WO2013073686A1 - 電力供給装置及び供給電力制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power supply device that supplies power to a load, and a supply power control method that controls power supplied to a load and a bus connected to a secondary battery.
- a tire crane for carrying a container is arranged in a container yard such as a harbor.
- the tire-type crane is installed so as to straddle the lane on which the container is placed.
- the tire-type crane delivers a container with a trailer or an AGV (Automatic Guided Vehicle) traveling in the lane and places the container in the lane.
- AGV Automatic Guided Vehicle
- Conventional tire-type cranes operate by generating power with an engine generator mounted on a tire-type crane and supplying the generated power to a traveling motor or a cargo handling motor. Also, in response to the recent demand for reducing environmental impact, a hybrid power supply type tire-type crane equipped with a secondary battery in addition to an engine generator has been developed. Also, power is supplied to the tire crane via a cable from a commercial power supply device provided on the ground, and the RTG is operated by the power supplied from the cable instead of the power generated by the engine generator A reel-type power feeding type RTG has also been developed (see, for example, Patent Document 1).
- Patent Document 1 it is necessary to connect the commercial power source and the tire crane with a high-voltage connector in order to reduce the power flowing through the cable after securing sufficient electric power for operating the tire crane. is there. Therefore, when actually using the method described in Patent Document 1, it is necessary for a person with qualifications such as an electrician to perform attachment / detachment of a connector and management of a power supply facility. Therefore, it is desired that the commercial power supply and the RTG can be connected with a low-voltage connector.
- the present invention has been made in view of the above problems, and provides a power supply device and a charge / discharge control method for supplying sufficient power to operate a load while suppressing power supplied from the outside. Is an issue.
- the present invention has been made to solve the above problems, and is a power supply device that supplies power to a load, and a secondary battery capable of charging and discharging power to a bus connected to the load; Until the magnitude of the current flowing from the secondary battery reaches a pulling threshold value that is less than the allowable maximum current value of the secondary battery, the magnitude of the signal related to the power supplied from the external power source is the first.
- the signal related to the power indicates a power value.
- the determination unit is configured to determine a current flowing from the secondary battery when the magnitude of a signal related to the power supplied from the external power source is the second value.
- the determination unit determines whether or not to output an instruction to the supply unit every predetermined control cycle, and the reduction threshold is the secondary value during the control cycle of the determination unit. It is preferable that the variation in the magnitude of the signal accompanying the variation in the current flowing from the battery is a value that is within a predetermined specified value determined by the input specifications of the electronic component connected to the secondary battery.
- the supply unit continues to increase a predetermined time after starting control so that the magnitude of the signal related to the power supplied from the external power source becomes the second value. It is preferable to control the power supplied to the bus so that the magnitude of the signal related to the power supplied from the external power supply becomes the first value when the time is reached.
- the rising duration is a value equal to or longer than the duration of the peak operation due to the load.
- the rising duration is a time during which a thermal load of an electronic component connected between the supply unit and the external power source and the supply unit does not exceed a time rating.
- the second value is a current value of a current that flows when the supply unit supplies power to the bus so that the magnitude of the signal is the value. It is preferable that the value is less than the instantaneous allowable current of the electronic component connected between the external power source and the supply unit.
- the present invention is also a supply power control method for controlling power supplied to a secondary battery capable of charging and discharging power and a bus connected to a load, wherein the magnitude of current flowing from the secondary battery is Controls the power supplied to the bus so that the magnitude of the signal related to the power supplied from the external power supply becomes the first value until the pulling threshold value which is less than the allowable maximum current value of the secondary battery is reached. And controlling charging / discharging of the secondary battery so that the magnitude of the signal related to the power supplied from the secondary battery is equal to or greater than the magnitude of the signal required for the load; When the magnitude of the current flowing from the secondary battery reaches the pull-up threshold, the magnitude of the signal related to the power supplied from the external power source becomes a second value larger than the first value. Electricity supplied to the bus Characterized in that it comprises a step of controlling.
- the power supply device in addition to the power supplied from the external power supply, the power supply device is configured so that the value of the signal related to the power applied to the bus is greater than the magnitude required for the load. Power to the load. Thereby, the electric power supplied from an external power supply can be reduced. Further, the power supply device increases the value of the signal related to the power supplied from the external power source when the current value of the current flowing from the secondary battery exceeds the pulling threshold. Thereby, when the electric power required for the operation of the load temporarily increases, the electric power can be supplied to the load without overloading the secondary battery.
- FIG. 1 is an overall view of a tire-type crane equipped with a power supply device according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram which shows the structure of the electric power supply apparatus by the 1st Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows operation
- FIG. 1 is an overall view of a tire crane 1 equipped with a power supply device 10 according to a first embodiment of the present invention.
- the tire-type crane 1 of the present embodiment receives power from an external power source 2 and self-travels on a travel lane L by travel means 6 using a tire 6a as a travel vehicle, It will be loaded and unloaded.
- the external power source 2 is provided in a traveling lane L installed on the road surface R in the container yard Y.
- the tire-type crane 1 includes a crane body 3 that travels on a road surface R by tires 6a, a traveling power supply cable 4 that is a cable that extends from the crane body 3 and is connected to an external power source 2, and a crane body. 3, a cable reel 5 that winds and unwinds the traveling power supply cable 4, and a power supply device 10 that supplies power to the crane body 3.
- the crane main body 3 includes the tire-type traveling means 6, a pair of leg portions 7 that are erected substantially parallel to each other and can be traveled by the traveling means 6, and a beam portion that is installed above the leg portions 7. 8 and a suspension mechanism 9 suspended from the beam portion 8.
- the traveling means 6 detects the amount of deviation from the ground guideline G arranged along each traveling lane L, and switches the direction of the tire 6a, so that the traveling means 6 follows the traveling lane L along the ground guideline G. Drive sideways in the lane running direction L1.
- the pair of leg portions 7 support the beam portion 8 and the suspension mechanism 9.
- the beam portion 8 supports the suspension mechanism 9 so as to be suspended.
- the beam portion 8 is provided with a guide rail 8a so that the suspension mechanism 9 can travel along the longitudinal direction of the beam portion 8.
- the suspension mechanism 9 operates to load and unload the container C by receiving power from the power supply device 10. More specifically, the suspension mechanism 9 includes a trolley 9a that can travel along the guide rail 8a of the beam portion 8, a spreader 9b that holds the container C, and a suspension rope 9c that suspends the spreader 9b from the trolley 9a. And a hoisting machine 9d that winds and unwinds the suspension rope 9c, and a suspension mechanism controller (not shown) that controls the operation of the trolley 9a, the spreader 9b, and the hoisting machine 9d. .
- the traveling power supply cable 4 is provided with a power receiving side connector 4a at the tip, and is connected to the power supply side connector 2a of the external power source 2, thereby enabling power supply from the external power source 2. .
