JP7288290B2 - 電力システム並びに電力システムを制御する方法及び装置 - Google Patents

電力システム並びに電力システムを制御する方法及び装置 Download PDF

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Description

本開示は、一般に、例えば、但し、必須ではないが、内燃機関によって駆動される発電機、電池、及び／又は燃料電池などの、電気エネルギー供給源を有する電力システムに関する。更に詳しくは、本開示は、電力システムを制御する制御装置、方法、及びコンピュータプログラムに関する。
多くのケースにおいて、電力システムは、電気エネルギー供給源のうちの異なるものが異なる時点において有効となりうるように、そのそれぞれを個々に起動及び停止することができる電気エネルギー供給源を有する。電力システムは、例えば、船舶や連絡船の電気システムの一部分を構成することが可能であり、この場合に、電力システムは、通常、電力を１つ又は複数の推進モーターに、船舶又は連絡船の交流電圧網に、且つ／又は、例えば、１つ又は複数のバウスラスタモーターなどの、その他の負荷に、供給するように、構成されている。モーターは、有利には、直流電圧レールの直流電圧をＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モーターに適した交流電圧に変換するべく、インバータによって供給される交流「ＡＣ」モーターである。電気エネルギー供給源のそれぞれは、例えば、内燃機関によって駆動される発電機、電池、又は燃料電池であってもよい。
上述の種類の電力システムに関係する固有の課題は、最適な又は少なくともほぼ最適な電気エネルギー供給源のサブセットが電力システムのそれぞれの動作状況において有効となるように、電気エネルギー供給源を制御するニーズである。起動又は停止対象の電気エネルギー供給源を選択する際に重要性を有する要因は、電力システムによって生成する必要がある電力、電気エネルギー供給源の稼働費用、電気エネルギー供給源の効率、電気エネルギー供給源の起動特性、電気エネルギー供給源の耐用期間、及び／又は電力システムの動作モードなどのその他の要因である。船舶又は連絡船のケースにおいては、動作モードは、例えば、外洋運航及び港湾運航であってもよい。本明細書においては、効率という用語は、電気エネルギー供給源の出力パワーと電気エネルギー供給源の出力パワー及び損失の合計の間の比率を意味している。起動特性は、例えば、電力を生成するべくエネルギー供給源を起動するのに必要とされる時間及びエネルギーを意味しうる。例えば、充電済みの電池は、電気エネルギーを生成するべく起動するのに、時間と、外部的に付与されたエネルギーと、を必要としないが、例えば、内燃機関によって駆動される発電機は、内燃機関を起動するべく、時間と、外部的に付与されたエネルギーと、を必要としている。
以下は、様々な本発明の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するべく、単純化された概要を提示している。この概要は、本発明の広範な大要ではない。これは、本発明の主要な又は重要な要素を識別することを意図したものではなく、本発明の範囲を線引きすることを意図したものでもない。以下の概要は、本発明の例示用の実施形態の更に詳細な説明に対する前置きとして概略的な形態において本発明のいくつかの概念を提示するものに過ぎない。
本発明によれば、電力システムの１つ又は複数の負荷に対して電力を供給する電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御する新しい方法が提供される。
本発明による方法は、
・電力システムによって生成される電力のターゲット値を受け取るステップと、
・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動するステップであって、制御値は、電力のターゲット値又は電力の実際の値に依存している、ステップと、
・制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止するステップと、
・ターゲット値に従って、且つ、電気エネルギー供給源の有効なものについて定義されたパワー共有に従って、電気エネルギー供給源の有効なものを制御するステップと、
を有する。
電気エネルギー供給源の上述の起動限度及び停止限度のみならず、起動及び停止順序も、電気エネルギー供給源の特性に基づいて、且つ、電力システムの優勢動作モードに基づいて、判定することができる。従って、上述の方法によれば、電気エネルギー供給源の制御においていくつかの要因を考慮することができる。これらの要因は、例えば、電気エネルギー供給源の稼働費用、電気エネルギー供給源の効率、電気エネルギー供給源の起動特性、及び／又は電気エネルギー供給源の耐用期間を含みうる。エネルギー供給源は、有利には、それぞれの時点において有効であるエネルギー供給源がその有利な負荷印加範囲において動作しうるように、起動及び停止される。
又、本発明によれば、電力システムの１つ又は複数の負荷に対して電力を供給する電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御する新しい制御装置が提供される。
本発明による制御装置は、電気エネルギー供給源を制御する制御信号を送信するための信号出力と、電力システムによって生成される電力のターゲット値を受け取るための信号入力と、コントローラと、を有し、コントローラは、
・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動し、この場合に、制御値は、電力のターゲット値又は電力の実際の値に依存しており、
・制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止し、且つ、
・ターゲット値に従って、且つ、電気エネルギー供給源の有効なものについて定義されたパワー共有に従って、電気エネルギー供給源の有効なものを制御する、
ように構成されている。
又、本発明によれば、電力システムの１つ又は複数の負荷に対して電力を供給する電気エネルギー供給源と、電気エネルギー供給源を起動及び停止する本発明による制御装置と、を有する新しい電力システムが提供される。
又、本発明によれば、上述の種類の電力システムを制御する新しいコンピュータプログラムが提供される。本発明によるコンピュータプログラムは、
・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動し、この場合に、制御値は、電力システムによって生成される電力のターゲット値又は電力の実際の値に依存しており、
