クレーン制御装置、及びクレーン装置
【課題】クレーン装置におけるエンジンの燃費の改善を図る。
【解決手段】運転モードを、バッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する運転モードＡ、負荷３０から回生される回生電力によりバッテリ５２を充電する運転モードＢ、エンジン発電機２１及びバッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する運転モードＣ、エンジン発電機２１からバッテリ５２を充電する運転モードＤを切り替える。そして、運転モードＣでは、バッテリ５２からの放電電流と、エンジン発電機２１からの発電電流とを負荷３０及び４０に対して供給する。また、運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、負荷の増大に先立って、バッテリ充電率ＳＯＣと負荷３０及び４０の大きさに応じた、バッテリ５２の放電電流と、エンジン発電機２１の発電機電流とによる給電収支（例えば、バッテリ５２とエンジン発電機２１の負荷分担比率）を予め設定しておく。
【解決手段】運転モードを、バッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する運転モードＡ、負荷３０から回生される回生電力によりバッテリ５２を充電する運転モードＢ、エンジン発電機２１及びバッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する運転モードＣ、エンジン発電機２１からバッテリ５２を充電する運転モードＤを切り替える。そして、運転モードＣでは、バッテリ５２からの放電電流と、エンジン発電機２１からの発電電流とを負荷３０及び４０に対して供給する。また、運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、負荷の増大に先立って、バッテリ充電率ＳＯＣと負荷３０及び４０の大きさに応じた、バッテリ５２の放電電流と、エンジン発電機２１の発電機電流とによる給電収支（例えば、バッテリ５２とエンジン発電機２１の負荷分担比率）を予め設定しておく。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナ等の荷物の積み降ろし、積み込み等の運搬時に用いられるクレーン装置のクレーン制御装置、及びクレーン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
港湾等においては、クレーン装置によって船舶或いはトレーラへのコンテナの積み込み及び船舶或いはトレーラからのコンテナの積み降ろし等の運搬作業が行われている。この種のクレーン装置としては、車輪によって路面上を自走するクレーンが知られている。このクレーンは、上部に昇降装置を有する門型に構成された架台の両下端部に車輪が設けられ、この車輪によって走行可能とされたものであり、車輪を駆動させるための走行モータ、コンテナを吊り上げるための巻き取りモータ、吊り上げたコンテナを水平方向へ移動させる横行モータを有している。そして、このクレーンには、エンジン発電機が搭載されており、このエンジン発電機によって発電した電力を各モータへ供給している。
【０００３】
ところで、エンジン発電機によって発電した電力により各モータを駆動する場合、クレーン作業の中で、実際に吊り作業を行っていない荷役待機中の場合であっても、エンジンの運転を継続しなければならない。すなわち、荷役待機中であっても、照明装置、空調設備等の補機を駆動し、巻上クラッチ、巻上ブレーキ等の補機の油圧ポンプ等を駆動するためにエンジン発電機の運転を継続することが必要とされる。このように、荷役待機中においても、エンジン発電機は、エンジンを所謂アイドリング状態にして発電し続けなければならない。
【０００４】
この荷役待機中においては、効率（燃料消費率）の悪い低負荷領域でエンジンを運転することになり、エネルギーロスが大きく燃費が悪いというだけでなく、排気ガス、騒音等が生じていた。そこで、省エネルギー化、環境保全対策を図るために蓄電池装置を備えるクレーンの開発が進められている。
【０００５】
なお、蓄電池装置を備えるクレーン装置及びクレーン制御方法がある（特許文献１を参照）。この特許文献１のクレーン装置は、蓄電装置の蓄電電力を補機設備で利用することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４７５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のクレーン装置は、エンジン発電装置又はインバータから共通母線に出力された余剰電力を蓄電装置に蓄電して、直流電力の不足時に当該蓄電電力を共通母線へ出力し、インバータにより、共通母線上の直流電力を交流電力に変換して当該クレーン装置の補機設備へ電力を供給している。しかしながら、この特許文献１のクレーン装置は、低負荷時に発電機の回転数を抑えることで燃費を改善する発明であり、より燃費の改善に効果があるアイドリング時間の長期化を実現する発明ではない。また、そのような構成とはなっていない。
【０００８】
また、蓄電装置を備えるクレーン装置では、低負荷（例えば、補機のみの運転）の状態においては、蓄電装置のみにより負荷に電力を供給し、エンジンをアイドル状態、または停止状態にすることができる。しかしながら、負荷が低負荷から高負荷（例えば、走行モータ運転）に移行すると、アイドル状態から定格回転数までエンジン回転数を上昇させる必要があり、負荷上昇に電力供給が追いつかないという場合も生じる。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、クレーン装置における燃費の改善を図ることができ、さらには、負荷が上昇してンジン発電機から電力供給を開始する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる、クレーン制御装置及びクレーン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のクレーン制御装置は、原動機により駆動される発電機と、荷役作業を行う装置となる複数の負荷と、前記発電機に接続され前記負荷に電力を供給するバッテリを有する蓄電装置と、前記発電機と前記蓄電装置と前記複数の負荷とを制御する制御部と、から構成され、前記制御部は、前記発電機からの電力を遮断して前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードＡ、前記負荷から回生される回生電力により前記バッテリを充電する負荷回生モードである運転モードＢ、前記発電機及び前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する並列給電モードである運転モードＣ、前記発電機から前記バッテリを充電する運転モードＤのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、前記運転モードＣでは、前記負荷に対して所定の電流値以上の負荷電流が必要とされる場合に、前記蓄電装置からの放電電流と、前記発電機の発電電流を前記負荷に供給すると共に、前記運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、前記負荷の増大に先立って、前記負荷の大きさと、前記蓄電装置及び発