- the power receiving side connector 4a and the power feeding side connector 2a are low voltage connectors.
- the cable reel 5 that accommodates the traveling power supply cable 4 is provided on the outer surface of one leg portion 7.
- the cable reel 5 has a substantially horizontal axis, is rotatable and has a drum 5a around which the traveling power supply cable 4 is wound, and an output shaft connected to the drum 5a via a speed reducer (not shown). And a motor (not shown) for rotating the drum 5a.
- the opposite end of the power feeding cable 4 to the power receiving side connector 4 a is connected to the power supply device 10, thereby supplying power from the external power source 2 to the power supply device 10.
- FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the power supply apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
- a solid line indicates electrical wiring
- a broken line indicates a communication line.
- the power supply device 10 includes an AC / DC converter 110 (supply unit), a bus 120, a secondary battery 130, a charge / discharge control device 140, and a sequencer 150.
- the AC / DC converter 110 changes the AC power received from the external power source 2 via the traveling power supply cable 4 to DC power having a predetermined power value, and supplies the DC power to the suspension mechanism 9 (load) via the bus 120.
- the traveling power supply cable 4 is connected to the external power supply 2 by a low-voltage connector, so that the AC / DC converter 110 limits the power supplied from the external power supply 2. Therefore, the shortage of power consumed by the suspension mechanism 9 is supplied from the secondary battery 130.
- AC / DC converter 110 changes the power value of the output power in accordance with an instruction from sequencer 150. Note that during normal operation, the AC / DC converter 110 performs control so that the power value of the output power becomes the first power value (first value).
- the first power value is the current value of the current flowing from the secondary battery 130.
- the power value is less than the maximum allowable current value. That is, the first power value is a value determined by the work amount required during normal operation of the suspension mechanism 9.
- the power control by the AC / DC converter 110 controls the power by, for example, monitoring the output power and the output voltage, and calculating the power value based on the current value and the voltage internally.
- Secondary battery 130 is connected to bus 120 so that power can be charged and discharged.
- the charge / discharge control device 140 performs a charge / discharge switching operation of the secondary battery 130 in accordance with an instruction from the sequencer 150. Specifically, when the suspension mechanism 9 lifts the container C, a shortage of power output from the AC / DC converter 110 is supplied from the secondary battery 130, and the suspension mechanism 9 lowers the container C. Causes the secondary battery 130 to be charged with electric power generated by regeneration.
- Sequencer 150 outputs a control instruction to AC / DC converter 110 and charge / discharge control device 140 based on the power supplied to bus 120 and the current value of the current flowing from secondary battery 130.
- the sequencer 150 is configured by a PLC (Programmable Logic Controller) or a relay. Note that the sequencer 150 operates in a predetermined clock cycle (control cycle), and executes a comparison determination process between the power supplied to the bus 120 and the current value of the secondary battery 130 every clock cycle.
- PLC Programmable Logic Controller
- the sequencer 150 includes a bus power detection unit 151, a current detection unit 152, a charge / discharge control unit 153, and a determination unit 154.
- the bus power detection unit 151 detects the power value of the power supplied to the bus 120 (signal related to power) and notifies the charge / discharge control unit 153 of the power value.
- the current detection unit 152 detects the current value of the current flowing from the secondary battery 130 and notifies the determination unit 154 of the current value.
- the charge / discharge control unit 153 charges / discharges a control instruction for controlling charge / discharge of the secondary battery 130 so as to satisfy the power required for the suspension mechanism 9 based on the power value detected by the bus power detection unit 151. Output to the control device 140.
- the determination unit 154 outputs an increase instruction for increasing the output power to the AC / DC converter 110 when the current value detected by the current detection unit 152 is equal to or higher than a predetermined pulling-up threshold.
- the pulling-up threshold is a value obtained by subtracting a predetermined margin such as a current value for overshooting by control from the allowable maximum current value of the secondary battery.
- the power value is such that That is, the second power value is a value determined by the work amount required during peak operation of the suspension mechanism 9.
- the second power value is the current value of the current that flows when the AC / DC converter 110 supplies the bus 120 with the power of the power value.
- the AC / DC converter 110, the external power source 2, and the AC / DC converter 110 It is a value that is less than the instantaneous allowable current of each electronic component connected between.
- the electronic components connected between the external power supply 2 and the AC / DC converter 110 are the power supply side connector 2a, the power reception side connector 4a, and the traveling power supply cable 4.
- the determination unit 154 outputs a decrease instruction for decreasing the output power to the AC / DC converter 110 when the current value detected by the current detection unit 152 falls below a predetermined pull-down threshold. Since the current fluctuation cycle of the secondary battery 130 is longer than the clock cycle of the sequencer 150, the power value fluctuation due to the fluctuation of the current flowing from the secondary battery 130 is determined by the suspension threshold based on the determination using the reduction threshold. 9 and the input specification of the power value of the charge / discharge control device 140 are satisfied. Note that the current fluctuation period of the secondary battery 130 means that when the current of the secondary battery 130 reaches the raising threshold value, the current of the secondary battery 130 becomes the raising threshold value again due to the fluctuation of the output power of the AC / DC converter 110. It is the period until it reaches.
- FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the power supply apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
- AC / DC converter 110 supplies power from external power supply 2 to bus 120 (step S1).
- the bus power detection unit 151 of the sequencer 150 detects the power value of the power supplied to the bus 120 at any time.
- the current detection unit 152 identifies the current value of the current flowing from the secondary battery 130 as needed.
- the charge / discharge control unit 153 controls the charge / discharge of the secondary battery 130 to satisfy the power value required for the suspension mechanism 9 based on the power value detected by the bus power detection unit 151. Is output to the charge / discharge control device 140.
- the bus 120 is supplied with sufficient power for the operation of the suspension mechanism 9.
- the determination unit 154 determines whether or not the current value detected by the current detection unit 152 is equal to or higher than the pull-up threshold (step S2). If the determination unit 154 determines that the current value of the secondary battery 130 is equal to or higher than the pull-up threshold (step S2: YES), the determination unit 154 issues an increase instruction to increase the power value of the output power to the second power value. 110 (step S3). As a result, the output power from the AC / DC converter 110 increases, and the current flowing from the secondary battery 130 connected in parallel to the AC / DC converter 110 decreases. That is, by this operation, the current flowing from the secondary battery 130 can be raised below the threshold.
- the second power value is the current value of the current that flows when the AC / DC converter 110 supplies power of the power value to the bus 120.
- the power supply side connector 2a, the power receiving side connector 4a, and the traveling The value is less than the instantaneous allowable current of the power supply cable 4 and the AC / DC converter 110. Therefore, AC / DC converter 110 can supply power to bus 120 without causing failure of power supply side connector 2a, power reception side connector 4a, traveling power supply cable 4, and AC / DC converter 110.
