KR20100017863A - 하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 - Google Patents
하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100017863A KR20100017863A KR20097026458A KR20097026458A KR20100017863A KR 20100017863 A KR20100017863 A KR 20100017863A KR 20097026458 A KR20097026458 A KR 20097026458A KR 20097026458 A KR20097026458 A KR 20097026458A KR 20100017863 A KR20100017863 A KR 20100017863A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- engine generator
- bus
- amount
- capacitor
- current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 131
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/02—Details of the control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
- H02J7/1492—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
엔진 발전기의 운전을 적절히 제어할 수 있으며, 또한 장치가 대형화되는 것을 방지할 수 있는 하이브리드 전원장치를 제공한다.
엔진 발전기(11)와 축전기(15)를 구비한 전원장치로서, 엔진 발전기(11)와 축전기(15)가 병렬로 접속된, 외부에 전력을 공급하는 직류 모선(La)과, 직류 모선(La)과 엔진 발전기(11) 사이에 설치된 승압 컨버터(13)와, 승압 컨버터(13)를 제어하여, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전력을 조정하는 제어부(17)를 구비하고 있다. 엔진 발전기(11)와 축전기(15) 양쪽으로부터 외부에 전력을 공급할 수 있기 때문에, 엔진 발전기(11)를 소형화하는 것이 가능하게 된다. 제어부(17)에 의하여 승압 컨버터(13)를 제어하면, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전력을 조정할 수 있기 때문에, 전원장치로부터 외부에 공급하는 전력의 변동에 대하여 엔진 발전기(11)의 부하의 변동을 억제할 수 있다.
Description
본 발명은, 하이브리드 전원장치에 관한 것이다. 갠트리 크레인이나 타이어 마운트식 지브 크레인 등의 엔진 발전기를 동력원으로서 가지는 크레인 등에서는, 엔진 발전기와 배터리 등의 축전장치를 구비한 하이브리드 전원에 의하여 모터 등을 구동시키는 기구를 구비한 것이 개발되고 있다.
본 발명은, 이와 같은 갠트리 크레인 등의 설비에 사용되는 하이브리드 전원장치에 관한 것이다.
종래부터 크레인 등에 있어서의 모터나 펌프 등의 전동기를 구동시키는 전력원에는, 디젤 엔진 등을 구비한 엔진 발전기가 사용되고 있다. 이와 같은 크레인 등에서는, 엔진 발전기가 발생시키는 전력을 컨버터와 인버터를 통하여 전동기에 공급하고 있으며, 이 전동기에 전력을 공급하는 회선에는, 배터리 등의 축전기도 인버터와 병렬로 설치되어 있다(예컨대, 특허문헌 1, 2).
이와 같은 특허문헌 1, 2의 기술에서는, 전동기가 필요로 하는 전력이 작을 때에는 잉여 전력을 축전기에 축적해 둘 수 있기 때문에, 에너지의 효율을 높게 할 수 있다. 그리고, 전동기가 필요로 하는 전력이 클 때에는, 엔진 발전기와 축전기 양쪽으로부터 전동기에 전력을 공급할 수 있으므로, 엔진 발전기를 소형화시킬 수 있다는 이점이 있다.
그러나, 특허문헌 1, 2의 기술에서는, 전동기가 필요로 하는 전력에 비례하여 엔진 발전기에 가하여지는 부하가 변동된다. 이 때문에, 전동기가 필요로 하는 전력이 급격히 증가하면, 엔진 발전기에 가하여지는 부하가 급격히 증가하여, 엔진 발전기의 순시(瞬時) 전압이 저하될 가능성이 있다. 극단적인 경우에는 엔진 발전기가 정지되어 버릴 가능성이 있다.
상기와 같이 문제를 해결하는 기술로서, 엔진 발전기가 발생하는 전력을 모두 배터리에 공급하고, 이 배터리로부터만 모터 등에 전력을 공급하는 기술도 개발되어 있다(특허문헌 3).
이 특허문헌 3의 기술에서는, 엔진 발전기는 배터리의 충전에만 사용되므로, 전동기의 요구 전력에 관계없이, 최적인 조건으로 엔진 발전기를 운전시킬 수 있기 때문에, 연비를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
그런데, 특허문헌 3의 기술의 경우에는, 배터리로부터만 전력을 공급하고 있으므로, 모터가 필요로 하는 전력이 변동되어도 엔진 발전기의 부하는 변화하지 않지만, 모터가 요구하는 전력을 확실히 공급하기 위하여서는 대형의 배터리가 필요하게 되기 때문에, 전원장치도 대형화되어 버린다는 문제가 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평11-217193호
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평11-285165호
[특허문헌 3] 일본국 특허공개 제2003-102106호
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
본 발명은 상기 사정을 감안하여, 엔진 발전기의 운전을 적절히 제어할 수 있으며, 또한 장치가 대형화되는 것을 방지할 수 있는 하이브리드 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제1 발명의 하이브리드 전원장치는, 엔진 발전기와 축전기를 구비한 전원장치로서, 상기 엔진 발전기와 상기 축전기가 병렬로 접속된, 외부에 전력을 공급하는 직류 모선과, 상기 직류 모선과 상기 엔진 발전기 사이에 설치되어, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승압 컨버터와, 상기 직류 모선과 상기 축전기 사이에 설치되어, 상기 축전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승강압 컨버터와, 상기 승강압 컨버터 및 상기 승압 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있고, 상기 제어부는, 상기 직류 모선 전압이 상기 엔진 발전기의 출력 전압보다도 높아지도록, 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명의 하이브리드 전원장치는, 제1 발명에 있어서, 상기 제어부는, 외부에 공급하는 공급 전류량의 일부를 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하도록 상기 승압 컨버터를 제어하고, 또한, 상기 직류 모선 전압이 소정의 설정 전압으로 유지되도록 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
제3 발명의 하이브리드 전원장치는, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 제어부는, 외부에 공급하는 전류량 및 상기 축전기의 충전량에 근거하여, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명의 하이브리드 전원장치는, 제1, 제2 또는 제3 발명에 있어서, 상기 직류 모선에는, 상기 엔진 발전기 및 상기 축전기와 병렬로, 전해 콘덴서가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
