TWI502388B - 能量輔助系統選定支援裝置、容量選定裝置、消耗電力計算裝置及佈局產生裝置 - Google Patents

能量輔助系統選定支援裝置、容量選定裝置、消耗電力計算裝置及佈局產生裝置 Download PDF

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Yoshinori Kanda
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Description

能量輔助系統選定支援裝置、容量選定裝置、消耗電力計算裝置及佈局產生裝置
本發明係關於能量輔助系統(energy assist system)選定支援裝置、容量選定裝置、消耗電力計算裝置及佈局(layout)產生裝置。
專利文獻1中記載有：在將複數個電容器(capacitor)予以串聯及並聯連接而成的電容器電源的設計支援裝置中，若輸入負載資料(data)，且輸入電容器的並聯數，即求出在負載資料的各時間之電容器電壓，並求出上升溫度的最大值，若必須變更條件就重新輸入並聯數，重複同樣的處理。因此，根據專利文獻1，針對預定的負載資料使模組(module)的並聯數增減而重複嘗試，就可找出容許範圍內的最適當的電容器電源。
專利文獻2中記載有：在電動機控制裝置的選定裝置中，若組合各種元素的模型(model)輸入機構條件，輸入電動機的指令速度、指令位置等的指令條件，且輸入電動機控制裝置的規格條件，即從電動機控制裝置的特性資料庫(database)之中選定 符合機構條件、指令條件、及規格條件之電動機控制裝置。因此，根據專利文獻2，可依據機構條件、指令條件、及規格條件來限縮，所以可有效率地選定電動機控制裝置。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2008-52417號公報
專利文獻2：WO 2008/139800號
專利文獻1、2中記載之技術，都是以使用者(user)來決定系統中所要使用的元素個數並進行輸入為前提，所以必須以試誤方式重複進行處理直到系統中要使用的元素的個數變得合適為止。因此，強制地成為使用者需重複很多次繁雜的輸入作業，而容易使得選定系統中使用的元素之際的效率降低。
另外，專利文獻1中記載之電容器電源的設計支援裝置，可想成是根據輸入的並聯數而從負載範型(在本文中，有以「範型」表示「pattern」之意之情形)求出電容器的集合體(電容器組(capacitor bank))的串聯數。因此，若將專利文獻1中記載之電容器電源的設計支援裝置適用於能量輔助系統的選定，就會因為未考慮到依進行電容器組的充放電的控制之單元(unit)的性能而定的限制值(例如開關(switching)元件的性能、電抗器(reactor)的性能等)，依負載範型而會有電容器組的特性超出上述的限制值，導致無法進行正常的充放電動作之可能性。
又，專利文獻2中記載之電動機控制裝置的選定裝置，可想成是根據只計算轉矩(torque)與速度的乘積之單純的軸輸出而得到的運轉範型來作為負載範型的算出方法。因此，就專利文獻2中記載之電動機控制裝置的選定裝置而言，因為並未考慮電子機械構成，所以難以進行顧客所使用的運轉範型之模擬。換言之，就專利文獻2中記載之電動機控制裝置的選定裝置而言，難以求出符合顧客的需求(needs)之運轉範型，尤其是難以從包含電子機械構成(例如電子齒輪(gear)、電子凸輪(cam)運轉等)之複雜的運轉範型來有效率地進行電動機的容量選定。
又，就專利文獻2中記載之電動機控制裝置的選定裝置而言，因為並未考慮內部埋入磁鐵之IPM馬達(內藏式永磁馬達)所特有的磁阻轉矩(reluctance torque)，所以難以正確地算出電動機的容量選定，而難以正確地算出系統中的能量。尤其，就已採用消耗電力及負載皆大的IPM馬達之系統而言，無法忽視銅損及磁阻轉矩的誤差，所以可想像得到並無法算出正確的能量。
再者，專利文獻1、2中記載之技術，也未考慮購入製品之顧客應會考慮之裝置控制盤內的佈局(layout)，由導體(例如電線、銅板等)、電容器組等之阻抗(impedance)所組成之單元的並聯設置數限制等，而難以設計適當的佈局。
本發明係有鑑於上述課題而完成者，其目的在於獲得可簡易且有效率地處理且支援能量輔助系統的選定之能量輔助系統選定支援裝置、容量選定裝置、消耗電力計算裝置及佈局產生裝置。
為了解決上述的課題，達成本發明的目的，本發明的一層面之能量輔助系統選定支援裝置係支援具有升降壓截波器(chopper)單元、蓄電單元、及電動機以驅動機械之能量輔助系統的選定，該能量輔助系統選定支援裝置係具備：產生已考慮電子機械構成的運轉範型之運轉範型產生部；依據前述產生的運轉範型，來產生與消耗電力有關的負載範型之負載範型產生部；依據前述產生的負載範型，將適用前述產生的運轉範型後的能量輔助系統的特性與限制值相比較而進行評估，依據評估結果而產生包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊之資料處理部；以及依據前述產生的構成資訊，在虛擬空間上佈局(layout)配置能量輔助系統的各單元並將之顯示在顯示畫面上之佈局部。
根據本發明，資料處理部係依據能量輔助系統的特性的評估結果，而產生包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊。因此，可容易地選定及提示能量輔助系統的各單元的個數，以使能量輔助系統的特性收斂在與限制值對應的容許範圍內。另外，佈局部係依據資料處理部所產生的構成資訊，在虛擬空間上佈局配置能量輔助系統的各單元並將之顯示在顯示畫面上。因此，可事前探討及容易地選定能量輔助系統的佈局，以使能量輔助系統的各單元的佈局收斂在與佈局限制值對應的容許範圍內。因而，可由簡易且有效率地處理來支援能量輔助系統的選定。
1‧‧‧能量輔助系統選定支援裝置
2‧‧‧容量選定裝置
3‧‧‧消耗電力計算裝置
4‧‧‧佈局產生裝置
10‧‧‧運轉範型產生部
11‧‧‧電子機械配置部
12‧‧‧運轉程式記述部
13‧‧‧運轉範型產生部
15‧‧‧輸出部
20‧‧‧負載範型產生部
21‧‧‧運轉範型輸入部
22‧‧‧機械條件輸入部
23‧‧‧電動機條件選定部
24‧‧‧轉矩範型計算部
25‧‧‧消耗電力處理部
30‧‧‧資料處理部
31‧‧‧負載範型輸入部
32‧‧‧充放電範型產生部
33‧‧‧條件設定處理部
34‧‧‧電流評估處理部
35‧‧‧資料調整部
36‧‧‧資料輸出處理部
40‧‧‧佈局部
41‧‧‧佈局輸入部
42‧‧‧佈局配置部
43‧‧‧佈局評估部
44‧‧‧佈局輸出部
49‧‧‧聲音輸出部
50‧‧‧控制部
51‧‧‧第一記憶部
51a‧‧‧工作區域
52‧‧‧顯示部
52a‧‧‧顯示畫面
53‧‧‧輸入部
53a‧‧‧輸入介面54 OS
55‧‧‧能量輔助系統選定程式
56‧‧‧運轉範型資料
57‧‧‧取得介面
58‧‧‧匯流排
59‧‧‧第二記憶部
61‧‧‧電子機構組合畫面
62‧‧‧虛擬馬達
63‧‧‧電子齒輪
64‧‧‧電子凸輪
65‧‧‧運轉程式
66‧‧‧運轉範型結果畫面
71‧‧‧電動機條件
72‧‧‧負載條件
73‧‧‧滾珠螺桿條件
74‧‧‧減速機條件
75‧‧‧聯結器條件
80‧‧‧運轉峰值電力
81‧‧‧蓄電單元個數輸入欄
82‧‧‧能量輔助量輸入欄
83‧‧‧動力運轉輔助電力線操作桿
84‧‧‧輔助電力線操作桿
85‧‧‧輔助電力線
86‧‧‧輔助電力
91‧‧‧電流暨蓄電單元數讀入部
92‧‧‧操作部
93‧‧‧顯示部
94‧‧‧蓄電單元配置處理部
95‧‧‧單元資料檔案保持部
96‧‧‧單元配置部
101‧‧‧單元區域
102‧‧‧配置區域
104‧‧‧配列數警告訊息(警告手段)
105‧‧‧纜線長度警告訊息(警告手段)
106‧‧‧表列區域
107‧‧‧成本區域
108‧‧‧輔助量顯示區域
109‧‧‧結束按鈕
171‧‧‧驅動單元內的蓄電單元
172‧‧‧蓄電單元
173‧‧‧蓄電單元的阻抗
174‧‧‧最遠蓄電單元的通電路徑
179‧‧‧最近蓄電單元的通電路徑
CD‧‧‧蓄電單元
CP‧‧‧升降壓截波器單元
CV‧‧‧轉換器單元
DV‧‧‧驅動單元
L2‧‧‧電抗器
LP‧‧‧負載範型(電力態樣)
M‧‧‧電動機
MC‧‧‧機械
NL、PL‧‧‧直流母線
PS‧‧‧電源
S‧‧‧能量輔助系統
SW1、SW2‧‧‧開關元件
第1圖係顯示實施形態之能量輔助系統選定支援裝置的機能 構成之圖。
第2圖係顯示實施形態之能量輔助系統選定支援裝置的硬體構成之圖。
第3圖係顯示實施形態中之運轉範型產生部及負載範型產生部的動作之流程圖。
第4圖係顯示實施形態中之運轉範型產生工具的動作之圖。
第5圖(a)至(c)係顯示實施形態中之運轉範型之圖。
第6圖(a)及(b)係顯示實施形態中之實際機械條件的構成之圖。
第7圖係顯示實施形態中之實際機械條件的輸入例之圖。
第8圖係顯示實施形態中之電動機條件的選定例之圖。
第9圖(a)至(c)係顯示實施形態中之電流態樣、負載範型及輔助電力之圖。
第10圖係顯示實施形態中之運轉能量調整畫面的構成之圖。
第11圖係顯示實施形態中之資料處理部的動作之流程圖。
第12圖係顯示實施形態中之佈局選定工具的構成之圖。
第13圖係顯示實施形態中之佈局選定畫面的構成之圖。
第14圖係顯示實施形態中之佈局部的動作之流程圖。
第15圖係用來說明實施形態中之佈局部的警告動作之圖。
第16圖係顯示實施形態中之能量輔助系統的構成之圖。
以下，根據圖式來詳細說明本發明之能量輔助系統選定支援裝置的實施形態。但本發明並不受此實施形態所限定。
實施形態.