- the determination unit 154 determines whether or not the current value detected by the current detection unit 152 is equal to or greater than the reduction threshold (step S4). If the determination unit 154 determines that the current value detected by the current detection unit 152 is equal to or greater than the reduction threshold value (step S4: YES), the determination unit 154 returns to step S4 and sets the power value of the output power of the AC / DC converter 110 to the second value. The current value is continuously monitored with the power value of On the other hand, if the determination unit 154 determines that the current value acquired by the current detection unit 152 is less than the reduction threshold (step S4: NO), the determination unit 154 issues a decrease instruction to decrease the power value of the output power to the first power value. It outputs to the AC / DC converter 110 (step S5).
- the lowering threshold is a value such that the fluctuation of the power value accompanying the fluctuation of the current flowing from the secondary battery 130 satisfies the input specifications of the power value of the hanging mechanism 9 and the charge / discharge control device 140.
- the suspension mechanism 9 can be operated without causing the mechanism 9 or the charge / discharge control device 140 to fail.
- step S2 determines in step S2 that the current value of the secondary battery is less than the pull-up threshold (step S2: NO), or if a lowering instruction is output in step S5, the sequencer 150 is determined by an administrator or the like. It is determined whether or not a processing end request is input from the outside by an operation or an interrupt process (step S6). If the sequencer 150 determines that an end request has not been input from the outside (step S6: NO), the sequencer 150 returns to step S2 and continues the control process. On the other hand, when it is determined that the termination request has been input from the outside (step S6: YES), the sequencer 150 ends the process.
- FIG. 4 is a diagram showing a time change of the current value of the secondary battery 130 and a time change of the power value of the output power of the AC / DC converter 110 according to the first embodiment of the present invention.
- the AC / DC converter 110 changes the power value of the power supplied to the bus 120 to the second power value in step S3 described above. To rise. Along with this, the current flowing from the secondary battery 130 decreases.
- the AC / DC converter 110 changes the power value of the power supplied to the bus 120 to the first power value in step S5 described above. To lower. Along with this, the current flowing from the secondary battery 130 increases.
- the current value of the secondary battery 130 reaches the raising threshold again. That is, the period from time t1 to time t3 is the current fluctuation period of the secondary battery 130. Since the current value of secondary battery 130 has exceeded the pull-up threshold, AC / DC converter 110 increases the power value of the power supplied to bus 120 to the second power value in step S3 described above. Along with this, the current flowing from the secondary battery 130 decreases. And after the time t3, the suspension mechanism 9 ends the peak operation and starts the normal operation.
- the AC / DC converter 110 reduces the power value of the power supplied to the bus 120 to the first power value in step S5 described above. Let At this time, since the suspension mechanism 9 has finished the peak operation, the current flowing from the secondary battery 130 does not increase.
- the sequencer 150 can control the power supply by the AC / DC converter 110 so that the current value of the secondary battery 130 does not exceed the allowable maximum current.
- necessary power can be supplied without increasing the battery capacity of the secondary battery 130 only to cope with less frequent peak power.
- the first embodiment is an embodiment in which a lowering instruction is output to the AC / DC converter 110 based on the current value of the secondary battery 130.
- the second embodiment is an uppering instruction to the AC / DC converter 110.
- This is an embodiment in which a descent instruction is output based on the elapsed time from the time at which is output.
- FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the power supply apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
- the power supply apparatus 10 according to the second embodiment further includes a timer unit 155 in addition to the configuration of the power supply apparatus 10 according to the first embodiment, and the operation of the determination unit 154 is different.
- the timer unit 155 measures the elapsed time from the time when the determination unit 154 outputs the ascending instruction to the AC / DC converter 110.
- the determination unit 154 outputs a lowering instruction to the AC / DC converter 110 when the elapsed time counted by the clocking unit 155 reaches a predetermined increase duration time.
- the ascending duration is equal to or longer than the duration of the peak operation by the suspension mechanism 9, and the heat load of the power feeding side connector 2a, the power receiving side connector 4a, the traveling power feeding cable 4, and the AC / DC converter 110 is time. The time does not exceed the rating. Since the operation pattern of the tire crane 1 is determined, the duration of the peak power is known in advance.
- FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the power supply apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
- movement as 1st Embodiment is demonstrated using the same code
- the bus power detection unit 151 of the sequencer 150 detects the power value of the power supplied to the bus 120 at any time.
- the current detection unit 152 identifies the current value of the current flowing from the secondary battery 130 as needed.
- the charge / discharge control unit 153 generates a control signal for controlling charge / discharge of the secondary battery 130 so as to satisfy the power required for the suspension mechanism 9 based on the power detected by the bus power detection unit 151. Output to the charge / discharge control device 140.
- the determination unit 154 determines whether or not the current value detected by the current detection unit 152 is equal to or higher than the pulling-up threshold (step S2). If the determination unit 154 determines that the current value of the secondary battery 130 is equal to or higher than the pull-up threshold (step S2: YES), the determination unit 154 issues an increase instruction to increase the power value of the output power to the second power value. 110 (step S3). At this time, the timer unit 155 starts measuring the elapsed time from the current time (step S7).
- the determination unit 154 determines whether or not the elapsed time measured by the time measuring unit 155 is equal to or longer than the increase duration time (step S8). If the determination unit 154 determines that the elapsed time being measured by the time measurement unit 155 is less than the increase duration time (step S8: NO), the determination unit 154 returns to step S8 and sets the power value of the output power of the AC / DC converter 110. The elapsed time determination is continued with the second power value. On the other hand, if the determination unit 154 determines that the elapsed time being measured by the time measurement unit 155 is equal to or longer than the increase duration (step S8: YES), the determination unit 154 decreases the power value of the output power to the first power value. The instruction is output to the AC / DC converter 110 (step S5). And the time measuring part 155 complete
- the ascent control time is equal to or longer than the duration of the peak operation by the suspension mechanism 9, so that the AC / DC converter 110 is lowered while the suspension mechanism 9 is performing the peak operation. It never starts.
- the ascending control time is a time such that the thermal loads of the power supply side connector 2a, the power reception side connector 4a, the traveling power supply cable 4, and the AC / DC converter 110 do not exceed the time rating. Therefore, AC / DC converter 110 can supply power to bus 120 without causing failure of power supply side connector 2a, power reception side connector 4a, traveling power supply cable 4, and AC / DC converter 110.
- step S6 determines in step S2 that the current value of the secondary battery is less than the pull-up threshold (step S2: NO), or when the time measurement unit 155 finishes timing in step S9.
- the sequencer 150 performs management. It is determined whether or not a processing end request has been input from the outside by an operation by an operator or an interruption process (step S6). If the sequencer 150 determines that an end request has not been input from the outside (step S6: NO), the sequencer 150 returns to step S2 and continues the control process. On the other hand, when it is determined that the termination request has been input from the outside (step S6: YES), the sequencer 150 ends the process.
- FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal change in the current value of the secondary battery 130 and a temporal change in the power value of the output power of the AC / DC converter 110 according to the second embodiment of the present invention.
- the current value of the secondary battery 130 is less than the pull-up threshold value from time t5 to time t6, so that the AC / DC converter 110 has the first power value. Power is supplied to the bus 120.
- the suspension mechanism 9 starts peak operation from time t5 to time t6, the value of current flowing from the secondary battery 130 increases with the start of peak operation.
- the AC / DC converter 110 changes the power value of the power supplied to the bus 120 to the second power in step S3 described above. Increase to value. Along with this, the current flowing from the secondary battery 130 decreases. Thereafter, AC / DC converter 110 supplies power at the second power value from time t6 to time t7, which is the time after the rising duration. Note that, as described above, the ascent control time is equal to or longer than the duration of the peak operation by the suspension mechanism 9, so that the peak operation of the suspension mechanism 9 ends before time t7.
- the AC / DC converter 110 lowers the power value of the power supplied to the bus 120 to the first power value in step S5 described above. At this time, since the suspension mechanism 9 has already finished the peak operation, the current flowing from the secondary battery 130 does not increase.
- the sequencer 150 can control the power supply by the AC / DC converter 110 so that the current value of the secondary battery 130 does not exceed the allowable maximum current.
- necessary power can be supplied without increasing the battery capacity of the secondary battery 130 only to cope with less frequent peak power.
- the present invention is not limited to this.
- the same effect can be obtained by connecting a power control device having a function as a supply unit of the present invention to a general AC / DC converter 110 having no power control function.
- the power supply device 10 is mounted on the tire-type crane 1 .
- the present invention is not limited to this.
- the power supply device 10 may be mounted on another device such as an overhead line-less train.
- sequencer 150 has a computer system therein.
- the operation of each processing unit described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above processing is performed by the computer reading and executing this program.
- the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
- the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
- the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement
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Abstract
シーケンサは、二次電池が出力する電流の電流値と予め設定された閾値とを比較し、AC/DCコンバータが供給する電力の引き上げを行うか否かを決定する。
Description
本発明は、負荷に電力を供給する電力供給装置、並びに負荷及び二次電池に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法に関する。
本願は、2011年11月17日に、日本に出願された特願2011-251535号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2011年11月17日に、日本に出願された特願2011-251535号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
港湾などのコンテナヤードには、コンテナを運ぶためのタイヤ式クレーン(RTG:Rubber Tired Gantry crane)が配置される。タイヤ式クレーンは、コンテナが載置されたレーンを跨ぐように設置される。タイヤ式クレーンは、レーン内を走行するトレーラやAGV(Automatic Guided Vehicle)とのコンテナの受け渡し及びレーン内へのコンテナの載置を行う。
従来タイヤ式クレーンは、タイヤ式クレーンに搭載されたエンジン発電機にて発電を行い、走行用モータや荷役用モータに発電した電力を供給することで動作している。また、近年の環境負荷低減の要請から、エンジン発電機に加えて二次電池を搭載したハイブリッド電源方式のタイヤ式クレーンが開発されている。また、地上に設けられた商用電源の電源装置からケーブルを介してタイヤ式クレーンに電力を供給し、エンジン発電機が発電する電力に代えて、当該ケーブルから供給される電力によってRTGを動作させるケーブルリール式給電方式のRTGも開発されている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の方法は、タイヤ式クレーンを動作させる充分な電力を確保した上で、ケーブルに流れる電力を小さくするため、商用電源とタイヤ式クレーンとを高圧コネクタで接続する必要がある。そのため、特許文献1に記載の方法を実際に使用する場合、コネクタの着脱や電源設備の管理を、電気工事士などの資格を有する者が行う必要があった。そのため、商用電源とRTGとの間を低圧コネクタで接続できることが望まれている。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、外部から供給を受ける電力を抑えつつ、負荷を動作させるのに充分な電力を供給する電力供給装置及び充放電制御方法を提供することを課題とする。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、負荷に電力を供給する電力供給装置であって、負荷に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値より大きい第2の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部とを備えることを特徴とする。
また、本発明においては、前記電力に関連する信号は、電力値を示すことが好ましい。
また、本発明においては、前記判定部は、前記供給部が前記外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが前記第2の値である場合において、前記二次電池から流れる電流の大きさが所定の引き下げ閾値を下回ったときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力することが好ましい。