제5 발명의 하이브리드 전원장치는, 제1, 제2, 제3 또는 제4 발명에 있어서, 상기 엔진 발전기가, 과급기구를 가지는 것이며, 상기 제어부는, 외부에 공급하는 공급 전류량이 증가하였을 때에 있어서, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량의 증가 비율을, 상기 엔진 발전기에 있어서 과급기구를 사용하지 않는 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량을 넘은 후의 전류량의 증가 비율이 상기 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량에 도달할 때까지의 전류량의 증가 비율보다도 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제6 발명의 하이브리드 전원장치의 제어방법은, 엔진 발전기와 축전기를 구비한 전원장치의 제어방법으로서, 상기 전원장치는, 엔진 발전기와 상기 축전기가 병렬로 접속된, 외부에 전력을 공급하는 직류 모선과, 상기 직류 모선과 상기 엔진 발전기 사이에 설치되어, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승압 컨버터와, 상기 직류 모선과 상기 축전기 사이에 설치되어, 상기 축전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승강압 컨버터와, 상기 승강압 컨버터 및 상기 승압 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있고, 상기 제어부에 의하여, 상기 직류 모선 전압이 상기 엔진 발전기의 출력 전압보다도 높아지도록, 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
제7 발명의 하이브리드 전원장치의 제어방법은, 제6 발명에 있어서, 외부에 공급하는 공급 전류량의 일부를 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하도록 상기 승압 컨버터를 제어하고, 또한, 상기 직류 모선 전압이 소정의 설정 전압으로 유지되도록 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
제8 발명의 하이브리드 전원장치의 제어방법은, 제6 또는 제7 발명에 있어서, 외부에 공급하는 전류량 및 상기 축전기의 충전량에 근거하여, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
제9 발명의 하이브리드 전원장치의 제어방법은, 제6, 제7 또는 제8 발명에 있어서, 상기 엔진 발전기가, 과급기구를 가지는 것이며, 외부에 공급하는 공급 전류량이 증가하였을 때에 있어서, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량의 증가 비율을, 상기 엔진 발전기에 있어서 과급기구를 사용하지 않는 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량을 넘은 후의 전류량의 증가 비율이 상기 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량에 도달할 때까지의 전류량의 증가 비율보다도 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
[발명의 효과]
제1 발명에 따르면, 엔진 발전기와 축전기가 직류 모선에 병렬로 접속되고 있어, 양쪽으로부터 외부에 전력을 공급할 수 있기 때문에, 엔진 발전기와 축전기를 함께 소형화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제어부에 의하여 승압 컨버터를 제어하고 있으므로, 엔진 발전기로부터 직류 모선에 공급하는 전력을 조정할 수 있다. 따라서, 전원장치로부터 외부에 공급하는 전력의 변동에 관계없이, 엔진 발전기의 부하를 조정할 수 있다. 그리고, 제어부에 의하여 직류 모선 전압이 엔진 발전기의 출력 전압보다도 높아지도록 제어함으로써, 엔진 발전기로부터 직류 모선에 공급되는 전류가 무(無)제어 상태가 되는 것을 방지하고 있다. 이 때문에, 승압 컨버터를 제어함으로써 엔진 발전기의 부하 변동을, 항상, 능동적으로 제어할 수 있어, 엔진 발전기의 부하 변동을 설정한 부하 변동률 내로 억제할 수 있다.
제2 발명에 따르면, 엔진 발전기의 출력 전압이 비교적 안정되어 있으므로, 엔진 발전기로부터의 공급 전류를 제한함으로써, 실용적으로 충분한 정도의 정밀도로 엔진 발전기로부터의 공급 전력(엔진 발전기의 부하)을 제어할 수 있다. 한편, 축전기로부터의 공급 전류를 직류 모선 전압을 유지하도록 제어함으로써, 외부로의 공급 전력과 엔진 발전기로부터 공급되는 전력의 차분(差分)을 축전기로부터 공급할 수 있다. 따라서, 엔진 발전기의 공급 전력 및 축전기의 공급 전력을 제어하는 경우에 비하여 제어가 용이하게 된다.
제3 발명에 따르면, 엔진 발전기가 부담하는 전력을 축전기의 충전량도 고려하여 결정하고 있으므로, 축전기의 충전량을 적절히 유지할 수 있어, 과방전 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
제4 발명에 따르면, 전해 콘덴서에 축적되고 있는 전력이 버퍼(buffer)로서 기능하므로, 전원장치로부터 외부에 공급하는 전력이 급격히 변동되었을 때에 있어서의 엔진 발전기의 부하 변동을 자동적으로 완화할 수 있어, 설정한 부하 변동률 내로 억제할 수 있다.
제5 발명에 따르면, 공급 전류량이 변동되었을 때에, 엔진 발전기의 부하가 과대하게 되지 않으므로, 흑연의 발생이나 엔진 발전기의 정지가 생기는 것을 방지할 수 있다.
제6 발명에 따르면, 엔진 발전기와 축전기가 직류 모선에 병렬로 접속되어 있어, 양쪽으로부터 외부에 전력을 공급할 수 있기 때문에, 엔진 발전기와 축전기를 함께 소형화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제어부에 의하여 승압 컨버터를 제어하고 있으므로, 엔진 발전기로부터 직류 모선에 공급하는 전력을 조정할 수 있다. 따라서, 전원장치로부터 외부에 공급하는 전력의 변동에 관계없이, 엔진 발전기의 부하를 조정할 수 있다. 그리고, 직류 모선 전압이 엔진 발전기의 출력 전압보다도 높아지도록 제어함으로써, 엔진 발전기로부터 직류 모선에 공급되는 전류가 무제어 상태가 되는 것을 방지하고 있다. 이 때문에, 승압 컨버터를 제어함으로써 엔진 발전기의 부하 변동을, 항상, 능동적으로 제어할 수 있어, 엔진 발전기의 부하 변동을 설정한 부하 변동률 내로 억제할 수 있다.
제7 발명에 따르면, 엔진 발전기의 출력 전압이 비교적 안정되어 있으므로, 엔진 발전기로부터의 공급 전류를 제한함으로써, 실용적으로 충분한 정도의 정밀도로 엔진 발전기로부터의 공급 전력(엔진 발전기의 부하)을 제어할 수 있다. 한편, 축전기로부터의 공급 전류를 직류 모선 전압을 유지하도록 제어함으로써, 외부로의 공급 전력과 엔진 발전기로부터 공급되는 전력의 차분을 축전기로부터 공급할 수 있다. 따라서, 엔진 발전기의 공급 전력 및 축전기의 공급 전력을 제어하는 경우에 비하여 제어가 용이하게 된다.
제8 발명에 따르면, 엔진 발전기가 부담하는 전력을 축전기의 충전량도 고려하여 결정하고 있으므로, 축전기의 충전량을 적절히 유지할 수 있어, 과방전 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
제9 발명에 따르면, 공급 전류량이 변동하였을 때에, 엔진 발전기의 부하가 과대하게 되지 않으므로, 흑연의 발생이나 엔진 발전기의 정지가 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 1은, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)의 개략 회로도이다.
도 2는, 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량이 급격히 증가한 경우에 있어서의 엔진 발전기(11)가 부담하는 전류량의 변화 상태를 나타낸 도면이다.
*부호의 설명*
10 : 하이브리드 발전장치
11 : 엔진 발전기
13 : 승압 컨버터
15 : 축전기
16 : 승강압 컨버터
17 : 제어부
18 : 전해 콘덴서
A : 작업용 액튜에이터
I : 인버터
M : 전동기
다음으로, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.
