JP6071583B2 - 制御装置、過給システム、制御方法およびプログラム - Google Patents
制御装置、過給システム、制御方法およびプログラム Download PDFInfo
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Description
本発明は、制御装置、過給システム、制御方法およびプログラムに関する。
特許文献１には、エンジン本体から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、このタービン部により駆動されてエンジン本体に外気を圧送するコンプレッサ部とを有し、エンジン本体の運転中、常に運転状態とされる少なくとも１台の排気タービン過給機と、エンジン本体から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、このタービン部により駆動されてエンジン本体に外気を圧送するコンプレッサ部と、タービン部およびコンプレッサ部の回転軸と連結される回転軸を有する発電機とを有し、エンジン本体の運転中、排気タービン過給機と並列運転状態とされる少なくとも１台のハイブリッド排気タービン過給機と、排気タービン過給機に取り付けられて排気タービン過給機の回転数を検出する回転センサからの信号を受けて、その信号に応じてハイブリッド排気タービン過給機の発電機に指令信号を発し、ハイブリッド排気タービン過給機の回転数と排気タービン過給機の回転数とが一致するように、発電機の発電量を制御する制御器とを備える過給装置が開示されている。
この過給装置では、複雑な演算を瞬時に処理する高価な制御装置を用いず簡単な構成でハイブリッド排気タービン過給機の回転数を制御し、ハイブリッド排気タービン過給機のサージングを防止することができる。
この過給装置では、複雑な演算を瞬時に処理する高価な制御装置を用いず簡単な構成でハイブリッド排気タービン過給機の回転数を制御し、ハイブリッド排気タービン過給機のサージングを防止することができる。
一般的に、ハイブリッド排気タービン過給機の回転数を制御する場合、回転数を増加させるために発電電力（発電量）を減少させると、必要な発電電力を得られないおそれがある。特許文献１に記載の過給装置のようにサージングを防止可能な過給装置においても、必要な発電電力を得られる可能性を高めることが望ましい。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ハイブリッド過給機など負荷機器を備えた過給機を複数台並列に配置した場合に、サージングを回避し、かつ、必要な発電電力など負荷機器からの必要な出力を得られる可能性を高めることのできる制御装置、過給システム、制御方法およびプログラムを提供することにある。
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による制御装置は、内燃機関の排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備する複数の過給機を制御する制御装置であって、前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得部と、前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当部と、サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定部と、サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定部が判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整部と、過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定部と、回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定部が判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増加させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整部と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の他の一態様による制御装置は、上述の制御装置であって、前記割当部は、少なくとも前記指令値の割当調整が行われる毎に、割当調整にて得られた割合で前記指令値を各負荷機器に割り当てることを特徴とする。
また、本発明の他の一態様による過給システムは、複数の過給機と、前記複数の過給機を制御する制御部とを具備し、前記複数の過給機の各々は、内燃機関の排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備し、前記制御部は、前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得部と、前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当部と、サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定部と、サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定部が判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整部と、過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定部と、回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定部が判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増加させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整部と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の他の一態様による制御方法は、内燃機関の排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備する複数の過給機を制御装置が制御する制御方法であって、前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得ステップと、前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当ステップと、サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定ステップと、サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定ステップにて判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整ステップと、過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定ステップと、回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定ステップにて判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増加させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整ステップと、を具備することを特徴とする。
また、本発明の他の一態様によるプログラムは、内燃機関の排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備する複数の過給機を制御するコンピュータに、前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得ステップと、前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当ステップと、サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定ステップと、サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定ステップにて判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整ステップと、過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定ステップと、回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定ステップにて判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増加させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整ステップと、を実行させるためのプログラムである。
本発明によれば、サージングを回避し、かつ、必要な出力を得られる可能性を高めることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態における過給システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、情報の経路を実線で示し、電力の経路を一点鎖線で示し、吸排気の経路を二点鎖線で示している。
図１において、過給システム１は、制御装置１００と、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ（ｎは、ｎ≧２の整数）とを具備する。ハイブリッド過給機２００−ｉ（ｉは、１≦ｉ≦ｎの整数）は、排気タービン２１０−ｉと、コンプレッサ２２０−ｉと、発電機２３０−ｉと、軸２４０−ｉとを具備する。
