JP7191497B1 - 船舶の電源系統システム、および、船舶の電源系統システムの使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1乃至図5を参照して、第1の実施形態における船舶の電源系統システム100Aについて説明する。図1乃至図5は、第1の実施形態における船舶の電源系統システム100Aの構成の一例を示す図である。なお、図2および図5は、複数の電池モジュール31から放電が行われている状態を示し、図3および図4は、複数の電池モジュール31に充電が行われている状態を示す。
図1に記載の例では、船舶の電源系統システム100Aは、直流母線33と、電池モジュール31と、交流母線36と、直交変換装置34(以下、「第1の直交変換装置34」という。)と、複数の接点Kと、を具備する。
以上のとおり、第1の実施形態では、複数の電池モジュール31の充電電圧(または、放電電圧)を、複数の電池モジュール31の放電電圧(または、充電電圧)よりも低くできることにより、充電時(または、放電時)に使用される直交変換装置のサイズを小さくすることができる。また、複数の電池モジュール31の充電電圧を、複数の電池モジュール31の放電電圧よりも高くできる場合には、複数の電池モジュール31の高速充電が可能となる。他方、複数の電池モジュール31の放電電圧を、複数の電池モジュール31の充電電圧よりも高くできる場合には、船舶の電源系統システム100Aの汎用性が向上する。
図6乃至図10を参照して、第2の実施形態における船舶の電源系統システム100Bについて説明する。図6乃至図10は、第2の実施形態における船舶の電源系統システム100Bの構成の一例を示す図である。なお、図7および図10は、複数の電池モジュール31から放電が行われている状態を示し、図8および図9は、複数の電池モジュール31に充電が行われている状態を示す。
第2の実施形態における船舶の電源系統システム100Bは、充電装置50が陸上側に設置され、充電時に交流電力を直流電力に変換するための第2の直交変換装置37(必要であれば、図1を参照。)が船舶側に設置されていない点で、第1の実施形態における船舶の電源系統システム100Aとは異なる。その他の点では、第2の実施形態は、第1の実施形態と同様である。
第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。また、第2の実施形態では、充電時に、交流電力を直流電力に変換するために使用される第2の直交変換装置37が船舶に設置されていないため、より一層、効果的に、船舶の省スペース化を実現することができる。
続いて、図1乃至図11を参照して、第1の実施形態、または、第2の実施形態において採用可能な任意付加的な構成について説明する。図11は、制御装置47と、切り替えスイッチ40およびコンタクタ32とが、信号伝達可能に接続された様子を模式的に示す図である。
図1、図6等に記載の例では、複数の電池モジュール31は、第1電池モジュール31aと、第2電池モジュール31bとを含む。付加的に、複数の電池モジュール31は、第3電池モジュール等を含んでいてもよい。
図1、図6等に記載の例では、船舶の電源系統システム100は、複数の電池モジュール31の状態を、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替える切り替えスイッチ群(40A、40B、40C)を備える。図1、図6等に記載の例では、切り替えスイッチ群(40A、40B、40C)は、複数の電池モジュール31の状態を、第1電池モジュール31aと第2電池モジュール31bとが直列接続された直列接続状態と、第1電池モジュール31aと第2電池モジュール31bとが並列接続された並列接続状態との間で切り替え可能である。
図1、図6等に記載の例では、船舶の電源系統システム100は、複数の電池モジュール31を直流母線33に電気的に接続可能、かつ、複数の電池モジュール31を直流母線33から電気的に切り離し可能なコンタクタ群(32a、32b、32c、32d)を備える。
図1、図6等に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、第1の直交変換装置34と交流母線36との間に配置される遮断器35を備えていてもよい。遮断器35は、電気回路の故障あるいは異常が起きたときに流れる過大な電流を遮断する。遮断器35は、サーキットブレーカと呼ばれる場合もある。