電機から供給される電力とに応じた給電収支を予め設定しておくことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記運転モードＡから運転モードＣに移行した場合に、前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣと前記負荷の大きさとに応じた値の前記蓄電装置からの放電電流を供給するとともに、前記原動機の回転数を所定の回転数まで上昇させて、前記発電機から前記負荷に発電電流を供給することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記運転モードＡにおいて、前記負荷の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合に、前記原動機の回転数を予め所定の回転数まで上昇させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記運転モードＤにおいて前記バッテリを充電する際に、前記負荷の大きさと前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、前記バッテリへの充電速度を変化させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記負荷の大きさが所定の値以下の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に応じて前記充電速度を第１の充電速度または第２の充電速度（第１の充電速度＜第２の充電速度）に設定し、前記負荷の大きさが所定の値以上の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に無関係に前記充電速度を第１の充電速度に設定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記バッテリへの充電は、前記バッテリの充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電であるＣＣ充電を行い、前記バッテリの充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電であるＣＶ充電を行うＣＣ−ＣＶ充電により行われ、前記バッテリの充電速度を変化させる際は、前記定電流充電の電流値、及び前記定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリの許容最大放電電流と最小放電電流とを予め設定し、前記負荷の大きさが第１の負荷閾値を超えて運転モードＡから運転モードＣに移行した場合において、前記負荷の大きさが前記第１の負荷閾値を超えて第２の負荷閾値（第１の負荷閾値＜第２の負荷閾値）に到達するまでの間は前記バッテリの放電電流を前記許容最大放電電流から前記最小放電電流まで漸減させ、残りの負荷電流を前記発電機の発電電流により供給し、前記負荷が前記第２の負荷閾値を超えてさらに増大する場合は、前記発電機の発電電流を継続して供給するとともに、前記発電機の発電電流では不足する負荷電流を前記バッテリから前記許容最大放電電流の範囲内で供給することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記所定の回転数は原動機の定格回転数であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記負荷の大きさは、前記荷役作業を行う装置となる複数の負荷の内で稼動される負荷の種類に応じて判定されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のクレーン装置は、上記のいずれかに示したクレーン制御装置と、前記負荷として駆動され、前記制御部から出力される運転指令に応じて駆動されるモータと、前記制御部により駆動制御される補機と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のクレーン制御装置によれば、運転モードを、蓄電装置（バッテリ）から負荷に電力を供給する運転モードＡ、負荷から回生される回生電力により蓄電装置を充電する運転モードＢ、発電機及び蓄電装置から負荷に電力を供給す運転モードＣ、発電機から蓄電装置を充電する運転モードＤのそれぞれの運転モードに切り替える。そして、運転モードＣでは、蓄電装置から負荷に所定の電流値の放電電流を供給し、残りの必要な負荷電流を発電機から負荷に供給する。すなわち、負荷からの回生電力により蓄電装置を充電するとともに、負荷に電力を供給する場合は、蓄電装置から負荷に放電電流を流すようにする。また、負荷の上昇に先立って、負荷の大きさと、蓄電装置及び発電機から供給される電力と応じた給電収支（例えば、蓄電装置と発電機との負荷分担比率）を予め設定しておく。
これにより、原動機（エンジン）により駆動されるエンジン発電機に接続された蓄電装置（バッテリ）を有効に活用して、原動機のアイドリング時間を長くすることができるので、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。また、負荷の上昇によりエンジン発電機から負荷に電力を供給する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係わるクレーン制御装置の構成を示す図である。
【図２】運転モードの種類について説明するための図である。
【図３】運転モードＣにおける電流の流れを示す図である。
【図４】要求動力に対するエンジンとバッテリと負荷分担について説明するための図である。
【図５】エンジンの燃費特性について説明するための図である。
【図６】バッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分を行う具体例を示す図である。
【図７】第２の実施形態におけるエンジン回転数の立ち上がり遅れを回避する例を示す図である。
【図８】第２の実施形態における動作モードを整理して示した図である。
【図９】第３の実施形態におけるバッテリ充電モードの選択条件を示す図である。
【図１０】本発明に係わるクレーン装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
最初に、本発明のクレーン制御装置が用いられるクレーン装置の例について説明しておく。
図１０は、本発明に係わるクレーン装置の一例を示す概略構成図であり、トランスファクレーン（エンジン発電機付きクレーン）１の全体構成を示す斜視図である。このトランスファクレーン１は、タイヤ式クレーン装置（ＲＴＧ；Rubber tired gantry crane ）と呼ばれ、軌道のないコンテナヤード等を走行して荷役作業を行うため、動力用電源及び制御用電源等を供給する１台のエンジン発電機２１を備えている。
このトランスファクレーン１は、図１０に示すように、クレーン走行機体２のガーダ３に沿って水平方向に移動するトロリー４を有し、コンテナＣを把持するスプレッダと呼ばれる吊具５がトロリー４から垂れ下がる複数本の吊ロープ６によって吊り下げられている。吊具５は、トロリー４上に搭載された巻上装置７による吊ロープ６の巻き上げ、繰り出し動作によって昇降可能とされている。また、吊具５は、トロリー４の横行移動に追従してクレーン走行機体２のガーダ３に沿って平行移動可能とされている。
【００２３】