針對實施形態之能量輔助系統選定支援裝置1進行說明。
能量輔助系統選定支援裝置1係在要導入能量輔助系統之前，探討應導入怎樣的能量輔助系統之際，支援能量輔助系統的選定。
例如，如第16圖所示，能量輔助系統S係具備轉換器(converter)單元CV、驅動(drive)單元DV、升降壓截波器(chopper)單元CP、蓄電單元CD、及電動機M。
轉換器單元CV係利用整流器等，將從電源PS供給來的交流電力(例如三相交流電力)整流，變換為直流電力。轉換器單元CV係經由直流母線PL、NL而將直流電力供給至驅動單元DV。
驅動單元DV係從轉換器單元CV接受直流電力。驅動單元DV係將直流電力變換為交流電力(例如三相交流電力)。例如，驅動單元DV係具有複數個開關元件SW1，藉由使複數個開關元件SW1分別以預定的時序(timing)進行開關動作，將直流電力變換為交流電力。驅動單元DV係將交流電力供給至電動機M來驅動電動機M。
電動機M係將供給過來的交流電力亦即電氣能量變換為機械能量而驅動機械MC。電動機M係為例如馬達或伺服放大器(servo amplifier)。機械MC係為例如數值控制工作機械、衝壓(press)機械等。
此時，升降壓截波器單元CP係使直流母線PL、NL的線間電壓升壓或降壓。升降壓截波器單元CP係具有例如開關元件SW2及電抗器L2，利用開關元件SW2及電抗器L2而使直流 母線PL、NL的線間電壓升壓或降壓。
例如，升降壓截波器單元CP在電動機M的再生運轉時(發電時)，使直流母線PL、NL的線間電壓降壓，使多餘的電氣能量充電(蓄積)至蓄電單元CD。亦即，升降壓截波器單元CP在電動機M的再生運轉時(發電時)，經由直流母線PL、NL而從驅動單元DV接受電氣能量，並將接受的電氣能量蓄積至蓄電單元CD。
又，例如，升降壓截波器單元CP在電動機M的動力運轉時(消耗能量時)，使先前充電到蓄電單元CD之電氣能量放電，而使直流母線PL、NL的線間電壓降升壓。亦即，升降壓截波器單元CP在電動機M的動力運轉時(消耗能量時)，將電氣能量從蓄電單元CD取出，經由直流母線PL、NL供給至驅動單元DV。
蓄電單元CD係例如在電動機M的再生運轉時(發電時)將電氣能量充電(蓄積電氣能量)，例如在電動機M的動力運轉時(消耗能量時)將電氣能量放電。
能量輔助系統S中，在電動機M的動力運轉時(消耗能量時)，對於應供給至驅動單元DV之直流電力，亦即電氣能量除了從轉換器單元CV加以供給之外，亦以充電到蓄電單元CD之電氣能量加以輔助。
第16圖顯示的雖然是將轉換器單元CV與驅動單元DV兩者分離之例，但轉換器單元CV與驅動單元DV亦可為一體化而形成的一個單元(放大器單元)。
能量輔助系統選定支援裝置1係根據安裝於電動機M之實際的機械MC的構成，以及在驅動單元DV內部或電腦上 實現的電子性機械構成(電子機械構成)所產生之以時序表示的電動機M的位置資訊(運轉範型)，來選定各單元的適當的組合及可收納能量輔助系統S之控制盤的盤內配置。
接著，利用第1圖來說明能量輔助系統選定支援裝置1的機能構成。第1圖係顯示能量輔助系統選定支援裝置1的機能構成之圖。
能量輔助系統選定支援裝置1係具備運轉範型產生部10、負載範型產生部20、資料處理部30、佈局部40、及輸出部15。
運轉範型產生部10係依照來自使用者之指示，產生已考慮電子性機械的運轉範型者。亦即，運轉範型產生部10係產生已考慮電子機械構成的運轉範型並將之供給至負載範型產生部20。
具體而言，運轉範型產生部10具有電子機械配置部11、運轉程式記述部12、及運轉範型產生部13。
電子機械配置部11係依照來自使用者之指示，而配置與電動機M所要驅動的實際的機械MC(參照第16圖)對應之電子機械的組合。亦即，電子機械配置部11係依照來自使用者之指示，而從電子機械的資料庫(library)選擇與實際使用的機械MC對應之電子機械，並將選出的電子機械配置在虛擬空間(例如第4圖所示的電子機構組合畫面61)上，並產生對應於所配置的電子機械之電子機械條件。電子機械係包含例如電子凸輪、電子齒輪、電子滾輪(roller)、電子橫動器(traverse)、電子滾珠螺桿(ball screw)、電子旋轉台(table)、電子虛擬馬達、電子虛擬伺服馬達、電子虛擬 編碼器(encoder)、電子離合器(clutch)、電子變速機、電子連桿(link)等之中的至少一者。電子機械條件係包含例如電子機械中的傳動系統的慣性力、黏性力、彈力、重力、摩擦力、負載力之中的至少一者。電子機械配置部11係將電子機械條件經由運轉程式記述部12而供給至(或直接供給至)運轉範型產生部13。
運轉程式記述部12係依照來自使用者之指示而記述運轉程式。運轉程式係包含例如運轉時間及運轉開始條件。運轉程式可為例如階梯程式、順序功能流程(Sequential Function Chart；SFC)程式、C語言程式、功能方塊圖(Function Block Diagram；FBD)程式。運轉程式記述部12將運轉程式供給至運轉範型產生部13。
運轉範型產生部13係從電子機械配置部11接收電子機械條件，從運轉程式記述部12接收運轉程式。運轉範型產生部13以電子機械條件為根據而產生運轉指令(運轉範型)。亦即，運轉範型產生部13係依據電子機械配置部11所產生之電子機械條件、及運轉程式記述部12所記述之運轉程式來產生運轉範型。
另外，運轉範型產生部13亦可從模擬軟體(simulation software)輸入(import)使用者所作成之模擬資料(例如模擬複數軸的凸輪運轉、齒輪等複雜的運轉範型而得到的結果)，將輸入的模擬資料變換為負載範型產生部20可處理的格式(format)，以產生運轉範型。在此情況時，可根據已利用使用者花費多時作成的機械機構模擬軟體而產生的運轉範型，直接算出能量資料。
運轉範型係包含例如時序性的電動機M的位置資訊及/或速度資訊、或包含例如與時間資訊有對應關係之電動機M的位置資訊及/或速度資訊(參照第5圖(a)、(b))。運轉範型除了包含 例如時序性的電動機M的位置資訊及/或速度資訊之外，亦可更包含時序性的加速度資訊，或更包含例如與時間資訊有對應關係之電動機M的加速度資訊(參照第5圖(c))。運轉範型產生部13係將運轉範型供給至負載範型產生部20。
負載範型產生部20係從運轉範型產生部10接收運轉範型。負載範型產生部20係從運轉範型求出消耗電力。亦即，負載範型產生部20係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型，來產生與消耗電力有關之負載範型並將之供給至資料處理部30。
具體而言，負載範型產生部20係具有運轉範型輸入部21、機械條件輸入部22、電動機條件選定部23、轉矩範型(torque pattern)計算部24、以及消耗電力處理部25。
運轉範型輸入部21中係輸入從運轉範型產生部13供給來之運轉範型。運轉範型輸入部21係將運轉範型經由機械條件輸入部22而供給至(或直接供給至)電動機條件選定部23。另外，運轉範型輸入部21係將運轉範型經由機械條件輸入部22及電動機條件選定部23而供給至(或直接供給至)轉矩範型計算部24，並且將運轉範型經由機械條件輸入部22、電動機條件選定部23、及轉矩範型計算部24而供給至(或直接供給至)消耗電力處理部25。
機械條件輸入部22中係接受來自使用者之實際機械條件的輸入(參照第6圖(a)、(b)、第7圖)。實際機械條件係包含實際的機械元素中的傳動系統的慣性力、黏性力、彈力、重力、摩擦力、負載力之中的至少一者。機械條件輸入部22係將實際機 械條件供給至電動機條件選定部23。
電動機條件選定部23係從運轉範型輸入部21接收運轉範型，從機械條件輸入部22接收實際機械條件。電動機條件選定部23係依據運轉範型及實際機械條件來選定適合的電動機條件。電動機條件係例如表示電動機的特性之常數(參照第8圖)。
例如，電動機條件選定部23可依據運轉範型及實際機械條件，自動地(未透過互動的(interactive)處理地)選定電動機條件。在此情況時，例如，電動機條件選定部23可具有電動機條件表(table)，此電動機條件表中，成為電動機條件的候補之複數個電動機條件係分別對應於運轉範型及實際機械條件。並且，電動機條件選定部23在接收到運轉範型及實際機械條件之際，參照電動機條件表來選擇適合接收到的運轉範型及實際機械條件之電動機條件。
或者，例如，電動機條件選定部23可藉由接受與運轉範型及實際機械條件對應之電動機條件的輸入(透過互動的處理)來選定電動機條件。在此情況時，例如，電動機條件選定部23可在接收到運轉範型及實際機械條件之際，將運轉範型及實際機械條件顯示在顯示畫面52a(參照第2圖)上，並且以促使輸入電動機條件之形態，在顯示畫面52a上顯示電動機條件之輸入欄。電動機條件選定部23亦可將使用者輸入的電動機條件選定作為適合的電動機條件。又，此時，電動機條件選定部23可進一步顯示適當的數值範圍作為電動機條件。如此，電動機條件選定部23就可一邊促使輸入適當的電動機條件，一邊將使用者輸入的電動機條件選定作為適合的電動機條件。
電動機條件選定部23係將選定的電動機條件供給至轉矩範型計算部24，並且經由轉矩範型計算部24而供給至(或直接供給至)消耗電力處理部25。
轉矩範型計算部24係從運轉範型輸入部21接收運轉範型，從電動機條件選定部23接收電動機條件。轉矩範型計算部24係依據運轉範型及電動機條件來計算轉矩範型(torque pattern)。轉矩範型計算部24係將計算出的轉矩範型供給至消耗電力處理部25。
消耗電力處理部25係從運轉範型輸入部21接收運轉範型，從電動機條件選定部23接收電動機條件，從轉矩範型計算部24接收轉矩範型。消耗電力處理部25係依據運轉範型、電動機條件、及轉矩範型來計算能量輔助系統的總消耗電力，求出與消耗電力有關之負載範型(參照第9圖(a)、(b))。
例如，消耗電力處理部25係從轉矩範型及電動機條件算出電流態樣(參照第9圖(a))，根據算出的電流態樣(參照第9圖(a))來求出包含了銅損、磁轉矩(magnetic torque)、磁阻轉矩之軸輸出，再根據求出的軸輸出而計算出能量輔助系統的總消耗電力(參照第9圖(b))。然後，消耗電力處理部25係使能量輔助系統的總消耗電力與時間資訊相對應而算出負載範型(參照第9圖(a)、(b))。
消耗電力處理部25係將求出的負載範型供給至資料處理部30。
資料處理部30係從負載範型產生部20接收負載範型。資料處理部30係根據負載範型而求出已可適用運轉範型之能 量輔助系統的特性。資料處理部30係將求出的能量輔助系統的特性與限制值相比較而進行評估，並依據評估結果而產生包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊。資料處理部30係將產生的構成資訊顯示在顯示畫面52a上，並將構成資訊供給至佈局部40。
具體而言，資料處理部30係具有負載範型輸入部31、充放電範型產生部32、條件設定處理部33、電流評估處理部34、資料調整部35、以及資料輸出處理部36。
負載範型輸入部31中係輸入來自負載範型產生部20之負載範型。負載範型輸入部31係將負載範型供給至充放電範型產生部32，並且經由充放電範型產生部32而供給至(或直接供給至)條件設定處理部33。
