JP5935301B2 - 電力供給装置及び供給電力制御方法 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10を搭載したタイヤ式クレーン1の全体図である。
図1に示すように、本実施形態のタイヤ式クレーン1は、外部電源2からの給電を受けて、走行車両としてタイヤ6aによる走行手段6によって走行レーンL上を自走しつつ、コンテナCの積み下ろしを行うものである。なお、外部電源2は、コンテナヤードY内の路面R上に設置された走行レーンLに設けられている。
より具体的には、タイヤ式クレーン1は、タイヤ6aにより路面R上を走行するクレーン本体3と、該クレーン本体3から延び外部電源2に接続されるケーブルである走行給電ケーブル4と、クレーン本体3に設けられて走行給電ケーブル4の巻き取り及び巻き出しを行うケーブルリール5と、クレーン本体3に電力を供給する電力供給装置10とを備える。
図2は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10の構成を示す概略ブロック図である。なお、図2において実線は電気配線を示し、破線は通信回線を示す。
電力供給装置10は、AC/DCコンバータ110(供給部)、母線120、二次電池130、充放電制御装置140、シーケンサ150を備える。
なお、AC/DCコンバータ110による電力制御は、例えば出力電力及び出力電圧をモニタし、また内部で電流値と電圧とに基づいて電力値を算出することで、電力の制御を行う。
充放電制御装置140は、シーケンサ150からの指示に従って二次電池130の充放電の切り替え動作を行う。具体的には、吊下機構9がコンテナCを持ち上げる際には、AC/DCコンバータ110が出力する電力の不足分を二次電池130から供給させ、吊下機構9がコンテナCを下ろす際には、回生により発生する電力を二次電池130に充電させる。
シーケンサ150は、母線120に供給される電力及び二次電池130から流れる電流の電流値に基づいてAC/DCコンバータ110及び充放電制御装置140に対する制御指示を出力する。シーケンサ150は、PLC(Programmable Logic Controller)やリレーによって構成される。なお、シーケンサ150は所定のクロック周期(制御周期)で動作しており、当該クロック周期毎に母線120に供給される電力及び二次電池130の電流値の比較判定処理を実行する。
母線電力検出部151は、母線120に供給される電力の電力値(電力に関連する信号)を検出し、当該電力値を充放電制御部153に通知する。
電流検出部152は、二次電池130から流れる電流の電流値を検出し、当該電流値を判定部154に通知する。
図3は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10の動作を示すフローチャートである。
電力供給装置10が起動すると、AC/DCコンバータ110は外部電源2からの電力を母線120に供給する(ステップS1)。以降、シーケンサ150の母線電力検出部151は、随時母線120に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部152は、随時二次電池130から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力値に基づいて、吊下機構9に要求される電力値を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置140に出力する。これにより、母線120には吊下機構9の動作に充分な電力が供給されることとなる。
図4は、本発明の第1の実施形態による二次電池130の電流値の時間変化とAC/DCコンバータ110の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置10が動作すると、時刻t0から時刻t1までの間、二次電池130の電流値が引き上げ閾値未満であるため、AC/DCコンバータ110は、第1の電力値で母線120に電力を供給する。なお、時刻t0から時刻t1までの間に、吊下機構9がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池130から流れる電流が増加している。
このように、本実施形態によれば、シーケンサ150は、二次電池130の電流値が許容最大電流を超えないように、AC/DCコンバータ110による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池130の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態は、二次電池130の電流値に基づいてAC/DCコンバータ110に下降指示を出力する実施形態であったが、第2の実施形態は、AC/DCコンバータ110に上昇指示を出力した時刻からの経過時間に基づいて下降指示を出力する実施形態である。
計時部155は、判定部154がAC/DCコンバータ110に上昇指示を出力した時刻からの経過時間の計時を行う。
判定部154は、計時部155が計時する経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、AC/DCコンバータ110に下降指示を出力する。なお、上昇継続時間は、吊下機構9によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。なお、タイヤ式クレーン1の運転パターンは決まっているため、予めピーク電力の継続時間は分かっている。
図6は、本発明の第2の実施形態による電力供給装置10の動作を示すフローチャートである。なお、第1の実施形態と同じ動作をするステップについては、同じ符号を用いて説明する。
電力供給装置10が起動すると、AC/DCコンバータ110は外部電源2からの電力を母線120に供給する(ステップS1)。以降、シーケンサ150の母線電力検出部151は、随時母線120に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部152は、随時二次電池130から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力に基づいて、吊下機構9に要求される電力を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置140に出力する。
図7は、本発明の第2の実施形態による二次電池130の電流値の時間変化とAC/DCコンバータ110の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置10が動作すると、時刻t5から時刻t6までの間、二次電池130の電流値が引き上げ閾値未満であるため、AC/DCコンバータ110は、第1の電力値で母線120に電力を供給する。なお、時刻t5から時刻t6までの間に、吊下機構9がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池130から流れる電流値が増加している。
また、第1の実施形態と比較して、調整を必要とする引き下げ閾値の設定が不要となるため、電力供給の制御が容易になるという利点がある。
例えば、上述した実施形態では、電力に関連する信号として電力値を用いて、外部電源から供給される電力の制御を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、電力に関連する信号として電圧を用いて電力の制御を行っても良い。
Claims (3)
- 吊下機構に電力を供給する電力供給装置であって、
吊下機構に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、
前記母線に供給される電力の電力値または電圧の大きさが、前記吊下機構に要求される電力値または電圧の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが前記第1の値より大きい第2の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部と
を備え、
前記供給部は、前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが前記第2の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が、前記吊下機構によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間である上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが前記第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御する
ことを特徴とする電力供給装置。 - 前記第2の値は、前記供給部が、前記電力値または前記電圧の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値である
ことを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。 - 電力を充放電可能な二次電池及び吊下機構に接続された母線に、外部電源から供給部を介して供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、
前記母線に供給される電力の電力値または電圧の大きさが、前記吊下機構に要求される電力値または電圧の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが前記第1の値より大きい第2の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、
前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが前記第2の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が、前記吊下機構によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間である上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力の電力値または電圧の大きさが前記第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと
を備えることを特徴とする供給電力制御方法。
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