また、本発明においては、前記判定部は、所定の制御周期ごとに前記供給部に対する指示を出力するか否かを判定し、前記引き下げ閾値は、前記判定部の制御周期の間における前記二次電池から流れる電流の変動に伴う前記信号の大きさの変動が、前記二次電池に接続される電子部品の入力仕様によって決まる所定の規定値以内となる値であることが好ましい。
また、本発明においては、前記供給部は、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第2の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御することが好ましい。
また、本発明においては、前記上昇継続時間は、前記負荷によるピーク運転の継続時間以上の値であることが好ましい。
また、本発明においては、前記上昇継続時間は、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間であることが好ましい。
また、本発明においては、前記第2の値は、前記供給部が、前記信号の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値であることが好ましい。
また、本発明は、電力を充放電可能な二次電池及び負荷に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値より大きい第2の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、電力供給装置は、外部電源から供給される電力に加えて、母線にかかる電力に関連する信号の値が前記負荷に要求される大きさ以上になるように二次電池からの電力を負荷に供給する。これにより、外部電源から供給される電力を低減させることができる。また、電力供給装置は、二次電池から流れる電流の電流値が引き上げ閾値を超える場合に、外部電源から供給される電力に関連する信号の値を大きくする。これにより、負荷の動作に要する電力が一時的に大きくなったときに、二次電池に無理をかけずに負荷へ電力を供給することができる。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10を搭載したタイヤ式クレーン1の全体図である。
図1に示すように、本実施形態のタイヤ式クレーン1は、外部電源2からの給電を受けて、走行車両としてタイヤ6aによる走行手段6によって走行レーンL上を自走しつつ、コンテナCの積み下ろしを行うものである。なお、外部電源2は、コンテナヤードY内の路面R上に設置された走行レーンLに設けられている。
より具体的には、タイヤ式クレーン1は、タイヤ6aにより路面R上を走行するクレーン本体3と、該クレーン本体3から延び外部電源2に接続されるケーブルである走行給電ケーブル4と、クレーン本体3に設けられて走行給電ケーブル4の巻き取り及び巻き出しを行うケーブルリール5と、クレーン本体3に電力を供給する電力供給装置10とを備える。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10を搭載したタイヤ式クレーン1の全体図である。
図1に示すように、本実施形態のタイヤ式クレーン1は、外部電源2からの給電を受けて、走行車両としてタイヤ6aによる走行手段6によって走行レーンL上を自走しつつ、コンテナCの積み下ろしを行うものである。なお、外部電源2は、コンテナヤードY内の路面R上に設置された走行レーンLに設けられている。
より具体的には、タイヤ式クレーン1は、タイヤ6aにより路面R上を走行するクレーン本体3と、該クレーン本体3から延び外部電源2に接続されるケーブルである走行給電ケーブル4と、クレーン本体3に設けられて走行給電ケーブル4の巻き取り及び巻き出しを行うケーブルリール5と、クレーン本体3に電力を供給する電力供給装置10とを備える。
クレーン本体3は、タイヤ式の上記走行手段6と、互いに略平行に立設されて走行手段6によりそれぞれ走行可能な一対の脚部7と、該脚部7間に上部で架設された梁部8と、該梁部8に吊設された吊下機構9とを備えている。走行手段6は、各走行レーンLに沿って配設された地上ガイドラインGとのズレ量を検出し、タイヤ6aの方向を切り替えることで、該地上ガイドラインGに沿うように、走行レーンLに沿うレーン内走行方向L1に横走行する。
また、図1に示すように、一対の脚部7は、梁部8及び吊下機構9を支持している。梁部8は、吊下機構9を吊り下げるように支持している。そして、梁部8には、該梁部8の長手方向に沿って吊下機構9が走行可能なように、ガイドレール8aが設けられている。
吊下機構9は、電力供給装置10より受電することにより、コンテナCを積み降ろしするように作動する。より具体的に、吊下機構9は、梁部8のガイドレール8aに沿って走行可能トロリ9aと、コンテナCを把持するスプレッダー9bと、トロリ9aからスプレッダー9bを吊り下げている吊下ロープ9cと、該吊下ロープ9cの巻上げ及び巻出しを行う巻上機9dと、トロリ9a、スプレッダー9b及び巻上機9dの作動を制御する吊下機構制御部(図示せず)とを備えている。
吊下機構9は、電力供給装置10より受電することにより、コンテナCを積み降ろしするように作動する。より具体的に、吊下機構9は、梁部8のガイドレール8aに沿って走行可能トロリ9aと、コンテナCを把持するスプレッダー9bと、トロリ9aからスプレッダー9bを吊り下げている吊下ロープ9cと、該吊下ロープ9cの巻上げ及び巻出しを行う巻上機9dと、トロリ9a、スプレッダー9b及び巻上機9dの作動を制御する吊下機構制御部(図示せず)とを備えている。
また、走行給電ケーブル4は、先端に受電側コネクタ4aが設けられて、外部電源2の給電側コネクタ2aと接続されており、これにより外部電源2からの給電を行うことが可能となっている。なお、受電側コネクタ4a及び給電側コネクタ2aは、低圧コネクタである。図1に示すように、走行給電ケーブル4を収容するケーブルリール5は、一方の脚部7の外側面に設けられている。ケーブルリール5は、略水平な軸心を有して回転可能で走行給電ケーブル4が巻回されたドラム5aと、出力軸が減速機(図示せず)を介してドラム5aに接続され、該ドラム5aを回転させるモータ(図示せず)とを有している。また、走行給電ケーブル4における受電側コネクタ4aの反対側の端は、電力供給装置10に接続されており、これにより外部電源2からの電力を電力供給装置10に供給する。
次に、タイヤ式クレーン1が備える電力供給装置10について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10の構成を示す概略ブロック図である。なお、図2において実線は電気配線を示し、破線は通信回線を示す。
電力供給装置10は、AC/DCコンバータ110(供給部)、母線120、二次電池130、充放電制御装置140、シーケンサ150を備える。
図2は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10の構成を示す概略ブロック図である。なお、図2において実線は電気配線を示し、破線は通信回線を示す。
電力供給装置10は、AC/DCコンバータ110(供給部)、母線120、二次電池130、充放電制御装置140、シーケンサ150を備える。
AC/DCコンバータ110は、走行給電ケーブル4を介して外部電源2から受電した交流電力を、所定の電力値の直流電力に変化させ、母線120を介して吊下機構9(負荷)に供給する。なお、走行給電ケーブル4は、低圧コネクタによって外部電源2と接続されるため、AC/DCコンバータ110は、外部電源2から供給される電力を制限する。
そのため、吊下機構9で消費される電力の不足分は、二次電池130から供給される。また、AC/DCコンバータ110は、シーケンサ150からの指示に従って出力電力の電力値を変化させる。なお、通常運転時においてAC/DCコンバータ110は、出力電力の電力値が第1の電力値(第1の値)となるよう制御する。第1の電力値は、吊下機構9の通常運転時において、AC/DCコンバータ110が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池130から流れる電流の電流値が二次電池130の許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第1の電力値は、吊下機構9の通常運転時に要する仕事量によって決まる値である。
なお、AC/DCコンバータ110による電力制御は、例えば出力電力及び出力電圧をモニタし、また内部で電流値と電圧とに基づいて電力値を算出することで、電力の制御を行う。
そのため、吊下機構9で消費される電力の不足分は、二次電池130から供給される。また、AC/DCコンバータ110は、シーケンサ150からの指示に従って出力電力の電力値を変化させる。なお、通常運転時においてAC/DCコンバータ110は、出力電力の電力値が第1の電力値(第1の値)となるよう制御する。第1の電力値は、吊下機構9の通常運転時において、AC/DCコンバータ110が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池130から流れる電流の電流値が二次電池130の許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第1の電力値は、吊下機構9の通常運転時に要する仕事量によって決まる値である。
なお、AC/DCコンバータ110による電力制御は、例えば出力電力及び出力電圧をモニタし、また内部で電流値と電圧とに基づいて電力値を算出することで、電力の制御を行う。
二次電池130は、母線120に対して電力を充放電可能に接続される。