充放電範型產生部32係從負載範型輸入部31接收負載範型。充放電範型產生部32係依據負載範型(參照第9圖(a)、(b))而產生蓄電單元CD(參照第16圖)的充放電範型。充放電範型係包含例如利用升降壓截波器單元CP而做之對於蓄電單元CD之時序性的(與時間資訊相對應的)充電電流及放電電流之態樣。充放電範型產生部32係將產生的充放電範型經由條件設定處理部33而供給至(或直接供給至)電流評估處理部34。
條件設定處理部33係從負載範型輸入部31接收負載範型。條件設定處理部33係依據負載範型來設定個數條件。個數條件係與有關於能量輔助系統S的各單元的個數之條件，例如，至少包含：用來決定能量輔助系統S中的升降壓截波器單元CP的個數、蓄電單元CD的個數、及電動機M的個數之一者之條件。個數條件除了包含例如用來決定升降壓截波器單元CP的個 數、蓄電單元CD的個數、及電動機M的個數之條件以外，還可包含用來決定轉換器單元CV的個數及驅動單元DV的個數之條件。個數條件還包含例如蓄電單元CD的容量及耐壓。
例如，條件設定處理部33可依據負載範型，自動地(未透過互動的處理地)設定個數條件。在此情況時，例如，條件設定處理部33可具有個數條件表(table)，此個數條件表中，成為個數條件的候補之複數個個數條件係分別對應於負載範型。然後，條件設定處理部33係在接收到負載範型之際，參照個數條件表來選擇適合接收到的負載範型之個數條件。
或者，例如，條件設定處理部33可藉由接受與負載範型對應之個數條件的輸入，(透過互動的處理)來設定個數條件(參照第10圖)。在此情況時，例如，條件設定處理部33可在接收到負載範型之際，將負載範型顯示在顯示畫面52a(參照第2圖)上，並且以促使輸入個數條件之形態，在顯示畫面52a上顯示個數條件之輸入欄。條件設定處理部33亦可將使用者輸入的個數條件設定作為適合的個數條件。又，此時，條件設定處理部33可進一步顯示適當的數值範圍作為個數條件。如此，條件設定處理部33就可一邊促使輸入適當的個數條件，一邊將使用者輸入的個數條件設定作為適合的個數條件。
條件設定處理部33係將設定的個數條件供給至電流評估處理部34，並且經由電流評估處理部34而供給至(或直接供給至)資料調整部35。
電流評估處理部34係從充放電範型產生部32接收充放電範型，從個數條件處理部33接收個數條件。電流評估處理 部34係依據充放電範型及個數條件來求出能量輔助系統S中的電流。電流評估處理部34係求出例如能量輔助系統S中之容易受到電流的影響而劣化之部分的電流值。例如，電流評估處理部34可求出能量輔助系統S中之流經開關元件SW1之電流，可求出流經開關元件SW2之電流，可求出流經電抗器L2之電流(參照第16圖)。
電流評估處理部34係進行求出的能量輔助系統的電流與電流限制值之比較。例如，電流評估處理部34可進行流經能量輔助系統S中之開關元件SW1之電流與開關元件SW1用的電流限制值THSW1之比較；可進行流經開關元件SW2之電流與開關元件SW2用的電流限制值THSW2之比較；可進行流經電抗器L2之電流與電抗器L2用的電流限制值THL2之比較等。然後，電流評估處理部34係依據比較結果來評估能量輔助系統的特性。評估結果係包含例如與能量輔助系統中的能量有關之資訊，可包含例如與輔助電力、峰值(peak)電力有關之資訊等。電流評估處理部34係將評估結果供給至資料調整部35，並且經由資料調整部35而供給至(或直接供給至)資料輸出處理部36。
資料調整部35係從電流評估處理部34接收評估結果，從條件設定處理部33接收個數條件。資料調整部35係依據評估結果來調整條件設定處理部33所設定之個數條件，並產生構成資訊。例如，資料調整部35係依據評估結果來算出能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。構成資訊係與能量輔助系統的構成有關之資訊，包含例如能量輔助系統中的各單元的個數。構成資訊係包含例如必需的蓄電單元CD的個數、升降壓截波器單元 CP的個數、電動機M的個數(參照第16圖)。資料調整部35係將產生出的構成資訊供給至資料輸出處理部36。
資料輸出處理部36係從資料調整部35接收構成資訊，從電流評估處理部34接收評估結果。資料輸出處理部36係將構成資訊及評估結果顯示於顯示畫面52a上。例如，資料輸出處理部36係依據構成資訊及評估結果，而將構成資訊及已適用構成資訊之能量輔助系統的能量顯示於顯示畫面52a上。例如，資料輸出處理部36係將與蓄電單元CD的個數、輔助電力、峰值電力等有關之資訊顯示於顯示畫面52a上(參照第10圖)。
另外，資料輸出處理部36係將構成資訊及評估結果供給至佈局部40。
佈局部40係從資料處理部30接收構成資訊及評估結果。佈局部40係依據構成資訊，而在虛擬空間上佈局配置能量輔助系統的各單元且使之顯示於顯示畫面52a上。另外，佈局部40係將佈局結果供給至輸出部15。
具體而言，佈局部40係具有佈局輸入部41、佈局配置部42、佈局評估部43、及佈局輸出部44。
佈局輸入部41中係輸入來自資料輸出處理部36之構成資訊及評估結果。佈局輸入部41係將構成資訊及評估結果供給至佈局配置部42。另外，佈局輸入部41係在有來自佈局輸出部44之要求的情況時，將構成資訊經由佈局配置部42及佈局評估部43而供給至(或直接供給至)佈局輸出部44。
佈局配置部42係從佈局輸入部41接收構成資訊及評估結果。佈局配置部42係依據評估結果，將與已適用構成資訊 之能量輔助系統的能量有關之資訊(例如電流、電力之資料)顯示於顯示畫面52a上。而且，佈局配置部42係依據構成資訊與來自使用者之指示，將表示能量輔助系統的各單元之顯示物件(object)佈局配置於顯示畫面52a上。
例如，佈局配置部42可依據構成資訊，而將表示能量輔助系統的各單元之顯示物件佈局配置於顯示畫面52a上的預定位置(例如第13圖中所示之單元區域101)。然後，佈局配置部42係依照來自使用者之指示而變更顯示畫面52a上的各顯示物件的位置。例如，佈局配置部42可透過滑鼠指標(mouse pointer)或觸控面板(touch panel)等之輸入介面(interface)，接受來自使用者之拖放(drag and drop)操作，依據拖放操作而變更顯示畫面52a上的各顯示物件的位置。亦即，佈局配置部42可將顯示畫面52a上的各顯示物件的位置變更為與實際的控制盤內的空間對應之虛擬空間(例如第13圖中所示的配置區域102)中的希望的位置。藉此，使用者就可利用佈局配置部42而針對能量輔助系統中的各單元進行配置之檢討。
佈局配置部42係於進行佈局配置之後，將佈局資訊供給至佈局評估部43。佈局資訊係與顯示畫面52a上之表示佈局配置的各單元之顯示物件的位置有關之資訊，例如單元的識別子、顯示物件的識別子、配置在顯示畫面52a上之位置(座標)與複數個單元相對應之資訊。例如，佈局配置部42係於每次佈局配置變更時更新佈局資訊，並將更新後的佈局資訊供給至佈局評估部43。
另外，佈局配置部42係在有來自佈局輸出部44之 要求的情況時，將佈局資訊經由佈局評估部43而供給至(或直接供給至)佈局輸出部44。
佈局評估部43係從佈局配置部42接收佈局資訊。佈局評估部43係將佈局資訊與佈局限制值相比較而進行評估。佈局限制值可包含例如與佈局配置之電氣上是否可行有關之限制值，亦可包含例如與各單元的尺寸等之物理上是否可行有關之限制值。
例如，佈局評估部43係藉由比較由起因於阻抗(impedance)之充放電時間常數及充放電範型所決定之可配置的蓄電單元的並聯數，以及使用者所配置之蓄電單元的並聯數，來判定使用者所配置之蓄電單元的並聯數是否在容許範圍內。然後，佈局評估部43可將其判定結果當作是相對於佈局資訊之評估結果。
佈局評估部43係將評估結果供給至佈局輸出部44。
佈局輸出部44係從佈局評估部43接收評估結果。佈局輸出部44係依據評估結果而輸出警告、或者將佈局資訊輸出至輸出部15。
例如，佈局輸出部44係在佈局資訊落在依佈局限制值而定的容許範圍外之情況時，輸出警告。例如，佈局輸出部44係在使用者所配置之蓄電單元的並聯數落在容許範圍外之情況，輸出警告。輸出警告之方法，可採用使警告訊息顯示於顯示畫面52a、或使警報燈亮起等之視覺的方法，亦可採用從聲音輸出部49輸出警告訊息的聲音、或者從聲音輸出部49輸出警報蜂鳴聲(buzzer)等之聽覺的方法。藉此，就可促使使用者利用佈局配置部 42針對各單元進行配置的再檢討。
或者，例如，佈局輸出部44係在佈局資訊落在依佈局限制值而定的容許範圍內之情況時，對於佈局配置部42提出要求而從佈局配置部42接收佈局資訊。然後，佈局輸出部44係將佈局資訊作為佈局結果而供給至輸出部15，並且依據佈局資訊而產生例如各單元的個數之清單(list)並將之供給至輸出部15。各單元的個數之清單係例如單元的識別子與單元的個數分別針對複數個單元相對應者。
輸出部15係例如依照外部的控制器(controller)(未圖示)的要求，將佈局資訊及各單元的個數清單輸出至外部裝置(例如印表機)，或經由通訊線路而發送至外部的控制器。
如此，就可評估合於使用條件下之蓄電單元、升降壓截波器單元的並聯數、佈局等。
另外，由電動機條件選定部23所選定之電動機條件係包含例如為了求出電動機的容量所需之電動機的特性(例如第8圖所示之轉速及額定轉矩)。例如，如第1圖所示，亦可將包含電子機械配置部11、運轉程式記述部12、運轉範型產生部13、運轉範型輸入部21、機械條件輸入部22、轉矩範型計算部24、及電動機條件選定部23之構成，視為進行電動機的容量選定之容量選定裝置2。另外，由容量選定裝置2所選定之電動機的容量係如上所述，支援能量輔助系統之選定，以使能量輔助系統的特性收斂在與限制值對應之容許範圍內。
或者，也可著眼於由消耗電力處理部25所計算出的消耗電力來構成裝置。例如，如第1圖所示，可將包含機械條件 輸入部22、電動機條件選定部23、轉矩範型計算部24、及消耗電力處理部25之構成，視為計算能量輔助系統的總消耗電力之消耗電力計算裝置3。另外，由消耗電力計算裝置3所計算出之能量輔助系統的總消耗電力係如上所述，支援能量輔助系統之選定，以使能量輔助系統的特性收斂在與限制值對應之容許範圍內。
或者，也可著眼於由佈局輸出部44所輸出的佈局資訊來構成裝置。例如，如第1圖所示，可將包含佈局配置部42、佈局評估部43、及佈局輸出部44之構成，視為產生能量輔助系統的各單元的佈局資訊之佈局產生裝置4。另外，由佈局產生裝置4所產生的佈局資訊係支援能量輔助系統的佈局之選定，以使能量輔助系統的各單元的佈局收斂在與佈局限制值對應之容許範圍內。
接著，利用第2圖來說明能量輔助系統選定支援裝置1的硬體構成。第2圖係顯示能量輔助系統選定支援裝置1的硬體構成之圖。
能量輔助系統選定支援裝置1係具備：第一記憶部51、顯示部52、輸入部53、第二記憶部59、取得介面57、及控制部50。第一記憶部51、顯示部52、輸入部53、取得介面57、第二記憶部59、及控制部50，係透過匯流排(bus)58而相連接。
第一記憶部51係控制部50所做控制的元素，暫時記憶資訊。第一記憶部51係具有例如作為控制部50的作業區域之工作(work)區域51a。第一記憶部51係具有揮發性的記憶媒體，例如由DRAM(Dynamic Random Access Memory)所構成。
顯示部52係控制部50所做控制的元素，將預定的 資訊顯示於顯示畫面52a上。顯示部52係例如顯示(display)裝置，具有例如液晶顯示器等。
輸入部53係具有輸入介面53a，透過輸入介面53a而從使用者接收預定的指示。輸入介面53a係例如鍵盤、滑鼠、或觸控面板等。
第二記憶部59係控制部50所做控制的元素，非揮發性地記憶資訊。第二記憶部59係具有非揮發性的記憶媒體，具有例如硬碟(hard disk)。
