JP2010083639A - クレーン装置およびクレーン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン発電装置の燃費を効果的に削減する。
【解決手段】コントローラ７により、荷物巻き上げ時の高低差と当該荷物の重量とから当該荷物の巻き上げに必要な巻上用電力を算出し、この巻上用電力と蓄電電力の残量との比較結果に基づいてエンジン回転速度を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジン発電制御技術に関し、特にクレーン装置などで用いる電動機に発電電力を供給するエンジン発電装置の省燃費技術に関する。

港湾などのヤードにおいて、船舶やトレーラに対するコンテナなどの荷物の積み降ろしを行うクレーン装置では、複数の電動機を用いて、荷物の昇降、さらには架台の走行や横行などの動作を行う。これら電動機へ動作電力を供給するため、エンジン駆動発電方式では、ディーゼルエンジンを用いて発電機を駆動するエンジン発電装置を用いて必要な電力を各電動機へ供給する構成となっている。

このようなクレーン装置では、荷物の巻き上げ時などは最大負荷となるが、荷物の巻き下げ時など電力をほとんど必要としない場合もあり、負荷変動が大きい。したがって、最大負荷時に見合った電力を発電機から供給するためにはディーゼルエンジンや発電機として大型のものが必要となるものの、平均負荷を上回る設備規模となるため、設備コストや運転コストの面で非効率であった。

従来、このようなクレーン装置に蓄電装置を設けて、常時、エンジン発電装置で発電するとともに、最大負荷時などに蓄電装置から並列的に電力を供給し、回生時に発生した余剰電力を蓄電装置へ蓄電するものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、蓄電装置から電動機に対して電力が一時的に供給されるため、ディーゼルエンジンや発電機の規模を縮小でき、設備コストや運転コストの面で効率を改善可能となる。

特開２００１−１６３５７４号公報

このようなクレーン装置では、電動機で荷物を巻き上げる際に、蓄電装置から一時的に蓄電電力を補充することができるものの、前もって蓄電装置に十分な蓄電電力を蓄電しておく必要がある。そのため大容量の蓄電装置が必要となったり、回生電力が発生しても蓄電量がいっぱいでそれ以上に蓄電できないため、熱として放出して無駄にすることがあった。
前述した従来のクレーン装置では、常時、エンジン発電装置を一定定格回転速度（例えば、１８００ｒｐｍ）で運転しているため、エンジン発電装置で発電した電力を蓄電装置の蓄電に常時用いることができる。しかし、常時、エンジン発電装置を一定定格回転速度で運転した場合、荷物の巻上動作、架台の走行や横行などのクレーン動作を行っていない待機時などの低負荷時には、発電電力が過剰となり、エンジン発電装置の燃費が悪くなるという問題点がある。

一方、このようなエンジン発電装置の燃費を改善する方法として、待機時などの低負荷時にエンジン発電装置の回転速度を低減する方法が考えられ、回転速度を低くすればするほど、エンジン発電装置の燃費を削減することが可能となる。しかしながら、このような方法では、低回転速度に維持した場合は、蓄電装置への蓄電のための発電電力が低いため、必要な蓄電量を確保できなくなる。したがって、効果的な省燃費を実現するためには、必要な蓄電量を計算し、蓄電装置の蓄電に必要な期間だけエンジン発電装置のエンジン発電装置から発電電力を蓄電装置へ供給する必要がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、蓄電装置での蓄電要否に応じてエンジン発電装置の発電電力量を精度よく制御でき、効果的な省燃費を実現可能なクレーン装置およびクレーン制御方法を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるクレーン装置は、エンジンにより発電機を駆動して得られた発電電力を荷物の積み降ろしを行う電動機へ供給するエンジン発電装置と、発電電力を蓄電し、電動機の動作時に当該蓄電電力を補助的に電動機へ供給する蓄電装置と、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度を制御するコントローラとを備え、コントローラで、荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力を算出し、この巻上用電力と蓄電電力の残量との比較結果に基づいてエンジン発電装置の発電電力量を制御するようにしたものである。

この際、コントローラで、当該巻上用電力が蓄電電力の残量より大きい場合は、エンジン発電装置の回転速度を上昇させることにより発電電力量を増やして蓄電電力を増やし、当該巻上用電力が蓄電電力の残量以下の場合は、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度を低下させることにより発電電力量を抑制するようにしてもよい。