加えて、図１には、エンジン９１０と、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎと、系統連係インバータ９３０と、電力系統９４０と、上位装置９５０とが示されている。
図１は、本発明の一実施形態における過給システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、情報の経路を実線で示し、電力の経路を一点鎖線で示し、吸排気の経路を二点鎖線で示している。
図１において、過給システム１は、制御装置１００と、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ（ｎは、ｎ≧２の整数）とを具備する。ハイブリッド過給機２００−ｉ（ｉは、１≦ｉ≦ｎの整数）は、排気タービン２１０−ｉと、コンプレッサ２２０−ｉと、発電機２３０−ｉと、軸２４０−ｉとを具備する。
加えて、図１には、エンジン９１０と、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎと、系統連係インバータ９３０と、電力系統９４０と、上位装置９５０とが示されている。
ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々は、空気の圧縮および発電を行う。ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々は、過給機の一例に該当する。
排気タービン２１０−１〜２１０−ｎは、それぞれ、エンジン９１０の排気により駆動されて、軸２４０−１〜２４０−ｎを回転させる。
軸２４０−１〜２１０−ｎは、それぞれ、排気タービン２１０−１〜２１０−ｎ、コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎおよび発電機２３０−１〜２３０−ｎに接続されている。軸２４０−１〜２１０−ｎは、それぞれ、排気タービン２１０−１〜２１０−ｎが生成する回転力をコンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎおよび発電機２３０−１〜２３０−ｎへ伝達する。
排気タービン２１０−１〜２１０−ｎは、それぞれ、エンジン９１０の排気により駆動されて、軸２４０−１〜２４０−ｎを回転させる。
軸２４０−１〜２１０−ｎは、それぞれ、排気タービン２１０−１〜２１０−ｎ、コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎおよび発電機２３０−１〜２３０−ｎに接続されている。軸２４０−１〜２１０−ｎは、それぞれ、排気タービン２１０−１〜２１０−ｎが生成する回転力をコンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎおよび発電機２３０−１〜２３０−ｎへ伝達する。
コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎは、それぞれ、軸２４０−１〜２４０−ｎを介して排気タービン２１０−１〜２１０−ｎにより駆動され、空気を圧縮してエンジン９１０へ給気する。
発電機２３０−１〜２３０−ｎは、それぞれ、軸２４０−１〜２４０−ｎを介して排気タービン２１０−１〜２１０−ｎによりコンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎとともに駆動され、発電する際に排気タービン２１０−１〜２１０−ｎに対して力学的な負荷を与える。
発電機２３０−１〜２００−ｎの各々は、負荷機器の一例に該当する。但し、本発明における負荷機器は発電機に限らない。例えば、他の機器に動力を供給する負荷機器など、様々な負荷機器を本発明における負荷機器とすることができる。
発電機２３０−１〜２３０−ｎは、それぞれ、軸２４０−１〜２４０−ｎを介して排気タービン２１０−１〜２１０−ｎによりコンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎとともに駆動され、発電する際に排気タービン２１０−１〜２１０−ｎに対して力学的な負荷を与える。
発電機２３０−１〜２００−ｎの各々は、負荷機器の一例に該当する。但し、本発明における負荷機器は発電機に限らない。例えば、他の機器に動力を供給する負荷機器など、様々な負荷機器を本発明における負荷機器とすることができる。
エンジン９１０は、コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎからの給気を受けて燃料を燃焼させ、排気タービン２１０−１〜２１０−ｎへ排気を供給する。エンジン９１０は、内燃機関の一例に該当する。
電力系統９４０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎなどの電源装置からの電力を電力負荷（電力を消費する機器）へ供給する。
例えば、過給システム１が船舶に設けられており、電源装置として発電機２３０−１〜２３０−ｎとディーゼル発電機とが設置されている場合、電力系統９４０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎやディーゼル発電機からの電力を、船内の各機器へ供給する。定速航行中などはディーゼル発電機が停止し、発電機２３０−１〜２３０−ｎが、船内にて必要な電力の全てを発電する。
電力系統９４０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎなどの電源装置からの電力を電力負荷（電力を消費する機器）へ供給する。
例えば、過給システム１が船舶に設けられており、電源装置として発電機２３０−１〜２３０−ｎとディーゼル発電機とが設置されている場合、電力系統９４０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎやディーゼル発電機からの電力を、船内の各機器へ供給する。定速航行中などはディーゼル発電機が停止し、発電機２３０−１〜２３０−ｎが、船内にて必要な電力の全てを発電する。
コンバータ９２０−１〜９２０−ｎと系統連係インバータ９３０とで、発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電電力の電圧を変換して電力系統９４０へ供給する。例えば、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々が三相交流にて発電してコンバータ９２０−１〜９２０−ｎへ出力すると、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎは、それぞれ、発電機２３０−１〜２３０−ｎからの電力を直流に変換して系統連係インバータ９３０へ出力する。系統連係インバータ９３０は、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎからの電力を統合して、系統電圧（電力系統９４０に規定されている電圧）の三相交流など電力系統９４０の仕様に応じた電力に変換して電力系統９４０へ出力する。
なお、系統連係インバータ９３０に代えて、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎの各々に１台ずつコンバータを配置するようにしてもよい。
上位装置９５０は、例えば電力系統９４０全体の制御装置など制御装置１００よりも上位側の装置であり、制御装置１００に対して電力指令値を送信する。上位装置９５０が送信する電力指令値は、負荷機器の出力に関する指令値の一例に該当する。
なお、系統連係インバータ９３０に代えて、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎの各々に１台ずつコンバータを配置するようにしてもよい。
上位装置９５０は、例えば電力系統９４０全体の制御装置など制御装置１００よりも上位側の装置であり、制御装置１００に対して電力指令値を送信する。上位装置９５０が送信する電力指令値は、負荷機器の出力に関する指令値の一例に該当する。
制御装置１００は、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎを制御する。制御装置１００は、制御部の一例に該当する。
図２は、制御装置１００の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、制御装置１００は、電力指令値取得部１１０と、状態情報取得部１２０と、サージ判定部１３０と、回転数差判定部１４０と、発電電力決定部１５０と、制御情報出力部１６０とを具備する。発電電力決定部１５０は、電力割当部１５１と、サージング解消電力割当調整部１５２と、回転数差減少電力割当調整部１５３とを具備する。
図２は、制御装置１００の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、制御装置１００は、電力指令値取得部１１０と、状態情報取得部１２０と、サージ判定部１３０と、回転数差判定部１４０と、発電電力決定部１５０と、制御情報出力部１６０とを具備する。発電電力決定部１５０は、電力割当部１５１と、サージング解消電力割当調整部１５２と、回転数差減少電力割当調整部１５３とを具備する。
電力指令値取得部１１０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの出力に関する指令値を取得する。具体的には、電力指令値取得部１１０は、上位装置９５０が送信する電力指令値を受信する。電力指令値取得部１１０は、指令値取得部の一例に該当する。