第二記憶部59係記憶例如作業系統(Operating System；OS)54、能量輔助系統選定程式55、及運轉範型資料56。OS 54係作為控制部50執行能量輔助系統選定程式55之際的平台(platform)之系統。能量輔助系統選定程式55係用來在能量輔助系統選定支援裝置1內實現上述的機能構成之程式。運轉範型資料56係由上述運轉範型產生部13所產生的運轉範型的資料。
又，第2圖顯示的雖然是伴隨著能量輔助系統選定程式55之執行，將運轉範型資料56記憶於第二記憶部59中作為中間資料之例，但亦可將其他的中間資料(例如轉矩範型的資料、充放電範型的資料、佈局資訊)及各種設定資料(例如電子機械的資料庫(library)資料、電動機條件表)記憶於第二記憶部59中。
取得介面57係取得能量輔助系統選定程式55並將之安裝至第二記憶部59所需之介面。例如從記錄媒體(例如CD-ROM)取得能量輔助系統選定程式55之情況時，取得介面57係用來讀取已寫入到記錄媒體的資訊之記錄媒體介面。或者，例如經由通訊線路(例如網際網路)下載而取得能量輔助系統選定程 式55之情況時，取得介面57係用來接收已下載的資料之通訊介面。
控制部50係整體地控制能量輔助系統選定支援裝置1中的各部。控制部50係例如CPU(Central Processing Unit)。
例如，藉由控制部50執行能量輔助系統選定程式55，而在能量輔助系統選定支援裝置1內(例如第一記憶部51中的工作區域51a內)形成如第1圖所示之機能構成。又，能量輔助系統選定支援裝置1的各機能部，可在能量輔助系統選定程式55開始執行後就一次形成，亦可依照能量輔助系統選定程式55的執行狀況而依序形成。
又，能量輔助系統選定支援裝置1可如第2圖所示，更具備聲音輸出部49。聲音輸出部49係控制部50所做控制的元素，輸出聲音資訊。聲音輸出部49係例如揚聲器(speaker)。
接著，利用第3圖來說明運轉範型產生部10的動作(運轉範型作成機能)及負載範型產生部20的動作(負載範型作成機能)。第3圖係顯示運轉範型產生部10及負載範型產生部20的動作之流程圖。
在步驟S1中，控制部50依照來自使用者的起動指示，起動能量輔助系統選定程式55並開始執行。另外，控制部50亦可起動具有同等機能之外部的程式並開始執行，以取代能量輔助系統選定程式55。
電子機械配置部11係依照來自使用者的指示，而配置與應由電動機M驅動之實際的機械MC(參照第16圖)對應之電子機械的組合。亦即，電子機械配置部11係依照來自使用者的指 示，從電子機械的資料庫選擇與實際使用的機械MC對應之電子機械，並將選出的電子機械配置在虛擬空間(例如第4圖所示之電子機構組合畫面61)上，並產生依所配置的電子機械而定之電子機械條件。電子機械係包含例如電子凸輪、電子齒輪、電子滾輪、電子橫動器、電子滾珠螺桿、電子旋轉台、電子虛擬馬達、電子虛擬伺服馬達、電子虛擬編碼器、電子離合器、電子變速機、電子連桿等之中的至少一者。電子機械條件係包含例如電子機械中的傳動系統的慣性力、黏性力、彈力、重力、摩擦力、負載力之中的至少一者。電子機械配置部11係將電子機械條件經由運轉程式記述部12而供給至(或直接供給至)運轉範型產生部13。
在步驟S2中，運轉程式記述部12依照來自使用者的指示，而記述運轉程式。運轉程式係包含例如運轉時間及運轉開始條件。運轉程式亦可為例如階梯程式(ladder program)、SFC(Sequential Function Chart)程式、C語言程式、FBD(Function Block Diagram)程式。運轉程式記述部12係將運轉程式供給至運轉範型產生部13。
運轉範型產生部13係從電子機械配置部11接收電子機械條件，從運轉程式記述部12接收運轉程式。運轉範型產生部13係以電子機械條件為根據而產生運轉指令，亦即運轉範型。亦即，運轉範型產生部13係依據電子機械配置部11所產生之電子機械條件、及運轉程式記述部12所記述之運轉程式來產生運轉範型。
例如，運轉範型產生部13係對於電子機械條件中包含的電子機械構成進行直線插值(linear interpolation)、圓弧插值 (circular interpolation)、PTP(Point To Point)插值、三維直線圓弧插值等之插值處理，依據其插值的結果來產生運轉範型。
運轉範型係包含例如時序性的電動機M的位置資訊及/或速度資訊、或包含例如與時間資訊相對應之電動機M的位置資訊及/或速度資訊(參照第5圖(a)、(b))。運轉範型除了包含例如時序性的電動機M的位置資訊及/或速度資訊之外，亦可再包含時序性的加速度資訊，或再包含例如與時間資訊相對應之電動機M的加速度資訊(參照第5圖(c))。運轉範型產生部13係將運轉範型供給至負載範型產生部20。
在步驟S3中，機械條件輸入部22接受來自使用者之實際機械條件的輸入(參照第6圖(a)、(b)、第7圖)。實際機械條件係包含實際的機械元素中的傳動系統的慣性力、黏性力、彈力、重力、摩擦力、負載力之中的至少一者。
例如，機械條件輸入部22中係接受使用者針對慣性(inertia)、摩擦、水平滾珠螺桿、垂直滾珠螺桿、齒條及小齒輪(rack & pinion)、滾動進給(roll feed)、旋轉台、台車、升降機、輸送帶(conveyor)、線性伺服(linear servo)等之機械模型，而進行之台車的寬度、長度、質量等之機械資訊的輸入。又，機械條件輸入部22可接受特定的條件輸入，或者，可接受直接將黏性、彈性、重力、摩擦、負載等之傳動系統的慣性力予以組合之輸入。
機械條件輸入部22係將實際機械條件供給至轉矩範型計算部24。此時，可將運轉範型當作運轉範型資料56而另外保存至第二記憶部59。
轉矩範型計算部24係從機械條件輸入部22接收實 際機械條件。轉矩範型計算部24係計算已考慮實際機械條件之轉矩範型。轉矩範型計算部24係將轉矩範型供給至電動機條件選定部23，並且經由電動機條件選定部23而供給至(或直接供給至)消耗電力處理部25。
在步驟S4中，電動機條件選定部23從運轉範型輸入部21接收運轉範型，從機械條件輸入部22接收實際機械條件。電動機條件選定部23係依據運轉範型及實際機械條件來選定適合的電動機條件。電動機條件係為例如表示電動機的特性之常數(參照第8圖)。
例如，電動機條件選定部23可依據運轉範型及實際機械條件，自動地(未透過互動的處理地)選定電動機條件。在此情況時，例如，電動機條件選定部23可具有電動機條件表(table)，此電動機條件表中，成為電動機條件的候補之複數個電動機條件係分別對應於運轉範型及實際機械條件。並且，電動機條件選定部23係在接收到運轉範型及實際機械條件之際，參照電動機條件表來選擇適合接收到的運轉範型及實際機械條件之電動機條件。電動機條件表可由能量輔助系統選定程式55所具有，伴隨著能量輔助系統選定程式55之執行而動態地產生，亦可預先記憶於第二記憶部59中。
或者，例如，電動機條件選定部23可藉由接受依運轉範型及實際機械條件而定之電動機條件的輸入(透過互動的處理)來選定電動機條件。在此情況時，例如，電動機條件選定部23可在接收到運轉範型及實際機械條件之際，將運轉範型及實際機械條件顯示在顯示畫面52a(參照第2圖)上，並且以促使輸入電動 機條件之形態，在顯示畫面52a上顯示電動機條件之輸入欄。電動機條件選定部23可將使用者輸入的電動機條件選定作為適合的電動機條件。又，此時，電動機條件選定部23可進一步顯示適當的數值範圍作為電動機條件。如此，電動機條件選定部23就可一邊促使輸入適當的電動機條件，一邊將使用者輸入的電動機條件選定作為適合的電動機條件。
電動機條件選定部23係將選定的電動機條件供給至轉矩範型計算部24，並且經由轉矩範型計算部24而供給至(或直接供給至)消耗電力處理部25。
在步驟S5中，轉矩範型計算部24從電動機條件選定部23接收電動機條件。轉矩範型計算部24係依據電動機條件來計算轉矩範型。轉矩範型計算部24係將計算出的轉矩範型供給至消耗電力處理部25。
轉矩範型計算部24係從電動機條件讀出轉矩常數，使用轉矩常數來計算出轉矩範型。
例如，轉矩範型計算部24係在轉矩常數與Q軸電流值成比例之電動機的情況時，使用轉矩常數、速度、位置、加速度的圖表(graph)(例如第5圖(a)至(c)所示之運轉範型)來算出各時序的轉矩資料(轉矩範型)。例如，轉矩範型計算部24係從加速度的圖表(參照第5圖(c))來求出電動機承受的負載轉矩T，並將電動機條件中包含的額定轉矩除以電流額定值，以求出轉矩常數Kt[Nm]。然後，轉矩範型計算部24係如以下數式(1)所示，將電動機承受的負載轉矩T除以轉矩常數Kt[N]，以求出馬達的Q軸電流值IQ[A]。例如，轉矩範型計算部24係藉由將Q軸電流值IQ 對應於時間資訊來算出第一轉矩範型。
[數式1]IQ=T/Kt…(數式1)
或者，例如，轉矩範型計算部24係在轉矩常數與Q軸電流值未成比例之電動機(例如IPM馬達)的情況時，例如，從加速度的圖表(參照第5圖(c))來求出電動機承受的負載轉矩T，並根據預先計算出之轉矩與電流的關係資訊而從負載轉矩T求出Q軸電流值IQ。例如，轉矩範型計算部24係藉由將Q軸電流值IQ對應於時間資訊來算出第一轉矩範型。
然後，轉矩範型計算部24也根據表示轉矩、Q軸電流值、及D軸電流值的相關性之電流相位資訊，或者單純地由Q軸電流值進行預先輸入的電流相位角之換算計算，來求出D軸電流值ID。轉矩範型計算部24係藉由將D軸電流值ID對應於時間資訊來算出第二轉矩範型。
同時，轉矩範型計算部24也利用以下之數式(2)，將Q軸電流值IQ與D軸電流值ID換算為向量(vector)來求出每單位時間的相電流I。轉矩範型計算部24係藉由將相電流I對應於時間資訊來算出第三轉矩範型。
轉矩範型計算部24係將計算出的第一轉矩範型、第二轉矩範型、及第三轉矩範型供給至消耗電力處理部25。
在步驟S6中，消耗電力處理部25從運轉範型輸入部21接收運轉範型，從電動機條件選定部23接收電動機條件， 從轉矩範型計算部24接收轉矩範型。消耗電力處理部25係依據運轉範型、電動機條件、及轉矩範型來計算能量輔助系統的總消耗電力，求出與消耗電力有關之負載範型(參照第9圖(a)、(b))。
例如，消耗電力處理部25係從電動機條件讀入感應電壓常數Ke[v/rad/s]、電阻值R[Ω]、磁阻Ldq[H]、極對數Pm的固定參數(參照第8圖)，從運轉範型來特定轉速ω[rad/s]。然後，消耗電力處理部25係依據讀入的固定參數、特定的轉速ω、第一轉矩範型(Q軸電流值IQ)、第二轉矩範型(D軸電流值ID)、第三轉矩範型(相電流I)，除了求出磁轉矩之外，也求出銅損、磁阻轉矩，且利用下述之數式3來計算出電力P[W]。
[數式3]P={Ke×ω×IQ}-{ω×Pm ×Ldq ×IQ×IQ}+{R×(ID2 +IQ2 )}…(數式3)
數式3中，左邊的第1項表示磁轉矩，左邊的第2項表示磁阻轉矩，左邊的第3項表示銅損。利用上述之數式3，即使是磁阻轉矩的消耗電力很大之電動機(例如IPM馬達)，也可正確地求出消耗電力。
又，在根據電力算出方法而算出電力之情況，可利用將轉矩[Nm]與轉速ω[rad/s]相乘之下述的數式4來算出電力，亦可使用以往所採用之以電動機輸出、鐵損及銅損的合計值的模型作為消耗電力之手段。
[數式4]P=T*ω…(數式4)
接著，利用第4圖來說明與運轉範型產生部10對應之運轉範型產生工具的動作。第4圖係顯示運轉範型產生工具的 動作之圖。