・制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止し、且つ、
・ターゲット値に従って、且つ、電気エネルギー供給源の有効なものについて定義されたパワー共有に従って、電気エネルギー供給源の有効なものを制御する、
ように、プログラム可能な処理システムを制御するコンピュータ実行可能な命令を有する。
又、本発明によれば、新しいコンピュータプログラムプロダクトが提供される。コンピュータプログラムプロダクトは、本発明に従ってコンピュータプログラムによってエンコーディングされた、例えば、コンパクトディスク「ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）」などの、不揮発性のコンピュータ可読媒体を有する。
本発明のいくつかの例示用の且つ非限定的な実施形態については、添付の従属請求項において記述されている。
構造及び動作方法の両方に関する本発明の様々な例示用の且つ非限定的な実施形態については、その更なる目的及び利点と共に、添付図面との関連において参照された際に、特定の例示用の且つ非限定的な実施形態に関する以下の説明から、十分に理解することができよう。
「有する（ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｔｏ ｉｎｃｌｕｄｅ）」という動詞は、本明細書においては、記述されてはいない特徴の存在を排除することもなく、且つ、これを必要としてもいない、開かれた限定（ｏｐｅｎ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）として使用されている。従属請求項において記述されている特徴は、そうではない旨が明示的に記述されていない限り、相互に自由に組み合わせることができる。更には、「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」の、即ち、単数形の、使用は、本明細書の全体を通じて、複数形を排除するものではないことを理解されたい。
以下、例の意味において、且つ、添付図面を参照し、本発明の例示用の且つ非限定的な実施形態及びその利点について更に詳細に説明する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による電力システムを示す。 電力システムを制御する本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法のフローチャートである。
以下の説明において提供されている特定の例は、添付の請求項の範囲及び／又は適用可能性の限定として解釈してはならない。説明において提供されている例のリスト及び群は、そうではない旨が明示的に記述されていない限り、すべてを網羅するものではない。
図１は、本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による電力システムの概略図を示している。この例示用のケースにおいては、電力システムは、船舶又は連絡船の電気システムの一部分を構成している。電力システムは、電力システムの負荷１２２に対して電力を供給する電気エネルギー供給源１０６、１０７、１０８、及び１０９を有する。この例示用のケースにおいては、電気エネルギー供給源１０６～１１０は、負荷１２２に接続された直流電圧レール１１１に電力を供給するように構成されている。図１に示されている例示用のケースにおいては、負荷１２２は、船舶又は連絡船の推進システム１１９、バウスラスタシステム１２０、及び交流電圧網１２１を有する。負荷１２２は、図１には示されていない電気装置及び／又はシステムを更に有することができる。図１に示されている例示用の電力システムにおいては、電気エネルギー供給源１０６及び１０７のそれぞれは、電池と、電池の直流電圧を直流電圧レール１１１の直流電圧に変換する直流電圧－直流電圧「ＤＣ－ＤＣ」コンバータと、を有する。図１においては、電気エネルギー供給源１０６の電池は、参照符号１１２によって表記されており、且つ、電気エネルギー供給源１０６のＤＣ－ＤＣコンバータは、参照符号１１３によって表記されている。電気エネルギー供給源１０８及び１０９のそれぞれは、内燃機関と、内燃機関によって駆動される発電機と、発電機の電圧を直流電圧レール１１１の直流電圧に変換するコンバータと、を有する。内燃機関は、例えば、ディーゼルエンジンであってもよく、且つ、発電機は、例えば、電気励起型同期発電機、永久磁石同期発電機、又は非同期発電機であってもよい。図１においては、電気エネルギー供給源１０８の内燃機関は、参照符号１１４によって表記されており、電気エネルギー供給源１０８の発電機は、参照符号１１５によって表記されており、且つ、電気エネルギー供給源１０８のコンバータは、参照符号１１６によって表記されている。電気エネルギー供給源１１０は、燃料電池１１７と、燃料電池１１７の直流電圧を直流電圧レール１１１の直流電圧に変換する「ＤＣ－ＤＣ」コンバータ１１８と、を有する。
電力システムは、電気エネルギー供給源１０６～１１０を制御する、本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置１０１を有する。制御装置１０１は、電気エネルギー供給源１０６～１１０を制御する制御信号を送信するための信号出力１０２と、電力システムによって生成される電力Ｐのターゲット値Ｐ＿ｒｅｆを受け取るための信号入力１０３と、を有する。電力システムによって生成される電力Ｐは、電気エネルギー供給源１０６～１１０の個々のものによって生成される電力の合計である。電池１１２が充電される際には、電気エネルギー供給源１０６によって生成される電力が負であることは、注目に値する。対応する方式により、電気エネルギー供給源１０７によって生成される電力も、負でありうる。制御装置１０１は、制御値ＣＶが起動限度Ｌ＿ａｃｔを超過した状況に応答して、電気エネルギー供給源１０６～１１０の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動するように構成されたコントローラ１０４を有する。制御値ＣＶは、電力Ｐのターゲット値Ｐ＿ｒｅｆであってもよい。又、制御値ＣＶは、電力Ｐの実際の値Ｐ＿ａｃｔであってもよい。ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆを制御値ＣＶとして使用する利点は、実際の値Ｐ＿ａｃｔを制御値ＣＶとして使用する際よりも、制御が先取り型となりうるという点にあり、その理由は、ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆのそれぞれの変化と実際の値Ｐ＿ａｃｔの対応する変化の間には、遅延が存在しているからである。無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の１つの電気エネルギー供給源を選択する例示用の方法については、後述する。コントローラ１０４は、上述の制御値ＣＶが停止限度Ｌ＿ｄａｃ未満に降下した状況に応答して、電気エネルギー供給源１０６～１１０の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止するように構成されている。有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の１つの電気エネルギー供給源を選択する例示用の方法については、後述する。