본 발명의 하이브리드 전원장치는, 러버 타이어드 갠트리 크레인이나 타이어 마운트식 지브 크레인 등의 기계에 있어서, 윈치나 횡주행장치 등의 작업용 액튜에이터에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 엔진 발전기와 축전기를 가지고, 엔진 발전기의 운전을 적절히 제어할 수 있으며, 또한 장치가 대형화되는 것을 방지할 수 있는 것에 특징을 가지고 있다.
도 1은 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)의 개략 회로도이다. 동(同) 도면에 있어서, 부호 10은 본 실시예의 하이브리드 전원장치를 나타내고 있다. 또한, 부호 A는, 하이브리드 전원장치로부터 전력이 공급되는 작업용 액튜에이터를 나타내고 있다.
여기서, 이하에서는, 작업용 액튜에이터(A)가, 모터 등의 전동기(M), 인버터(I)를 가지는 예를 설명하지만, 인버터(I)는, 전동기(M)와 후술하는 직류 모선(La) 사이에 설치되어 있으면 좋고, 하이브리드 전원장치(10)에 내장되어 있어도 좋다.
도 1에 있어서, 부호 La는, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)로부터 외부에 직류 전력을 공급하는 직류 모선을 나타내고 있다. 이 직류 모선(La)은, 한 쌍의 도전로(導電路)를 가지고 있으며, 이 한 쌍의 도전로 사이에 전해 콘덴서(18)가 설치되어 있다. 이 전해 콘덴서(18)는, 직류 모선(La)에 공급되는 직류 전력을 저장하기도 하고, 또한, 방전하여 직류 모선(La)에 대하여 직류 전력을 공급할 수 있는 것이다. 이 전해 콘덴서(18)는 그 충전율과 직류 모선(La)의 직류 전압의 관계로부터 자동적으로 저장 방전을 행하므로, 전해 콘덴서(18)에 축적되어 있는 전력은 작업용 액튜에이터(A)가 요구하는 전력의 변동에 대하여 버퍼로서 기능한다.
여기서, 인버터(I)나 후술하는 각 컨버터(13, 16)는, 통상, 직류 모선(La)과 병렬로 접속된 전해 콘덴서를 내장하고 있으므로, 이와 같은 전해 콘덴서에 상기 전해 콘덴서(18)의 기능을 행하게 하는 것이라면, 별다른 전해 콘덴서(18)는 설치하지 않아도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 직류 모선(La)에는, 다이오드 컨버터(12), 승압 컨버터(13)를 통하여 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)의 엔진 발전 기(11)가 접속되어 있다.
엔진 발전기(11)는, 교류 전력을 발생시키는 엔진 발전기로서, 자동 전압 조정기(AVR)를 가지고 있으며, 출력 전압의 변동이 적은 것이다. 이 엔진 발전기(11)는, 다이오드 컨버터(12)에 의하여 발생한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 승압 컨버터(13)에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
여기서, 엔진 발전기(11)는, 터보 차저(turbo charger) 등의 과급기구를 구비한 디젤 발전기 등을 채용할 수 있지만, 교류 전력을 발생시키는 엔진 발전기라면, 특별히 한정은 없다.
또한 여기서, 엔진 발전기에 의하여 발생한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 기기는 다이오드 컨버터에 한정되지 않는다.
다이오드 컨버터(12)에 의하여 변환된 직류 전력은, 승압 컨버터(13)를 통하여 직류 모선(La)에 공급되도록 구성되어 있다.
이 승압 컨버터(13)는, 다이오드 컨버터(12)에 의하여 변환된 직류 전력의 전압(이하, 엔진측 전압이라 함)을 승압하여 출력하는 기능을 가지는 것이며, 제어부(17)로부터의 지령에 근거하여 작동하도록 되어 있다. 구체적으로는, 제어부(17)로부터의 지령에 근거하여, 승압 컨버터(13)는 다이오드 컨버터(12)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량을 제어하고 있고, 이 전류량을 제어함으로써, 직류 모선(La)에 대하여 공급하는 직류 전력량, 직류 전력을 공급하는 시간 및 타이밍을 조정하고 있는 것이다.
이 때문에, 승압 컨버터(13)를 제어하면, 소망의 타이밍에 소망의 시간만큼, 바꿔 말하면, 소망의 타이밍에 소망의 양만큼, 엔진측 전압보다도 높은 전압의 직류 전력을 직류 모선(La)에 공급할 수 있는 것이다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 직류 모선(La)에는, 승강압 컨버터(16)를 통하여, 충방전(充放電)이 가능한 배터리나 커패시터 등의 축전기(15)가, 상기 엔진 발전기(11)와 병렬이 되도록 접속되어 있다. 즉, 축전기(15)도 승강압 컨버터(16)를 통하여, 직류 모선(La)을 통과하여 작업용 액튜에이터(A)에 전력을 공급할 수 있도록 되어 있다.
승강압 컨버터(16)는, 축전기(15)로부터 공급되는 직류 전력의 전압(이하, 축전기측 전압이라 함)을 승압하여 출력하거나 강압하여 낮게 하는 기능을 가지는 것이며, 승압 컨버터(13)와 마찬가지로, 제어부(17)로부터의 지령에 근거하여 작동하도록 되어 있다. 구체적으로는, 제어부(17)로부터의 지령에 근거하여, 승강압 컨버터(16)는 승압 제어에 의하여 축전기(15)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량을 제어하고 있고, 이 전류량을 제어함으로써, 직류 모선(La)의 전압(전해 콘덴서(18)의 단자 간 전압)이 저하되지 않도록, 직류 모선(La)에 대하여 공급하는 직류 전류를 조정하고 있는 것이다.
또한, 승강압 컨버터(16)는, 강압 제어함으로써, 직류 모선(La)의 전압이 상승하지 않도록 축전기(15)에, 직류 모선(La)으로부터 직류 전류를 공급하는 기능도 가지고 있다.
이 때문에, 승강압 컨버터(16)를 승압 제어하면, 소망의 타이밍에 소망의 시간만큼, 바꿔 말하면, 소망의 타이밍에 소망의 양만큼, 축전기측 전압보다도 높은 전압의 직류 전력을 직류 모선(La)에 공급할 수 있어, 직류 모선(La)을 소정의 설정 전압으로 유지할 수 있는 것이다.
또한, 승강압 컨버터(16)는, 강압 제어하여, 직류 모선(La)의 전압보다도 강압된 축전기측 전압보다도 조금 높은 전압을 축전기(15)측에 출력하여, 축전기(15)에 직류 전력을 공급하는 기능도 가지고 있다. 따라서, 축전기(15)의 충전율이 감소한 경우나 직류 모선(La)의 전압이 소정의 설정 전압보다도 지나치게 높아진 경우에는, 직류 모선(La)으로부터 축전기(15)에 강압한 직류 전력을 공급하여, 축전기(15)를 충전시키는 것도 가능하다.
다음으로, 제어부(17)를 설명한다.