［第１の実施形態］
（クレーン制御装置の構成の説明）
図１は、本発明の実施形態に係わるクレーン制御装置の構成図であり、トランスファクレーン１の駆動を制御するクレーン制御装置１００のシステム構成を示している。なお、このクレーン制御装置１００の構成は、後述する第２の実施形態、及び第３の実施形態においても基本的に同じである。
【００２４】
図１に示すクレーン制御装置１００は、エンジン発電機２１と、コントローラ１１と、蓄電装置５０（ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とバッテリ５２等）と、エンジン発電機２１及びバッテリ５２の両方から電力の供給を受ける負荷３０及び４０とを有して構成される。ここで、負荷３０は、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を含んで形成される、回生を行う負荷である。また、負荷４０は、補機用インバータ４１及び補機４２を含んで形成される、回生を行わない負荷である。
【００２５】
エンジン発電機２１は、エンジン（Ｅ）２２と、このエンジン２２により回転駆動される発電機（Ｇ）２３とで構成される。このエンジン発電機２１で発電された電力は、トランスファクレーン１の各種の駆動源となる負荷装置、補機などに給電して使用される。
発電機２３は交流発電機（例えば、３相交流発電機）であり、発電機２３の出力側にはコンバータ２４が接続されている。このコンバータ２４は、発電機２３から出力される交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を直流母線ＤＣＬに供給する。このコンバータ２４は、複数のインバータ３１、３２、３３、３４、３５、４１等の負荷装置全体に対して直流電力を供給する共通コンバータとなる。また、直流母線ＤＣＬの電圧は電圧検出部２６により検出され、この直流母線ＤＣＬの電圧検出値の信号が信号Ｖｄｃとしてコントローラ１１、及びコンバータ２４に出力される。コンバータ２４では、発電機２３から入力される交流電圧から直流電圧を出力する際に、コンバータ２４から出力される直流電圧が所定の一定電圧になるように定電圧制御を行う。
【００２６】
直流母線ＤＣＬには、インバータ３１、３２、３３、３４、３５、及び、４１が接続される。インバータ３１は、横行用のモータＭ１を駆動するインバータである。このインバータ３１は、直流母線ＤＣＬに供給される直流電力を、コントローラ１１内の負荷装置制御部１３から出力される速度指令信号に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力（３相交流電圧）に変換して横行用のモータＭ１を駆動する。このインバータ３２、３３は、直流母線ＤＣＬに供給される直流電力を、コントローラ１１内の負荷装置制御部１３から出力される速度指令信号に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力（３相交流電圧）に変換して走行用のモータＭ２、Ｍ３を駆動する。
【００２７】
インバータ３４、３５は、巻き用のモータＭ４を駆動する並列構成のインバータであり、直流母線ＤＣＬの直流電力を、コントローラ１１内の負荷装置制御部１３から出力される速度指令信号（巻速度指令）に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力（３相交流電圧）に変換して巻き用のモータＭ４を駆動する。なお、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を含んで形成される負荷４０は、運転状態に応じて、力行モード又は回生モードで動作する負荷である。
【００２８】
なお、横行用モータＭ１、及び走行用モータＭ２，Ｍ３における回生動作は、横行または走行速度の減速時（モータ回転数の減速時）において一時的に行われるものであり、その回生エネルギーは、走行の場合にはクレーン装置全体の慣性エネルギーＧＤ２により決まり、横行の場合には、トロリー４と吊具５とコンテナＣの慣性エネルギーＧＤ２により決まる。しかしながら、横行用モータＭ１、及び、走行用のモータＭ２，Ｍ３における回生エネルギーは、走行抵抗（より正確には減速機の機械的な損失も含む）があるため、後述する巻き用モータＭ４に比べて少ない。
一方、巻き用のモータＭ４では、コンテナＣの巻き下げ時において、コンテナの重量と移動距離（巻き下げ距離）とにより決まる位置エネルギーの減少分に応じた回生エネルギーが、巻き用のモータＭ４から連続して回生される。この巻き用のモータＭ４による回生エネルギーは、横行用モータＭ１や走行用モータＭ２，Ｍ３のように走行抵抗がなく、コンテナの重量と移動距離（巻き下げ距離）とに応じた大きな回生パワーが連続して得られる。このための、クレーン制御装置１００において負荷からの回生パワーが還されるのは、主に巻き下げの場合である。
【００２９】
補機用インバータ４１は、補機（照明装置や、油圧ポンプ等）４２用の電源を生成するインバータであり、直流母線ＤＣＬの直流電力を、商用周波数の交流電力（３相交流電圧）に変換する。なお、インバータ４１及び補機４２を含んで形成される負荷４０は、力行モードでのみ動作する負荷である。
【００３０】
また、回生抵抗Ｒ２５は、ＩＧＢＴのトランジスタＴｒを介して直流母線ＤＣＬに接続される電力消費用の抵抗器である。この回生抵抗Ｒ２５は、直流母線ＤＣＬの電圧が過電圧になることを防ぐために設けられている。この直流母線ＤＣＬの電圧が、インバータ側から返される回生エネルギーの増加により所定の電圧値以上に上昇した場合に、トランジスタＴｒが導通し、回生抵抗Ｒ２５に電流を流して電力を消費させ、直流母線ＤＣＬの電圧を低下させる。
【００３１】
また、直流母線ＤＣＬには、蓄電装置５０が接続される。この蓄電装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とバッテリ５２とを有し、バッテリ５２はＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して直流母線ＤＣＬに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、コントローラ１１内のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６により制御される両方向性のコンバータであり、バッテリ５２に対して直流母線ＤＣＬ側から充電電流を流すとともに、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に放電電流を流す両方向性のコンバータである。
クレーン装置においてコンテナの巻き上げ動作を行っていない場合や、補機のみを運転するなどの軽負荷時においては、エンジン発電機２１内のエンジン２２をアイドリング状態にし、バッテリ５２のみから負荷３０及び４０に電力を供給する。また、巻き上げ作業を行う重負荷時においては、エンジン発電機２１を運転して負荷３０及び４０に電流を供給するとともに、バッテリ５２から電流を供給する。これにより、エンジン２２のアイドリング時間を長くできるようにし、燃費の削減を図るとともに、エンジン排気ガス等による環境への影響を少なくするようにしている。
【００３２】