コントローラ１０４は、ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆに従って、且つ、有効な電気エネルギー供給源について定義されたパワー共有に従って、電気エネルギー供給源１０６～１１０の有効なものを制御するように、構成されている。パワー共有は、例えば、それぞれの有効な電気エネルギー供給源が、Ｃ×対象の有効な電気エネルギー供給源の最大電力である電力を生成するべく制御されるように、有効な電気エネルギー供給源の最大パワーに応じたものであってもよく、この場合に、Ｃ≦１であり、Ｃは、有効な電気エネルギー供給源のすべてについて同一であり、且つ、Ｃ×有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計は、ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆである。この例示用のケースにおいては、それぞれの有効な電気エネルギー供給源は、その最大電力の同一の割合を生成するように制御されており、この場合に、割合は、ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆに依存している。又、電気エネルギー供給源１０６～１１０の特性に応じて、相互に等しい電力を生成するように、有効な電気エネルギー供給源を制御することも可能である。
上述の起動限度Ｌ＿ａｃｔは、例えば、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の第１既定割合であってもよい。それぞれの有効な電気エネルギー供給源が、Ｃ×その最大電力を生成するように制御されている例示用のケースにおいては、Ｃが上述の第１既定割合を超過した際に、無効な電気エネルギー供給源のうちの１つが起動されている。上述の停止限度Ｌ＿ｄａｃは、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の第２既定割合であってもよい。それぞれの有効な電気エネルギー供給源が、Ｃ×その最大電力を生成するように制御されている例示用のケースにおいては、Ｃが上述の第２既定割合未満に降下した際に、有効な電気エネルギー供給源のうちの１つが停止されている。第２既定割合は、第１既定割合よりも小さくなっており、即ち、停止限度Ｌ＿ｄａｃは、起動と停止の間における発振を回避するべく、起動限度Ｌ＿ａｃｔよりも小さくなっている。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、上述の制御値ＣＶが起動限度Ｌ＿ａｃｔを超過した際に起動されるように選択された無効な電気エネルギー供給源のうちの１つに関係したデータに基づいて、起動限度Ｌ＿ａｃｔを判定するように、構成されている。起動限度Ｌ＿ａｃｔは、例えば、Ｋ＿ａｃｔ×有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計であってもよく、この場合に、Ｋ＿ａｃｔは、必要な際に起動されるように選択された無効な電気エネルギー供給源に関係したデータに依存している。データは、例えば、必要な際に起動されるように選択された無効な電気エネルギー供給源の起動特性を表現しうる。起動特性は、例えば、電力を生成するべくエネルギー供給源を起動するのに必要とされる時間及びエネルギーを意味しうる。例えば、充電済みの電池は、電気エネルギーを生成するべく起動するために、時間と、外部的に付与されたエネルギーと、を必要とはしないが、例えば、内燃機関によって駆動される発電機は、内燃機関を起動するべく、時間と、外部的に付与されたエネルギーと、を必要としている。従って、例えば、起動されるように選択された無効な電気エネルギー供給源が電池であるケースにおいては、Ｋ＿ａｃｔは、例えば、０．７５であってもよく、即ち、無効な電気エネルギー供給源は、制御値ＣＶが、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の７５％を超過した際に、起動される。別の例として、起動されるように選択された無効な電気エネルギー供給源が、起動のために時間及び外部エネルギーを必要としている内燃機関によって駆動される発電機であるケースにおいては、Ｋ＿ａｃｔは、例えば、０．６０であってもよく、即ち、無効な電気エネルギー供給源は、制御値ＣＶが、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の６０％を超過した時点において、既に起動される。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、有効な電気エネルギー供給源に関係したデータに基づいて、起動限度Ｌ＿ａｃｔを判定するように、構成されている。起動限度Ｌ＿ａｃｔは、例えば、Ｑ＿ａｃｔ×有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計であってもよく、この場合に、Ｑ＿ａｃｔは、有効な電気エネルギー供給源に関係したデータに依存している。データは、例えば、有効な電気エネルギー供給源がその最大の又は少なくともほぼ最大の効率において動作しうる有効な電気エネルギー供給源の有利な負荷印加の範囲を表現しうる。例えば、有効な電気エネルギー供給源のそれぞれが、その有利な負荷印加の範囲内において動作できる場合に、電力システムによって生成される電力Ｐが、例えば、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の５０％．．．７０％である際には、上述のＱ＿ａｃｔは、有効な電気エネルギー供給源の少なくとも１つが、無効な電気エネルギー供給源が起動されない限り、もはや、その有利な負荷印加の範囲において動作できないように電力Ｐが増大した際に、無効な電気エネルギー供給源の起動を開始するように、例えば、０．７５であってもよい。