상술한 바와 같이, 제어부(17)는, 승압 컨버터(13) 및 승강압 컨버터(16)의 작동을 제어하여, 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)가 부담하는 전력을 조정하는 기능을 가지는 것이다. 이 제어부(17)에는, 직류 모선(La)의 전압 정보나 작업용 액튜에이터(A)의 인버터(I)에 대하여 흐르는 전류 정보, 축전기(15)의 충전량 정보 등이 입력되어 있으며, 이들 정보에 근거하여 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)가 부담하는 전력을 조정하고 있다.
여기서, 제어부(17)가 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)가 부담하는 직류 전력을 결정하는 방법은 특히 한정되지 않아, 상기 정보 이외의 정보에 근거하여 직류 전력을 결정할 수 있다.
이상과 같은 구성이기 때문에, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)에서는, 엔진 발전기(11)와 축전기(15) 양쪽으로부터 작업용 액튜에이터(A)에 전력을 공급할 수 있다.
그러면, 작업용 액튜에이터(A)가 요구하는 전력이 승압 컨버터(13)를 통하여 엔진 발전기(11)로부터 공급할 수 있는 전력보다 크더라도, 부족한 전력을 축전기(15)에 부담시키는 것이 가능하게 되며, 반대로, 작업용 액튜에이터(A)가 요구하는 전력이 승강압 컨버터(16)를 통하여 축전기(15)로부터 공급할 수 있는 전력보다도 크더라도, 부족한 전력을 엔진 발전기(11)에 부담시키는 것이 가능하게 된다.
즉, 작업용 액튜에이터(A)가 요구하는 최대 전력보다도 작은 전력밖에 공급할 수 없는 발전기(11)나 축전기(15)이더라도, 작업용 액튜에이터(A)를 작동시킬 수 있기 때문에, 엔진 발전기(11)와 축전기(15)를 함께 소형화하는 것이 가능하게 되어, 하이브리드 전원장치(10) 전체로서도 소형화시킬 수 있다.
또한, 제어부(17)에 의하여, 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)의 각각으로부터 직류 모선(La)에 공급하는 직류 전력을 조정할 수 있으므로, 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)의 각각이 부담하는 직류 전력의 비율을 자유롭게 조정할 수 있다.
그러면, 엔진 발전기(11) 및 축전기(15) 중 어느 한쪽의 부하가 지나치게 커지는 것도 방지할 수 있다.
또한, 작업용 액튜에이터(A)가 요구하는 전력, 바꿔 말하면, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)로부터 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전력이 급격히 변동된 경우이더라도, 일시적으로 축전기(15)측의 부담이 많아지도록 제어하면, 엔진 발전기(11)의 부하가 급격히 변동되는 것을 억제할 수 있어, 흑연의 발생이나 엔진 발전기의 긴급정지 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 제어부(17)는 축전기(15)의 충전량도 고려하여 엔진 발전기(11)가 부담하는 전력을 결정하고 있으므로, 축전기(15)의 충전량을 적절히 유지하여, 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)에서는, 제어부(17)에 의하여 직류 모선(La)의 전압이 다이오드 컨버터(12)로부터 승압 컨버터(13)에 공급되는 직류 전력의 전압보다도 항상 높아지도록 승강압 컨버터(16)를 제어하고 있다.
승압 컨버터(13)는 출력 전압을 입력 전압보다도 낮게 할 수 없으므로, 직류 모선(La)의 전압이 엔진측 전압보다도 낮아지면, 승압 컨버터(13)에 의하여 직류 모선(La)에 공급하는 전류를 제어할 수 없게 되어, 다이오드 컨버터(12)로부터 직류 모선(La)에 무제한으로 전류가 공급되게 된다. 바꿔 말하면, 승압 컨버터(13)에 의하여 엔진 발전기(11)의 부하를 제어할 수 없게 되어, 무제한으로 흐르는 전류를 공급하기 위하여 엔진 발전기(11)가 작동하게 된다. 그러면, 엔진 발전기(11)에는 과잉의 부하가 가하여지게 되어, 흑연의 발생을 생기게 하거나, 최악의 경우에는 엔진 발전기(11)가 정지하는 경우도 있다.
그러나, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)에서는, 제어부(17)에 의하여 직류 모선(La)의 전압이 다이오드 컨버터(12)로부터 승압 컨버터(13)에 공급되는 직류 전력의 전압보다도 항상 높아지도록 승강압 컨버터(16)를 제어하고 있으므로, 상기와 같이 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 승압 컨버터(13)를 제어함으로써, 항상, 엔진 발전기(11)의 부하 변동을 능동적으로 제어할 수 있기 때 문에, 엔진 발전기(11)의 부하 변동을 설정한 부하 변동률 내로 억제할 수 있다.
여기서, 직류 모선(La)의 전압(전해 콘덴서(18)의 단자 간 전압)은 엔진측 전압이나 축전기측 전압보다도 항상 높은 전압으로 유지되는 것이지만, 이 전압값은 엔진 발전기(11)가 공급할 수 있는 최대 전압 및 축전기(15)가 공급할 수 있는 최대 전압보다도 높게 설정되어 있는 것은, 말할 필요도 없다.
또한, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)에서는, 인버터(I)에서 사용되는 전력 대신에, 공급 전류량과 직류 모선(La)의 전압을 검출하여, 직류 모선(La)의 전압을 소정의 설정 전압으로 유지하도록 제어하는 것만으로, 전력 밸런스를 조정하고 있으므로, 제어를 용이하게 할 수 있다.
보통, 엔진 발전기(11)와 축전기(15)로부터 인버터(I)에 전력을 공급하는 경우, 엔진 발전기(11)가 공급하는 전력과 축전기(15)가 공급하는 전력의 합계 전력이 인버터(I)의 전력과 일치하도록 하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 종래는, 인버터(I)에서 사용되는 전력을 검출하여, 이 인버터(I)에서 사용되는 전력에 근거하여 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)의 출력 전압 및 출력 전류를 각각 제어하고 있었다. 그리고, 엔진 발전기(11)와 축전기(15)의 합계 전력이, 인버터(I)에서 사용되는 전력과 일치하도록 제어하고 있었다. 즉, 종래는, 전력을 직접 검출하여 제어한다는 발상에 근거하여 발전장치의 제어를 행하고 있었기 때문에, 전력 밸런스를 조정하는 제어가 매우 복잡하게 되어 있었다.
그러나, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)에서는, 이하와 같은 이유에 의하여 전력 밸런스를 용이하게 조정할 수 있다.
먼저, 엔진 발전기(11)는 출력 전압이 비교적 안정되어 있기 때문에, 제어부(17)는, 공급 전류량에 근거하여 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량을, 승압 컨버터(13)를 제어하여 조정하는 것만으로, 엔진 발전기(11)가 직류 모선(La)에 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(17)는 전류량만으로, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전력(엔진 발전기의 부하)을, 실용적으로 충분한 정도의 정밀도로 제어할 수 있다.
한편, 엔진 발전기(11)는 인버터(I)에서 사용되는 전력의 일부밖에 부담하지 않으므로, 인버터(I)에서 사용되는 전력과 엔진 발전기(11)로부터 공급되는 전력의 차분만큼, 축전기(15)로부터 인버터(I)에 전력을 공급하는 것이 필요하게 된다.