状態情報取得部１２０は、各機器の状態を示す情報を取得する。例えば、状態情報取得部１２０は、コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎの各々の給気温度や、給気圧力や、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々の回転数を取得する。また、状態情報取得部１２０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々の発電電力や、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々が出力する各相の電圧および電流を取得する。また、状態情報取得部１２０は、エンジン９１０の負荷や回転数を取得する。
状態情報取得部１２０は、各機器の状態を示す情報を取得する。例えば、状態情報取得部１２０は、コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎの各々の給気温度や、給気圧力や、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々の回転数を取得する。また、状態情報取得部１２０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々の発電電力や、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々が出力する各相の電圧および電流を取得する。また、状態情報取得部１２０は、エンジン９１０の負荷や回転数を取得する。
サージ判定部１３０は、状態情報取得部１２０の取得する状態情報に基づいて、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎのうちサージ領域にあるものの有無を判定する。
ここでいうサージないしサージングは、コンプレッサを流れる流量が下流側の圧力との関係において不足することで、圧力や流量の振動などの異常が生じることである。サージングによる振動が激しい場合、コンプレッサや配管系が破損するおそれがある。
また、ここでいうサージ領域とは、サージングが発生すると考えられる流量および圧力比の領域である。後述するように、サージ領域は、コンプレッサマップにおいてサージラインを用いて示される。
ここでいうサージないしサージングは、コンプレッサを流れる流量が下流側の圧力との関係において不足することで、圧力や流量の振動などの異常が生じることである。サージングによる振動が激しい場合、コンプレッサや配管系が破損するおそれがある。
また、ここでいうサージ領域とは、サージングが発生すると考えられる流量および圧力比の領域である。後述するように、サージ領域は、コンプレッサマップにおいてサージラインを用いて示される。
回転数差判定部１４０は、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの回転数差の大きさ（回転数差の絶対値）が回転数差上限値以下か否かを判定する。より具体的には、回転数差判定部１４０は、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎについて、最大の回転数から最小の回転数を減算して回転数差の大きさを算出する。そして、回転数差判定部１４０は、得られた回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定することで、回転数差上限値より大きい回転数差のハイブリッド過給機の有無を判定する。なお、回転数差上限値は、例えば、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの特性に基づく定数として、制御装置１００の管理者が予め設定しておく。
発電電力決定部１５０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に対する発電電力の指令値を決定する。
電力割当部１５１は、電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に、発電電力指令値として割り当てる。電力割当部１５１は、割当部の一例に該当する。
電力割当部１５１は、電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に、発電電力指令値として割り当てる。電力割当部１５１は、割当部の一例に該当する。
サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機有りとサージ判定部１３０が判定すると、サージ領域にあるハイブリッド過給機の負荷を減少させるように発電電力指令値の割当調整を行う。例えば、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機に対して電力割当部１５１が割り当てた発電電力指令値から所定の値を減算する。そして、サージング解消電力割当調整部１５２は、減算分の電力を、他のハイブリッド過給機のいずれかに対して電力割当部１５１が割り当てた発電電力指令値に加算することで、全体の発電電力を一定に保つ。
サージング解消電力割当調整部１５２は、サージング解消割当調整部の一例に該当する。
サージング解消電力割当調整部１５２は、サージング解消割当調整部の一例に該当する。
回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数差上限値より大きい回転数差のハイブリッド過給機有りと回転数差判定部１４０が判定すると、回転数最大のハイブリッド過給機の負荷を増加させ、回転数最小のハイブリッド過給機の負荷を減少させるように発電電力指令値の割当調整を行う。例えば、回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数最小のハイブリッド過給機に対する発電電力指令値から所定の値を減算することで、当該ハイブリッド過給機の発電電力を減少させて回転数を増加させる。また、回転数差減少電力割当調整部１５３は、減少分の電力を、回転数最大のハイブリッド過給機に対する発電電力指令値に加算することで、当該ハイブリッド過給機の発電電力を増加させて回転数を減少させる。
回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数差減少割当調整部の一例に該当する。
回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数差減少割当調整部の一例に該当する。
制御情報出力部１６０は、発電電力決定部１５０が決定した発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に対する発電電力指令値を、系統連係インバータ９３０へ送信する。制御情報出力部１６０からの発電電力指令値を受信した系統連係インバータ９３０は、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎから取得する電力を発電電力指令値に基づいて調整することで、コンバータ９２０−１〜９２０−ｎを介して発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電電力を制御する。このように、制御装置１００は、制御情報出力部１６０から発電電力指令値を送信することで、系統連係インバータ９３０およびコンバータ９２０−１〜９２０−ｎを介して、発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電電力を制御する。
次に、図３〜図９を参照して、ハイブリッド過給機の状態のばらつきによって生じる影響について説明する。
図１に示す構成のように複数のハイブリッド過給機が並列に配置されている場合、ハイブリッド過給機それぞれの仕様の違いにより、性能のばらつきが生じ得る。あるいは、仕様が同じでも個体差、または、エンジンからの配置位置や配管形状の差などにより、性能のばらつきが生じ得る。
図１に示す構成のように複数のハイブリッド過給機が並列に配置されている場合、ハイブリッド過給機それぞれの仕様の違いにより、性能のばらつきが生じ得る。あるいは、仕様が同じでも個体差、または、エンジンからの配置位置や配管形状の差などにより、性能のばらつきが生じ得る。
例えば、ハイブリッド過給機毎の運転時間の違いや、整備時期の違いから性能のばらつきが生じ得る。さらに、ハイブリッド過給機は、発電機を備えている点で、発電機の性能差がコンプレッサの性能にも影響を与えるなど、発電機を備えていない通常の過給機よりも性能のばらつきが生じやすい。また、エンジンからの配置位置や配管形状が異なることで、排気タービンに流入する排気の圧力や温度にばらつきが生じ、これによりハイブリッド過給機の性能のばらつきが生じ得る。
かかるハイブリッド過給機の性能のばらつきは、他のハイブリッド過給機にも影響を及ぼし得る。この点について、図３を参照して説明する。なお、以下では、ハイブリッド過給機が２台（ｎ＝２）の場合を例に説明するが、ハイブリッド過給機が３台以上（ｎ≧３）の場合も同様に、ハイブリッド過給機の性能のばらつきが、他のハイブリッド過給機にも影響を及ぼし得る。
図３は、並列に設置されたハイブリッド過給機とエンジンとの接続関係の例を示す説明図である。同図において、エンジン９１０の具備する吸気室９１１と、エンジン燃焼室９１２と、排気室９１３とが示されている。コンプレッサ２２０−１、２２０−２からの圧縮空気は、いずれも吸気室９１１へ流入し、エンジン燃焼室９１２は、当該圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる。燃焼にて生じる排気（排気ガス）は、排気室９１３を経由して排気タービン２１０−１および２１０−２へ流入する。
ここで、コンプレッサ２２０−１および２２０−２からの圧縮空気は、吸気室９１１で混合されてエンジン燃焼室９１２へ流入する。従って、コンプレッサ２２０−１または２２０−２のいずれか一方の出力する圧縮空気の圧力は、エンジン燃焼室における燃焼状態に影響し、排気タービン２１０−１および２１０−２のいずれへの排気圧力にも影響し得る。例えば、コンプレッサ２２０−２の出力する圧縮空気の圧力が低下すると、排気タービン２１０−１および２１０−２のいずれへの排気圧力も低下し、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２のどちらのトルクも低下し得る。