また、バッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣ（state of charge；充電率）を検出するためのＳＯＣ検出部５３が設けられている。このＳＯＣ検出部５３では、例えば、バッテリ５２の電池電圧（開路電圧）を基にバッテリ充電率ＳＯＣを検出する。バッテリ５２の開路電圧は、バッテリ５２に充放電電流が流れない状態、例えば、バッテリ５２への充電と放電が切り替わる際などに検出することができる。また、例えば、バッテリ５２への充電電流と充電時間と、バッテリ５２からの放電電流と放電時間とを監視しておき、この監視データを基に、バッテリ充電率ＳＯＣを検出することもできる。
このＳＯＣ検出部５３により検出されたバッテリ充電率ＳＯＣは、信号ＳＯＣとしてコントローラ１１内の運転モード制御部１４に出力される。また、ＳＯＣ検出部５３は、コントローラ１１内のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６に信号ＳＯＣを出力する。
【００３３】
また、コントローラ１１は、クレーン装置内のエンジン発電機２１や、蓄電装置５０や、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４で形成される負荷３０（回生を行う負荷）や、補機用インバータ４１及び補機４２で形成される負荷４０（回生を行わない負荷）の駆動を制御するコントローラである。なお、図１に示す例では、コントローラ１１の構成として、図面の見易さのために、本発明に直接関係する部分のみを示している。
【００３４】
コントローラ１１内には、クレーン操作部１２と、負荷装置制御部１３と、運転モード制御部１４と、この運転モード制御部１４により制御されるエンジン制御部１５と、同じく運転モード制御部１４により制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６とが含まれる。コントローラ１１内のクレーン操作部１２は、クレーン運転者が、荷役作業の態様（巻き上げ、横行、走行、巻き下げ等）に応じてクレーン装置を運転操作するための操作部である。このクレーン操作部１２は、クレーン運転者が行うレバー操作や、スイッチ操作に応じた操作信号を生成して負荷装置制御部１３に出力する。
【００３５】
負荷装置制御部１３は、クレーン操作部１２から操作信号を入力し、この操作信号に基づいて、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動を制御する。例えば、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の起動／停止、及び回転（回転速度と回転方向）を制御する。また、負荷装置制御部１３は、補機用インバータ４１及び補機４２の駆動を制御する。
【００３６】
運転モード制御部１４は、負荷装置制御部１３から出力される負荷３０及び４０の駆動信号（負荷の運転状態）により、後述する運転モードを判定し、エンジン制御部１５を通してエンジン２２を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６を通してＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
この運転モード制御部１４では、エンジン２２をアイドリングストップ（エンジン停止）状態、アイドリング状態、及び所要回転数の運転状態の各運転状態になるように制御する。なお、アイドリングとは、補機にのみ電力を供給する軽負荷の場合や、無負荷に近い状態等において、エンジンの回転を維持するために低回転（または所定の回転数）で回転させている状態のことを意味している。また、運転モード制御部１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６を通して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御し、バッテリ５２の充電動作及び放電動作を制御する。
また、運転モード制御部１４内には、エンジン発電機２１と蓄電装置５０から負荷に供給する電力の分担比率（動力配分）を制御する動力配分制御部１４Ａが含まれる。この動力配分制御部１４Ａの動作については後述する。
【００３７】
エンジン制御部１５は、運転モード制御部１４から出力される指令信号に従い、エンジン２２を、アイドリングストップ（エンジン停止）状態、アイドリング状態、及び所要回転数での運転状態の各状態になるように制御する。
【００３８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、運転モード制御部１４から入力した指令信号に従い、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６から入力される電流指令信号Ｉｒｅｆに応じて、直流母線ＤＣＬからバッテリ５２に流す充電電流を定電流制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、電流指令信号Ｉｒｅｆに応じて、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流す放電電流を定電流制御する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介してバッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に放電電流を流す場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが一定となるように電流指令信号Ｉｒｅｆを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からの電流指令信号Ｉｒｅｆにより制御されることにより、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが一定となるように定電圧制御する。
【００３９】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が指令信号Ｉｒｅｆに応じて制御されているかどうかを監視する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から、バッテリ５２の充放電電流の信号Ｉｄを入力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作が正常に行われているか否かを検出する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６内には、ＣＣ−ＣＶ充電制御部１６Ａが含まれている。このＣＣ−ＣＶ充電制御部１６Ａは、直流母線ＤＣＬ側からバッテリ５２に充電電流を流し充電行う場合に、後述する定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）が行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【００４０】
（運転モードの説明）
図２は、クレーン制御装置における運転状態のモードについて説明するための図である。図に示すように、クレーン制御装置１００において行われる運転モードには、負荷３０（横行用モータＭ１、走行用モータＭ２，Ｍ３、巻き用のモータＭ４）と、負荷４０（補機）の運転状態に応じて、４つの運転モードがある。
【００４１】