上述步驟S1及步驟S2之處理係例如利用第4圖所示之運轉範型產生工具而進行。例如，步驟S1中，利用由運轉範型產生工具使之顯示於顯示畫面52a上之第4圖所示之電子機構組合畫面61。在電子機構組合畫面61中，藉由點擊(click)例如預定的按鈕物件(button object)(未圖示)，而以例如下拉(drop down)形式顯示登錄於電子機械的資料庫中的複數個電子機械的名稱或圖標(icon)等。使用者將電子的虛擬馬達62、電子齒輪63、電子凸輪64等之電子機械配置到電子機構組合畫面61上。例如，在電子機構組合畫面61中，將利用點擊(click)等而從下拉形式所顯示的複數個電子機械的名稱或圖標等之中選出的電子機械，配置在電子機構組合畫面61中之利用點擊等而選擇的位置上。另外，電子機械配置部11係藉由接受來自使用者之與電子機械的條件有關之輸入，或依據電子機械的配置的位置(藉由考慮例如與其他的電子機器的位置關係或動作的關係等)，而產生電子機械條件。此時可在複數個軸配置虛擬馬達，或配置複數個要做輸出之實際的軸，而使電子機械配置部11進行計算。
另外，配合電子機構之配置(步驟S1)，而在例如步驟S2中，運轉程式記述部12產生將運轉時間條件及電子機構構成的動作條件予以組合而成之運轉程式65。運轉範型產生部13從電子機構組合畫面61及運轉程式65的條件，來產生將輸出至實際的馬達之運轉指令態樣(參照第5圖(a)至(c))並使之顯示於運轉範型結果畫面66上。藉由組合第4圖所示之電子機械條件的運轉動作，就可進行在例如滾珠螺桿上進行特定的電子凸輪的運轉 範型動作之工作機械或設備之運轉消耗電力計算及容量選定、及能量輔助系統之選定。
接著，利用第5圖來說明在上述的步驟S2中得到之運轉範型。第5圖(a)至(c)係顯示依電子凸輪的動作而定之電動機M的運轉範型的一例。
例如，第5圖(a)係顯示依電子凸輪的動作而定之電動機M的指令位置。例如，第5圖(a)所示之指令位置係從使用者設定之凸輪的行程(stroke)量、電子凸輪的每轉一圈的週期、運轉範型、時間的資訊等來求出。另外，電子凸輪條件之輸入可利用描繪運轉循環之手段或配置時間序列的位置之手段。
例如，第5圖(b)係顯示依電子凸輪的動作而定之電動機M的指令速度。例如，第5圖(b)所示之指令速度係對於第5圖(a)所示之指令位置進行單位時間的變化率(微分)之計算而求得。
例如，第5圖(c)係顯示依電子凸輪的動作而定之電動機M的指令加速度。例如，第5圖(c)所示之指令加速度係對於第5圖(b)所示之指令速度進行單位時間的變化率(微分)之計算而求得。藉此，而作成由例如位置、速度、加速度所構成之運轉範型。
接著，利用第6及7圖來說明在上述的步驟S3中輸入之實際機械條件。第6圖(a)、(b)係顯示實際機械條件的構成之圖。第7圖係顯示實際機械條件的輸入例之圖。
例如，第6圖(a)係顯示指定滾珠螺桿、負載、減速機作為實際的機械元素，並在機械條件輸入部22輸入分別對應的 滾珠螺桿條件73、負載條件72、減速機條件74之情況。例如，機械條件輸入部22係依據在電子機械配置部11配置的複數個電子機械的構成(電子機械條件)，而產生滾珠螺桿、負載、減速機的顯示物件並顯示在顯示畫面52a上。使用者係例如點擊滾珠螺桿、負載、減速機的顯示物件，使實際機械條件成為可輸入之狀態，並輸入滾珠螺桿條件73、負載條件72、減速機條件74。依此，在步驟S4中選定電動機條件71。
例如，如第7圖所示，輸入滾珠螺桿導程(lead)、滾珠螺桿直徑、滾珠螺桿長度、驅動部效率、摩擦係數來作為滾珠螺桿條件73。輸入載台(table)質量、負載質量、負載反抗力、載台導引面的連結力來作為負載條件72。輸入減速比、減速機慣性(inertia)來作為減速機條件74。
例如，第6圖(b)係顯示指定負載、減速機、聯結器(coupling)作為實際的機械元素，並在機械條件輸入部22輸入分別對應的負載條件72、減速機條件74、聯結器條件75之情況。例如，機械條件輸入部22係依據在電子機械配置部11配置的複數個電子機械的構成(電子機械條件)，而產生負載、減速機、聯結器的顯示物件並顯示在顯示畫面52a上。使用者係例如點擊負載、減速機、聯結器的顯示物件，使實際機械條件成為可輸入之狀態，並輸入負載條件72、減速機條件74、聯結器條件75。依此，在步驟S4中選定電動機條件71。
例如，如第7圖所示，輸入載台質量、負載質量、負載反抗力、載台導引面的連結力來作為負載條件72。輸入減速比、減速機慣性來作為減速機條件74。輸入聯結器慣性、其他的 輸出軸換算慣性來作為聯結器條件75。
接著，利用第8圖來說明在步驟S4中選定的電動機條件。第8圖係顯示電動機條件的選定例之圖。
例如，第8圖係顯示選定表示電動機的特性之各種常數來作為電動機條件71(參照第6圖(a)、(b))之情況。依據運轉範型及實際機械條件，例如第8圖所示，選定感應電壓常數、電阻、極對數、轉速、q軸電流、d軸電流、d軸電感Ld與q軸電感Lq之差分、電流額定值、額定轉矩來做為電動機條件71。
接著，利用第11圖來說明包含蓄電單元的選定機能之資料處理部30的動作。第11圖係顯示資料處理部30的動作之流程圖。資料處理部30係與例如OS 54、第一記憶部51、控制部50(參照第2圖)合作而進行第11圖之處理。
在步驟Sa1中，讀入負載範型。例如，負載範型輸入部31中係從負載範型產生部20輸入負載範型。負載範型輸入部31係將負載範型供給至充放電範型產生部32，並且經由充放電範型產生部32而供給至(或直接供給至)條件設定處理部33。
充放電範型產生部32係從負載範型輸入部31接收負載範型。充放電範型產生部32係依據負載範型(參照第9圖(a)、(b))而產生蓄電單元CD(參照第16圖)的充放電範型。充放電範型係包含例如利用升降壓截波器單元CP而做之對於蓄電單元CD之時序性的(與時間資訊相對應的)充電電流及放電電流的態樣。充放電範型產生部32係將產生的充放電範型經由條件設定處理部33而供給至(或直接供給至)電流評估處理部34。
在步驟Sa2至步驟Sa6中，條件設定處理部33係從 負載範型輸入部31接收負載範型。條件設定處理部33係依據負載範型來設定個數條件。個數條件係與能量輔助系統S的各單元的個數有關之條件，包含例如用來決定能量輔助系統S中的升降壓截波器單元CP的個數、蓄電單元CD的個數、及電動機M的個數之中的至少一者之條件。個數條件除了包含用來決定例如升降壓截波器單元CP的個數、蓄電單元CD的個數、及電動機M的個數之條件以外，還可包含用來決定轉換器單元CV的個數及驅動單元DV的個數之條件。例如，個數條件之設定係包含用來求出蓄電單元的必要個數之條件設定。個數條件還包含例如蓄電單元CD的容量及耐壓。例如，個數條件可為用來求出在步驟Sa7中使用的限制值之條件。
例如，在步驟Sa2中，條件設定處理部33針對個數條件的設定方法，使例如是要進行既定值的設定、還是要進行任意的設定之詢問訊息顯示於顯示畫面52a上，請使用者選擇任一個。條件設定處理部33係於接收到來自使用者之要進行既定值的設定之指示時，使處理前進至步驟Sa3，於接收到來自使用者之要進行任意的設定之指示時，使處理前進至步驟Sa4。
在步驟Sa3中，條件設定處理部33選擇既定值而設定個數條件。在此情況時，例如，條件設定處理部33可具有個數條件表(table)，此個數條件表中，成為個數條件的候補之複數個個數條件係分別對應於負載範型。並且，條件設定處理部33係在接收到負載範型之際，參照個數條件表來選擇適合接收到的負載範型之個數條件。條件設定處理部33係例如選擇與接收到的負載範型對應之蓄電單元CD的容量及耐壓來作為個數條件。
在步驟Sa4中，條件設定處理部33任意地設定個數條件。例如，條件設定處理部33可藉由接收依負載範型而定的個數條件之輸入(透過互動的處理)來設定個數條件(參照第10圖)。在此情況時，例如，條件設定處理部33可在接收到負載範型之際，將負載範型顯示在顯示畫面52a(參照第2圖)上，並且以促使輸入個數條件之形態，將個數條件之輸入欄顯示在顯示畫面52a上。條件設定處理部33可將使用者輸入的個數條件設定作為適合的個數條件。條件設定處理部33係例如接收蓄電單元CD的容量及耐壓之輸入作為個數條件，且將輸入的容量及耐壓設定作為適合的容量及耐壓。
又，此時，條件設定處理部33可進一步顯示適當的數值範圍作為個數條件。如此，條件設定處理部33就可一邊促使輸入適當的個數條件，一邊將使用者輸入的個數條件設定作為適合的個數條件。
在步驟Sa5中，條件設定處理部33根據儲存於程式中之資料、條件，依時序求出電容器電源的電流、電壓、放電量、電力損失、發熱/散熱量，並進行與已儲存之負載資料、時序的負載範型、電容器電源的額定規格等之比較處理。處理係從在步驟Sa1中讀入的負載範型(例如消耗能量資料)，利用下述之數式5至數式7來進行必需的蓄電單元的總個數之算出。但是在上述之任意設定之情況時，係算出蓄電單元的個數。若將讀入的負載範型[W]變化為消耗能量E[J]之資料，則成為係如以下之數式5。
將蓄電單元的放電初期電壓表示成V0[V]，將蓄電單元的電壓使用範圍表示成a[V]時，蓄電單元的總容量值C[F]可利用以下之數式6來求出。
然後，利用以下之數式7，將必需的蓄電單元的單元單位的容量C除以已輸入的蓄電單元的容量或既定的每一單位的蓄電單元容量C’，算出必需的蓄電單元的個數n。
[數式7]n=C/C’…(數式7)
在步驟Sa6中，條件設定處理部33進行最大負載量與升降壓截波器單元可操作的電量之比較，算出升降壓截波器單元的必需台數。
條件設定處理部33係將已設定的個數條件供給至電流評估處理部34，並且經由電流評估處理部34而供給至(或直接供給至)資料調整部35。
在步驟Sa7中，電流評估處理部34從充放電範型產生部32接收充放電範型，從條件設定處理部33接收個數條件。電流評估處理部34係依據充放電範型及個數條件來求出能量輔助系統S中的電流。電流評估處理部34係求出例如能量輔助系統 S中之容易受到電流的影響而劣化之部分的電流值。例如，電流評估處理部34可求出能量輔助系統S中之流經開關元件SW1之電流，可求出流經開關元件SW2之電流，可求出流經電抗器L2之電流(參照第16圖)。
電流評估處理部34係進行求出的能量輔助系統的電流與電流限制值之比較。例如，電流評估處理部34可進行能量輔助系統S之流經開關元件SW1之電流與開關元件SW1用的電流限制值THSW1之比較，可進行流經開關元件SW2之電流與開關元件SW2用的電流限制值THSW2之比較，可進行流經電抗器L2之電流與電抗器L2用的電流限制值THL2之比較。然後，電流評估處理部34係根據比較結果來評估能量輔助系統的特性。評估結果係包含例如與能量輔助系統中的能量有關之資訊，可包含例如與輔助電力、峰值電力有關之資訊等。電流評估處理部34係將評估結果供給至資料調整部35，並且經由資料調整部35而供給至(或直接供給至)資料輸出處理部36。
例如，電流評估處理部34係從求出的輔助(assist)後的消耗電力及蓄電單元的條件，來求出在蓄電單元內部流動之電流。進行在蓄電單元內部流動之電流資料與升降壓截波器單元內之開關元件的電流容許值之比較。另外同樣地進行升降壓截波器單元的控制電流值及控制循環態樣(control cycle pattern)與選定裝置所保有的開關元件的動力循環(power cycle)壽命資料之比較，從運轉範型來計算升降壓截波器單元的的壽命值並加以顯示(參照第10圖)。