また、本発明にかかるクレーン制御方法は、エンジンにより発電機を駆動して得られた発電電力を電動機へ供給するエンジン発電装置と、発電電力を一時蓄電し、電動機の動作時に当該蓄電電力を補助的に電動機へ供給する蓄電装置と、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置の発電電力量を制御するコントローラとを備えるクレーン装置で用いられるクレーン制御方法であって、コントローラにより、荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力を算出するステップと、コントローラにより、巻上用電力と蓄電電力の残量との比較結果に基づいてエンジン発電装置の発電電力量を制御するステップとを備えている。

この際、コントローラにより、当該巻上用電力が蓄電電力の残量より大きい場合は、エンジン発電装置の回転速度を上昇させることにより発電電力量を増やして蓄電電力を増やすステップと、コントローラにより、当該巻上用電力が蓄電電力の残量以下の場合は、電動機の駆動状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度を低下させることにより発電電力量を抑制するステップとをさらに備えてもよい。

本発明によれば、コントローラにより、荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力が算出され、この巻上用電力と蓄電電力の残量との比較結果に基づいてエンジン発電装置の発電電力量が制御されるため、荷物の巻き上げに必要な蓄電電力に応じた分だけエンジン発電装置の発電電力量を増やすことが可能となる。
これにより、蓄電装置での蓄電要否に応じてエンジン発電装置の発電電力量を精度よく制御できる。したがって、蓄電可能な電力を供給するために、エンジン発電装置を一定定格回転速度で、常時、運転しておく場合と比較して、エンジン発電装置の燃費を効果的に削減でき、環境への影響も削減することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［クレーン装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。
このクレーン装置は、エンジン駆動で発電した電力を共通母線に供給することにより、共通母線に接続された電動機を駆動して荷物の積み降ろしを行う装置であり、主な構成として、エンジン発電装置１、主巻電動機３０、走行電動機３１，３２、横行電動機３３、インバータ（ＩＮＶ）４１〜４４、蓄電装置６、コントローラ７、および共通母線９が設けられている。

本実施の形態は、エンジン発電装置１により、エンジンにより発電機を駆動して得られた発電電力を荷物の積み降ろしを行う電動機へ供給し、蓄電装置６により、発電電力を蓄電電力として蓄電し、電動機の動作時に当該蓄電電力を補助的に電動機へ供給し、コントローラ７により、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度を制御し、荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力を算出し、この巻上用電力と蓄電電力の残量との比較結果に基づいてエンジン発電装置の発電電力量を制御するようにしたものである。

以下、本実施の形態にかかるクレーン装置の構成について詳細に説明する。
エンジン発電装置１は、ディーゼルエンジン（ＤＥ）１１と発電機（Ｇ）１２を有し、ディーセルエンジン１１で発電機１２を駆動することにより交流電力を発電して出力する装置であり、エンジン回転速度を示すコントローラ７からの運転指示１０Ａに基づいて、ディーゼルエンジン１１のエンジン回転速度を制御する機能を有している。

主巻電動機３０は、荷物の昇降を行うための交流電動機である。走行電動機３１，４２は、架台の走行を行うための交流電動機である。横行電動機３３は、架台の横行を行うための交流電動機である。
インバータ４１は、共通母線９上の発電電力を交流電力に変換して主巻電動機３０および走行電動機３１へ供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ４２は、共通母線９上の発電電力を交流電力に変換して主巻電動機３０および走行電動機３２へ供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。

インバータ４３は、共通母線９上の発電電力を交流電力に変換して横行電動機３３へ供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ４４は、共通母線９上の発電電力を交流電力に変換して照明装置、空調装置、あるいはコントローラ７などの制御装置を含む各種補機設備の電源として供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。

蓄電装置６は、電池やコンデンサなどの蓄電池を内蔵する回路装置であり、インバータ４１のＤＣ回路区間に出力された電力を蓄電池に蓄電する機能と、蓄電池に蓄電した蓄電電力をインバータ４１から主巻電動機３０へ供給する機能とを有している。インバータ４１のＤＣ回路区間に出力される電力としては、エンジン発電装置１からの発電電力のほかに、主巻電動機３０から荷物の巻き下げ時に発生した回生電力があり、いずれか一方または両方が蓄電装置６へ蓄電される。