このように、ハイブリッド過給機の性能のばらつきの影響を他のハイブリッド過給機も分担するように動作する。かかる性能のばらつきの影響の他機器による分担や、次に説明する最大発電電力の設定により、充分な回転数を得られている通常の動作においてはサージングを回避し得る。
このように、ハイブリッド過給機の性能のばらつきの影響を他のハイブリッド過給機も分担するように動作する。かかる性能のばらつきの影響の他機器による分担や、次に説明する最大発電電力の設定により、充分な回転数を得られている通常の動作においてはサージングを回避し得る。
ハイブリッド過給機の回転数の差が大きくなった場合、回転数の小さい（回転速度の遅い）ハイブリッド過給機にサージングが生じ得る。この点について、図４〜図６を参照して説明する。なお、以下では、ハイブリッド過給機が２台（ｎ＝２）の場合を例に説明するが、ハイブリッド過給機が３台以上（ｎ≧３）の場合も同様に、回転数の小さいハイブリッド過給機にサージングが生じ得る。
図４は、ハイブリッド過給機の回転数に大きな差が生じる例における、発電機２３０−１および２３０−２の時刻毎の発電電力を示すグラフである。同図において、線Ｌ１１１は、発電機２３０−１の発電電力を示し、線Ｌ１１２は、発電機２３０−２の発電電力を示す。
図４の例では、線Ｌ１１２に示されるように、特に、発電機２３０−２の発電電力が増加している。
図４の例では、線Ｌ１１２に示されるように、特に、発電機２３０−２の発電電力が増加している。
また、図４では、最大発電電力が示されており、発電機２３０−２の発電電力は、最大発電電力を超えて増加している。一般にハイブリッド過給機には最大発電電力が設定されており、充分な回転数を得られている状態では、最大発電電力の範囲内（すなわち、最大発電電力以下の発電電力）で運転することでサージングを回避することができる。
図５は、ハイブリッド過給機の回転数に大きな差が生じる例における、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の時刻毎の回転数を示すグラフである。同図の時刻Ｔ１１およびＴ１２にて示すように、図５では、図４のグラフと同じ時刻について、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の回転数を示している。
図５において、線Ｌ１２１は、ハイブリッド過給機２００−１の回転数を示し、線Ｌ１２２は、ハイブリッド過給機２００−２の回転数を示す。
図５において、線Ｌ１２１は、ハイブリッド過給機２００−１の回転数を示し、線Ｌ１２２は、ハイブリッド過給機２００−２の回転数を示す。
発電機２３０−２の発電電力の増加（図４の線Ｌ１１２参照）に伴い、発電機２３０−２が排気タービン２１０−２に与える力学的負荷が増大し、線Ｌ１２２に示されるように、ハイブリッド過給機２００−２の回転数が低下している。
また、ハイブリッド過給機２００−２の回転数の低下に伴い、エンジン９１０における燃焼状態が変化し、排気タービン２１０−１および２１０−２のいずれに対する排気圧力も低下している。このため、線Ｌ１２１に示されるように、ハイブリッド過給機２００−１の回転数も幾分低下している。
また、ハイブリッド過給機２００−２の回転数の低下に伴い、エンジン９１０における燃焼状態が変化し、排気タービン２１０−１および２１０−２のいずれに対する排気圧力も低下している。このため、線Ｌ１２１に示されるように、ハイブリッド過給機２００−１の回転数も幾分低下している。
図６は、ハイブリッド過給機の回転数に大きな差が生じる例における、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の状態を示すコンプレッサマップである。同図では、図４や図５のグラフに示されている時刻Ｔ１１からＴ１２までの時間について、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の状態を示している。
図６において、線Ｌ１３１は、ハイブリッド過給機２００−１の状態（特に、流量、および、入口と出口との圧力比）を示し、線Ｌ１３２は、ハイブリッド過給機２００−２の状態を示す。
図６において、線Ｌ１３１は、ハイブリッド過給機２００−１の状態（特に、流量、および、入口と出口との圧力比）を示し、線Ｌ１３２は、ハイブリッド過給機２００−２の状態を示す。
また、線Ｌ１４０は、サージラインを示す。図６において、サージラインである線Ｌ１４０よりも左側（流量の小さい側）の領域Ａ１１は、サージングが発生すると考えられる流量および圧力比の領域であるサージ領域に該当する。
また、線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３およびＬ１５４は、何れもハイブリッド過給機の回転数を、空気温度２０℃の場合に換算した補正回転数にて示す等値線である。これらの線のうち、線Ｌ１５１が最も小さい回転数を示しており、回転数の小さい順に、線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３、Ｌ１５４となっている。
また、線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３およびＬ１５４は、何れもハイブリッド過給機の回転数を、空気温度２０℃の場合に換算した補正回転数にて示す等値線である。これらの線のうち、線Ｌ１５１が最も小さい回転数を示しており、回転数の小さい順に、線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３、Ｌ１５４となっている。
図６の例では、ハイブリッド過給機２００−２が、回転数の低下に伴ってサージ領域に到達しており、サージングが発生しているおそれがある。
このように、回転数の小さいハイブリッド過給機は、比較的サージングが発生し易い。従って、複数のハイブリッド過給機の回転数にばらつきがある場合、回転数の小さいハイブリッド過給機にサージングが発生する恐れがある。
但し、図４に示すようにハイブリッド過給機２００−２は、最大発電電力を超えた発電電力となっている。逆に言えば、充分な回転数を得られている状態では、最大発電電力の範囲内（すなわち、最大発電電力以下の発電電力）で運転することでサージングを回避することができる。
このように、回転数の小さいハイブリッド過給機は、比較的サージングが発生し易い。従って、複数のハイブリッド過給機の回転数にばらつきがある場合、回転数の小さいハイブリッド過給機にサージングが発生する恐れがある。
但し、図４に示すようにハイブリッド過給機２００−２は、最大発電電力を超えた発電電力となっている。逆に言えば、充分な回転数を得られている状態では、最大発電電力の範囲内（すなわち、最大発電電力以下の発電電力）で運転することでサージングを回避することができる。
回転数の小さいハイブリッド過給機におけるサージングを回避するため、複数のハイブリッド過給機の回転数が同じになるように回転数制御を行って、特に回転数の小さいハイブリッド過給機の回転数を大きくすることが考えられる。
しかしながら、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御では、ハイブリッド過給機の回転数を大きくすることで、必要な発電電力を得られないおそれがある。この点について、図７〜図９を参照して説明する。なお、以下では、ハイブリッド過給機が２台（ｎ＝２）の場合を例に説明するが、ハイブリッド過給機が３台以上（ｎ≧３）の場合も同様に、ハイブリッド過給機の回転数を大きくすることで、必要な発電電力を得られないおそれがある。
しかしながら、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御では、ハイブリッド過給機の回転数を大きくすることで、必要な発電電力を得られないおそれがある。この点について、図７〜図９を参照して説明する。なお、以下では、ハイブリッド過給機が２台（ｎ＝２）の場合を例に説明するが、ハイブリッド過給機が３台以上（ｎ≧３）の場合も同様に、ハイブリッド過給機の回転数を大きくすることで、必要な発電電力を得られないおそれがある。
図７は、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御を行う例における、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の時刻毎の回転数を示すグラフである。同図において、線Ｌ２２１は、ハイブリッド過給機２００−１の回転数を示し、線Ｌ２２２は、ハイブリッド過給機２００−２の回転数を示す。
図７〜図９では、過給機状態のばらつきが生じた場合、具体的にはハイブリッド過給機２００−１の吸入空気温度が上昇した場合の例を示しており、吸入空気温度の上昇によって、ハイブリッド過給機２００−１の回転数（線Ｌ２２１参照）が上昇している。そこで、回転数の小さいハイブリッド過給機２００−２の回転数（線Ｌ２２２参照）を増加させて、ハイブリッド過給機２００−１の回転数（線Ｌ２２１参照）と同じにする回転数制御を行っている。
図７〜図９では、過給機状態のばらつきが生じた場合、具体的にはハイブリッド過給機２００−１の吸入空気温度が上昇した場合の例を示しており、吸入空気温度の上昇によって、ハイブリッド過給機２００−１の回転数（線Ｌ２２１参照）が上昇している。そこで、回転数の小さいハイブリッド過給機２００−２の回転数（線Ｌ２２２参照）を増加させて、ハイブリッド過給機２００−１の回転数（線Ｌ２２１参照）と同じにする回転数制御を行っている。