資料調整部35係從電流評估處理部34接收評估結 果，從條件設定處理部33接收個數條件。資料調整部35係依據評估結果來調整條件設定處理部33所設定之個數條件，而產生構成資訊。例如，資料調整部35依據評估結果來算出能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。例如，資料調整部35係以讓能量輔助系統的電流收斂在電流限制值內之方式，算出在能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。
例如，資料調整部35可採取讓流經能量輔助系統S之開關元件SW1之電流收斂至開關元件SW1用的電流限制值THSW1(滿足第一條件)之方式，來算出在能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。或者，例如，資料調整部35可採取讓流經開關元件SW2之電流收斂至開關元件SW2用的電流限制值THSW2(滿足第二條件)之方式，來算出在能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。或者，例如，資料調整部35可採取讓流經電抗器L2之電流收斂至電抗器L2用的電流限制值THL2(滿足第三條件)之方式，來算出在能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。或者，例如，資料調整部35可採取讓第一條件、第二條件、第三條件之中的兩個以上的條件滿足之方式，來算出在能量輔助系統S中必需的各單元的個數等。
構成資訊係與能量輔助系統的構成有關之資訊，包含例如能量輔助系統中的各單元的個數。構成資訊係包含例如必需的蓄電單元CD的個數、升降壓截波器單元CP的個數、電動機M的個數(參照第16圖)。資料調整部35係將產生出的構成資訊供給至資料輸出處理部36。
在步驟Sa8中，資料輸出處理部36係從資料調整部 35接收構成資訊，從電流評估處理部34接收評估結果。資料輸出處理部36係使構成資訊與評估結果顯示於顯示畫面52a上。例如，資料輸出處理部36係依據構成資訊及評估結果，而使構成資訊與已適用構成資訊之能量輔助系統的能量顯示於顯示畫面52a上。例如，資料輸出處理部36係於顯示畫面52a上顯示與蓄電單元CD的個數、輔助電力、峰值電力等有關之資訊(參照第10圖)。
例如，資料輸出處理部36係顯示至此為止求出的蓄電單元數、從最大規格(specification)算出之系統餘裕率、系統的電源回充、輔助電力、峰值電力之與系統適用前之能量比較資料。
在步驟Sa9中，資料調整部35接收到相對於最終輸出，藉由峰值電力、輔助量之增減來視覺性地調整運轉範型之指示時，就依照其指示來調整要削減的電力成本、單元數的增減。若資料調整部35進行了調整(步驟Sa9的結果為「是」)，使處理回到步驟Sa8，將包含調整後的個數之構成資訊供給至資料輸出處理部36。對應於此，資料輸出處理部36係依照包含調整後的個數之構成資訊來更新其顯示內容(步驟Sa8)。另一方面，若資料調整部35在例如預定的等待時間以內並未進行調整(步驟Sa9的結果為「否」)，使處理前進到步驟Sa10。
在步驟Sa10中，若資料輸出處理部36依據使用者對於條件確定按鈕之操作而接收到指示(步驟Sa10的結果為「是」)，則將構成資訊及評估結果供給至佈局部40，且使處理前進到步驟Sa11。另一方面，若資料輸出處理部36係在預定的等待時間以內並未接收到使用者對於條件確定按鈕之操作(步驟Sa10的結果為「否」)，則使處理回到步驟Sa9。
在步驟Sa11中，佈局部40根據輔助電力、電力單元的個數而開啟進行佈局調整之佈局選定畫面(參照第13圖)。
接著，利用第9圖來說明電流態樣、負載範型、及輔助電力。第9圖(a)係顯示電流態樣之圖，第9圖(b)係顯示負載範型之圖，第9圖(c)係顯示對於負載範型而計算輔助電力所得到的結果之圖。
第9圖(a)係顯示與電動機M之負載對應之電流(例如q軸電流)的時間變化的態樣(電流態樣)之圖。第9圖(a)所示之電流態樣係從轉矩範型及電動機條件(參照第8圖)算出者，例如依各軸區分的態樣。
第9圖(b)係顯示與電動機M之負載對應之電力的時間變化的態樣(負載範型)之圖。第9圖(b)所示之負載範型係從第9圖(a)所示之電流態樣來求出包含銅損、鐵損、磁阻轉矩之各軸的軸輸出，再將求出的各軸的軸輸出予以加總而得到之能量輔助系統的總消耗電力的時間變化的態樣。
第9圖(c)係顯示對於第9圖(b)所示之負載範型，以蓄電單元CD的電氣能量輔助斜線部的電力之方式計算出之圖。例如，如第9圖(c)所示，因資料輸出處理部36以負載範型中的輔助電力成為可識別之形態(例如以斜線部等加以突顯(highlight)之形態)顯示於顯示畫面52a上，所以使用者藉由確認以可識別的形態加以區別之部分(例如以斜線部等加以突顯之部分)，就可確認用於輔助之能量(輔助電力)。
接著，利用第10圖來說明在上述的步驟Sa8中顯示於顯示畫面52a上之運轉能量調整畫面。第10圖係顯示運轉能量 調整畫面的構成之圖。
運轉能量調整畫面係如第10圖所示，顯示有負載範型(電力態樣)LP，並且顯示有負載範型LP中的運轉峰值電力80及輔助電力86以作為輔助電力線85的差分。
運轉能量調整畫面係具有蓄電單元個數輸入欄81、能量輔助量輸入欄82、動力運轉輔助電力線操作桿(bar)83、及輔助電力線操作桿84，用以作為使輔助電力增減的構成。
蓄電單元個數輸入欄81中，顯示有例如現在算出的蓄電單元個數。使用者可藉由例如從現在的個數輸入增減後之個數，來使輔助電力增減。另外，資料調整部35可依據評估結果，來算出能量輔助系統S中必需的蓄電單元的個數的候補(適合數值範圍)，並在蓄電單元個數輸入欄81附近顯示適合數值範圍。藉此，就可促使輸入適合的個數來作為蓄電單元個數。
能量輔助量輸入欄82中，顯示有例如現在算出的輔助量(輔助電力)(亦即，與輔助電力86對應之電力的量)。使用者可藉由例如從現在的輔助量(輔助電力)輸入增減後之輔助量(輔助電力)，來使輔助電力增減。另外，資料調整部35可從現在的負載範型LP算出適合的輔助量(輔助電力)的調整範圍(適合調整範圍)，並在能量輔助量輸入欄82附近顯示適合調整範圍。藉此，就可促使輸入適合的輔助量(輔助電力)。
動力運轉輔助電力線操作桿83係在不變動回充運轉時的輔助電力線85(例如，維持在利用輔助電力線操作桿84而設定的準位(level))之情況下，用來選擇性地操作動力運轉時的輔助電力線85之使用者介面。動力運轉輔助電力線操作桿83係於例 如往左側移動操作之際，使輔助電力線85往低能量側移動，於例如往右側移動操作之際，使輔助電力線85往高能量側移動。又，在回充運轉時及動力運轉中，將輔助電力線85設為相同準位之情況時，動力運轉輔助電力線操作桿83係例如藉由按壓非活化按鈕(未圖示)而成為非活化狀態。
輔助電力線操作桿84係用來操作輔助電力線85之使用者介面。輔助電力線操作桿84係於例如往左側移動操作之際，使輔助電力線85往低能量側移動，於例如往右側移動操作之際，使輔助電力線85往高能量側移動。又，在動力運轉輔助電力線操作桿83成為活化狀態之情況時，輔助電力線操作桿84係發揮作為用來選擇性地操作回充運轉時的輔助電力線85之使用者介面的機能，在動力運轉輔助電力線操作桿83成為非活化狀態之情況時，輔助電力線操作桿84係發揮作為用來操作回充運轉時及動力運轉時共通的輔助電力線85之使用者介面的機能。
例如，使用者可藉由撥動動力運轉輔助電力線操作桿83、輔助電力線操作桿84來調整輔助電力線，亦可編輯蓄電單元個數輸入欄81的個數或能量輔助量輸入欄82的輔助量(輔助電力)。此時，運轉能量調整畫面可顯示成可確認不足的輔助量(輔助電力)，以使能量輔助系統的特性不會超過限制值時。
接著，利用第12圖來說明與佈局部40對應之佈局選定工具的機能構成。第12圖係顯示佈局選定工具的機能構成之圖。
佈局選定工具係由控制部50(參照第2圖)加以執行，藉以使如第12圖所示之機能構成形成於能量輔助系統選定支 援裝置1內(例如第一記憶部51中的工作區域51a內)。又，藉由佈局選定工具形成之各機能部，可在佈局選定工具開始執行後就一次形成，亦可依照佈局選定工具的執行狀況而依序形成。
例如，能量輔助系統選定支援裝置1係如第12圖所示，具有電流暨蓄電單元數讀入部91、操作部92、顯示部93、蓄電單元配置處理部94、單元資料檔案保持部95、及單元配置部96，以作為藉由佈局選定工具而實現之機能構成。
電流暨蓄電單元數讀入部91係讀入以資料處理部求出之升降壓截波器單元的個數、蓄電單元的個數、及電流。亦即，電流暨蓄電單元數讀入部91中係從資料輸出處理部36輸入構成資訊及評估結果。換言之，電流暨蓄電單元數讀入部91係對應於佈局輸入部41(參照第1圖)。
操作部92係由鍵盤、滑鼠等所構成，進行接受來自使用者的操作之輸入控制。換言之，操作部92係對應於佈局配置部42中之進行用來接受使用者的佈局指示之輸入控制的部分。
顯示部93係顯示在佈局配置部42配置出的結果，並進行對於顯示器、印刷機等之顯示。換言之，顯示部93係對應於進行依照佈局配置部42中之佈局指示，用以在顯示畫面52a上顯示佈局配置的各顯示物件之顯示控制的部分，而且對應於進行依據佈局輸出部44中之評估結果而顯示警告之顯示控制的部分。
蓄電單元配置處理部94係根據例如電流暨蓄電單元數讀入部91所讀入之資料，進行使用者所配置之蓄電單元的並聯數是否未超出可進行輔助動作的單元限制值(佈局限制值)之比較。換言之，蓄電單元配置處理部94係將佈局資訊與佈局限制值 相比較而進行評估，對應於佈局評估部43。
單元資料檔案保持部95係保持與轉換器單元、驅動單元、蓄電單元、馬達、纜線(cable)、升降壓截波器單元有關之資訊，且將資訊傳遞至單元配置部96。單元資料檔案保持部95係對應於暫時地保持佈局配置部42、佈局評估部43、及佈局輸出部44各部中之資訊的部分。
單元配置部96係根據操作部92及單元資料檔案保持部95的資訊，將佈局資訊傳遞至顯示部93。換言之，單元配置部96係透過顯示部93而於顯示畫面52a上顯示佈局資訊，對應於進行依照佈局配置部42中之佈局指示，用以在顯示畫面52a上顯示佈局配置的各顯示物件之顯示控制的部分。
接著，利用第13圖來說明藉由佈局部40而在顯示畫面52a上顯示之佈局選定畫面。
佈局選定畫面係如第13圖所示，具有單元區域(area)101、配置區域102、表列區域106、成本(cost)區域107、及輔助量顯示區域108。
單元區域101中顯示有在初始狀態下，依構成資訊而定之個數的各單元的顯示物件。第13圖中顯示的是在單元區域101內顯示有轉換器單元、升降壓截波器單元、驅動單元、蓄電單元、纜線(cable)之例。
配置區域102係顯示與實際要配置各單元之控制盤內的空間對應之虛擬空間。使用者從單元區域101選擇單元，在配置區域102進行配置。此時，在前述蓄電單元配置處理部94(或第1圖中顯示之佈局評估部43)一邊判斷蓄電單元的並聯數是否 在既定值以上，一邊進行配置。若蓄電單元的並聯數超過既定值就利用警告手段104進行警告。警告手段104係例如於顯示畫面52a上顯示警告訊息而進行警告。
例如，第13圖中係例示在配置區域102內分別配置一個轉換器單元、升降壓截波器單元、驅動單元，在配置區域102內配置兩個蓄電單元之狀態。此時，如虛線所示，若再追加蓄電單元，就會判斷為蓄電單元的並聯數(三個)超過既定值(兩個)，而進行以警告手段104進行之警告。