コントローラ７は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサまたは周辺回路に設けられたメモリからプログラムを読み込んで実行することにより、プログラムと上記ハードウェアとを協働させて、クレーン装置全体を制御するための各種機能を有している。

コントローラ７の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチを介して検出した操作者の指令入力７１に基づいて、各種コマンド４Ａをやり取りすることによりインバータ４１〜４４を制御して、荷物の昇降、架台の走行や横行などの運転を制御するクレーン運転機能、共通母線９に対するエンジン発電装置１からの電力供給状況を確認する電力供給状況確認機能、および入力された各種指令や電力供給状況などから得られる当該クレーン装置の動作状況に基づいて新たなエンジン回転速度を算出し、そのエンジン回転速度を運転指示１０Ａによりエンジン発電装置１へ指示する回転速度制御機能がある。

共通母線９に対するエンジン発電装置１からの電力供給状況は、例えば共通母線９の供給電圧を監視すれば把握できる。指令入力に基づき荷物の巻き上げや、架台の走行や横行を行う場合、対応する電動機３０〜３３を駆動した時点で、共通母線９上の発電電力が使用されるため供給電圧が低下する。
したがって、電力供給状況確認機能により、例えばエンジン発電装置１から共通母線９への配線上に設けた検出器からの検出値１５Ａに基づいて共通母線９の供給電圧を検出し、予めメモリに保存しておいた下限しきい値や上限しきい値を読み出して比較することにより、電力供給状況の過不足を確認できる。

また、コントローラ７は、回転速度制御機能として、巻上用電力算出機能と蓄電用エンジン回転速度制御機能を有している。
巻上用電力算出機能は、エンジン発電装置１を所望の回転速度まで加速するのに必要な巻上用電力を算出する機能である。蓄電用エンジン回転速度制御機能は、巻上用電力と蓄電装置６の蓄電残量との比較結果に基づいてエンジン回転速度を制御することによりエンジン発電装置１での発電電力量する機能である。これら機能により、次の荷物巻き上げ動作に必要な蓄電電力に応じた分だけエンジン発電装置１を所定の蓄電回転速度で運転することが可能となる。

［本実施の形態の動作］
次に、図２〜図５を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作について説明する。図２は、荷物の巻上用電力を示す説明図である。図３は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の巻上用電力算出処理フロー図である。図４は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置のエンジン回転速度制御処理を示すフローチャートである。図５は、エンジン発電装置の発電電力とエンジン回転速度の関係を示す動作特性である。

［巻上用電力算出動作］
まず、図２および図３を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置における巻上用電力算出処理について説明する。
荷物巻上用電動機に対して蓄電装置６から蓄電電力を補助的に供給するクレーン装置において、荷物を所望の高さ位置まで巻き上げるのに必要な巻上仕事量を蓄電装置６の蓄電量とする場合、荷物の高さ位置と蓄電装置６の蓄電量は、図２のような関係で示すことができる。

図２において、特性２１は、定格重量の荷物を所定の荷物高さ位置Ｈから最高高さ位置Ｈｍａｘ（上限位置）まで巻き上げる際の、荷物高さ位置Ｈと蓄電量との関係を示し、特性２２は、空荷（吊具のみ）の場合の荷物高さ位置Ｈと蓄電量との関係を示している。例えば、特性２１によれば、定格重量の荷物を所定の荷物高さ位置Ｈから最高高さ位置Ｈｍａｘまで巻き上げる際、蓄電量はＰｈでよいことを示している。これは、荷物高さ位置Ｈと最高高さ位置Ｈｍａｘでの荷物の位置エネルギーの差に基づくものであり、ＨがＨｍａｘに近いほど位置エネルギーの差は小さくなり、蓄電量も少なくて済む。

これに対して、従来のクレーン装置では、蓄電装置が最大蓄電容量まで蓄電された時点で初めて蓄電を停止するものとなっていたため、荷物高さ位置Ｈと最高高さ位置Ｈｍａｘの関係にかかわらず、常に、最大蓄電容量まで蓄電されていた。このため、特性２１によれば、荷物高さ位置がＨの場合は蓄電量Ｐｈで十分なのに最大蓄電量Ｐｍａｘまで蓄電していたことになり、Ｐｍａｘ−Ｐｈが余剰な蓄電量となる。したがって、この余剰蓄電量Ｐｍａｘ−Ｐｈの蓄電に相当するエンジン発電装置１の運転を停止すれば、省燃費を実現できる。