充放電制御装置140は、シーケンサ150からの指示に従って二次電池130の充放電の切り替え動作を行う。具体的には、吊下機構9がコンテナCを持ち上げる際には、AC/DCコンバータ110が出力する電力の不足分を二次電池130から供給させ、吊下機構9がコンテナCを下ろす際には、回生により発生する電力を二次電池130に充電させる。
シーケンサ150は、母線120に供給される電力及び二次電池130から流れる電流の電流値に基づいてAC/DCコンバータ110及び充放電制御装置140に対する制御指示を出力する。シーケンサ150は、PLC(Programmable Logic Controller)やリレーによって構成される。なお、シーケンサ150は所定のクロック周期(制御周期)で動作しており、当該クロック周期毎に母線120に供給される電力及び二次電池130の電流値の比較判定処理を実行する。
充放電制御装置140は、シーケンサ150からの指示に従って二次電池130の充放電の切り替え動作を行う。具体的には、吊下機構9がコンテナCを持ち上げる際には、AC/DCコンバータ110が出力する電力の不足分を二次電池130から供給させ、吊下機構9がコンテナCを下ろす際には、回生により発生する電力を二次電池130に充電させる。
シーケンサ150は、母線120に供給される電力及び二次電池130から流れる電流の電流値に基づいてAC/DCコンバータ110及び充放電制御装置140に対する制御指示を出力する。シーケンサ150は、PLC(Programmable Logic Controller)やリレーによって構成される。なお、シーケンサ150は所定のクロック周期(制御周期)で動作しており、当該クロック周期毎に母線120に供給される電力及び二次電池130の電流値の比較判定処理を実行する。
シーケンサ150は、母線電力検出部151、電流検出部152、充放電制御部153、判定部154を備える。
母線電力検出部151は、母線120に供給される電力の電力値(電力に関連する信号)を検出し、当該電力値を充放電制御部153に通知する。
電流検出部152は、二次電池130から流れる電流の電流値を検出し、当該電流値を判定部154に通知する。
母線電力検出部151は、母線120に供給される電力の電力値(電力に関連する信号)を検出し、当該電力値を充放電制御部153に通知する。
電流検出部152は、二次電池130から流れる電流の電流値を検出し、当該電流値を判定部154に通知する。
充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力値に基づいて、吊下機構9に要求される電力を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御指示を充放電制御装置140に出力する。
判定部154は、電流検出部152が検出した電流値が所定の引き上げ閾値以上になったときに、AC/DCコンバータ110に出力電力を上昇させる上昇指示を出力する。ここで、引き上げ閾値とは、二次電池の許容最大電流値から、制御によりオーバーシュートする分の電流値などの所定のマージンを差し引いた値である。なお、AC/DCコンバータ110は、上昇指示を受け付けると、第1の電力値より高い第2の電力値(第2の値)での電力供給を開始する。第2の電力値は、吊下機構9のピーク運転時において、AC/DCコンバータ110が当該電力値で電力を供給するときに、二次電池130から流れる電流の電流値が許容最大電流値未満となるような電力値である。つまり、第2の電力値は、吊下機構9のピーク運転時に要する仕事量によって決まる値である。また、第2の電力値は、AC/DCコンバータ110が当該電力値の電力を母線120に供給した場合に流れる電流の電流値が、AC/DCコンバータ110及び外部電源2とAC/DCコンバータ110との間に接続される各電子部品の瞬時許容電流未満となる値である。なお、本実施形態において外部電源2とAC/DCコンバータ110との間に接続される各電子部品とは、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、及び走行給電ケーブル4のことである。
また、判定部154は、電流検出部152が検出した電流値が所定の引き下げ閾値を下回ったときに、AC/DCコンバータ110に出力電力を下降させる下降指示を出力する。なお、二次電池130の電流変動周期は、シーケンサ150のクロック周期より長いため、当該引き下げ閾値を用いた判断により、二次電池130から流れる電流の変動に伴う電力値の変動は、吊下機構9や充放電制御装置140の電力値の入力仕様を満たすこととなる。なお、二次電池130の電流変動周期とは、二次電池130の電流が引き上げ閾値に達したときから、AC/DCコンバータ110の出力電力の変動によって二次電池130の電流が再び引き上げ閾値に達するまでの周期である。
次に、本実施形態による電力供給装置10の動作について説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10の動作を示すフローチャートである。
電力供給装置10が起動すると、AC/DCコンバータ110は外部電源2からの電力を母線120に供給する(ステップS1)。以降、シーケンサ150の母線電力検出部151は、随時母線120に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部152は、随時二次電池130から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力値に基づいて、吊下機構9に要求される電力値を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置140に出力する。これにより、母線120には吊下機構9の動作に充分な電力が供給されることとなる。
図3は、本発明の第1の実施形態による電力供給装置10の動作を示すフローチャートである。
電力供給装置10が起動すると、AC/DCコンバータ110は外部電源2からの電力を母線120に供給する(ステップS1)。以降、シーケンサ150の母線電力検出部151は、随時母線120に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部152は、随時二次電池130から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力値に基づいて、吊下機構9に要求される電力値を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置140に出力する。これにより、母線120には吊下機構9の動作に充分な電力が供給されることとなる。
次に、判定部154は、電流検出部152が検出した電流値が引き上げ閾値以上であるか否かを判定する(ステップS2)。判定部154は、二次電池130の電流値が引き上げ閾値以上であると判定した場合(ステップS2:YES)、出力電力の電力値を第2の電力値に上昇させる上昇指示をAC/DCコンバータ110に出力する(ステップS3)。これにより、AC/DCコンバータ110からの出力電力が高まるため、AC/DCコンバータ110に並列に接続される二次電池130から流れる電流が減少する。つまり本動作によって二次電池130から流れる電流を引き上げ閾値未満に下げることができる。
なお、上述したように第2の電力値は、AC/DCコンバータ110が当該電力値の電力を母線120に供給した場合に流れる電流の電流値が、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110の瞬時許容電流未満となる値である。そのため、AC/DCコンバータ110は、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110を故障させることなく、母線120への電力供給を行うことができる。
なお、上述したように第2の電力値は、AC/DCコンバータ110が当該電力値の電力を母線120に供給した場合に流れる電流の電流値が、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110の瞬時許容電流未満となる値である。そのため、AC/DCコンバータ110は、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110を故障させることなく、母線120への電力供給を行うことができる。
次に、判定部154は、電流検出部152が検出した電流値が引き下げ閾値以上であるか否かを判定する(ステップS4)。判定部154は、電流検出部152が検出した電流値が引き下げ閾値以上であると判定した場合(ステップS4:YES)、ステップS4に戻り、AC/DCコンバータ110の出力電力の電力値を第2の電力値としたまま、電流値の監視を継続する。他方、判定部154は、電流検出部152が取得した電流値が引き下げ閾値未満であると判定した場合(ステップS4:NO)、出力電力の電力値を第1の電力値に下降させる下降指示をAC/DCコンバータ110に出力する(ステップS5)。
なお、上述したように、シーケンサ150のクロック周期は二次電池130の電流変動周期よりも短くなるように設定されているため、シーケンサ150による次の判定時までに二次電池130から流れる電流が許容最大電流量を超えることはない。また、引き下げ閾値は、二次電池130から流れる電流の変動に伴う電力値の変動が、吊下機構9や充放電制御装置140の電力値の入力仕様を満たすような値であるため、吊下機構9や充放電制御装置140を故障させることなく、吊下機構9を動作させることができる。
ステップS2で、判定部154が二次電池の電流値が引き上げ閾値未満であると判定した場合(ステップS2:NO)、またはステップS5で下降指示を出力した場合、シーケンサ150は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する(ステップS6)。シーケンサ150は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合(ステップS6:NO)、ステップS2に戻り、制御処理を継続する。他方、シーケンサ150は、外部から終了要求を入力したと判定した場合(ステップS6:YES)、処理を終了する。