図２に示すように、運転モードＡは、負荷３０及び４０が小さい場合の給電モードであり、エンジン発電機２１からの電力の供給を遮断して、バッテリ５２のみを使用して、負荷３０（インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）及び負荷４０（補機用インバータ４１及び補機４２）に電力を供給するバッテリ給電モードである。
運転モードＢは、負荷３０から回生される回生電力によりバッテリ５２を充電するとともに、負荷４０に電力を供給する負荷回生モードである。
【００４２】
運転モードＣは、負荷３０及び４０が大きい場合の給電モードであり、エンジン発電機２１とバッテリ５２の両方から負荷３０及び負荷４０に電力を供給する並列給電モードである。この運転モードＣでは、図３に示すように、エンジン発電機２１及びコンバータ２４からの出力電流Ｉｇと、バッテリ５２から流れる放電電流Ｉｄと加算した電流ＩＬが、負荷３０を形成するインバータＩＮＶ、及び、負荷４０を形成する補起用インバータに流れる。また、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃ一定値となるように制御される。この運転モードＣにおいては、常にバッテリ５２からは許容最大放電電流Ｉｄを出力するようにする。そして、不足分をエンジン発電機２１からの電流Ｉｇで補う。
【００４３】
運転モードＤは、エンジン発電機２１のみから電力を供給する運転モードである。この運転モードＤにおいては、エンジン発電機２１から負荷４０に電力を供給するとともに、バッテリ５２に充電電流を供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を用いたバッテリ５２への充電は前述のように定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）が行われる。定電流モード（ＣＣモード）では、充電電圧が設定電圧に達していない場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、最大電流（設定電流値）を出力する（定電流制御）。また、定電圧モード（ＣＶモード）では、設定電圧に達していれば、電圧を設定電圧に保持し出力電流を次第に減少させるように制御する（定電圧制御）。
【００４４】
上記構成のクレーン制御装置１００においては、バッテリ５２により負荷３０及び４０に電力を供給することが可能な場合には、できるだけバッテリ５２から負荷３０及び４０に放電電流を流すように運転モードを切り替える。例えば、バッテリ給電モードである運転モードＡにおいては、バッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する。また、並列給電モードである運転モードＣにおいては、バッテリ５２から負荷３０及び４０に放電電流を流すとともに、残りの必要な負荷電流を発電機２３から負荷３０及び４０に供給する。
これにより、エンジン発電機２１に接続された蓄電装置５０（バッテリ５２）を有効に活用して、エンジン２２のアイドリング時間を長くすることができ、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。
【００４５】
（バッテリ充電率ＳＯＣに応じたバッテリとエンジンとの動力配分変更制御の説明）
上述したように、本発明のクレーン制御装置１００においては、バッテリ５２により負荷３０及び４０に電力を供給することが可能な場合には、できるだけバッテリ５２から負荷３０及び４０に放電電流を流すように運転モードを切り替え、エンジン２２のアイドリング時間を長くするようにしている。
この場合に、さらにエンジンの燃費の向上と、バッテリの過充電、過放電の回避と、バッテリの充電率の管理の強化（バッテリ寿命の延長）が望まれる。これらの要求は、運転モード制御部１４と、エンジン制御部１５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６により実現することができる。以下、これらの要求の実現方法について説明する。
【００４６】
図４は、要求動力に対するエンジン発電機とバッテリの負荷分担について説明するための図である。図４では、負荷の要求動力に対するエンジン（より正確にはエンジン発電機２１）とバッテリとの動力配分を模式的に示しており、横軸に負荷の要求動力をとり、縦軸方向にエンジン発電機２１とバッテリ５２から給電されるそれぞれの動力量（負荷分担）を示している。
【００４７】
図４に示すように、負荷の要求動力が＋側（力行側）の場合において、負荷の要求動力が低負荷から高負荷に増大するにつれて、まずバッテリ側（ＤＣ／ＤＣコンバータ５１）から先に電力が出力される。そして、要求動力が点Ｐ１以上なると、バッテリ（ＤＣ／ＤＣコンバータ５１）側から出力される電力は一定値（バッテリの許容最大放電電流に依存する最大出力設定値）に制限され、負荷に必要な要求動力を満たすために、エンジン発電機２１側から電力が出力される。
【００４８】
このように、要求動力が小さい場合（点Ｐ１以下の場合）は、バッテリから負荷に電力が供給される運転モードＡの状態となり、要求動力が大きい場合（ａ点以上の場合）は、エンジン発電機とバッテリの両方から負荷に電力が供給される運転モードＣの状態となる。また、負荷の要求動力が−側（回生側）の場合においては、負荷からバッテリへの充電が行われる運転モードＢの状態となる。
【００４９】
この運転モードＣにおいては、バッテリの充電率（ＳＯＣ）を考慮したエンジン発電機２１とバッテリ５２との動力配分制御が行われる。この動力配分制御は、運転モード制御部１４内の動力配分制御部１４Ａにより行われる。
この動力配分制御は、エンジン発電機２１とバッテリ５２とを合せて負荷へ電力供給する場合に、その出力配分をバッテリ充電率ＳＯＣ［％］に応じて変化させるものである。すなわち、バッテリ充電率ＳＯＣが高いほどバッテリ５２の出力を増加させ、エンジン発電機２１の出力を低下させる。逆にバッテリ充電率ＳＯＣが低いほど、バッテリ５２の出力を低下させ、エンジン発電機２１の出力を増加させる。
【００５０】
この動力配分の変更制御は、運転モード制御部１４内の動力配分制御部１４Ａにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１側の動力配分を変更することで行われる。このＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力決定は、例えば、後述する要求動力に対する動力配分テーブルを用いて実施することができる。この場合、要求動力の量は、負荷装置制御部１３により駆動されている負荷の状態に応じて得ることができる。例えば、コントローラ１１内には、ＰＬＣ（シーケンサ）を備えており、負荷３０および負荷４０に対する制御はＰＬＣを用いて行われる。このため、ＰＬＣにおける負荷の制御情報（負荷の駆動状態の信号）を基に、要求動力の大きさを判定することができる。なお、より精密に要求動力の情報を取得するために、直流母線ＤＣＬから負荷側に流れる直流電流を計測し、この直流電流と直流母線電圧を基に要求動力を計測するようにしてもよい。
【００５１】
