急激な負荷減少を回避させることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1つに記載の発電機の制御方式。   In stopping the generator driving prime mover, the generator load is detected by detecting that the generator load has become unloaded, and a sudden load decrease of the generator driving prime mover is avoided. The control method of the generator as described in any one of Claims 7-9.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003737A (en) * 2012-06-15 2014-01-09 Denso Corp Charge controller
KR101479399B1 (en) 2013-04-30 2015-01-05 세방전지(주) Energy storage system capable of charging by one or more mode and control method thereof
JP2015033193A (en) * 2013-08-01 2015-02-16 富士電機株式会社 Power generation control device of electric propulsion system
JP2015100238A (en) * 2013-11-20 2015-05-28 富士電機株式会社 Charge/discharge control system of battery power source
JP2017221020A (en) * 2016-06-07 2017-12-14 本田技研工業株式会社 System and method for power supply

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05316666A (en) * 1992-05-07 1993-11-26 Nippondenso Co Ltd Charge controller for vehicle
JP2002013427A (en) * 2000-06-30 2002-01-18 Komatsu Ltd Speed controller of engine for generator
JP2006192183A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Sanyo Electric Co Ltd Electric golf cart
JP2009262671A (en) * 2008-04-23 2009-11-12 Fuji Electric Systems Co Ltd Control system of vessel electric propulsion system
WO2010061465A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 トヨタ自動車株式会社 Vehicular charging system
JP2010180866A (en) * 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Motor Corp Fuel injection controller of internal combustion engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05316666A (en) * 1992-05-07 1993-11-26 Nippondenso Co Ltd Charge controller for vehicle
JP2002013427A (en) * 2000-06-30 2002-01-18 Komatsu Ltd Speed controller of engine for generator
JP2006192183A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Sanyo Electric Co Ltd Electric golf cart
JP2009262671A (en) * 2008-04-23 2009-11-12 Fuji Electric Systems Co Ltd Control system of vessel electric propulsion system
WO2010061465A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 トヨタ自動車株式会社 Vehicular charging system
JP2010180866A (en) * 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Motor Corp Fuel injection controller of internal combustion engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003737A (en) * 2012-06-15 2014-01-09 Denso Corp Charge controller
KR101479399B1 (en) 2013-04-30 2015-01-05 세방전지(주) Energy storage system capable of charging by one or more mode and control method thereof
JP2015033193A (en) * 2013-08-01 2015-02-16 富士電機株式会社 Power generation control device of electric propulsion system
JP2015100238A (en) * 2013-11-20 2015-05-28 富士電機株式会社 Charge/discharge control system of battery power source
JP2017221020A (en) * 2016-06-07 2017-12-14 本田技研工業株式会社 System and method for power supply

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