図８は、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御を行う例における、発電機２３０−１および２３０−２の時刻毎の発電電力を示すグラフである。同図の時刻Ｔ２１およびＴ２２にて示すように、図８では、図７のグラフと同じ時刻について、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の回転数を示している。
図８において、線Ｌ２１１は、発電機２３０−１の発電電力を示し、線Ｌ２１２は、発電機２３０−２の発電電力を示す。
図８において、線Ｌ２１１は、発電機２３０−１の発電電力を示し、線Ｌ２１２は、発電機２３０−２の発電電力を示す。
また、図８では、発電機２３０−１および２３０−２に共通の最大発電電力が示されている。上述したように、充分な回転数を得られている状態では、最大発電電力の範囲内（すなわち、最大発電電力以下の発電電力）で運転することでサージングを回避することができる。図８の例では、発電機２３０−１および２３０−２のいずれも、最大発電電力の範囲内で発電を行っている。
また、ハイブリッド過給機２００−２の回転数（図７の線Ｌ２２２参照）を増加させるために、線Ｌ２１２に示されるように、発電機２３０−２は発電電力を減少させて排気タービン２１０に対する力学的な負荷を低減させている。その際、発電機２３０−２は、発電電力を大幅に減少させている。これは、ハイブリッド過給機２００−２の運動エネルギーに対して、発電機２３０−２が発電することで失われるエネルギーが少なく、発電電力の変化が回転数に及ぼす影響が小さいためである。ハイブリッド過給機２００−２に限らず一般に、ハイブリッド過給機の運動エネルギーに対して、発電機が発電することで失われるエネルギーが少なく、従って、発電電力の変化が回転数に及ぼす影響は小さい。
また、ハイブリッド過給機２００−１の発電電力減少に伴い、必要な発電電力を確保するためにハイブリッド過給機２００−２の発電電力を増加させている。但し、発電機２３０−２が発電電力を大幅に減少させている一方で、発電機２３０−１は、最大発電電力の範囲内で発電しており、発電電力の増加は限定的である。このため、発電機２３０−２における発電電力の減少に対して発電機２３０−１における発電電力の増加が小さく、必要な発電電力を得られないおそれがある。
このように、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御を最大発電電力の範囲内で行った場合、各機器の性能や必要な発電電力の大きさによっては、必要な発電電力を得られないおそれがある。
このように、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御を最大発電電力の範囲内で行った場合、各機器の性能や必要な発電電力の大きさによっては、必要な発電電力を得られないおそれがある。
図９は、ハイブリッド過給機の回転数を同じにする回転数制御を行う例における、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の状態を示すコンプレッサマップである。同図では、図７や図８のグラフに示されている時刻Ｔ２１からＴ２２までの時間について、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の状態を示している。
図９において、線Ｌ２３１は、ハイブリッド過給機２００−１の状態（特に、流量、および、入口と出口との圧力比）を示し、線Ｌ２３２は、ハイブリッド過給機２００−２の状態を示す。
なお、サージラインを示す線Ｌ１４０や、ハイブリッド過給機の回転数を、空気温度２０℃の場合に換算した補正回転数にて示す等値線である線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３およびＬ１５４や、サージ領域である領域Ａ１１は、図６の場合と同様である。
なお、サージラインを示す線Ｌ１４０や、ハイブリッド過給機の回転数を、空気温度２０℃の場合に換算した補正回転数にて示す等値線である線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３およびＬ１５４や、サージ領域である領域Ａ１１は、図６の場合と同様である。
図９の例では、発電機２３０−１および２３０−２が、いずれも最大発電電力の範囲内で発電しており、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２のいずれもサージ領域（領域Ａ１１）の外にある。すなわち、発電機２３０−１および２３０−２が、いずれも最大発電電力の範囲内で発電することで、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２のいずれにおいてもサージングは発生していない。
図８を参照して上述した発電電力の不足を回避するため、制御装置１００は、発電電力の制御にて、サージングの回避ないしサージングからの回復を図る。制御装置１００が行う制御の例について、図１０〜図１２を参照して説明する。なお、以下では、ハイブリッド過給機が２台（ｎ＝２）の場合を例に説明するが、ハイブリッド過給機が３台以上（ｎ≧３）の場合も同様である。
図１０は、制御装置１００の制御に基づいて動作する発電機２３０−１および２３０−２の、時刻毎の発電電力の例を示すグラフである。同図において、線Ｌ３１１は、発電機２３０−１の発電電力を示し、線Ｌ３１２は、発電機２３０−２の発電電力を示す。
図１０〜図１２では、図７〜図９の場合と同様、過給機状態のばらつきが生じた場合、具体的にはハイブリッド過給機２００−１の吸入空気温度が上昇した場合の例を示している。一方、図７〜図９を参照して説明した回転数制御とは異なり、制御装置１００は、最大発電電力の範囲内で、発電機２３０−１の発電電力と発電機２３０−２の発電電力とが同じになるように発電電力の制御を行っている。この制御により、発電機２３０−１の発電電力を示す線Ｌ３１１と、発電機２３０−２の発電電力を示す線Ｌ３１２とが重なっている。すなわち、発電機２３０−１の発電電力と発電機２３０−２の発電電力とが同じになっている。また、発電機２３０−１および２３０−２のいずれも、最大発電電力の範囲内で発電している。
図１０〜図１２では、図７〜図９の場合と同様、過給機状態のばらつきが生じた場合、具体的にはハイブリッド過給機２００−１の吸入空気温度が上昇した場合の例を示している。一方、図７〜図９を参照して説明した回転数制御とは異なり、制御装置１００は、最大発電電力の範囲内で、発電機２３０−１の発電電力と発電機２３０−２の発電電力とが同じになるように発電電力の制御を行っている。この制御により、発電機２３０−１の発電電力を示す線Ｌ３１１と、発電機２３０−２の発電電力を示す線Ｌ３１２とが重なっている。すなわち、発電機２３０−１の発電電力と発電機２３０−２の発電電力とが同じになっている。また、発電機２３０−１および２３０−２のいずれも、最大発電電力の範囲内で発電している。
図１１は、制御装置１００の制御に基づいて動作するハイブリッド過給機２００−１および２００−２の、時刻毎の回転数の例を示すグラフである。同図の時刻Ｔ３１およびＴ３２にて示すように、図１１では、図１０のグラフと同じ時刻について、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の回転数を示している。
図１１において、線Ｌ３２１は、ハイブリッド過給機２００−１の回転数を示し、線Ｌ３２２は、ハイブリッド過給機２００−２の回転数を示す。
図１１において、線Ｌ３２１は、ハイブリッド過給機２００−１の回転数を示し、線Ｌ３２２は、ハイブリッド過給機２００−２の回転数を示す。
図１１の例では、ハイブリッド過給機２００−１と２００−２とが、比較的小さい回転数差にて動作している。ハイブリッド過給機２００−１の性能や運転状況と、ハイブリッド過給機２００−１の性能や運転状況とが同じまたは類似している場合、制御装置１００が、発電電力を同じにする制御を行うことで、ハイブリッド過給機２００−１と２００−２とが、同じ回転数または比較的小さい回転数差にて動作することが期待される。
なお、ハイブリッド過給機の回転数差が大きくなった場合、制御装置１００は、後述するように、発電電力の制御にて回転数差を小さくする。
なお、ハイブリッド過給機の回転数差が大きくなった場合、制御装置１００は、後述するように、発電電力の制御にて回転数差を小さくする。
ハイブリッド過給機２００−１と２００−２とが、同じ回転数または比較的小さい回転数差にて動作することで、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２は、いずれもサージングを回避し得る。より具体的には、制御装置１００は、ハイブリッド過給機２００−１と２００−２とのいずれについても回転数を落とさないようにする制御を、比較的容易に行える。充分な回転数を確保することで、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２は、いずれもサージングを回避し得る。
また、制御装置１００は、発電機２３０−１および２３０−２の発電電力の制御を行う点で、比較的容易に、必要な発電電力を発電機２３０−１と２３０−２とに振り分けることができる。この点において、制御装置１００は、比較的容易に必要な発電電力を確保することができる。
図１２は、制御装置１００の制御に基づいて動作するハイブリッド過給機２００−１および２００−２の状態の例を示すコンプレッサマップである。同図では、図１０や図１１のグラフに示されている時刻Ｔ３１からＴ３２までの時間について、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２の状態を示している。
図１２において、線Ｌ３３１は、ハイブリッド過給機２００−１の状態（特に、流量、および、入口と出口との圧力比）を示し、線Ｌ３３２は、ハイブリッド過給機２００−２の状態を示す。