一般に、任意の高さ位置にある荷物を所望の高さ位置まで巻き上げるのに必要なエネルギーすなわち巻上用電力は、図３に示すように、現在の荷物高さ位置７Ａと巻上終了時の荷物高さ位置７Ｂにおける当該荷物に関する位置エネルギーの差で求めることができる。
巻上用電力算出機能は、現在の荷物高さ位置７Ａと巻上終了時の荷物高さ位置７Ｂの差を加算機２００で求め、荷物重量７Ｃと吊具重量７Ｄの和を加算機２０１で求める。次に、高さ位置の差、重量の和、および重力加速度７Ｅを乗算器２０２，２０３で乗算することにより、巻き上げに必要なエネルギーすなわち巻上用電力を求める。

この際、巻上げ終了時の荷物高さ位置７Ｂおよび荷物重量７Ｃは、操作者からの指令入力から得ることができ、吊具重量７Ｄや重力加速度７Ｅは固有値として予めコントローラ７のメモリに設定しておけばよい。また現在の荷物高さ位置７Ａは、例えば主巻電動機３０での荷物の巻上速度と巻上時間から求めることができる。

［エンジン回転速度制御動作］
次に、図４および図５を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置のエンジン回転制御動作について説明する。
コントローラ７は、操作者によるクレーン装置の装置全体の起動操作に応じて、図４のエンジン回転速度制御処理を開始する。

コントローラ７は、まず、エンジン回転速度制御機能により、操作者からクレーン動作の開始／終了を示す指令入力７１の有無を確認し（ステップ１００）、指令入力７１があった場合（ステップ１００：ＹＥＳ）、その指令入力７１で入力された荷重および指令速度に応じたエンジン回転速度Ｎを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し（ステップ１０１）、ステップ１００へ戻る。

エンジン発電装置１は、発電電力Ｐとエンジン回転速度Ｎについて、図５に示すような動作特性を有している。この種の動作特性は、一般的に、エンジン回転速度Ｎの増加に応じて発電電力Ｐが単調増加し、所定の最大電力値に達した後に減衰する傾向がある。したがって、コントローラ７のメモリにこのような動作特性を関数や表形式で予め保存しておけば、所望の発電電力Ｐすなわち指令供給電力を供給するのに必要なエンジン回転速度Ｎを算出できる。

したがって、荷重および指令速度から指令供給電力（＝荷重×指令速度）を算出できることから、上記動作特性を参照して、指令供給電力に対応するエンジン回転速度を算出し、運転指示１０Ａによりエンジン発電装置１へ指示すればよい。
これにより、エンジン発電装置１のディーゼルエンジン１１がエンジン回転速度Ｎで運転され、操作者から指令入力された荷重および指令速度に対応する指令供給電力が発電機１２で発電される。

一方、ステップ１００において、操作者からの指令入力７１がなかった場合（ステップ１００：ＮＯ）、コントローラ７は、蓄電用エンジン回転速度制御機能により、前述した図３の巻上用電力算出処理を実行してエンジン発電装置１の巻上用電力を算出する（ステップ１０２）。この際、次回の荷物巻上動作を想定して、巻上終了時の荷物高さ位置７Ｂおよび荷物重量７Ｃを決定する。

例えば、次回の荷物巻上動作の予定として、荷物を最高高さ位置まで巻上げる可能性がある場合には、巻上終了時の荷物高さ位置７Ｂとして最高高さ位置を用いればよい。特に、港湾などのヤードにおいて、トレーラに対するコンテナの積み降ろしを行うクレーン装置では、積み上げてあるコンテナの上を越えてトレーラに対するコンテナの積み降ろしが行われる。この際、コンテナの積み上げ可能数は、コンテナの強度に応じて制限されている。したがって、このような場合には、操作者からの指令入力７１で入力された積み上げ可能数に対応する最高高さ位置を使用してもよい。