このエンジン発電機と蓄電装置における動力配分制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力電力を制御することにより、間接的にエンジン発電機２１の出力電力を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は直流母線ＤＣＬの電圧が所定の一定値になるように、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流れる電流（許容最大放電電流値の範囲内の電流）を制御する。同様に、エンジン発電機２１側の出力電圧についても、コンバータ２４により直流母線ＤＣＬの電圧を一定にするように定電圧制御が行われる。このため、要求動力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ５１側から出力電力（より正確には出力電流）を供給すると、直流母線ＤＣＬの電圧は一定に維持され、エンジン発電機２１側の定電圧制御機能は作動せず、エンジン発電機２１側からの電力の出力は行われないことになる。
【００５２】
一方、要求動力に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１からの出力電力が不足（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力電流を制限）すると、直流母線ＤＣＬの電圧が低下する。このため、エンジン発電機２１側のコンバータ２４の定電圧制御機能が作動し、直流母線ＤＣＬを一定電圧に制御するように、エンジン発電機２１からの出力電力を増大させる。このように、動力配分制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力電力を制御することにより、エンジン発電機２１側の出力を間接的に制御することができる。従って、エンジン発電機２１側の出力は、以下の式に従い自動的に決定されることになる。
「エンジン発電機側の出力＝要求動力−ＤＣ／ＤＣコンバータ側の出力」
【００５３】
ところで、一般的にエンジンは、定格回転数で運転され、またエンジン出力が大きいほど燃費が良い特性を持っている。図５は、エンジンの燃費特性について説明するための図であり、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン出力をとり、縦軸方向にエンジンの燃費特性を示している。図に示すように、エンジンの定格回転数Ｎｎにおいて燃費特性が最大となり、また、負荷が大きい運転ポイントほど燃費が向上する。従って、本実施形態では、エンジン発電機２１から電力を出力する際には、エンジン制御部１５によりエンジン２２の回転数が定格回転数（一定回転）になるように制御する。
【００５４】
このように、バッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分制御を行う際には、エンジンの燃費特性も考慮し、できるだけエンジン燃費が向上する状態（エンジンが定格回転数で回転し、かつエンジン出力が大きい状態）の動力配分となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力電力を決定する。
このＤＣ／ＤＣコンバータ５１から出力される電力を決定する際には、例えば、要求動力の大きさと、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣに応じた、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とエンジン発電機２１の出力電力の動力配分を規定する動力配分テーブルを用いることができる。この動力配分テーブルはエンジン燃費特性を考慮して決定されるが、エンジン発電機の出力時は、エンジン回転数が一定となるため、変数の少ない（エンジン回転数をパラメータとしない）テーブルにより、動力配分を規定できる。
【００５５】
また、図６は、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分を行う具体例を示す図である。図６（Ａ）はバッテリ充電率ＳＯＣが高い場合、図６（Ｂ）はバッテリ充電率ＳＯＣが中の場合、図６（Ｃ）はバッテリ充電率ＳＯＣが低い場合の例を示している。図６に示すように、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて、バッテリ５２により供給可能な許容最大放電電流Ｉｍａｘ１、Ｉｍａｘ２と、Ｉｍａｘ３（通常は、Ｉｍａｘ１＞Ｉｍａｘ２＞Ｉｍａｘ３）と、運転モードＣにおいてバッテリ５２から供給する最小放電電流Ｉｍｉｎとを予め設定する。
そして、図６（Ａ）に示すバッテリ充電率ＳＯＣが高い場合は、要求動力の増加に応じて、バッテリ５２により供給可能な範囲で、すなわち、バッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ１の範囲内で最大限に負荷３０及び４０へ電力供給を行う。
【００５６】
また、図６（Ｂ）に示すバッテリ充電率ＳＯＣが中の場合は、要求動力が点Ｐ１以下の運転モードＡでは、許容最大放電電流Ｉｍａｘ２の範囲内でバッテリ５２から電力供給を行い、要求動力が点Ｐ１以上では、エンジン発電機２１による負荷分担を多くする。そして、要求動力が低い点Ｐ１から点Ｐ２の範囲では、エンジン２２がアイドル状態から定格回転数に移行するまでのエンジン発電機２１の出力遅れを回避するために、バッテリ５２からの電力供給をある程度継続させる。この例では、要求動力が点Ｐ１から点Ｐ２に増大するにつれて、バッテリ５２の放電電流をＩｍａｘ２からＩｍｉｎまで漸減させている。
このバッテリ充電率ＳＯＣが中の場合は、バッテリ５２からの放電にある程度余裕があるため、点Ｐ２から点Ｐ３の間においても要求動力の増加に応じて、バッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する。また、要求動力が点Ｐ３以上においては、バッテリ５２により供給可能な範囲で、すなわち、バッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ２の範囲内で最大限に負荷３０及び４０へ電力供給を行う。
【００５７】
また、図６（Ｃ）に示すバッテリ充電率ＳＯＣが低い場合は、要求動力が低い点Ｐ１から点Ｐ２の範囲では、エンジン２２がアイドル状態から定格回転数に移行するまでのエンジン発電機の出力遅れを回避するために、バッテリ５２からの電力供給をある程度継続させる。この例では、要求動力が点Ｐ１から点Ｐ２に増大するにつれて、バッテリ５２の放電電流をＩｍａｘ３からＩｍｉｎ（＝０）まで漸減させている。そして、要求動力が点Ｐ２から点Ｐ３の間では、エンジンの出力増加ができるだけ大きい負荷分担を行う。また、要求動力が点Ｐ３以上においては、エンジン発電機の出力が不足する分を補うために、バッテリ５２により電力供給を行う。すなわち、バッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ３の範囲内で最大限に負荷３０及び４０へ電力供給を行う。
【００５８】
このように、第１の実施形態においては、負荷３０及び４０の大きさと、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分制御を行う。この動力配分は、負荷３０及び４０の大きさと、バッテリ充電率ＳＯＣとに応じて予め動力配分テーブル等に設定することにより行われる。すなわち、負荷３０及び４０の増加に先立って、負荷３０及び４０と、エンジン発電機２１とバッテリ５２との給電収支（バッテリ充電率ＳＯＣに応じた負荷分担比率）を予め設定しておく。このように、本実施例のクレーン制御装置においては、アイドリング時間を長くする効果に加えて、エンジンを省燃費ポイントで運転し、さらには、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて、放電電流を制御することにより、バッテリの過充電、過放電を回避できる。