여기서, 직류 모선(La)의 전압이 일정하면, 공급 전류량과 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량의 차분만큼 축전기(15)로부터 전류를 공급하면, 하이브리드 전원장치(10)로부터 공급하는 전력과 인버터(I)에서 사용되는 전력을 일치시킬 수 있다. 바꿔 말하면, 제어부(17)가 승강압 컨버터(16)를 제어하여, 직류 모선(La)의 전압이 일정하게 되도록 축전기(15)로부터 직류 모선(La)에 전류량을 공급하면, 하이브리드 전원장치(10)로부터 공급하는 전력과 인버터(I)에서 사용되는 전력을 일치시킬 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)에서는, 엔진 발전기(11)와 축전기(15)의 합계 전력이나 인버터(I)에서 사용되는 전력을 고려할 필요가 없고, 공급 전류량에 근거하여 엔진 발전기(11)로부터 모선(La)에 공급하는 전류량을 조정하여, 직류 모선(La)의 전압을 설정 전압으로 유지하도록 축전기(15)로부터 직 류 모선(La)에 공급하는 전류량을 조정하는 것만으로, 전력 밸런스를 조정할 수 있기 때문에, 제어를 용이하게 할 수 있는 것이다.
다음으로, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)의 작동을 설명한다.
이하에서는, (1) 작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 대기 상태인 경우, (2) 작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 역행(力行) 상태인 경우, (3) 작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 회생운전을 행하고 있는 경우에 대하여 설명한다.
(1) 작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 대기 상태인 경우
작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 대기 상태, 즉, 인버터(I)가 전동기(M)를 작동시키고 있지 않은 상태에서는, 엔진 발전기(11) 및 축전기(15)로부터 직류 모선(La)에 대한 전력공급은 정지된다.
이 상태에서도, 전해 콘덴서(18)는, 작업용 액튜에이터(A)의 인버터(I)에 전력을 공급하고 있어, 인버터(I) 내의 전해 콘덴서(미도시)에 부속하는 방전 저항기에 흐르는 전류에 의하여 전해 콘덴서(18)의 전압은 서서히 저하된다. 그러면, 전해 콘덴서(18)의 전압이 저하되면, 직류 모선(La)의 전압도 저하된다.
제어부(17)는 직류 모선(La)의 전압을 계측하고 있으므로, 승강압 컨버터(16)를 작동시켜서 직류 모선(La)의 전압이 설정값이 되도록, 축전기(15)로부터 직류 모선(La)에 전력을 공급한다. 구체적으로는, 승강압 컨버터(16)의 승압측 트랜지스터의 게이트 열림 시간을 제어하여 직류 모선(La)에 공급하는 전력을 조정하 여, 직류 모선(La)의 전압을 설정값으로 안정시킨다.
(2) 작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 역행 상태인 경우
작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 역행 상태에 있어서, 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량이 증가하면, 엔진 발전기(11)나 축전기(15)로부터의 공급 전력(공급 전류)으로는, 작업용 액튜에이터(A)가 필요로 하는 전류량을 만족시킬 수 없게 되므로, 전해 콘덴서(18)로부터의 방전에 의하여, 부족한 전류량을 보충한다.
한편, 제어부(17)는 인버터(I)에 대하여 흐르는 전류량(인버터측 전류량)을 검출하고 있고, 이 인버터측 전류량의 변화에 근거하여, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전력, 즉, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량을 결정한다.
여기서, 축전기(15)의 충전량이 적은 경우에는, 축전기(15)의 부담을 억제하도록, 또한, 축전기(15)에 충전을 행할 수 있도록 엔진 발전기(11)의 부하가 결정된다.
엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량이 결정되면, 제어부(17)로부터 승압 컨버터(13)에 지령이 송신되어, 결정된 전류량만큼 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 전류가 공급된다. 구체적으로는, 승압 컨버터(13)의 승압측 트랜지스터의 게이트 열림 시간을 제어하여 직류 모선(La)에 소정의 전류가 공급된다. 다만, 엔진 발전기(11)는 직류 모선(La)에 공급하는 전류량에 따라서 그 출력, 즉, 부하가 변동된다.
여기서, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 대하여 공급되는 전력은, 전동기(M)의 작동에 필요한 전력의 일부(예컨대, 절반 정도)이기 때문에, 전해 콘덴서(18)의 방전은 계속되고, 전해 콘덴서(18)의 단자 간 전압은 저하되어, 직류 모선(La)의 전압도 저하된다.
직류 모선(La)의 전압이 저하되면, 제어부(17)로부터 승강압 컨버터(16)에 지령이 송신되어, 직류 모선(La)의 전압이 설정값이 되도록 축전기(15)로부터 직류 모선(La)에 직류 전력, 즉 전류가 공급된다. 구체적으로는, 승강압 컨버터(16)의 승압측 트랜지스터의 게이트 열림 시간을 제어하여 직류 모선(La)에 소정의 전류가 공급된다.
그러면, 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량과 엔진 발전기(11)로부터 공급되는 전류량의 차분을 축전기(15)로부터 공급할 수 있으며, 또한, 전해 콘덴서(18)에도 충전되기 때문에, 직류 모선(La)의 전압을 설정값으로 유지할 수 있다.
여기서, 엔진 발전기(11)가 터보 차저 등의 과급기구를 가지는 것인 경우, 과급기구가 기능하고 있지 않은 상태(이하, 비과급 상태라 함)에서는, 엔진 발전기(11)의 출력, 즉, 엔진 발전기(11)로부터 얻어지는 전류량이, 과급기구가 기능하고 있는 상태(이하, 과급 상태라 함)보다도 적어진다. 또한, 비과급 상태로부터 엔진 발전기(11)의 부하가 증가하였을 때에, 과급 상태가 될 때까지의 시간 지연(이하, 타임래그라 함)이 존재한다.
그러면, 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량의 급격한 증가에 수반하여 엔진 발전기(11)에 요구되는 전류량을 급격히 증가시킨 경우로서, 그 전류량이, 비과급 상태에 있어서의 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량 이하의 상태로부터 이 최대 전류량 이상으로 변화될 때에는, 타임래그 기간에 엔진 발전기(11)의 부하가 비과급 상태에 있어서의 최대 출력을 넘어 버릴 가능성이 있다. 이 경우에는, 엔진 발전기(11)는 과부하 상태가 되어, 흑연의 발생이나, 최악의 경우에는, 엔진 발전기(11)가 정지될 가능성이 있다.
그래서, 본 실시예의 하이브리드 전원장치(10)는, 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량이 급격히 증가한 경우에는, 이하와 같이 엔진 발전기(11)의 부담 전력, 즉, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량의 변화 상태를 결정하고 있다.