次に、本実施形態による電力供給装置10が充放電処理を行った場合の具体例を示す。
図4は、本発明の第1の実施形態による二次電池130の電流値の時間変化とAC/DCコンバータ110の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置10が動作すると、時刻t0から時刻t1までの間、二次電池130の電流値が引き上げ閾値未満であるため、AC/DCコンバータ110は、第1の電力値で母線120に電力を供給する。なお、時刻t0から時刻t1までの間に、吊下機構9がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池130から流れる電流が増加している。
図4は、本発明の第1の実施形態による二次電池130の電流値の時間変化とAC/DCコンバータ110の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置10が動作すると、時刻t0から時刻t1までの間、二次電池130の電流値が引き上げ閾値未満であるため、AC/DCコンバータ110は、第1の電力値で母線120に電力を供給する。なお、時刻t0から時刻t1までの間に、吊下機構9がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池130から流れる電流が増加している。
次に、時刻t1になると、二次電池130の電流値が引き上げ閾値に達するため、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS3により、母線120に供給する電力の電力値を第2の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池130から流れる電流は減少していく。そして、時刻t2になると、二次電池130の電流値が引き下げ閾値に到達するため、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS5により、母線120に供給する電力の電力値を第1の電力値に下降させる。これに伴い、二次電池130から流れる電流は増加していく。
そして、時刻t3になると、二次電池130の電流値は、再び引き上げ閾値に到達する。つまり、時刻t1から時刻t3までの周期が、二次電池130の電流変動周期である。
二次電池130の電流値が引き上げ閾値を超えたため、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS3により、母線120に供給する電力の電力値を第2の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池130から流れる電流は減少していく。そして、時刻t3を過ぎたところで、吊下機構9はピーク運転を終了し通常運転を開始する。
二次電池130の電流値が引き上げ閾値を超えたため、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS3により、母線120に供給する電力の電力値を第2の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池130から流れる電流は減少していく。そして、時刻t3を過ぎたところで、吊下機構9はピーク運転を終了し通常運転を開始する。
時刻t4になると、二次電池130の電流値が引き下げ閾値に到達するため、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS5により、母線120に供給する電力の電力値を第1の電力値に下降させる。このとき、吊下機構9はピーク運転を終了しているため、二次電池130から流れる電流は増加しなくなる。
このように、本実施形態によれば、シーケンサ150は、二次電池130の電流値が許容最大電流を超えないように、AC/DCコンバータ110による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池130の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
このように、本実施形態によれば、シーケンサ150は、二次電池130の電流値が許容最大電流を超えないように、AC/DCコンバータ110による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池130の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態は、二次電池130の電流値に基づいてAC/DCコンバータ110に下降指示を出力する実施形態であったが、第2の実施形態は、AC/DCコンバータ110に上昇指示を出力した時刻からの経過時間に基づいて下降指示を出力する実施形態である。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態は、二次電池130の電流値に基づいてAC/DCコンバータ110に下降指示を出力する実施形態であったが、第2の実施形態は、AC/DCコンバータ110に上昇指示を出力した時刻からの経過時間に基づいて下降指示を出力する実施形態である。
図5は、本発明の第2の実施形態による電力供給装置10の構成を示す概略ブロック図である。第2の実施形態による電力供給装置10は、第1の実施形態による電力供給装置10の構成に加えて計時部155をさらに備え、判定部154の動作が異なるものである。
計時部155は、判定部154がAC/DCコンバータ110に上昇指示を出力した時刻からの経過時間の計時を行う。
判定部154は、計時部155が計時する経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、AC/DCコンバータ110に下降指示を出力する。なお、上昇継続時間は、吊下機構9によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。なお、タイヤ式クレーン1の運転パターンは決まっているため、予めピーク電力の継続時間は分かっている。
計時部155は、判定部154がAC/DCコンバータ110に上昇指示を出力した時刻からの経過時間の計時を行う。
判定部154は、計時部155が計時する経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、AC/DCコンバータ110に下降指示を出力する。なお、上昇継続時間は、吊下機構9によるピーク運転の継続時間以上の時間であり、かつ給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。なお、タイヤ式クレーン1の運転パターンは決まっているため、予めピーク電力の継続時間は分かっている。
次に、本実施形態による電力供給装置10の動作について説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態による電力供給装置10の動作を示すフローチャートである。なお、第1の実施形態と同じ動作をするステップについては、同じ符号を用いて説明する。
電力供給装置10が起動すると、AC/DCコンバータ110は外部電源2からの電力を母線120に供給する(ステップS1)。以降、シーケンサ150の母線電力検出部151は、随時母線120に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部152は、随時二次電池130から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力に基づいて、吊下機構9に要求される電力を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置140に出力する。
図6は、本発明の第2の実施形態による電力供給装置10の動作を示すフローチャートである。なお、第1の実施形態と同じ動作をするステップについては、同じ符号を用いて説明する。
電力供給装置10が起動すると、AC/DCコンバータ110は外部電源2からの電力を母線120に供給する(ステップS1)。以降、シーケンサ150の母線電力検出部151は、随時母線120に供給される電力の電力値を検出する。また、電流検出部152は、随時二次電池130から流れる電流の電流値を特定する。
また、充放電制御部153は、母線電力検出部151が検出した電力に基づいて、吊下機構9に要求される電力を満たすように、二次電池130の充放電を制御する制御信号を、充放電制御装置140に出力する。
次に、判定部154は、電流検出部152が検出した電流値が引き上げ閾値以上であるか否かを判定する(ステップS2)。判定部154は、二次電池130の電流値が引き上げ閾値以上であると判定した場合(ステップS2:YES)、出力電力の電力値を第2の電力値に上昇させる上昇指示をAC/DCコンバータ110に出力する(ステップS3)。このとき、計時部155は、現在時刻からの経過時間の計時を開始する(ステップS7)。
次に、判定部154は、計時部155が計時している経過時間が上昇継続時間以上であるか否かを判定する(ステップS8)。判定部154は、計時部155が計時している経過時間が上昇継続時間未満であると判定した場合(ステップS8:NO)、ステップS8に戻り、AC/DCコンバータ110の出力電力の電力値を第2の電力値としたまま、経過時間の判定を継続する。他方、判定部154は、計時部155が計時している経過時間が上昇継続時間以上になったと判定した場合(ステップS8:YES)、出力電力の電力値を第1の電力値に下降させる下降指示をAC/DCコンバータ110に出力する(ステップS5)。そして、計時部155は、経過時間の計時を終了する(ステップS9)。