コントローラ７は、このようにして算出したエンジン発電装置１の巻上用電力と、蓄電装置６の蓄電残量を比較する（ステップ１０３）。この際、蓄電残量については、例えば蓄電装置６から供給した電力の電流を累積し、蓄電容量から減算して蓄電残量を求める、などの公知の技術を用いればよい。

ここで、巻上用電力が蓄電残量より大きい場合には（ステップ１０３：ＹＥＳ）、蓄電が必要なことから、エンジン回転速度を所定の蓄電回転速度Ｎｓ以上に維持し（ステップ１０４）、ステップ１００へ戻る。
蓄電回転速度Ｎｓとは、蓄電装置６に対して蓄電を行うのに必要な電力をエンジン発電装置１で発電するためのエンジン回転速度であり、予めコントローラ７のメモリに設定しておけばよい。

ステップ１０４では、メモリに記憶しておいた直前の指令入力に応じたエンジン回転速度Ｎと蓄電回転速度Ｎｓとを比較し、エンジン回転速度Ｎが蓄電回転速度Ｎｓより低い場合にのみ、蓄電回転速度Ｎｓを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し、エンジン回転速度Ｎが蓄電回転速度Ｎｓ以上の場合はエンジン回転速度Ｎを維持する。
通常、蓄電のための電力は、電動機の発電電力に比較して小さいため、エンジン発電装置１のエンジン回転速度Ｎが蓄電回転速度Ｎｓ以上に維持されている場合には、エンジン回転速度Ｎで蓄電に必要な電力を得ることができる。このため、上記判断処理を行うことにより、エンジン発電装置１に対するエンジン回転速度の指令を的確に実行できる。

一方、巻上用電力が蓄電残量以下の場合には（ステップ１０３：ＮＯ）、蓄電が必要ないことから、直前の指令入力に応じたエンジン回転速度Ｎを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し（ステップ１０５）、ステップ１００へ戻る。

ステップ１０５では、メモリに記憶しておいた直前の指令入力に応じたエンジン回転速度Ｎと現エンジン回転速度Ｎｎとを比較し、エンジン回転速度Ｎが現エンジン回転速度Ｎｎより低い場合にのみ、現エンジン回転速度Ｎｎを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し、エンジン回転速度Ｎが現エンジン回転速度Ｎｎ以上の場合は現エンジン回転速度Ｎｎを維持する。

これにより、蓄電終了時には、エンジン発電装置１のエンジン回転数を、現エンジン回転速度Ｎｎすなわち蓄電回転速度Ｎｓから、クレーン動作の終了時に指令されたより低いエンジン回転速度Ｎへ低下させることができる。したがって、エンジン発電装置１を一定回転速度に維持する場合と比較して、大幅に燃費を改善できる。この際、蓄電終了後から所定の待機期間だけ待機し、この待機期間中に新たな指令入力が入力されなかった場合にのみ、クレーン装置でいずれのクレーン動作を行っていないアイドリング状態における最低エンジン回転速度への変更を示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力してもよく、さらなる省燃費を実現できる。

［本実施の形態の動作例］
次に、図６を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作例について説明する。図６は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、荷物を高さ位置０（ゼロ＝地面）から高さ位置Ｈｂまで巻き上げた後、高さ位置０まで巻き下げを行う場合を例として説明する。

時刻Ｔ０以前においては、クレーン動作は行われておらず、荷物は高さ位置０（ゼロ＝地面）にあり、エンジン発電装置１のディーゼルエンジンは、エンジン回転速度Ｎａで運転されている。このとき、エンジン発電装置１からは規定発電電力ＰＭａが出力されている。また、蓄電装置６の蓄電電力６１は、蓄電容量と等しいＰＢａまで蓄電されているものとする。この際、蓄電電力６１はＰＢａであることから、高さ位置０からＨｂまでの巻き上げに必要なエンジン発電装置１の巻上用電力は、蓄電残量以下となるため、蓄電は行われない。

次に、時刻Ｔ０において、荷物の巻き上げ指令を示す指令入力７１が行われた場合、コントローラ７は、その操作指令に応じたエンジン回転速度Ｎｂを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これによりエンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮａからＮｂへ徐々に上昇し、エンジン発電装置１からの発電電力１５が増加し、この発電電力１５と蓄電装置６からの蓄電電力６１がインバータ４１，４２を介して主巻電動機３０へ供給される。