例如，第13圖中係例示在配置區域102內分別配置一個轉換器單元、升降壓截波器單元、驅動單元，在配置區域102內配置兩個蓄電單元之狀態。此時，如實線所示，若追加的蓄電單元透過11公尺的纜線連接至兩個蓄電單元，就會判斷為纜線的長度(11公尺)超過既定值(10公尺)，而進行以警告手段105進行之警告。
表列區域106中係顯示與存在於配置區域102上之各單元對應之購入清單。例如，在按下結束按鈕109之情況時，就會作成將存在於配置區域102上之各單元予以表列(list up)而成之購入清單，且將作成的購入清單顯示於表列區域106上。又，例如，可於每次在配置區域102追加配置單元時，動態地更新購入清單且顯示於表列區域106上。
成本區域107中係顯示與存在於配置區域102上之各單元對應之能量成本(energy cost)。例如，在按下結束按鈕109之情況時，就會計算出存在於配置區域102上之各單元的設置前後的能量成本，並將計算出的各單元的設置前後的能量成本，比 較地顯示於成本區域107上。
又，例如，可於每次在配置區域102追加配置單元時，動態地更新能量成本且顯示於成本區域107上。在此情況時，藉由按壓結束按鈕109來確定能量成本。
輔助量顯示區域108中係顯示與存在於配置區域102上之各單元對應之輔助量(輔助電力)。例如，在按下結束按鈕109之情況時，就會計算出與存在於配置區域102上之各單元對應之輔助量，並將計算出的輔助量(與例如必需的電力(能量)、及電源電力一起)顯示於輔助量顯示區域108上。
又，例如，可於每次在配置區域102追加配置單元時，動態地更新輔助量且顯示於輔助量顯示區域108上。在此情況時，藉由按壓結束按鈕109來確定輔助量。
接著，利用第14圖來說明佈局部40的動作。第14圖係顯示佈局部40的動作之流程圖。
在步驟T1~T3中，從資料輸出處理部36輸入構成資訊及評估結果至佈局輸入部41。佈局輸入部41係將構成資訊及評估結果供給至佈局配置部42。另外，佈局輸入部41係在有來自佈局輸出部44之要求的情況時，將構成資訊經由佈局配置部42及佈局評估部43而供給至(或直接供給至)佈局輸出部44。
在步驟T1中，將例如可配置的蓄電單元的個數作為構成資訊而讀入至佈局輸入部41。
在步驟T2中，將例如升降壓截波器單元的個數作為構成資訊而讀入至佈局輸入部41。
在步驟T3中，將例如運轉範型、電流值、電壓作為 評估結果而讀入至佈局輸入部41。
在步驟T4中，佈局配置部42從佈局輸入部41接收構成資訊及評估結果。佈局配置部42係依據評估結果，而將與已適用構成資訊之能量輔助系統的能量有關之資訊(例如電流、電力之資料)顯示於顯示畫面52a上。然後，使用者透過如第13圖所示之佈局選定畫面而進行佈局配置之操作。佈局配置部42係依照構成資訊與來自使用者之指示，將表示能量輔助系統的各單元之顯示物件佈局配置於顯示畫面52a上。
例如，佈局配置部42可依據構成資訊，將表示能量輔助系統的各單元之顯示物件佈局配置於顯示畫面52a上的預定位置(例如第13圖中所示之單元區域101)。然後，佈局配置部42係依照來自使用者之指示，變更顯示畫面52a上的各顯示物件的位置。例如，佈局配置部42可透過滑鼠指標或觸控面板等之輸入介面，接受來自使用者之拖放(drag and drop)操作，依據拖放操作而變更顯示畫面52a上的各顯示物件的位置。亦即，佈局配置部42可將顯示畫面52a上的各顯示物件的位置變更為與實際的控制盤內的空間對應之虛擬空間(例如第13圖中所示的配置區域102)中的希望的位置。藉此，使用者就可利用佈局配置部42而針對能量輔助系統中的各單元進行配置之檢討。
佈局配置部42係於進行佈局配置之後，將佈局資訊供給至佈局評估部43。佈局資訊係與表示顯示畫面52a上之佈局配置的各單元之顯示物件的位置有關之資訊，例如單元的識別子、顯示物件的識別子、配置在顯示畫面52a上之位置(座標)與複數個單元相對應之資訊。例如，佈局配置部42係在每次變更佈局 配置時，更新佈局資訊，並將更新後的佈局資訊供給至佈局評估部43。
在步驟T5~步驟T8中，佈局評估部43從佈局配置部42接收佈局資訊。佈局評估部43係將佈局資訊與佈局限制值相比較而進行評估。佈局限制值可包含例如與佈局配置之電氣上是否可行有關之限制值，亦可包含例如與各單元的尺寸等之物理上是否可行有關之限制值。例如，佈局評估部43係藉由比較由起因於阻抗之充放電時間常數及充放電範型所決定之可配置的蓄電單元的並聯數，以及使用者所配置之蓄電單元的並聯數，來判定使用者所配置之蓄電單元的並聯數是否在容許範圍內。然後，佈局評估部43可將其評估結果當作是對於佈局資訊之評估結果。佈局評估部43將評估結果供給至佈局輸出部44。
例如，在步驟T5中，依據在步驟T3中讀入之電流值，來決定纜線配線中要求的構件的斷面尺寸。另外，由求出的斷面尺寸，從實際的佈局檢討裝置所具有的纜線的最大長度的資料庫，決定纜線長度的限制值。此時，若使用者配置的纜線長度超過既定規格值，就利用警告手段105，將例如纜線長度的警告訊息顯示於顯示畫面52a上(參照第13圖)。
在步驟T6中，在配置蓄電單元之際，判斷其係串聯連接或並聯連接。
在步驟T7中，進行從蓄電單元的並聯數及串聯數來算出對於蓄電單元進行充放電之以C、R及L表現之時間常數τ。第15圖中顯示算式的概念圖。例如，考慮如第15圖所示之構成，亦即將電容元件C1、C2、C3、C4並聯連接至驅動單元DV內的 蓄電單元171，並在電容元件C1與電容元件C2之間連接電阻R1，在電容元件C2與電容元件C3之間連接電阻R2，在電容元件C3與電容元件C4之間連接電阻R3之構成。就此構成而言，可想成(合成電阻)×(合成電容)係近似地比例於最近蓄電單元的通電路徑(route)179的阻抗與最遠蓄電單元的通電路徑174的阻抗之差。因此，求出最近蓄電單元的通電路徑179的阻抗與最遠蓄電單元的通電路徑174的阻抗之差，根據求出之差(例如將求出之差乘以預定的係數)來進行時間常數τ之算出。
在步驟T8中，進行在步驟T7中求出之蓄電單元的時間常數與對於升降壓截波器單元之輔助要求的控制響應時間α之比較，以進行是否可做輔助動作之判定。
例如，如下述之數式8所示，比較與升降壓截波器單元之輔助有關之計算週期(控制響應時間)α，及將蓄電單元並聯連接時之時間常數τ，而進行是否可控制之判斷。若時間常數τ小於控制響應時間α的情況時，可想成是總和所有的蓄電單元可蓄積的能量的輔助能量大於運轉範型的能量中之不足量，所以判斷為可進行輔助動作。相對於此，若時間常數τ為控制響應時間α以上的情況時，可想成是總和所有的蓄電單元可蓄積的能量的輔助能量小於運轉範型的能量中之不足量，所以判斷為無法進行輔助動作。佈局評估部43係於可進行輔助動作(步驟T8的結果為「可動作」)的情況時，使處理前進至步驟T10。
[數式8]α>τ…(數式8)
另一方面，佈局評估部43係於無法進行輔助動作(步 驟T8的結果為「不可動作」)的情況時，使處理前進至步驟T9。
在步驟T9中，佈局輸出部44依據評估結果而輸出警告。例如，佈局輸出部44係在佈局資訊落在依佈局限制值而定的容許範圍外之情況時輸出警告。例如，佈局輸出部44係在使用者所配置之蓄電單元的並聯數落在容許範圍外之情況時輸出警告。輸出警告之方法，可採用於顯示畫面52a顯示警告訊息、或使警報燈亮起等之視覺的方法，亦可採用從聲音輸出部49輸出警告訊息的聲音、或者從聲音輸出部49輸出警報蜂鳴聲(buzzer)等之聽覺的方法。藉此，就可促使使用者利用佈局配置部42針對各單元進行配置的再檢討。例如，使用者可遵照警告而變更並聯數來進行相對於限制值之修正。
在步驟T10中，佈局輸出部44於接收到來自使用者之配置結束之指示時，使處理前進至步驟T11，在預定的等待時間以內未接收到配置結束之指示時，則使處理回到步驟T4。
在步驟T11中，佈局輸出部44依據構成資訊而產生例如各單元的個數之清單並供給至輸出部15。各單元的個數之清單係例如單元的識別子與單元的個數分別針對複數個單元而相對應(參照第13圖)。
如以上所述，在實施形態之能量輔助系統選定支援裝置1中，運轉範型產生部10產生已考慮電子機械構成之運轉範型。負載範型產生部20係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型，而產生與消耗電力有關之負載範型。資料處理部30係依據負載範型產生部20所產生之負載範型，來比較已適用運轉範型產生部10所產生的運轉範型之能量輔助系統的特性與限制值而進 行評估。資料處理部30係依據其評估結果而產生包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊。因此，可容易地選定及提示能量輔助系統的各單元的個數，以使能量輔助系統的特性收斂在與限制值對應的容許範圍內。佈局部40係依據資料處理部30所產生的構成資訊，在虛擬空間上佈局配置能量輔助系統的各單元並顯示在顯示畫面52a上。因此，可事前探討，容易地選定能量輔助系統的佈局，以使能量輔助系統的各單元的佈局收斂在與佈局限制值對應的容許範圍內。因而，可簡易且有效率地處理及支援能量輔助系統的選定。
又，在實施形態之能量輔助系統選定支援裝置1中，電子機械配置部11配置電子機械，且產生電子機械條件。運轉程式記述部12記述運轉程式。運轉範型產生部13係依據電子機械配置部11所產生之電子機械條件，及運轉程式記述部12所記述之運轉程式，而產生運轉範型。因此，可產生已考慮電子機械構成之運轉範型。
或者，在實施形態中，運轉範型產生部13從模擬軟體輸入(import)使用者所作成之模擬資料(例如模擬複數軸的凸輪運轉、齒輪等複雜的運轉範型的結果)，將輸入的模擬資料變換為負載範型產生部20可處理的格式，來產生運轉範型。因此，利用使用者花費多時作成的機械機構模擬軟體，就無需複雜的手工計算，可直接根據運轉範型來算出能量資料。亦即，具有與使用者以模擬軟體於事前作成之複雜的運轉範型互相連攜，藉由輸入機械條件，就可用接近實際之條件計算出複雜且複數個軸之運轉範型的輔助量之效果。
又，在實施形態之能量輔助系統選定支援裝置1中，在機械條件輸入部22輸入實際機械條件。電動機條件選定部23係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型及在機械條件輸入部22輸入之實際機械條件，來選定電動機條件。轉矩範型計算部24係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型及電動機條件選定部23所選定之電動機條件，來計算轉矩範型。消耗電力處理部25係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型、電動機條件選定部23所選定之電動機條件、及轉矩範型計算部24所計算出之轉矩範型，來計算總消耗電力，求出負載範型。因此，可依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型來產生與消耗電力有關之負載範型。而且，對於運轉範型之變更也可容易地再計算出負載範型。
又，在實施形態之能量輔助系統選定支援裝置1中，條件設定處理部33依據負載範型產生部20所求出之負載範型，來設定與能量輔助系統的各單元的個數有關之個數條件。電流評估處理部34係進行依條件設定處理部33所設定之個數條件而定之能量輔助系統的電流與電流限制值之比較，來評估能量輔助系統的特性。資料調整部35係依據電流評估處理部34的評估結果來調整條件設定處理部33所設定之個數條件，並產生構成資訊。因此，可依據負載範型產生部20所產生之負載範型，來比較已適用運轉範型產生部10所產生的運轉範型後之能量輔助系統的特性與限制值而進行評估，可依據評估結果來產生包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊。而且，對於運轉範型之變更也可容易地再計算出構成資訊。