도 2는 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량이 급격히 증가한 경우에 있어서의 엔진 발전기(11)가 부담하는 전류량의 변화 상태를 나타낸 도면이다. 한편, 도 2에서는, 안정 운전시에 있어서, 엔진 발전기(11)로부터 공급하는 전류량이, 하이브리드 전원장치(10)로부터 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량의 절반보다 적은 경우를 나타내고 있지만, 이와 같은 경우에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
먼저, 도 2에 있어서, 실선 RP는, 하이브리드 전원장치(10)로부터 작업용 액튜에이터(A)에 공급하는 전류량(RP)(이하, 단순히 공급 전류량(RP)이라 함)을 나타내고 있다. 또한, 파선 HP는, 공급 전류량(RP)의 절반의 전류량(HP)을 나타내는 라 인이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 비과급 상태나 엔진 발전기(11)가 정지하고 있는 상태로부터, 공급 전류량(RP)이 급격히 증가하면, 엔진 발전기(11)로부터 직류 모선(La)에 공급하는 전류량(이하, 엔진 전류량(EP)이라 함)은, 전류량(HP)의 라인을 따라서 증가하도록 제어된다.
이윽고, 엔진 전류량(EP)이 엔진 발전기(11)에 있어서 비과급 상태의 최대 출력시에 얻어지는 전류량(C)에 도달하면, 전류량(EP)의 증가 비율을 감소시킨다. 그러면, 전류량(EP)의 증가 비율이 감소하고 있는 기간에 엔진 발전기(11)가 과급 상태가 된다.
그리고, 공급 전류량(RP)이 안정 상태가 되면, 엔진 전류량(EP)은, 통상의 운전 상태에 있어서의 부담 비율의 전류량(B)이 되도록 제어된다. 전류량(B)은 전류량(C)보다도 크지만, 이때에는 엔진 발전기(11)는 과급 상태로 되어 있으므로, 엔진 발전기(11)를 안정된 상태에서 작동시킬 수 있다.
이상과 같이 제어하면, 공급 전류량(RP)이 급격히 변동되어도 엔진 발전기(11)의 부하가 과대하게 되지 않으므로, 흑연의 발생이나 엔진 발전기(11)의 정지가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 비과급 상태의 최대 출력시에 얻어지는 전류량(C)까지는, 엔진 발전기(11)의 부하를 급속히 증가시키므로, 공급 전류량(RP)의 변동에 대한 엔진 발전기(11)의 추종성을 어느 정도 높게 할 수 있고, 축전기(15)의 충전량을 적절히 유지할 수 있어, 과방전 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 비과급 상태나 정지 상태로부터 엔진 전류량(EP)을 증가시키는 경우에 있어서, 엔진 전류량(EP)은, 반드시 공급 전류량(RP)의 절반의 전류량(HP)의 라인을 따라서 변동시킬 필요는 없고, 엔진 발전기(11)의 성능이나 축전기(15)의 성능에 따라서, 공급 전류량(RP)의 절반 이상의 전류량의 라인이나 절반 이하의 전류량의 라인을 따라서 이동시켜도 좋다.
(3) 작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 회생운전을 행하고 있는 경우
작업용 액튜에이터(A)의 전동기(M)가 회생운전되면, 전동기(M)는 발전기로서 동작하여 인버터(I)를 통하여 직류 모선(La)에 전력을 공급한다. 그러면, 인버터(I)를 통하여 직류 모선(La)에 공급된 전력에 의하여 전해 콘덴서(18)에는 충전 전류가 흐르기 때문에, 직류 모선(La)의 전압이 상승한다.
직류 모선(La)의 전압이 상승하면, 전해 콘덴서(18)를 방전시켜 전압을 설정값까지 내리도록 제어부(17)에 의하여 승강압 컨버터(16)가 제어된다. 구체적으로는, 직류 모선(La)으로부터 축전기(15)에 전력을 공급하여 축전기(15)를 충전하도록, 승강압 컨버터(16)의 강압측 트랜지스터의 게이트 열림 시간을 제어한다.
그러면, 인버터(I)로부터 회생된 전력은 축전기(15)에 축적됨과 함께 직류 모선(La)의 전압 상승을 억제할 수 있어, 직류 모선(La)의 전압을 설정값으로 유지할 수 있다.
여기서, 축전기(15)의 충전율이 지나치게 높아진 경우에는, 축전기(15)의 손상을 방지하기 위하여, 제어부(17)는 승강압 컨버터(16)에 의하여 축전기(15)의 충 전 전류에 제한을 건다. 그러면, 직류 모선(La)의 전압을 설정값으로 유지할 수 없게 되어, 직류 모선(La)의 전압이 상승하게 된다.
직류 모선(La)의 전압이 상승하면, 전해 콘덴서(18)나, 컨버터 및 인버터 내의 반도체 소자 및 전해 콘덴서를 파손시킬 가능성이 있다. 그래서, 직류 모선(La)에, 다이내믹 브레이크 유닛(19)(이하, DBU(19)로 나타냄)을 설치하고 있다. 이 DBU(19)는, 직류 모선(La)의 전압이 위험전압이 되기 전에, 저항기에 전류를 흐르도록 동작시켜 직류 모선(La)의 전압을 내리도록 동작하는 것이다.
따라서, 전동기(M)의 회생운전에 의하여 발생하는 전력을, 축전기(15)로의 충전만으로는 전부 흡수할 수 없는 경우에는, DBU를 설치함으로써, 각 기기의 손상을 방지할 수 있기 때문에, 전동기(M)를 안심하고 회생운전할 수 있다.
한편, 축전기(15)의 충전율이 저하되고 있으면, 역행(力行)시에 있어서의 전동기(M)의 작동에 필요한 전력과 엔진 발전기(11)로부터 공급되는 전력의 차분을 축전기(15)로부터 공급할 수 없을 가능성이 있다. 그래서, 축전기(15)의 충전율이 저하된 경우, 제어부(17)에 의하여 승압 컨버터(13)를 제어하여 직류 모선(La)에 전류를 공급하여 직류 모선(La)의 전압을 상승시킨다. 직류 모선(La)의 전압이 사전에 정한 전압까지 상승하면, 제어부(17)는, 직류 모선(La)의 전압 상승을 억제하기 위하여 승강압 컨버터(16)에 강압동작을 행하게 하므로, 직류 모선(La)으로부터 축전기(15)에 전력이 공급된다. 따라서, 축전기(15)를 적정한 충전율까지 충전시킬 수 있다.
본 발명의 하이브리드 전원장치는, 갠트리 크레인이나 타이어 마운트식 지브 크레인 등의 엔진 발전기를 동력원으로서 가지는 크레인 등과 같이, 인버터의 직류 모선으로 전력을 공급하는 설비의 전원으로서 적합하다.