その後、時刻Ｔ１に、エンジン回転速度ＮがＮｂに到達して一定となり、発電電力１５として最大発電電力ＰＭｂが出力される。この際、時刻Ｔ０〜Ｔ１の期間では、蓄電装置６から蓄電電力が徐々に放電されるものの、個々の時点における高さ位置Ｈｂまでの巻き上げに必要な巻上用電力は、個々の時点における蓄電残量以下となることから、蓄電は行われない。一方、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間では、次回のクレーン動作として荷物の巻き下げが予想され、これ以上の巻き上げは必要ないことから高さ位置の差はゼロとなり、巻上用電力は蓄電電力以下となるため、蓄電は行われない。

また、時刻Ｔ２に、荷物の巻き下げ指令を示す指令入力７１が行われた場合、コントローラ７は、その操作指令に応じたエンジン回転速度Ｎａを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これによりエンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮｂからＮａへ徐々に低下し、エンジン発電装置１からの発電電力１５が低減する。この際、時刻Ｔ２以降は、次回のクレーン動作として荷物の巻き上げすなわち高さ位置Ｈｂへの巻き上げが予想されるため、巻上用電力が蓄電電力より大きくなる。したがって、エンジン発電装置１からの発電電力１５がインバータ４１を介して蓄電装置６へ供給されて蓄電が行われる。

その後、時刻Ｔ３に、荷物が高さ位置０に到達して巻き下げが停止し、エンジン回転速度Ｎが蓄電回転速度Ｎｓに到達して一定となり、発電電力１５として規定発電電力ＰＭｓが出力される。この際、時刻Ｔ３以降も、時刻Ｔ２以降と同様に巻上用電力が蓄電電力より大きくなるため、蓄電が行われる。また、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間には、荷物の巻き下げに応じて主巻電動機３０で回生電力が発生し、インバータ４１から蓄電装置６へ蓄電される。時刻Ｔ３に回生電力がなくなった後は、エンジン発電装置１は蓄電回転速度Ｎｓで運転されるため、発電された発電電力１５により蓄電装置６が蓄電される。

一方、時刻Ｔ４において、蓄電が進んで蓄電電力６１がＰＢａまで達して巻上用電力と等しくなり、蓄電装置６の蓄電が完了した場合、コントローラ７は、時刻Ｔ２の荷物の巻き下げ指令に応じたエンジン回転速度Ｎａを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これにより、エンジン発電装置１では、ディーゼルエンジン１１の回転速度が低下して、エンジン回転速度Ｎａとなり、発電電力１５もＰＭａとなる。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、エンジン発電装置１により、エンジンにより発電機を駆動して得られた発電電力を荷物の積み降ろしを行う電動機へ供給し、蓄電装置６により、発電電力を蓄電電力として蓄電し、電動機の動作時に当該蓄電電力を補助的に電動機へ供給し、コントローラ７により、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度を制御し、荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力を算出し、この巻上用電力と蓄電電力の残量との比較結果に基づいてエンジン発電装置の発電電力量を制御している。

具体的には、コントローラ７で、当該巻上用電力が蓄電電力の残量より大きい場合は、エンジン発電装置の回転速度を上昇させることにより発電電力量を増やして蓄電電力を増やし、当該巻上用電力が蓄電電力の残量以下の場合は、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度を低下させることにより発電電力量を抑制している。

これにより、荷物の巻き上げを行う場合にのみ、その荷物の巻き上げに必要な蓄電電力に応じた分だけエンジン発電装置１の発電電力量を増やすことが可能となり、蓄電装置６での蓄電要否に応じてエンジン発電装置の発電電力量を精度よく制御できる。したがって、蓄電可能な電力を供給するために、エンジン発電装置１を一定定格回転速度で、常時、運転しておく場合と比較して、エンジン発電装置１の燃費を効果的に削減でき、環境への影響も削減することが可能となる。

［実施の形態の拡張］
上記実施の形態では、エンジン発電装置１で交流電力を発電して共通母線９へ供給する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、エンジン発電装置１で直流電力を発電して共通母線９へ供給してもよい。この場合、共通母線９には、直流電力が供給されるため、インバータ４１〜４４として、ＤＣ／ＡＣ変換器が用いられる。