なお、サージラインを示す線Ｌ１４０や、ハイブリッド過給機の回転数を、空気温度２０℃の場合に換算した補正回転数にて示す等値線である線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３およびＬ１５４や、サージ領域である領域Ａ１１は、図６や図９の場合と同様である。
なお、サージラインを示す線Ｌ１４０や、ハイブリッド過給機の回転数を、空気温度２０℃の場合に換算した補正回転数にて示す等値線である線Ｌ１５１、Ｌ１５２、Ｌ１５３およびＬ１５４や、サージ領域である領域Ａ１１は、図６や図９の場合と同様である。
図１２の例では、発電機２３０−１および２３０−２が、いずれも最大発電電力の範囲内で発電しており、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２のいずれもサージ領域（領域Ａ１１）の外にある。すなわち、ハイブリッド過給機２００−１および２００−２のいずれにおいてもサージングは発生していない。
次に、図１３を参照して、制御装置１００の動作について説明する。
図１３は、制御装置１００が行う処理の手順の一例を示すフローチャートである。例えば、制御装置１００は、発電機２３０−１〜２３０−ｎが発電を開始すると、同図の処理を開始する。
図１３は、制御装置１００が行う処理の手順の一例を示すフローチャートである。例えば、制御装置１００は、発電機２３０−１〜２３０−ｎが発電を開始すると、同図の処理を開始する。
図１３の処理において、まず、電力指令値取得部１１０が電力指令値を取得する（ステップＳ１１１）。具体的には、電力指令値取得部１１０は、上位装置９５０が送信する電力指令値を受信する。
なお、電力指令値が変更された場合のみ上位装置９５０が電力指令値を送信するなど、上位装置９５０が電力指令値を送信する時間間隔が長い場合、電力指令値取得部１１０が電力指令値を記憶しておくようにしてもよい。この場合、電力指令値取得部１１０は、上位装置９５０からの電力指令値を受信する毎に記憶している電力指令値を更新する。そして、電力指令値取得部１１０は、ステップＳ１１１や、後述するステップＳ１５１において、記憶している電力指令値を読み出す。
なお、電力指令値が変更された場合のみ上位装置９５０が電力指令値を送信するなど、上位装置９５０が電力指令値を送信する時間間隔が長い場合、電力指令値取得部１１０が電力指令値を記憶しておくようにしてもよい。この場合、電力指令値取得部１１０は、上位装置９５０からの電力指令値を受信する毎に記憶している電力指令値を更新する。そして、電力指令値取得部１１０は、ステップＳ１１１や、後述するステップＳ１５１において、記憶している電力指令値を読み出す。
次に、電力割当部１５１は、電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に均等に割り当てる（ステップＳ１１２）。すなわち、電力割当部１５１は、電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を発電機の台数ｎで除算して、発電機１台あたりの発電電力指令値を算出する。
次に、状態情報取得部１２０は、各機器の状態情報を取得する（ステップＳ１１３）。例えば、上述したように、状態情報取得部１２０は、コンプレッサ２２０−１〜２２０−ｎの各々の給気温度や、給気圧力や、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々の回転数を取得する。また、状態情報取得部１２０は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々の発電電力や、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々が出力する各相の電圧および電流を取得する。また、状態情報取得部１２０は、エンジン９１０の負荷や回転数を取得する。
次に、サージ判定部１３０は、状態情報取得部１２０が取得した状態情報に基づいて、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの全てがサージ領域外にあるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。
サージ領域のハイブリッド過給機有りと判定した場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機の発電電力を減少させる（ステップＳ１４１）。例えば、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機に対する発電電力指令値から所定の値を減算する。あるいは、サージング解消電力割当調整部１５２が、サージ領域にあるハイブリッド過給機に対する発電電力指令値の、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ全体に対する発電電力指令値における割合を所定の割合だけ減少させるようにしてもよい。
サージ領域のハイブリッド過給機有りと判定した場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機の発電電力を減少させる（ステップＳ１４１）。例えば、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機に対する発電電力指令値から所定の値を減算する。あるいは、サージング解消電力割当調整部１５２が、サージ領域にあるハイブリッド過給機に対する発電電力指令値の、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ全体に対する発電電力指令値における割合を所定の割合だけ減少させるようにしてもよい。
さらに、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機に対する発電電力を増加させる（ステップＳ１４２）。
例えば、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域外にあるハイブリッド過給機の各々について、コンプレッサマップにおけるサージラインまでの距離を算出し、算出した距離の最も長いハイブリッド過給機を、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機として検出する。そして、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機に対する発電電力指令値に、ステップＳ１４１で減算した値を加算する。これにより、サージング解消電力割当調整部１５２は、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ全体の発電電力を一定に保つ。
例えば、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域外にあるハイブリッド過給機の各々について、コンプレッサマップにおけるサージラインまでの距離を算出し、算出した距離の最も長いハイブリッド過給機を、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機として検出する。そして、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機に対する発電電力指令値に、ステップＳ１４１で減算した値を加算する。これにより、サージング解消電力割当調整部１５２は、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ全体の発電電力を一定に保つ。
なお、ステップＳ１４１でサージ領域にあるハイブリッド過給機に対する発電電力指令値の割合を減少させたときは、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機に対する発電電力指令値の割合を、ステップＳ１４１で減少させた分だけ増加させる。
なお、サージング解消電力割当調整部１５２が発電電力の加算を行うハイブリッド過給機は、サージ領域から最も離れたハイブリッド過給機に限らず、発電電力を増加させてもサージングが発生しないと予想されるハイブリッド過給機であればよい。さらには、サージング解消電力割当調整部１５２が、発電電力の増加分を、複数のハイブリッド過給機に分担させるようにしてもよい。
ステップＳ１４２の後、ステップＳ１１３へ戻る。
ステップＳ１４２の後、ステップＳ１１３へ戻る。
一方、ステップＳ１１４において、全てのハイブリッド過給機がサージ領域外にあると判定した場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、回転数差判定部１４０が、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎのうち回転数が最大のハイブリッド過給機と回転数が最小のハイブリッド過給機とを検出する（ステップＳ１２１）。
そして、回転数差判定部１４０は、検出した回転数が最大のハイブリッド過給機と回転数が最小のハイブリッド過給機との回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する（ステップＳ１２２）。
そして、回転数差判定部１４０は、検出した回転数が最大のハイブリッド過給機と回転数が最小のハイブリッド過給機との回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する（ステップＳ１２２）。
回転数差の大きさが回転数差上限値より大きい判定した場合（ステップＳ１２２：ＮＯ）、回転数差減少電力割当調整部１５３は、ステップＳ１２１において回転数差判定部１４０が回転数最小のハイブリッド過給機として検出した過給機の回転数を減少させる（ステップＳ１３１）。例えば上述したように、回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数最小のハイブリッド過給機に対する発電電力指令値から所定の値を減算する。