又，在實施形態之能量輔助系統選定支援裝置1中，佈局配置部42依據構成資訊及來自使用者之指示，在顯示畫面52a上佈局配置表示能量輔助系統的各單元之顯示物件，產生與顯示畫面52a上之表示各單元之顯示物件的位置有關之佈局資訊。佈局評估部43係比較佈局資訊與佈局限制值而進行評估。佈局輸出部44係依據佈局評估部43的評估結果而輸出警告，或輸出佈局資訊。因此，可依據資料處理部30所產生之構成資訊，在虛擬空間上佈局配置能量輔助系統的各單元並顯示於顯示畫面上，且因為可算出例如必需的單元數、纜線長度、配置圖，所以可在使用者之實際的控制盤內檢討中，於事前進行能量輔助系統的佈局檢討。
又，在實施形態之容量選定裝置2(參照第1圖)中，電子機械配置部11配置與由電動機驅動之機械對應之電子機械，且產生電子機械條件。運轉程式記述部12係記述運轉程式。運轉範型產生部13係依據電子機械配置部11所產生之電子機械條件及運轉程式記述部12所記述之運轉程式，而產生運轉範型。在機械條件輸入部22輸入實際機械條件。電動機條件選定部23係依據運轉範型產生部13所產生之運轉範型及輸入機械條件輸入部22之實際機械條件，而以可選定電動機的容量之方式選定電動機條件。因此，可容易地進行與由電動機驅動之機械對應之電動機的容量選定。結果，可容易進行例如能讓能量輔助系統的特性收斂在與限制值對應的容許範圍內之電動機的容量選定。
又，在實施形態之消耗電力計算裝置3(參照第1圖)中，在機械條件輸入部22輸入實際機械條件。電動機條件選定部 23係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型及輸入機械條件輸入部22之實際機械條件，來選定電動機條件。轉矩範型計算部24係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型及電動機條件選定部23所選定之電動機條件，來計算轉矩範型。消耗電力處理部25係依據運轉範型產生部10所產生之運轉範型、電動機條件選定部23所選定之電動機條件、及轉矩範型計算部24所計算出之轉矩範型，來求出包含銅損、鐵損、磁阻轉矩之軸輸出，再從求出的軸輸出來計算能量輔助系統的總消耗電力。因此，可事前求出與由電動機驅動之機械的動作對應之能量輔助系統的總消耗電力。結果，可容易支援例如能讓能量輔助系統的特性收斂在與限制值對應的容許範圍內之能量輔助系統的選定。
又，在實施形態之佈局產生裝置4(參照第1圖)中，佈局配置部42依據包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊及來自使用者之指示，在顯示畫面上佈局配置表示能量輔助系統的各單元之顯示物件，並產生與顯示畫面上之表示佈局配置的各單元之顯示物件的位置有關之佈局資訊。佈局評估部43係藉由比較由起因於阻抗之充放電時間常數及充放電範型(pattern)所決定之可配置的蓄電單元的並聯數、與佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數，來判定佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數是否在容許範圍內。佈局輸出部44係在佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數落在容許範圍外之情況時輸出警告，在佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數落在容許範圍內之情況時輸出佈局資訊。因此，可在依據構成資訊而檢討能量輔助系統的各單元的佈局配置之情況時，容易地特定使蓄電單元的並聯數落在容許範圍內之佈局配 置。結果，可容易支援例如能讓能量輔助系統的各單元的佈局收斂在與佈局限制值對應的容許範圍內之能量輔助系統的佈局的選定。而且，若作成已設置的單元的清單並輸出作為佈局資訊，就可對於單元之購入有很大的幫助。
另外，在實施形態中，因為在運轉能量調整畫面(參照第10圖)顯示預期可達成之能量成本削減量；必需的蓄電元件的數目、條件等；及輔助量，所以可事前對於能量輔助系統的投資結果進行定量的評估，因此容易決定是否要進行資金投資。
又，在實施形態中，因為在運轉能量調整畫面(參照第10圖)顯示負載範型(電力態樣)及輔助電力，而且顯示用來使輔助量(輔助電力)增減之使用者介面，所以可視覺性地確認輔助電力而直覺地調整輔助量及運轉範型。例如，雖然目前有三個蓄電單元，但在只要微調整輔助量就可將蓄電單元的必需的個數減低為兩個之情況等，利用滑動桿(slide bar)就可容易地進行調整。
又，在實施形態中，在佈局選定畫面(參照第13圖)，在與實際要配置各單元之控制盤內的空間對應之虛擬空間(配置區域102)上佈局配置表示各單元之顯示物件，藉以產生佈局資訊。因此，可視覺性地確認各單元的位置而直覺地檢討佈局配置。結果，可減低例如雖然顧到了必要部件及盤佈局的注意事項，但卻遺漏掉了纜線、電容器配置條件之情形。
(產業上之可利用性)
如以上所述，本發明之能量輔助系統選定支援裝置係有用於能量輔助系統之選定。
1‧‧‧能量輔助系統選定支援裝置
2‧‧‧容量選定裝置
3‧‧‧消耗電力計算裝置
4‧‧‧佈局產生裝置
10‧‧‧運轉範型產生部
11‧‧‧電子機械配置部
12‧‧‧運轉程式記述部
13‧‧‧運轉範型產生部
15‧‧‧輸出部
20‧‧‧負載範型產生部
21‧‧‧運轉範型輸入部
22‧‧‧機械條件輸入部
23‧‧‧電動機條件選定部
24‧‧‧轉矩範型計算部
25‧‧‧消耗電力處理部
30‧‧‧資料處理部
31‧‧‧負載範型輸入部
32‧‧‧充放電範型產生部
33‧‧‧條件設定處理部
34‧‧‧電流評估處理部
35‧‧‧資料調整部
36‧‧‧資料輸出處理部
40‧‧‧佈局部
41‧‧‧佈局輸入部
42‧‧‧佈局配置部
43‧‧‧佈局評估部
44‧‧‧佈局輸出部

Claims (8)

  1. 一種能量輔助系統選定支援裝置，係支援具有升降壓截波器單元、蓄電單元、及電動機並驅動機械之能量輔助系統的選定，該能量輔助系統選定支援裝置係具備：產生已考慮電子機械構成的運轉範型之運轉範型產生部；依據前述產生的運轉範型，產生與消耗電力有關的負載範型之負載範型產生部；依據前述產生的負載範型，將適用前述產生的運轉範型的能量輔助系統的特性與限制值相比較而進行評估，依據評估結果而產生包含能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊之資料處理部；以及依據前述產生的構成資訊，在虛擬空間上佈局配置能量輔助系統的各單元並將之顯示在顯示畫面上之佈局部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之能量輔助系統選定支援裝置，其中，前述運轉範型產生部係具有：配置電子機械，且產生電子機械條件之電子機械配置部；記述運轉程式之記述部；以及依據前述產生的電子機械條件與前述記述的運轉程式，來產生運轉範型之產生部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之能量輔助系統選定支援裝置，其中，前述負載範型產生部係具有：將實際機械條件予以輸入之機械條件輸入部； 依據前述產生的運轉範型與前述輸入的實際機械條件，來選定電動機條件之條件選定部；依據前述產生的運轉範型與前述選定的電動機條件，來計算出轉矩範型之計算部；以及依據前述產生的運轉範型、前述選定的電動機條件、及前述計算出的轉矩範型，來計算總消耗電力而求出負載範型之處理部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之能量輔助系統選定支援裝置，其中，前述資料處理部係具有：依據前述求出的負載範型，來設定與能量輔助系統的各單元的個數有關之個數條件之條件設定處理部；將依前述設定的個數條件而定之能量輔助系統的電流，與電流限制值比較，而評估能量輔助系統的特性之評估處理部；以及依據前述評估處理部的評估結果，調整前述設定的個數條件，產生前述構成資訊之資料調整部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之能量輔助系統選定支援裝置，其中，前述佈局部係具有：依據前述構成資訊與來自使用者之指示，在顯示畫面上佈局配置表示能量輔助系統的各單元之顯示物件，而產生與前述顯示畫面上之表示各單元之顯示物件的位置有關之佈局資訊之佈局配置部； 比較前述佈局資訊與佈局限制值而進行評估之佈局評估部；以及依據前述佈局評估部的評估結果，而輸出警告、或輸出前述佈局資訊之佈局輸出部。
  6. 一種容量選定裝置，係支援具有升降壓截波器單元、蓄電單元、及電動機並驅動機械之能量輔助系統中之電動機的容量選定，該容量選定裝置係具備：配置與欲由一個以上之前述電動機驅動之機械對應的電子機械，且產生電子機械條件之電子機械配置部；記述運轉程式之記述部；依據前述產生的電子機械條件與前述記述的運轉程式，而產生運轉範型之產生部；將實際機械條件予以輸入之機械條件輸入部；以及依據前述產生的運轉範型與前述輸入的實際機械條件，以可選定前述一個以上的電動機的容量之方式，選定電動機條件之條件選定部。
  7. 一種消耗電力計算裝置，係計算具有升降壓截波器單元、蓄電單元、及電動機並驅動機械之能量輔助系統的總消耗電力，該消耗電力計算裝置係具備：將實際機械條件予以輸入之機械條件輸入部；依據前述產生的運轉範型與前述輸入的實際機械條件，而選定電動機條件之條件選定部；依據前述產生的運轉範型與前述選定的電動機條件，來計算出轉矩範型之計算部；以及 依據前述產生的運轉範型、前述選定的電動機條件、及前述計算出的轉矩範型，來求出包含銅損、鐵損、磁阻轉矩之軸輸出，並從求出的軸輸出來計算出能量輔助系統的總消耗電力之處理部。
  8. 一種佈局產生裝置，係產生具有升降壓截波器單元、蓄電單元、及電動機並驅動機械之能量輔助系統中的各單元的佈局資訊，該佈局產生裝置係具備：依據包含前述能量輔助系統的各單元的個數之構成資訊與來自使用者之指示，在顯示畫面上佈局配置表示能量輔助系統的各單元之顯示物件，並產生與顯示畫面上之表示經佈局配置的各單元之顯示物件的位置有關之佈局資訊之佈局配置部；藉由比較由起因於阻抗之充放電時間常數與充放電範型所決定之可配置的蓄電單元的並聯數、及前述佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數，來判定前述佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數是否在容許範圍內之佈局評估部；以及在前述佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數落在容許範圍外之情況下輸出警告，在前述佈局資訊所表示之蓄電單元的並聯數落在容許範圍內之情況下輸出前述佈局資訊之佈局輸出部。
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