【００５９】
［第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態として、エンジン発電機の出力応答遅れを回避するように、エンジン回転数の制御を行う例について説明する。クレーン装置において要求動力（負荷）が増大し、「運転モードＡ→運転モードＣ」、または、「運転モードＢ→運転モードＣ」に状態遷移した場合、エンジンがアイドル状態から定格回転数まで上昇するまでに時間がかかり（エンジンの出力遅れが発生し）、必要な動力が得られないという問題がある。この第２の実施形態では、要求動力が低い低負荷への電力供給時（運転モードＡ）において、低負荷（運転モードＡ）から高負荷（運転モードＣ）に変化した場合、エンジンをアイドリング状態から定格回転数まで上昇させる際の回転数の立ち上がり遅れを回避する例について説明する。このために、第２の実施形態のクレーン制御装置では、運転モードＡ時に負荷要求の状態に応じてエンジン回転数を定格回転数まで上げる。例えば、要求動力が上昇傾向にある場合に、バッテリ出力中（運転モードＡ中）にエンジン回転数を定格回転数まで上昇させる。
【００６０】
図７は、第２の実施形態におけるエンジン回転数の立ち上がり遅れを回避する例を示す図である。図７（Ａ）は、横軸に要求動力をとり、縦軸方向にエンジン（エンジン発電機２１）とバッテリ５２との負荷分担を示したものである。また、図７（Ｂ）は、横軸に要求動力をとり、縦軸方向にエンジン回転数を示したものである。なお、図７において、要求動力が点Ｐ３以下の場合は、バッテリのみから負荷に電力が供給される運転モードＡの状態であり、要求動力が点Ｐ３以上の場合は、エンジン発電機とバッテリの両方から負荷に電力が供給される運転モードＣの状態である。
【００６１】
図７（Ｂ）に示すように、要求動力が点Ｐ１以下の低負荷時には、エンジン回転数はアイドル回転数Ｎｉとなり、エンジン発電機から直流母線ＤＣＬへの電力出力を遮断した状態にする。そして、要求動力が点Ｐ１から点Ｐ２へと次第に上昇するのに応じて、エンジン回転数をアイドル回転数Ｎｉから定格回転数Ｎｎに向けて次第に上昇させ、要求動力が点Ｐ２の点において、エンジン回転数を定格回転数Ｎｎとする（実線で示す特性）。なお、運転モードＡでは、エンジン回転数が定格回転数Ｎｎに上昇した場合においても、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬへの電力供給は行われない。これは、バッテリ５２側から直流母線ＤＣＬ側の要求動力に応じた電流を供給し、直流母線ＤＣＬの電圧を一定に維持することにより、コンバータ２４の定電圧制御機能（直流母線ＤＣＬの電圧が低下した場合の電流を供給する機能）を作動させないことにより実現できる。
【００６２】
そして、要求動力が点Ｐ３以上になると、運転モードＣに移行し、エンジン発電機とバッテリの両方から直流母線ＤＣＬに電力が供給されるが、この運転モードＣに移行する時点では、エンジン回転数が既に定格回転数Ｎｎに達しており、エンジン発電機２１からの出力電力の供給遅れを回避することができる。なお、図７（Ａ）に示すように、運転モードＣにおいては、要求動力の増加に応じてエンジン出力を増大させるとともに、バッテリ５２により供給可能な範囲で、最大限の電力供給を行う。
【００６３】
また、運転モードＡにおいて一定条件（運転レバー操作がある時間無い，バッテリ充電率ＳＯＣが高く充電の必要性がない等）を満たす場合、エンジンを停止するようにしてもよい。この場合は、運転レバー操作が入るとエンジン起動し、上述した方法によりにエンジン回転数を制御する。
【００６４】
また、負荷電力回生時（運転モードＢの場合）において、エンジン回転数を定格回転数とするようにしてもよい（第１の実施形態ではエンジン回転数はアイドル状態）。これは、負荷回生の時間（巻モータの下げ動作）は短時間で完了するものであり、次の動作である高負荷（巻モータの上げ動作）への動力供給時にエンジン出力遅れを回避するためである。
【００６５】
図８は、上述した第２の実施形態における動作モードを整理して示した図である。図８に示す動作モードは、第１の実施形態における動作モード（図２を参照）と比較して、運転モードＡ´を追加した点が異なる。また、運転モードＢにおけるエンジン発電機の状態を“出力（定格回転数の状態）”とした点が異なる（第１の実施形態では“アイドリング”）。なお、図８において、エンジン発電機が“出力”とはエンジン回転数が定格回転数の状態を意味し、“アイドリング”とはエンジン回転数がアイドル回転数であることを意味している。
【００６６】
図８に示すように、運転モードＡにおいては、要求動力が小さい低負荷の場合であり、エンジンは“アイドリング（アイドル回転数）”の状態にする。運転モードＡ´においては、要求動力が小さい低負荷の場合であるが、要求動力が上昇した場合（または要求動力の上昇が予測される場合）に、エンジン回転数を予め上昇させ、エンジンを“出力（定格回転数）”の状態にする。なお、前述したように、運転モードＡ及び運転モードＢおいては、エンジン発電機２１側から直流母線ＤＣＬへの電力出力は行われない。
【００６７】
以上説明したように、第２の実施形態では、要求動力の増大に対するエンジン発電機からの電力出力遅れを回避することができる。また、運転モードＡにおいて一定条件を満たす場合、エンジンを停止するので、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００６８】
［第３の実施形態］
次に本発明の第３の実施形態について説明する。バッテリの充電の際に、例えば、運転モードＤにおいてバッテリ充電率ＳＯＣが変化する場合に、充電条件を一定のままとすると、充電量が不足しバッテリが過放電（結果としてバッテリから必要な動力が得られない）、または、充電量が多くバッテリが過充電となる恐れがある。本発明の第３の実施形態では、エンジンの燃費の向上と、バッテリの過充電及び過放電の回避と、バッテリ充電率の管理の強化（バッテリ寿命の延長）を実現する充電モードの例について説明する。なお、以下に説明する充電モードの制御は、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６内のＣＣ−ＣＶ充電制御部１６Ａにより行われる。
【００６９】
この第３の実施形態では、エンジン発電機２１からバッテリ５２へ充電を行う運転モードＤにおいて、バッテリ充電率ＳＯＣを考慮し、このバッテリ充電率ＳＯＣに応じた充電モードを選択する。例えば、充電速度が異なる２つのモード（充電電流または充電電圧が異なる２つの充電モードＤ１及びＤ２）を用意し、どちらか一方を選択する。そして、充電モードＤ２における充電速度をＤ２とし、充電モードＤ１における充電速度をＤ１とし、充電速度を「Ｄ１＜Ｄ２」とした場合、充電モードＤ１は通常充電設定となり、充電モードＤ２は急速充電設定になる。この急速充電設定においては、ＣＣ−ＣＶ充電方式（定電流／定電圧方式）によるバッテリ充電の場合、「ＣＣ電流を上げる」または「ＣＣ電流およびＣＶ電圧」を上げることで充電速度を上昇させる。
【００７０】