さらに、回転数差減少電力割当調整部１５３は、ステップＳ１２１において回転数差判定部１４０が回転数最大のハイブリッド過給機として検出した過給機の回転数を増加させる（ステップＳ１３２）。例えば上述したように、回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数最大のハイブリッド過給機に対する発電電力指令値に所定の値を加算する。
なお、サージング解消電力割当調整部１５２の場合と同様、ステップＳ１３１において回転数差減少電力割当調整部１５３が、回転数最小のハイブリッド過給機に対する発電電力指令値の、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ全体に対する発電電力指令値における割合を所定の割合だけ減少させるようにしてもよい。この場合、ステップＳ１３２においてサージング解消電力割当調整部１５２は、回転数最大のハイブリッド過給機に対する発電電力指令値の、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎ全体に対する発電電力指令値における割合を、ステップＳ１３１で減少させた分だけ増加させる。
ステップＳ１３２の後、ステップＳ１１３へ戻る。
ステップＳ１３２の後、ステップＳ１１３へ戻る。
一方、回転数差の大きさが回転数差上限値以下であると判定した場合（ステップＳ１２２：ＹＥＳ）、ステップＳ１５１へ進む。ステップＳ１５１における処理は、ステップＳ１１１における処理と同様である。
ステップＳ１５１の後、電力割当部１５１は、ステップＳ１５１において電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を、発電機２３０−１〜２３０−ｎに、発電電力の比を維持して割り当てる（ステップＳ１５２）。例えば、電力割当部１５１は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に対する発電電力の比を算出する。そして、電力割当部１５１は、電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を、算出した比に応じて各発電機に割り当てる。
ステップＳ１５２の後、ステップＳ１１３へ戻る。
ステップＳ１５１の後、電力割当部１５１は、ステップＳ１５１において電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を、発電機２３０−１〜２３０−ｎに、発電電力の比を維持して割り当てる（ステップＳ１５２）。例えば、電力割当部１５１は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に対する発電電力の比を算出する。そして、電力割当部１５１は、電力指令値取得部１１０が取得した電力指令値を、算出した比に応じて各発電機に割り当てる。
ステップＳ１５２の後、ステップＳ１１３へ戻る。
なお、図１３の処理において待ち時間を設けるようにしてもよい。例えば、ステップＳ１５１において、電力指令値取得部１１０が、所定時間の経過を待った後、電力指令値を取得するようにしてもよい。ここでの所定時間は、例えば電力需要の変化の度合いに応じて、制御装置１００の管理者が予め設定しておく。
あるいは、上位装置９５０が一定周期毎に電力指令値を送信するようにし、電力指令値取得部１１０が、当該周期毎にステップＳ１５１における処理を行うようにしてもよい。
このように待ち時間を設けることで、制御装置１００の処理負荷を軽減することができる。
あるいは、上位装置９５０が一定周期毎に電力指令値を送信するようにし、電力指令値取得部１１０が、当該周期毎にステップＳ１５１における処理を行うようにしてもよい。
このように待ち時間を設けることで、制御装置１００の処理負荷を軽減することができる。
以上のように、電力割当部１５１は、指令値（本実施形態では電力指令値）を発電機２３０−１〜２３０−ｎの各々に割り当てる。そして、サージング解消電力割当調整部１５２は、サージ領域にあるハイブリッド過給機有りとサージ判定部１３０が判定すると、当該サージ領域にあるハイブリッド過給機の負荷（本実施形態では発電電力）を減少させるように指令値の割当調整を行う。また、回転数差減少電力割当調整部１５３は、回転数差上限値より大きい回転数差のハイブリッド過給機有りと回転数差判定部１４０が判定すると、回転数最大のハイブリッド過給機の負荷を増加させ、回転数最小のハイブリッド過給機の負荷を減少させるように指令値の割当調整を行う。
回転数差減少電力割当調整部１５３が、回転数最大のハイブリッド過給機の負荷を増加させ、回転数最小のハイブリッド過給機の負荷を減少させることで、ハイブリッド過給機の回転数差を比較的小さくすることができる。ハイブリッド過給機の回転数差を比較的小さくすることで、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々の回転数を落とさないようにする制御を、比較的容易に行える。例えば、発電機２３０−１〜２３０−ｎのいずれもが最大発電電力の範囲内で発電するなどして充分な回転数を確保することで、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎのいずれもがサージングを回避し得る。
さらに、サージング解消電力割当調整部１５２が、サージ領域にあるハイブリッド過給機の負荷を減少させることで、ハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎのいずれもが、より確実にサージングを回避し得る。
また、制御装置１００は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電電力を制御するので、比較的容易に必要な電力を確保することができる。より具体的には、電力割当部１５１が、サージング解消電力割当調整部１５２や、回転数差減少電力割当調整部１５３が、必要な電力を発電機２３０−１〜２３０−ｎに割り当てて、発電機２３０−１〜２３０−ｎに対する発電電力指令値を決定するので、より確実に、必要な電力を確保し得る。
このように、制御装置１００は、サージングを回避し、かつ、必要な発電電力など負荷機器からの必要な出力を得られる可能性を高めることができる。
また、制御装置１００は、発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電電力を制御するので、比較的容易に必要な電力を確保することができる。より具体的には、電力割当部１５１が、サージング解消電力割当調整部１５２や、回転数差減少電力割当調整部１５３が、必要な電力を発電機２３０−１〜２３０−ｎに割り当てて、発電機２３０−１〜２３０−ｎに対する発電電力指令値を決定するので、より確実に、必要な電力を確保し得る。
このように、制御装置１００は、サージングを回避し、かつ、必要な発電電力など負荷機器からの必要な出力を得られる可能性を高めることができる。
なお、電力割当部１５１が、少なくとも発電電力指令値の割当調整が行われる毎に、割当調整にて得られた割合で電力指令値を各負荷機器に割り当てるようにしてもよい。より具体的には、サージング解消電力割当調整部１５２や回転数差減少電力割当調整部１５３が、発電機２３０−１〜２３０−ｎに対する発電電力指令値の割当を調整する毎に、電力割当部１５１が、電力指令値を、各発電機に対する割合を維持して割り当て直すようにしてもよい。この点について、図１４を参照して説明する。
図１４は、制御装置１００が行う処理の手順の、もう１つの例を示すフローチャートである。図１４のステップＳ２１１〜Ｓ２１４、Ｓ２２１〜Ｓ２２２、Ｓ２３１、Ｓ２４１、Ｓ２５１〜Ｓ２５２は、図１３のステップＳ１１１〜Ｓ１１４、Ｓ１２１〜Ｓ１２２、Ｓ１３１、Ｓ１４１、Ｓ１５１〜Ｓ１５２と同様である。
また、図１４のステップＳ２３２、Ｓ２４２における処理は、それぞれ、図１３のステップＳ１３２、Ｓ１４２における処理と同様だが、ステップＳ２３２、Ｓ２４２の処理終了後いずれもステップＳ２５１へ遷移する点で、ステップＳ１３１へ遷移するステップＳ１３２、Ｓ１４２と異なる。
このように、図１４の処理では、サージング解消電力割当調整部１５２や回転数差減少電力割当調整部１５３が発電電力指令値の割当調整を行った際にも、電力割当部１５１が、割当調整にて得られた割合で、電力指令値をハイブリッド過給機２００−１〜２００−ｎの各々に割り当てる。
これにより、発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電する電力と、必要な電力との差を、より小さくすることができる。
これにより、発電機２３０−１〜２３０−ｎの発電する電力と、必要な電力との差を、より小さくすることができる。
なお、制御装置１００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
１ 過給システム
１００ 制御装置
１１０ 電力指令値取得部
１２０ 状態情報取得部
１３０ サージ判定部
１４０ 回転数差判定部
１５０ 発電電力決定部
１５１ 電力割当部
１５２ サージング解消電力割当調整部
１５３ 回転数差減少電力割当調整部
１６０ 制御情報出力部
２００ ハイブリッド過給機
２１０ 排気タービン
２２０ コンプレッサ
２３０ 発電機
２４０ 軸
９１０ エンジン
９２０ コンバータ
９３０ 系統連係インバータ
９４０ 電力系統
９５０ 上位装置
１００ 制御装置
１１０ 電力指令値取得部
１２０ 状態情報取得部
１３０ サージ判定部
１４０ 回転数差判定部
１５０ 発電電力決定部
１５１ 電力割当部
１５２ サージング解消電力割当調整部
１５３ 回転数差減少電力割当調整部
１６０ 制御情報出力部
２００ ハイブリッド過給機
２１０ 排気タービン
２２０ コンプレッサ
２３０ 発電機
２４０ 軸
９１０ エンジン
９２０ コンバータ
９３０ 系統連係インバータ
９４０ 電力系統
９５０ 上位装置
Claims (9)