起動は、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計を増大させることになり、且つ、従って、起動は、電力Ｐが有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の有利な割合である状況を回復することができる。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、有効な電気エネルギー供給源のうちの１つのものの可能な停止の後に有効状態に留まる有効な電気エネルギー供給源のうちのものに関係したデータに基づいて、停止限度Ｌ＿ｄａｃを判定するように、構成されている。停止限度Ｌ＿ｄａｃは、例えば、Ｋ＿ｄａｃ×有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計であってもよく、この場合に、Ｋ＿ｄａｃは、可能な停止の後に有効状態に留まる有効な電気エネルギー供給源のうちのものに関係したデータに依存している。データは、例えば、残りの有効な電気エネルギー供給源が、どれだけ迅速に、電力のターゲット値Ｐ＿ｒｅｆの突然の増大に応答できるかを表現しうる。通常、Ｋ＿ｄａｃは、残りの有効なエネルギー供給源がパワーニーズに対して相対的に低速で応答するケースよりも、残りの有効な電気エネルギー供給源が相対的に高速でパワーニーズに対して応答するケースにおいて、相対的に大きくなりうる。別の例においては、上述のデータは、有効な電気エネルギー供給源がその最大の又は少なくともほぼ最大の効率において動作できる有効な電気エネルギー供給源の有利な負荷印加の範囲を表現しうる。例えば、有効な電気エネルギー供給源のそれぞれがその有利な負荷印加の範囲において動作している場合に、電力システムによって生成される電力Ｐが、例えば、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の５０％．．．７０％である際には、上述のＫ＿ｄａｃは、有効な電気エネルギー供給源の少なくとも１つが、有効な電気エネルギー供給源のうちの１つが停止されない限り、もはや、その有利な負荷印加の範囲において動作できないように電力Ｐが減少した際に、有効な電気エネルギー供給源のうちの１つのものの停止を起動するように、例えば、０．４５であってもよい。停止は、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計を減少させることになり、且つ、従って、停止は、電力Ｐが有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の有利な割合である状況を回復することができる。
起動限度Ｌ＿ａｃｔ及び停止限度Ｌ＿ｄａｃを判定する先程提示された原理は、非限定的な例であるに過ぎず、且つ、多くのその他の原理も同様に適用可能でありうることに留意されたい。更には、２つ以上の異なる原理を適用して予備の起動及び停止限度を取得し、且つ、その後に、適切な数学的且つ／又は論理的な演算を使用することにより、予備の起動及び停止限度に基づいて起動及び停止限度Ｌ＿ａｃｔ及びＬ＿ｄａｃを取得するように、起動限度Ｌ＿ａｃｔ及び停止限度Ｌ＿ｄａｃを判定することもできる。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の優勢非活動期間の時間的な長さに基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、起動のニーズが発生した際に、起動されるように、最長時間にわたって無効である無効な電気エネルギー供給源のうちの特定のものを選択することができる。又、エネルギー供給源に固有の重み係数により、無効な電気エネルギー供給源の優勢非活動期間の時間的な長さを重み付けすることもできる。この例示用のケースにおいては、起動のニーズが発生した際に、起動されるように、その重み付けされた優勢非活動期間の時間的長さが最長である無効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。重み係数は、例えば、電気エネルギー供給源の異なるものが、反復的な起動及び停止の異なる適切性を有しているケースにおいて、使用することができる。重み係数は、反復的な起動及び停止にあまり適してはいないエネルギー供給源の場合よりも、反復的な起動及び停止に相対的に適しているエネルギー供給源の場合に、相対的に大きなものとなりうる。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の優勢活動期間の時間的な長さに基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、停止のニーズが発生した際に、停止されるように、最長時間にわたって有効である有効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。又、エネルギー供給源に固有の重み係数により、有効な電気エネルギー供給源の優勢活動期間の時間的長さを重み付けすることもできる。この例示用のケースにおいては、停止のニーズが発生した際に、停止されるように、その重み付けされた優勢活動期間の時間的長さが最長である有効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。重み係数は、例えば、電気エネルギー供給源の異なるものが、反復的な起動及び停止の異なる適切性を有しているケースにおいて、使用することができる。重み係数は、反復的な起動及び停止にあまり適していないエネルギー供給源の場合よりも、反復的な起動及び停止に相対的に適しているエネルギー供給源の場合に、相対的に大きなものとなりうる。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、起動のニーズが発生した際に、起動されるように、その累積サービス時間が最短である無効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。この方式は、電気エネルギー供給源の累積サービス時間を均衡させる傾向を有する。又、エネルギー供給源に固有の重み係数により、無効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間を重み付けすることもできる。この例示用のケースにおいては、起動のニーズが発生した際に、起動されるように、その重み付けされた累積サービス時間が最短である無効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。重み係数は、例えば、電気エネルギー供給源の異なるものが、異なる耐用期間を有しているケースにおいて、使用することができる。