また、直流電力を共通母線９へ供給する場合、蓄電装置６を共通母線９へ接続して、エンジン発電装置１からの発電電力１５やインバータ４１を介した主巻電動機３０からの回生電力を蓄電するようにしてもよい。これにより、蓄電電力を主巻電動機３０だけでなく例えば補機設備の電源としても利用することができる。

また、上記実施の形態では、巻上用電力のすべてを蓄電装置６で補う場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、巻上用電力より小さい電力分を蓄電装置６で補うようにしてもよく、あるいは巻上用電力より大きい電力分を蓄電装置６で補うようにしてもよい。この場合、コントローラ７の蓄電用エンジン回転速度制御機能により、図４のステップ１０２において、巻上用電力算出処理（図３参照）で求めた巻上用電力に対して、差分電力を加減算し、あるいは負担比率を乗算することにより、巻上用電力を調整し、続くステップ１０３により、調整後の巻上用電力と蓄電残量とを比較すればよい。これにより、巻上用電力から所定の差分や比率で求められる電力を蓄電装置６で補う場合でも、上記実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。

本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。 エンジン発電装置の巻上用電力算出処理フロー図である。 本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の巻上用電力算出処理フロー図である。 本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置のエンジン回転速度制御処理を示すフローチャートである。 エンジン発電装置の発電電力とエンジン回転速度の関係を示す動作特性である。 本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…エンジン発電装置、１０Ａ…運転指示、１１…ディーゼルエンジン、１２…発電機、１５…発電電力、３０…主巻電動機、３１，３２…走行電動機、３３…横行電動機、４１〜４４…インバータ、６…蓄電装置、７…コントローラ、７１…指令入力、９…共通母線。

Claims (4)

1. エンジンにより発電機を駆動して得られた発電電力を荷物の積み降ろしを行う電動機へ供給するエンジン発電装置と、
   前記発電電力を蓄電し、前記電動機の動作時に当該蓄電電力を補助的に前記電動機へ供給する蓄電装置と、
   当該クレーン装置の動作状況に応じて前記エンジン発電装置のエンジン回転速度を制御するコントローラと
   を備え、
   前記コントローラは、荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力を算出し、この巻上用電力と前記蓄電電力の残量との比較結果に基づいて前記エンジン発電装置の発電電力量を制御することを特徴とするクレーン装置。
2. 請求項１に記載のクレーン装置において、
   前記コントローラは、当該巻上用電力が前記蓄電電力の残量より大きい場合は、前記エンジン発電装置の回転速度を上昇させることにより発電電力量を増やして前記蓄電電力を増やし、当該巻上用電力が前記蓄電電力の残量以下の場合は、当該クレーン装置の動作状況に応じて前記エンジン発電装置のエンジン回転速度を低下させることにより発電電力量を抑制することを特徴とするクレーン装置。
3. エンジンにより発電機を駆動して得られた発電電力を電動機へ供給するエンジン発電装置と、前記発電電力を一時蓄電し、前記電動機の動作時に当該蓄電電力を補助的に前記電動機へ供給する蓄電装置と、当該クレーン装置の動作状況に応じて前記エンジン発電装置の発電電力量を制御するコントローラとを備えるクレーン装置で用いられるクレーン制御方法であって、
   前記コントローラにより、前記荷物巻き上げ高さと当該荷物の重量とから当該荷物の上限位置までの巻き上げに必要な巻上用電力を算出するステップと、
   前記コントローラにより、前記巻上用電力と前記蓄電電力の残量との比較結果に基づいて前記エンジン発電装置の発電電力量を制御するステップと
   を備えることを特徴とするクレーン制御方法。
4. 請求項３に記載のクレーン制御方法において、
   前記コントローラにより、当該巻上用電力が前記蓄電電力の残量より大きい場合は、前記エンジン発電装置の回転速度を上昇させることにより発電電力量を増やして前記蓄電電力を増やすステップと、
   前記コントローラにより、当該巻上用電力が前記蓄電電力の残量以下の場合は、前記電動機の駆動状況に応じて前記エンジン発電装置のエンジン回転速度を低下させることにより発電電力量を抑制するステップと
   をさらに備えることを特徴とするクレーン制御方法。

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