図1等に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、複数の電池モジュール31の充電時に、交流電力を直流電力に変換する第2の直交変換装置37を備えていてもよい。代替的に、図6等に例示されるように、第2の直交変換装置37は、船舶から省略されてもよい。
図1、図6等に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、第1負荷器39と直流母線33との間に配置される直交変換装置38(以下、「第3の直交変換装置38」という。)を備えていてもよい。
図1、図6等に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、第1負荷器39を備えていてもよい。第1負荷器39は、例えば、誘導電動機(換言すれば、インダクションモータ)である。第1負荷器39は、誘導電動機と、誘導電動機によって駆動される船舶推進用スクリューとを含んでいてもよい。
図1、図6等に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、交流母線36に接続される船内負荷器41を備えていてもよい。船内負荷器41は、例えば、船内に設置される電気機器(空調機器、照明機器等)である。
図1、図6等に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、陸上側の給電側コネクタ53に、切り離し可能に接続される受電側コネクタ43と、受電側コネクタ43に接続される電気ケーブル45とを備えていてもよい。図1に記載の例では、受電側コネクタ43と、第2の直交変換装置37とが、交流電流を送電する電気ケーブル45Aを介して接続されている。代替的に、図6に例示されるように、受電側コネクタ43と、直流母線33とが、直流電流を送電する電気ケーブル45Bを介して接続されていてもよい。
図11に例示されるように、船舶の電源系統システム100は、切り替えスイッチ群(40A、40B、40C)、および/または、コンタクタ群(32a、32b、32c、32d)を制御する制御装置47を備えていてもよい。図11に記載の例では、制御装置47は、第1スイッチ40Aと、第2スイッチ40Bと、第3スイッチ40Cとを制御可能である。また、制御装置47は、第1コンタクタ32aと、第2コンタクタ32bと、第3コンタクタ32cと、第4コンタクタ32dとを制御可能である。
図6に記載の例では、充電装置50が、陸上側に配置されている。充電装置50は、高速充電装置、例えば、CHAdeMO(登録商標)仕様の充電装置であってもよい。図6に記載の例では、充電装置50の直流出力電圧は、例えば、50V以上500V以下である。充電装置50は、電源から供給される交流電力を直流電力に変換する第2の直交変換装置37を備えていてもよい。第2の直交変換装置37は、直流電流を給電側コネクタ53に送電する。
図1乃至図12を参照して、実施形態における船舶の電源系統システム100の使用方法について説明する。図12は、実施形態における船舶の電源系統システム100の使用方法の一例を示すフローチャートである。
実施形態における船舶の電源系統システム100の使用方法では、複数の電池モジュール31から放電が行われる時と、複数の電池モジュール31に充電が行われる時とで、複数の電池モジュール31の接続状態が変更される。よって、船内に設置される直交変換装置のサイズまたは台数が低減された態様で、船舶の電源系統システム100を好適に運用することができる。
Claims (6)
- 直流電流が流れる直流母線と、
前記直流母線に接続され、直列接続可能な複数の電池モジュールと、
交流電流が流れ、船内負荷器に接続される船舶内の交流母線と、
前記直流母線と前記交流母線を接続する第1の直交変換装置と、
前記複数の電池モジュールと、前記直流母線とを電気的に接続するための複数の接点と、
陸上側の給電側コネクタに切り離し可能に接続される受電側コネクタと、
前記受電側コネクタに接続され交流電流を送電する電気ケーブルと、
前記交流母線を介さずに前記電気ケーブルから直接的に受け取る交流電力を、直流電力に変換して、前記直流母線に送電する第2の直交変換装置と、
前記直流母線から受け取る直流電力を、交流電力に変換して、誘導電動機に送電する第3の直交変換装置と
を具備し、