重み係数は、相対的に長い耐用期間を有するエネルギー供給源の場合よりも、相対的に短い耐用期間を有するエネルギー供給源の場合に、相対的に大きなものとなりうる。この方式は、電気エネルギー供給源の損耗の速度を均衡させる傾向を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、停止のニーズが発生した際に、停止されるように、その累積サービス時間が最長である有効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。この方式は、電気エネルギー供給源の累積サービス時間を均衡させる傾向を有する。又、エネルギー供給源に固有の重み係数により、有効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間を重み付けすることもできる。この例示用のケースにおいては、停止のニーズが発生した際に、停止されるように、その重み付けされた累積サービス時間が最長である有効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。重み係数は、例えば、電気エネルギー供給源の異なるものが、異なる耐用期間を有するケースにおいて、使用することができる。重み係数は、相対的に長い耐用期間を有するエネルギー供給源の場合よりも、相対的に短い耐用期間を有するエネルギー供給源の場合に、相対的に大きなものとなりうる。この方式は、電気エネルギー供給源の損耗の速度を均衡させる傾向を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の効率に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、起動のニーズが発生した際に、起動されるように、その効率が最高である無効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。この方式は、電力システム全体の損失を極小化する傾向を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、有効な電気エネルギー供給源の効率に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、停止のニーズが発生した際に、停止されるように、その効率が最低である有効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。この方式は、電力システム全体の損失を極小化する傾向を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の稼働費用に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、起動のニーズが発生した際に、起動されるように、その稼働費用／時間単位が最低である無効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。この方式は、電力システム全体の稼働費用を極小化する傾向を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の稼働費用に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。この例示用のケースにおいては、停止のニーズが発生した際に、停止されるように、その稼働費用／時間単位が最大である有効な電気エネルギー供給源の特定のものを選択することができる。この方式は、電力システム全体の稼働費用を極小化する傾向を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、電力システムの優勢動作モードを通知する動作モード信号Ｏｐ＿ｍｏｄｅを受け取るように、構成されている。電力システムが、船舶又は連絡船の電気システムの一部分を構成しているこの例示用のケースにおいては、動作モード信号Ｏｐ＿ｍｏｄｅは、例えば、動作モードが、外洋運航であるのか、停泊場所に向かう際の港湾運航であるのか、或いは、停泊した際の港湾運航であるのか、を表現しうる。コントローラ１０４は、動作モード信号が第１動作モードを通知している状況に応答して、電気エネルギー供給源の第２のものとの関係において、電気エネルギー供給源１０６～１１０の第１のものの起動優先順位を増大させると共に停止優先順位を減少させるように、構成されている。第１動作モードは、例えば、上述の外洋運航であってもよい。この例示用のケースにおいては、燃料の燃焼に基づいた電気エネルギー供給源１０８～１１０の起動優先順位を増大させることが可能であり、且つ、電池に基づいた電気エネルギー供給源１０６及び１０８の起動優先順位を減少させることができる。コントローラ１０４は、動作モード信号が第２動作モードを通知している状況に応答して、電気エネルギー供給源の第２のものとの関係において、電気エネルギー供給源の第１のものの上述の起動優先順位を減少させると共に上述の停止優先順位を増大させるように、構成されている。第２動作モードは、例えば、上述の停泊した際の港湾運航であってもよい。この例示用のケースにおいては、燃料の燃焼に基づいた電気エネルギー供給源１０８～１１０の起動優先順位を減少させることが可能であり、且つ、電池に基づいた電気エネルギー供給源１０６及び１０８の起動優先順位を増大させることが可能であり、その理由は、多くの港湾においては、電池用の充電エネルギーを陸地側から受け取ることができるからである。コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の起動優先順位に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の停止優先順位に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように、構成されている。例えば、安定した外洋運航の際には、港湾内の狭いルートにおいて船舶又は連絡船を運航する際とは異なる有効な電気エネルギー供給源の組を使用することが有利でありうる。例えば、港湾運航の際には、有効な電気エネルギー供給源が、良好なパワー及び操向応答を提供する電気エネルギー供給源であることが有利である。コントローラ１０４は、異なる予め定義された動作モードごとに、起動及び停止優先順位の異なる既定の組を維持するように構成することができる。