なお、上述したように、上昇制御時間は、吊下機構9によるピーク運転の継続時間以上の時間であるため、吊下機構9がピーク運転を行っている間にAC/DCコンバータ110の下降が始まることはない。また、上昇制御時間は、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110の熱負荷が時間定格を超えないような時間である。そのため、AC/DCコンバータ110は、給電側コネクタ2a、受電側コネクタ4a、走行給電ケーブル4、及びAC/DCコンバータ110を故障させることなく、母線120への電力供給を行うことができる。
ステップS2で、判定部154が二次電池の電流値が引き上げ閾値未満であると判定した場合(ステップS2:NO)、またはステップS9で計時部155が計時を終了した場合、シーケンサ150は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する(ステップS6)。シーケンサ150は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合(ステップS6:NO)、ステップS2に戻り、制御処理を継続する。他方、シーケンサ150は、外部から終了要求を入力したと判定した場合(ステップS6:YES)、処理を終了する。
次に、本実施形態による電力供給装置10が充放電処理を行った場合の具体例を示す。
図7は、本発明の第2の実施形態による二次電池130の電流値の時間変化とAC/DCコンバータ110の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置10が動作すると、時刻t5から時刻t6までの間、二次電池130の電流値が引き上げ閾値未満であるため、AC/DCコンバータ110は、第1の電力値で母線120に電力を供給する。なお、時刻t5から時刻t6までの間に、吊下機構9がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池130から流れる電流値が増加している。
図7は、本発明の第2の実施形態による二次電池130の電流値の時間変化とAC/DCコンバータ110の出力電力の電力値の時間変化とを示す図である。
上述した処理により、電力供給装置10が動作すると、時刻t5から時刻t6までの間、二次電池130の電流値が引き上げ閾値未満であるため、AC/DCコンバータ110は、第1の電力値で母線120に電力を供給する。なお、時刻t5から時刻t6までの間に、吊下機構9がピーク運転を開始するため、ピーク運転の開始に伴い二次電池130から流れる電流値が増加している。
次に、時刻t6になると、二次電池130の電流値が引き上げ閾値に到達するため、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS3により、母線120に供給する電力の電力値を第2の電力値に上昇させる。これに伴い、二次電池130から流れる電流は減少していく。以降、AC/DCコンバータ110は、時刻t6から上昇継続時間後の時刻である時刻t7まで、第2の電力値での電力供給を行う。なお、上述したように、上昇制御時間は、吊下機構9によるピーク運転の継続時間以上の時間であるため、時刻t7になる前に、吊下機構9のピーク運転が終了する。
そして、時刻t7になると、AC/DCコンバータ110は、上述したステップS5により、母線120に供給する電力の電力値を第1の電力値に下降させる。このとき、すでに吊下機構9はピーク運転を終了しているため、二次電池130から流れる電流は増加しない。
このように、本実施形態によれば、シーケンサ150は、二次電池130の電流値が許容最大電流を超えないように、AC/DCコンバータ110による電力供給を制御することができる。また、本実施形態によれば、頻度の少ないピーク電力へ対応するためだけに二次電池130の電池容量を増やすことなく、必要となる電力を供給することができる。
また、第1の実施形態と比較して、調整を必要とする引き下げ閾値の設定が不要となるため、電力供給の制御が容易になるという利点がある。
また、第1の実施形態と比較して、調整を必要とする引き下げ閾値の設定が不要となるため、電力供給の制御が容易になるという利点がある。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、電力に関連する信号として電力値を用いて、外部電源から供給される電力の制御を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、電力に関連する信号として電圧を用いて電力の制御を行っても良い。
例えば、上述した実施形態では、電力に関連する信号として電力値を用いて、外部電源から供給される電力の制御を行う場合を説明したが、これに限られない。例えば、電力に関連する信号として電圧を用いて電力の制御を行っても良い。
また、上述した実施形態では、AC/DCコンバータ110が供給部として電力の制御を行う場合を示したが、これに限られない。例えば、電力制御機能を有しない一般のAC/DCコンバータ110に、本発明の供給部としての機能を有する電力制御装置を接続することでも、同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施形態では、電力供給装置10をタイヤ式クレーン1に搭載する場合について説明したが、これに限られず、例えば架線レス電車など、他の装置に搭載しても良い。
なお、上述のシーケンサ150は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
本発明によれば、母線が外部から供給を受ける電力を抑えつつ、吊下機構を動作させるのに充分な電力を供給する。
9…吊下機構 10…電力供給装置 110…AC/DCコンバータ 120…母線 130…二次電池 140…充放電制御装置 150…シーケンサ 151…母線電力検出部 152…電流検出部 153…充放電制御部 154…判定部 155…計時部
Claims (9)
- 負荷に電力を供給する電力供給装置であって、
負荷に接続される母線に対して電力を充放電可能な二次電池と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御する供給部と、
前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値より大きい第2の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する判定部と
を備えることを特徴とする電力供給装置。 - 前記電力に関連する信号は、電力値を示すことを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。
- 前記判定部は、前記供給部が前記外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが前記第2の値である場合において、前記二次電池から流れる電流の大きさが所定の引き下げ閾値を下回ったときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御させる指示を、前記供給部に出力する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力供給装置。 - 前記判定部は、所定の制御周期ごとに前記供給部に対する指示を出力するか否かを判定し、
前記引き下げ閾値は、前記判定部の制御周期の間における前記二次電池から流れる電流の変動に伴う前記信号の大きさの変動が、前記二次電池に接続される電子部品の入力仕様によって決まる所定の規定値以内となる値である
ことを特徴とする請求項3に記載の電力供給装置。 - 前記供給部は、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第2の値となるようにする制御を開始してからの経過時間が所定の上昇継続時間に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力供給装置。 - 前記上昇継続時間は、前記負荷によるピーク運転の継続時間以上の値であることを特徴とする請求項5に記載の電力供給装置。
- 前記上昇継続時間は、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の熱負荷が時間定格を超えない時間であることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電力供給装置。
- 前記第2の値は、前記供給部が、前記信号の大きさが当該値となるような電力を前記母線に供給した場合に流れる電流の電流値が、前記供給部及び前記外部電源と前記供給部との間に接続される電子部品の瞬時許容電流未満となる値である
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の電力供給装置。 - 電力を充放電可能な二次電池及び負荷に接続された母線に供給する電力を制御する供給電力制御方法であって、
前記二次電池から流れる電流の大きさが、当該二次電池の許容最大電流値未満の値である引き上げ閾値に達するまで、外部電源から供給される電力に関連する信号の大きさが第1の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと、
前記二次電池から供給される電力に関連する信号の大きさが、前記負荷に要求される信号の大きさ以上になるように前記二次電池の充放電を制御するステップと、
前記二次電池から流れる電流の大きさが前記引き上げ閾値に達したときに、前記外部電源から供給される電力に関する信号の大きさが前記第1の値より大きい第2の値となるように前記母線に供給する電力を制御するステップと
を備えることを特徴とする供給電力制御方法。
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