- 内燃機関のエンジン燃焼室からの排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関の前記エンジン燃焼室へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備する複数の過給機を制御する制御装置であって、
前記エンジン燃焼室からの排気は、共通する排気室を経由して前記複数の過給機の各々の排気タービンに流入するように構成され、
前駆複数の過給機の各々のコンプレッサからの給気は、共通する吸気室を経由して前記エンジン燃焼室に流入するように構成され、
前記制御装置は、
前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得部と、
前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当部と、
サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定部と、
サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定部が判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整部と、
過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定部と、
回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定部が判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増大させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整部と、
を具備することを特徴とする制御装置。 - 前記割当部は、少なくとも前記指令値の割当調整が行われる毎に、割当調整にて得られた割合で前記指令値を各負荷機器に割り当てることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
- 前記回転数差減少割当調整部は、
前記回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定部が判定すると、前記回転数最小の過給機の負荷を減少させるとともに、前記回転数最小の過給機における負荷の減少分を補うために、前記回転数最大の過給機を含む他の一又は複数の過給機の負荷を増大させるように前記指令値の割当調整を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。 - 複数の過給機と、
前記複数の過給機を制御する制御部とを具備し、
前記複数の過給機の各々は、
内燃機関のエンジン燃焼室からの排気により駆動される排気タービンと、
前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関の前記エンジン燃焼室へ給気するコンプレッサと、
前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、
を具備し、
前記エンジン燃焼室からの排気は、共通する排気室を経由して前記複数の過給機の各々の排気タービンに流入するように構成され、
前駆複数の過給機の各々のコンプレッサからの給気は、共通する吸気室を経由して前記エンジン燃焼室に流入するように構成され、
前記制御部は、
前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得部と、
前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当部と、
サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定部と、
サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定部が判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整部と、
過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定部と、
回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定部が判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増大させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整部と、
を具備することを特徴とする過給システム。 - 前記回転数差減少割当調整部は、
前記回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定部が判定すると、前記回転数最小の過給機の負荷を減少させるとともに、前記回転数最小の過給機における負荷の減少分を補うために、前記回転数最大の過給機を含む他の一又は複数の過給機の負荷を増大させるように前記指令値の割当調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の過給システム。 - 内燃機関のエンジン燃焼室からの排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関の前記エンジン燃焼室へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備する複数の過給機を制御装置が制御する制御方法であって、
前記エンジン燃焼室からの排気は、共通する排気室を経由して前記複数の過給機の各々の排気タービンに流入するように構成され、
前駆複数の過給機の各々のコンプレッサからの給気は、共通する吸気室を経由して前記エンジン燃焼室に流入するように構成され、
前記制御方法は、
前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得ステップと、
前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当ステップと、
サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定ステップと、
サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定ステップにて判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整ステップと、
過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定ステップと、
回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定ステップにて判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増大させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整ステップと、
を具備することを特徴とする制御方法。 - 前記回転数差減少割当調整ステップは、
前記回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定ステップにて判定すると、前記回転数最小の過給機の負荷を減少させるとともに、前記回転数最小の過給機における負荷の減少分を補うために、前記回転数最大の過給機を含む他の一又は複数の過給機の負荷を増大させるように前記指令値の割当調整を行うことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。 - 内燃機関のエンジン燃焼室からの排気により駆動される排気タービンと、前記排気タービン毎に設けられ、当該排気タービンにより駆動されて前記内燃機関の前記エンジン燃焼室へ給気するコンプレッサと、前記排気タービンにより前記コンプレッサとともに駆動されて前記排気タービンに負荷を与える負荷機器と、を具備する複数の過給機を制御するコンピュータが読み込み可能なプログラムであって、
前記エンジン燃焼室からの排気は、共通する排気室を経由して前記複数の過給機の各々の排気タービンに流入するように構成され、
前駆複数の過給機の各々のコンプレッサからの給気は、共通する吸気室を経由して前記エンジン燃焼室に流入するように構成され、
前記コンピュータに、
前記負荷機器の出力に関する指令値を取得する指令値取得ステップと、
前記指令値を各負荷機器に割り当てる割当ステップと、
サージ領域にある過給機の有無を判定するサージ判定ステップと、
サージ領域にある過給機有りと前記サージ判定ステップにて判定すると、当該サージ領域にある過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行うサージング解消割当調整ステップと、
過給機の回転数差の大きさが回転数差上限値以下か否かを判定する回転数差判定ステップと、
回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定ステップにて判定すると、回転数最大の過給機の負荷を増大させ、回転数最小の過給機の負荷を減少させるように前記指令値の割当調整を行う回転数差減少割当調整ステップと、
を実行させるためのプログラム。 - 前記回転数差減少割当調整ステップは、
前記回転数差上限値より大きい回転数差の過給機有りと前記回転数差判定ステップにて判定すると、前記回転数最小の過給機の負荷を減少させるとともに、前記回転数最小の過給機における負荷の減少分を補うために、前記回転数最大の過給機を含む他の一又は複数の過給機の負荷を増大させるように前記指令値の割当調整を行うことを特徴とする請求項８に記載のプログラム。
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