起動対象の電気エネルギー供給源を選択すると共に停止対象の電気エネルギー供給源を選択する先程提示した原理は、非限定的な例であるに過ぎず、且つ、多くのその他の原理が同様に適用可能でありうることに留意されたい。更には、適切な数学的且つ／又は論理的な演算を２つ以上の異なる選択原理と関係したデータに対して適用することにより、選択を実行することもできる。データは、例えば、累積サービス時間、効率、稼働費用、起動特性、動作モードに基づいた起動及び停止優先順位などに関する情報を有しうる。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による制御装置においては、コントローラ１０４は、無効な電気エネルギー供給源を起動する際に、起動される電気エネルギー供給源が、電力を生成するための準備が完了した状態となる時点まで、電力システムの負荷を低減するように、構成されている。この構成は、起動の際の電力システムの安定性を改善する。例えば、負荷の低減は、例えば、推進システム１１９の１つ又は複数のコンバータ及び／又は負荷１２２の１つ又は複数のその他の部分を制御することにより、実行することができる。
制御装置１０１の実装形態は、１つ又は複数のアナログ回路、１つ又は複数のデジタル処理回路、又はこれらの組合せに基づいたものであってもよい。それぞれのデジタル処理回路は、適切なソフトウェアが提供されたプログラム可能なプロセッサ回路、例えば、用途に固有の集積回路「ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）」などの専用のハードウェアプロセッサ、或いは、例えば、フィールドプログラム可能なゲートアレイ「ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）」などの構成可能なハードウェアプロセッサであってもよい。更には、制御装置１０１は、１つ又は複数のメモリ回路を有していてもよく、このそれぞれは、例えば、ランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）」であってもよい。
電気エネルギー供給源１０６～１１０は、制御装置１０１に対して、例えば、公称パワー、最大パワー、効率、稼働費用／時間単位、起動特性、並びに／或いは、上述の起動及び停止限度を判定するべく、起動のニーズが発生した際に起動対象のエネルギー供給源を選択するべく、且つ／又は、停止のニーズが発生した際に停止対象のエネルギー供給源を選択するべく、使用されうるその他のパラメータなどのパラメータを有する固定されたフォーマットデータエンティティとして提示することができる。この例示用のケースにおいては、制御装置１０１は、電気エネルギー供給源の異なる組に適しており、その理由は、それぞれの電気エネルギー供給源が、電気エネルギー供給源のタイプとは無関係に、固定されたフォーマットデータエンティティによって表現されているからである。
図２は、電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御する本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法のフローチャートを示している。本発明は、
・電力システムによって生成される電力のターゲット値を受け取る動作２１０と、
・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動する動作２０２であって、制御値は、電力のターゲット値又は電力の実際の値に依存している、動作２０２と、
・制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止する動作２０３と、
・ターゲット値に従って、且つ、電気エネルギー供給源の有効なものについて定義されたパワー共有に従って、電気エネルギー供給源の有効なものを制御する動作２０４と、
を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法においては、起動限度は、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の第１既定割合であり、且つ、停止限度は、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の第２既定割合であり、この場合に、第２既定割合は、第１既定割合よりも小さい。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、制御値が起動限度を超過した際に起動される無効な電気エネルギー供給源の１つのものに関係したデータに基づいて、起動限度を判定するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、有効な電気エネルギー供給源の１つのものの停止の後に有効状態に留まる有効な電気エネルギー供給源のうちのものに関係したデータに基づいて、停止限度を判定するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な実施形態による方法は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の優勢非活動期間の時間的な長さに基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の優勢活動期間の時間的な長さに基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するステップを有する。
本発明の例示的な且つ非限定的な一実施形態による方法は、少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法は、少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の効率に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による方法は、有効な電気エネルギー供給源の効率に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するステップを有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な実施形態による方法は、
・電力システムの優勢動作モードを通知する動作モード信号を受け取るステップと、
・動作モード信号が第１動作モードを通知している状況に応答して、電気エネルギー供給源の第２のものとの関係において、電気エネルギー供給源の第１のものの起動優先順位を増大させると共に停止優先順位を減少させるステップと、
・動作モード信号が第２動作モードを通知している状況に応答して、電気エネルギー供給源の第２のものとの関係において、電気エネルギー供給源の第１のものの起動優先順位を減少させると共に停止優先順位を増大させるステップと、