充電から放電への切り替え時、または、放電から充電への切り替え時に、直列接続された前記複数の電池モジュールの一部または全部が、並列接続に切り替えられ、
充電時に、船舶内の前記交流母線を介さずに、前記電気ケーブル、前記第2の直交変換装置、および、前記直流母線を介して供給される電力を用いて前記複数の電池モジュールが充電されるように構成される
船舶の電源系統システム。 - 放電電圧に対して充電電圧が低くなるように、放電から充電への切り替え時に、直列接続された前記複数の電池モジュールの一部または全部が、並列接続に切り替えられる
請求項1に記載の船舶の電源系統システム。 - 充電電圧に対して放電電圧が低くなるように、充電から放電への切り替え時に、直列接続された前記複数の電池モジュールの一部または全部が、並列接続に切り替えられる
請求項1に記載の船舶の電源系統システム。 - 直流電流が流れる直流母線と、
前記直流母線に接続され、直列接続可能な複数の電池モジュールと、
交流電流が流れ、船内負荷器に接続される船舶内の交流母線と、
前記直流母線と前記交流母線を接続する第1の直交変換装置と、
前記複数の電池モジュールと、前記直流母線とを電気的に接続するための複数の接点と、
陸上側の給電側コネクタに切り離し可能に接続される受電側コネクタと、
前記受電側コネクタに接続され、前記交流母線を介さずに前記受電側コネクタから直接的に受け取る直流電流を前記直流母線に送電する電気ケーブルと、
前記直流母線から受け取る直流電力を、交流電力に変換して、誘導電動機に送電する第3の直交変換装置と
を具備し、
充電から放電への切り替え時、または、放電から充電への切り替え時に、直列接続された前記複数の電池モジュールの一部または全部が、並列接続に切り替えられ、
充電時に、前記受電側コネクタと前記複数の電池モジュールとの間に前記第1の直交変換装置および船舶内の前記交流母線を介在させることなく、陸上側の充電装置から前記受電側コネクタ、前記電気ケーブルおよび前記直流母線を介して前記複数の電池モジュールに直接充電可能なように構成される
船舶の電源系統システム。 - 前記複数の電池モジュールの状態を、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替える切り替えスイッチ群と、
前記複数の電池モジュールを前記直流母線に電気的に接続可能、かつ、前記複数の電池モジュールを前記直流母線から電気的に切り離し可能なコンタクタ群と
を具備し、
前記コンタクタ群は、前記直列接続状態において、直列接続された前記複数の電池モジュールの第1極と前記直流母線とを電気的に接続し、直列接続された前記複数の電池モジュールの第2極と前記直流母線とを電気的に接続し、
前記コンタクタ群は、前記並列接続状態において、前記複数の電池モジュールの少なくとも一部を構成する第1電池モジュールおよび第2電池モジュールの各々の第1極と前記直流母線とを電気的に接続し、前記第1電池モジュールおよび前記第2電池モジュールの各々の第2極と前記直流母線とを電気的に接続する
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の船舶の電源系統システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の船舶の電源系統システムの使用方法であって、
直列接続された前記複数の電池モジュールを、前記直流母線に電気的に接続する接続工程と、
直列接続された前記複数の電池モジュールから前記直流母線に放電を行う放電工程、または、前記直流母線から直列接続された前記複数の電池モジュールに充電を行う充電工程と、
直列接続された前記複数の電池モジュールの一部または全部を、並列接続に切り替える切替工程と、
前記放電工程および前記切替工程の実行後、前記直流母線から並列接続状態の前記複数の電池モジュールに充電を行う工程、または、前記充電工程および前記切替工程の実行後、並列接続状態の前記複数の電池モジュールから前記直流母線に放電を行う工程と
を具備し、
前記直流母線から前記複数の電池モジュールへの充電は、船舶内の前記交流母線を介さずに行われ、前記複数の電池モジュールから前記直流母線への放電において、前記直流母線に放電された電力の一部は、前記第1の直交変換装置および前記交流母線を介して前記船内負荷器に供給される
船舶の電源系統システムの使用方法。
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