Claims (9)
- 엔진 발전기와 축전기를 구비한 전원장치로서,상기 엔진 발전기와 상기 축전기가 병렬로 접속된, 외부에 전력을 공급하는 직류 모선과,상기 직류 모선과 상기 엔진 발전기 사이에 설치되어, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승압 컨버터와,상기 직류 모선과 상기 축전기 사이에 설치되어, 상기 축전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승강압 컨버터와,상기 승강압 컨버터 및 상기 승압 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있고,상기 제어부는,상기 직류 모선 전압이 상기 엔진 발전기의 출력 전압보다도 높아지도록, 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전원장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제어부는,외부에 공급하는 공급 전류량의 일부를 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하도록 상기 승압 컨버터를 제어하고, 또한, 상기 직류 모선 전압이 소정의 설정 전압으로 유지되도록 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하 는 하이브리드 전원장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 제어부는,외부에 공급하는 전류량 및 상기 축전기의 충전량에 근거하여, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전원장치.
- 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,상기 직류 모선에는, 상기 엔진 발전기 및 상기 축전기와 병렬로, 전해 콘덴서가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전원장치.
- 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,상기 엔진 발전기가, 과급기구를 가지는 것이며,상기 제어부는,외부에 공급하는 공급 전류량이 증가하였을 때에 있어서, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량의 증가 비율을, 상기 엔진 발전기에 있어서 과급기구를 사용하지 않는 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량을 넘은 후의 전류량의 증가 비율이 상기 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량에 도달할 때까지의 전류량의 증가 비율보다도 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하 는 하이브리드 전원장치.
- 엔진 발전기와 축전기를 구비한 전원장치의 제어방법으로서,상기 전원장치는,엔진 발전기와 상기 축전기가 병렬로 접속된, 외부에 전력을 공급하는 직류 모선과,상기 직류 모선과 상기 엔진 발전기 사이에 설치되어, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승압 컨버터와,상기 직류 모선과 상기 축전기 사이에 설치되어, 상기 축전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 제어하는 승강압 컨버터와,상기 승강압 컨버터 및 상기 승압 컨버터의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있고,상기 제어부에 의하여, 상기 직류 모선 전압이 상기 엔진 발전기의 출력 전압보다도 높아지도록, 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전원장치의 제어방법.
- 청구항 6에 있어서,외부에 공급하는 공급 전류량의 일부를 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하도록 상기 승압 컨버터를 제어하고, 또한, 상기 직류 모선 전압이 소정의 설정 전압으로 유지되도록 상기 승강압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하 는 하이브리드 전원장치의 제어방법.
- 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,외부에 공급하는 전류량 및 상기 축전기의 충전량에 근거하여, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전원장치의 제어방법.
- 청구항 6, 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,상기 엔진 발전기가, 과급기구를 가지는 것이며,외부에 공급하는 공급 전류량이 증가하였을 때에 있어서, 상기 엔진 발전기로부터 상기 직류 모선에 공급하는 전류량의 증가 비율을, 상기 엔진 발전기에 있어서 과급기구를 사용하지 않는 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량을 넘은 후의 전류량의 증가 비율이 상기 비과급 최대 출력시에 얻어지는 최대 전류량에 도달할 때까지의 전류량의 증가 비율보다도 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전원장치의 제어방법.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2007-167467 | 2007-06-26 | ||
JP2007167467A JP5085202B2 (ja) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | ハイブリット電源装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020127010817A Division KR101171160B1 (ko) | 2007-06-26 | 2008-04-15 | 하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100017863A true KR20100017863A (ko) | 2010-02-16 |
Family
ID=40185427
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20097026458A KR20100017863A (ko) | 2007-06-26 | 2008-04-15 | 하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 |
KR1020127010817A KR101171160B1 (ko) | 2007-06-26 | 2008-04-15 | 하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020127010817A KR101171160B1 (ko) | 2007-06-26 | 2008-04-15 | 하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8227935B2 (ko) |
JP (1) | JP5085202B2 (ko) |
KR (2) | KR20100017863A (ko) |
CN (2) | CN101335466B (ko) |
HK (1) | HK1125748A1 (ko) |
MY (1) | MY154014A (ko) |
WO (1) | WO2009001604A1 (ko) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5116787B2 (ja) | 2009-03-05 | 2013-01-09 | 住友重機械工業株式会社 | ハイブリッド型作業機械 |
JP2011038418A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 荷役機械、荷役機械の制御装置、及び荷役機械の制御方法 |
US20110056194A1 (en) * | 2009-09-10 | 2011-03-10 | Bucyrus International, Inc. | Hydraulic system for heavy equipment |
JP5799253B2 (ja) * | 2009-11-11 | 2015-10-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 配電システム |
US8373949B2 (en) | 2010-06-16 | 2013-02-12 | Transocean Sedco Forex Ventures Limited | Hybrid power plant for improved efficiency and dynamic performance |
US8626403B2 (en) | 2010-10-06 | 2014-01-07 | Caterpillar Global Mining Llc | Energy management and storage system |
US8718845B2 (en) | 2010-10-06 | 2014-05-06 | Caterpillar Global Mining Llc | Energy management system for heavy equipment |
US8606451B2 (en) * | 2010-10-06 | 2013-12-10 | Caterpillar Global Mining Llc | Energy system for heavy equipment |
EP2493052A1 (de) * | 2011-02-22 | 2012-08-29 | Flextronics International Kft. | Spannungsstabilisierungseinrichtung |
JP6058287B2 (ja) * | 2011-05-30 | 2017-01-11 | 株式会社やまびこ | エンジン駆動発電装置 |
US9688152B2 (en) | 2011-07-20 | 2017-06-27 | The Penn State Research Foundation | Hybrid power and energy for robots |
JP5851151B2 (ja) * | 2011-08-09 | 2016-02-03 | 株式会社東芝 | 蓄電装置およびその制御方法 |
JP5688353B2 (ja) * | 2011-09-26 | 2015-03-25 | 住友重機械搬送システム株式会社 | 浚渫船 |
JP5820226B2 (ja) * | 2011-10-13 | 2015-11-24 | 住友重機械搬送システム株式会社 | クレーン |
WO2013061893A1 (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-02 | 住友重機械工業株式会社 | ハイブリッドショベル及びハイブリッドショベルの制御方法 |
JP5935301B2 (ja) * | 2011-11-17 | 2016-06-15 | 住友重機械搬送システム株式会社 | 電力供給装置及び供給電力制御方法 |
DE102012010759A1 (de) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | Wolffkran Holding Ag | Elektrohydraulische Vorrichtung zur Verstellung eines Auslegers |
US9190852B2 (en) | 2012-09-21 | 2015-11-17 | Caterpillar Global Mining Llc | Systems and methods for stabilizing power rate of change within generator based applications |