・少なくとも部分的に、無効な電気エネルギー供給源の起動優先順位に基づいて、無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するステップと、
・少なくとも部分的に、有効な電気エネルギー供給源の停止優先順位に基づいて、有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するステップと、
を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態によるコンピュータプログラムは、本発明の上述の例示用の且つ非限定的な実施形態のいずれかによる方法に関係した動作を実行するように、プログラム可能な処理システムを制御するコンピュータ実行可能命令を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態によるコンピュータプログラムは、電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御するソフトウェアモジュールを有する。ソフトウェアモジュールは、
・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動し、この場合に、制御値は、電力システムによって生成される電力のターゲット値又は電力の実際の値に依存しており、且つ、
・制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止し、且つ、
・ターゲット値に従って、且つ、電気エネルギー供給源の有効なものについて定義されたパワー共有に従って、電気エネルギー供給源の有効なものを制御する、
ように、プログラム可能な処理システムを制御するコンピュータ実行可能命令を有する。
ソフトウェアモジュールは、例えば、プログラム可能な処理システムに適したプログラミングツールによって実装されたサブルーチン又は関数であってもよい。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態によるコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の例示用の一実施形態によるコンピュータプログラムによってエンコーディングされた、例えば、コンパクトディスク「ＣＤ」などの、コンピュータ可読媒体を有する。
本発明の例示用の且つ非限定的な一実施形態による信号は、本発明の例示用の一実施形態によるコンピュータプログラムを定義する情報を搬送するように、エンコーディングされている。
以上において付与された説明において提供されている特定の例は、添付の請求項の範囲及び／又は適用可能性の限定であると解釈してはならない。以上において付与された説明において提供されている例のリスト及び群は、そうではない旨が明示的に記述されていない限り、すべてを網羅したものではない。

Claims (15)

  1. 電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御する制御装置（１０１）であって、
    ・前記電気エネルギー供給源を制御する制御信号を送信するための信号出力（１０２）と、
    ・前記電力システムによって生成される電力のターゲット値を受け取るための信号入力（１０３）と、
    を有する制御装置において、
    ・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動し、この場合に、前記制御値は、前記電力の前記ターゲット値又は前記電力の実際の値に依存しており、
    ・前記制御値が停止限度未満に降下した状態に応答して、前記電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止し、且つ、
    ・前記制御装置が、有効な電気エネルギー供給源のそれぞれに対して、Ｃ×（前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力）であるエネルギー供給源に固有の電力値を計算し、Ｃ≦１であり、Ｃは前記有効な電気エネルギー供給源の全てに対して同一であり、Ｃ×（前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計）は前記ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆであり、対応するエネルギー供給源に固有の電力値の電力を生成するように前記有効な電気エネルギー供給源のそれぞれを制御するように構成されるように、前記ターゲット値に従って、且つ、前記電気エネルギー供給源の前記有効なものについて定義されたパワー共有に従って、前記電気エネルギー供給源の前記有効なものを制御する、
    ように構成されたコントローラ（１０４）を更に有することを特徴とする、制御装置。
  2. 前記起動限度は、前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計の第１既定割合であり、且つ、前記停止限度は、前記有効な電気エネルギー供給源の前記最大電力の前記合計の第２既定割合であり、前記第２既定割合は、前記第１既定割合よりも小さい、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、前記制御値が前記起動限度を超過した際に起動される前記無効な電気エネルギー供給源の前記１つのものに関係したデータに基づいて、前記起動限度を判定するように構成されている、請求項１に記載の制御装置。
  4. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計に基づいて、且つ、前記有効な電気エネルギー供給源の前記１つのものの停止の後に有効状態に留まる前記有効な電気エネルギー供給源のうちのものに関係したデータに基づいて、前記停止限度を判定するように構成されている、請求項１又は３に記載の制御装置。
  5. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記無効な電気エネルギー供給源の優勢非活動期間の時間的な長さに基づいて、前記無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記有効な電気エネルギー供給源の優勢活動期間の時間的な長さに基づいて、前記有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記無効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間に基づいて、前記無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記有効な電気エネルギー供給源の累積サービス時間に基づいて、前記有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように構成されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置。