US9548693B2 (en) * | 2012-10-18 | 2017-01-17 | Regal Beloit America, Inc. | Methods and voltage regulator for power distribution in a hybrid system |
CN103963654A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 西门子公司 | 用于混合动力汽车的驱动系统 |
CN103091592B (zh) * | 2013-02-05 | 2015-02-11 | 宁波大榭招商国际码头有限公司 | 一种油电混合动力龙门吊作业状态判断系统及其判断方法 |
JP6193681B2 (ja) * | 2013-08-30 | 2017-09-06 | ヤンマー株式会社 | エンジン発電機 |
JP6272077B2 (ja) | 2014-02-25 | 2018-01-31 | 三菱重工業株式会社 | 過給機及び船舶 |
US10333298B2 (en) | 2016-02-19 | 2019-06-25 | Bionic Power Inc. | Method and system for bio-mechanical power management |
KR20170114545A (ko) * | 2016-04-05 | 2017-10-16 | 주식회사 만도 | 차량의 전력 제어 장치 및 방법 |
CN105811766A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-07-27 | 清华大学 | 一种燃料电池汽车升降压型dc-dc变换器 |
CN106451665A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-22 | 四川创汇智能电力科技有限公司 | 一种基于动力电池供能的轮胎式龙门吊动力系统 |
CN106911139B (zh) * | 2017-04-14 | 2019-04-30 | 上海海事大学 | 基于遗传算法的超级电容rtg能量优化管理方法 |
CN107482765B (zh) * | 2017-08-03 | 2020-02-18 | 重庆市达林顿科技发展有限公司 | 一种用于通信基站抢险的发电节能系统和节能方法 |
US11482944B2 (en) * | 2018-02-15 | 2022-10-25 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | AC to DC converter with parallel converter |
US10886837B2 (en) * | 2018-03-09 | 2021-01-05 | The Johns Hopkins University | Virtual capacitor |
JP7217019B2 (ja) * | 2019-12-03 | 2023-02-02 | 株式会社中山ホールディングス | 破砕機駆動装置 |
MX2023015171A (es) * | 2021-10-27 | 2024-01-23 | Nakayama Holdings Ltd | Sistema de control. |
CN114094661A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-25 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种非公路车辆供电系统、供电方法及非公路车辆 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0274420A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-14 | Hino Motors Ltd | 特殊車両の動力装置 |
JP3092260B2 (ja) * | 1991-10-11 | 2000-09-25 | いすゞ自動車株式会社 | 回転電機付ターボチャージャの制御装置 |
CN2340116Y (zh) * | 1997-04-22 | 1999-09-22 | 陈庭会 | 吊秤电池自动充电装置 |
US5936375A (en) | 1997-11-05 | 1999-08-10 | Paceco Corp. | Method for energy storage for load hoisting machinery |
JPH11285165A (ja) | 1998-03-26 | 1999-10-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クレーン用電源設備 |
JP3859982B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2006-12-20 | 株式会社神戸製鋼所 | ハイブリッド建設機械の電力制御装置 |
JP2002330554A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | ハイブリッド車両の電力制御装置および当該電力制御装置を備えたハイブリッド建設機械 |
JP2003102106A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | ハイブリッド建設機械の駆動制御装置、ハイブリッド建設機械及びその駆動制御プログラム |
JP3882703B2 (ja) * | 2002-07-22 | 2007-02-21 | 日産自動車株式会社 | 蓄電システム |
JP2004360487A (ja) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Honda Motor Co Ltd | 遊星歯車機構を備えた過給機 |
JP2006238516A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 負荷駆動装置 |
US9166415B2 (en) * | 2005-11-24 | 2015-10-20 | Komatsu Ltd. | AC link bidirectional DC-DC converter, hybrid power supply system using the same and hybrid vehicle |
JP4535039B2 (ja) * | 2006-07-25 | 2010-09-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システムおよびそれを備えた車両、蓄電装置の昇温制御方法、ならびに蓄電装置の昇温制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
-
2007
- 2007-06-26 JP JP2007167467A patent/JP5085202B2/ja active Active
-
2008
- 2008-02-29 CN CN2008100822814A patent/CN101335466B/zh active Active
- 2008-02-29 CN CN201010106564.5A patent/CN101794992B/zh active Active
- 2008-04-15 WO PCT/JP2008/057313 patent/WO2009001604A1/ja active Application Filing
- 2008-04-15 KR KR20097026458A patent/KR20100017863A/ko active Application Filing
- 2008-04-15 KR KR1020127010817A patent/KR101171160B1/ko active IP Right Grant
- 2008-04-15 MY MYPI20095539A patent/MY154014A/en unknown
- 2008-04-15 US US12/666,494 patent/US8227935B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-05-13 HK HK09104380A patent/HK1125748A1/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101335466B (zh) | 2011-12-14 |
MY154014A (en) | 2015-04-30 |
CN101794992B (zh) | 2014-01-08 |
HK1125748A1 (en) | 2009-08-14 |
US20100156180A1 (en) | 2010-06-24 |
WO2009001604A1 (ja) | 2008-12-31 |
CN101794992A (zh) | 2010-08-04 |
CN101335466A (zh) | 2008-12-31 |
JP5085202B2 (ja) | 2012-11-28 |
US8227935B2 (en) | 2012-07-24 |
JP2009011021A (ja) | 2009-01-15 |
KR101171160B1 (ko) | 2012-08-06 |
KR20120060906A (ko) | 2012-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101171160B1 (ko) | 하이브리드 전원장치 및 하이브리드 전원장치의 제어방법 | |
US8040101B2 (en) | Alternating current motor drive circuit and electric vehicle drive circuit | |
US8836251B2 (en) | Drive system and machine | |
RU2509001C2 (ru) | Устройство преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем | |
JP4369450B2 (ja) | 電力供給システム | |
CN107123995B (zh) | 电力系统及其控制方法 | |
PL186824B1 (pl) | Zasilacz energii | |
US9825529B2 (en) | Voltage conversion control apparatus for a boost converter configured to boost or step down output voltage of an electricity storage apparatus | |
JP2008131736A (ja) | 分散型電源システムと昇降圧チョッパ装置 | |
KR101673717B1 (ko) | 연료전지 자동차를 이용한 이동식 발전 시스템 및 그 제어 방법 | |
CN100509466C (zh) | 电动汽车的控制装置 | |
AU2010269743B2 (en) | Electric vehicle control device | |
Abdel-baqi et al. | Energy management for an 8000 hp hybrid hydraulic mining shovel | |
TWI431888B (zh) | Hybrid power supply unit | |
JP2011256827A (ja) | 電源システム | |
KR20160041062A (ko) | 선박용 전력 관리 방법 | |
WO2015151926A1 (ja) | ショベル | |
KR101987484B1 (ko) | 배터리 충방전 제어장치 및 제어방법 | |
JP5632419B2 (ja) | クレーン用ハイブリット電源装置及びクレーン用ハイブリット電源装置の制御方法 | |
CN106103331B (zh) | 起重机装置、电力供给单元及改造方法 | |
CN115864548A (zh) | 基于油电双驱动船舶的能量回收控制方法 | |
JP5509442B2 (ja) | 電力変換装置及び電気鉄道システム | |
JP5726046B2 (ja) | 車両用電源システム | |
JP4630433B2 (ja) | 高効率無停電電源装置 | |
KR101065032B1 (ko) | Ac와 dc를 동시에 공급하는 통합형 급전 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
A107 | Divisional application of patent | ||
B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20120426 Effective date: 20130913 |