  9. 前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記無効な電気エネルギー供給源の効率に基づいて、前記無効な電気エネルギー供給源のうちから、起動対象の電気エネルギー供給源を選択するように構成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御装置。
  10. 前記コントローラは、前記有効な電気エネルギー供給源の効率に基づいて、前記有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択するように構成されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御装置。
  11. 前記コントローラは、
    ・前記電力システムの優勢動作モードを通知する動作モード信号を受け取り、
    ・前記動作モード信号が第１動作モードを通知している状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の第２のものとの関係において、前記電気エネルギー供給源の第１のものの起動優先順位を増大させると共に停止優先順位を減少させ、
    ・前記動作モード信号が第２動作モードを通知している状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の前記第２のものとの関係において、前記電気エネルギー供給源の前記第１のものの前記起動優先順位を減少させると共に前記停止優先順位を増大させ、
    ・少なくとも部分的に、前記無効な電気エネルギー供給源の前記起動優先順位に基づいて、前記無効な電気エネルギー供給源から、起動対象の電気エネルギー供給源を選択し、且つ、
    ・少なくとも部分的に、前記有効な電気エネルギー供給源の前記停止優先順位に基づいて、前記有効な電気エネルギー供給源のうちから、停止対象の電気エネルギー供給源を選択する、
    ように構成されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の制御装置。
  12. 電気エネルギー供給源（１０６～１１０）と、前記電気エネルギー供給源を起動及び停止する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置（１０１）と、を有する電力システム。
  13. 前記電気エネルギー供給源のそれぞれは、内燃機関によって駆動される発電機（１１５）、電池（１１２）、燃料電池（１１７）のうちの１つを有する、請求項１２に記載の電力システム。
  14. 電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御する方法であって、前記電力システムによって生成される電力のターゲット値を受け取るステップ（２０１）を有する方法において、
    ・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動するステップ（２０２）であって、前記制御値は、前記電力の前記ターゲット値又は前記電力の実際の値に依存している、ステップ（２０２）と、
    ・前記制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止するステップ（２０３）と、
    ・前記方法が、有効な電気エネルギー供給源のそれぞれに対して、Ｃ×（前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力）であるエネルギー供給源に固有の電力値を計算し、Ｃ≦１であり、Ｃは前記有効な電気エネルギー供給源の全てに対して同一であり、Ｃ×（前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計）は前記ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆであり、対応するエネルギー供給源に固有の電力値の電力を生成するように前記有効な電気エネルギー供給源のそれぞれを制御するステップを含むように、前記ターゲット値に従って、且つ、前記電気エネルギー供給源の前記有効なものについて定義されたパワー共有に従って、前記電気エネルギー供給源の前記有効なものを制御するステップ（２０４）と、
    を更に有することを特徴とする方法。
  15. 電気エネルギー供給源を有する電力システムを制御するコンピュータプログラムであって、
    ・制御値が起動限度を超過した状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の無効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を起動し、この場合に、前記制御値は、前記電力システムによって生成される電力のターゲット値又は前記電力の実際の値に基づいており、且つ、
    ・制御値が停止限度未満に降下した状況に応答して、前記電気エネルギー供給源の有効なもののうちから、１つの電気エネルギー供給源を停止し、且つ、
    ・前記コンピュータプログラムが、有効な電気エネルギー供給源のそれぞれに対して、Ｃ×（前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力）であるエネルギー供給源に固有の電力値を計算し、Ｃ≦１であり、Ｃは前記有効な電気エネルギー供給源の全てに対して同一であり、Ｃ×（前記有効な電気エネルギー供給源の最大電力の合計）は前記ターゲット値Ｐ＿ｒｅｆであり、対応するエネルギー供給源に固有の電力値の電力を生成するように前記有効な電気エネルギー供給源のそれぞれを制御するようにプログラム可能な処理システムを制御するコンピュータ実行可能命令を有するように、前記ターゲット値に従って、且つ、前記電気エネルギー供給源の前記有効なものについて定義されたパワー共有に従って、前記電気エネルギー供給源の前記有効なものを制御する、
    ように、前記プログラム可能な処理システムを制御するコンピュータ実行可能命令を有することを特徴とするコンピュータログラム。
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