図９は、第３の実施形態におけるバッテリ充電モードの選択条件を示す図である。図９（Ａ）では、要求動力（負荷が必要とする電力）と、バッテリ充電率ＳＯＣの高低とに応じて、２つの充電モード（充電モードＤ１と充電モードＤ２）を選択する。図９（Ａ）に示すように、負荷が必要とする電力が一定以下（例えば、補機のみの動作で走行モータ等の動作なし）の場合、バッテリ充電率ＳＯＣが低の時は、充電モードＤ２（急速充電）で充電を行い、バッテリ充電率ＳＯＣが高の時は、充電モードＤ１（通常充電）で充電を行う。一方、負荷が必要とする電力が一定以上（例えば、充電しつつ補機と走行モータへ電力を供給する等）の場合は、バッテリ充電率ＳＯＣの高低に係わらず、充電モードＤ１（通常充電）で充電を行う。
【００７１】
このように、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣが低い場合は急速充電を行うことで、バッテリ低下時にすばやく充電率を上げることができる。また、バッテリの充電速度が速い状態においては、エンジン負荷が高いポイントで動作させることで、エンジンの燃費向上を図れる。
【００７２】
なお、充電モード数は２ではなく、充電モードＤ２をさらに複数に分類して実施することも可能である。図９（Ｂ）は、充電速度のモード数を３とし、要求動力（負荷が必要とする電力）と、バッテリ充電率ＳＯＣの高中低とに応じて、３つの充電モード（充電モードＤ１、充電モードＤ２´、充電モードＤ２）を選択する例である。充電モードＤ２における充電速度をＤ２とし、充電モードＤ２´における充電速度をＤ２´とし、充電モードＤ１における充電速度をＤ１とした場合、充電速度は「Ｄ１＜Ｄ２´＜Ｄ２」となる。
【００７３】
なお、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）において、負荷が必要とする電力が一定以下、または一定以上の判定については、「走行モータ」、「横行モータ」、「巻きモータ」、「補機」のクレーン負荷の稼動状況（負荷の駆動情報）に合せて場合分けして判定することができる。例えば、負荷のうち「走行モータ」は他の負荷と比較し必要電力が大きいため、クレーン操作部１２におけるオペレータ操作を検知することにより、「走行モータのみ」、または、「走行モータ＋補機」が運転される場合に、必要負荷が高い（一定以上）として充電モードを判定することができる。このような判定方法を用いることにより、各負荷の消費電力の合計から電力判定（負荷判定）を行うことなく、クレーンのオペレータ操作で容易に負荷の高低が判定できる。勿論、各負荷の消費電力の合計から電力判定（負荷判定）を行うようにしてもよい。
【００７４】
このように、第３の実施形態においては、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリ充電速度を変化させることができる。このように、バッテリの充電率の管理を強化することにより、バッテリの過充電及び過放電を回避することができる。また、急速充電を行う場合には、エンジンを定格回転数で運転することにより、エンジンの燃費性能を向上させることができる。
【００７５】
以上、本発明の第１、第２、及び第３の実施の形態について説明したように、本発明のクレーン制御装置では、エンジンとバッテリのエネルギーを効率良く使用できる効果がある。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と実施形態との対応関係を補足して説明しておく。
本発明におけるクレーン装置は、図１０に示すトランスファクレーン１に対応する。また、本発明におけるクレーン制御装置は、図１に示すクレーン制御装置１００に対応する。また、本発明における原動機は、エンジン発電機２１内のエンジン２２に対応し、本発明における発電機は、発電機２３（コンバータ２４も含む）に対応する。また、本発明における蓄電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とバッテリ５２とを含む蓄電装置５０に対応する。また、本発明におけるバッテリはバッテリ５２に対応する。
【００７７】
また、本発明における複数の負荷は、横行用のインバータ３１及びモータＭ１と、走行用のインバータ３２、３３及びモータＭ２、Ｍ３と、巻き用のインバータ３４、３５及びモータＭ４と、補機用のインバータ４１及び補機４２等の荷役作業を行うための負荷装置が対応する。なお、ここで、横行用のインバータ３１及びモータＭ１と、走行用のインバータ３２、３３及びモータＭ２、Ｍ３と、巻き用のインバータ３４、３５及びモータＭ４は、回生を行う負荷３０に対応し、補機用のインバータ４１及び補機４２は、回生を行わない負荷４０に対応する。また、本発明における制御部は、コントローラ１１（主には運転モード制御部１４とエンジン制御部１５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６）が対応する。
【００７８】
（１）そして、上記実施形態において、クレーン制御装置１００は、エンジン２２により駆動される発電機２３と、荷役作業を行う装置となる複数の負荷３０及び４０と、発電機２３に接続され負荷３０及び４０に電力を供給するバッテリ５２を有する蓄電装置５０と、エンジン発電機２１と蓄電装置５０と複数の負荷３０及び４０とを制御するコントローラ１１と、から構成される。
また、コントローラ１１は、発電機２３からの電力を遮断して蓄電装置５０から負荷３０及び４０に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードＡ、負荷３０から回生される回生電力によりバッテリ５２を充電する負荷回生モードである運転モードＢ、発電機２３及び蓄電装置５０から負荷３０及び４０に電力を供給する並列給電モードである運転モードＣ、発電機２３からバッテリ５２を充電する運転モードＤのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、運転モードＣでは、負荷３０及び４０に対して所定値以上の負荷電流が必要な場合に、蓄電装置５０から負荷３０及び４０に所定の電流値の放電電流を供給するとともに、残りの必要な負荷電流をエンジン発電機２１の発電電流により負荷３０及び４０に供給する。また、運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、負荷３０及び４０の増大に先立って、負荷３０及び４０の大きさと、蓄電装置５０及び発電機２３から供給される電力とに応じた給電収支（負荷に応じたバッテリ５２と発電機２３との負荷分担）を予め設定しておく。
これにより、蓄電装置５０を有効に活用して、エンジン２２のアイドリング時間を長くすることにより、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる効果に加えて、負荷３０及び４０の上昇によりエンジン発電機２１から電力の供給を開始する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【００７９】
（２）また、上記実施形態において、コントローラ１１は、運転モードＡから運転モードＣに移行した場合に、バッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣと負荷３０及び４０の大きさにと応じた値のバッテリ放電電流を供給するとともに、エンジン２２の回転数を所定の回転数まで上昇させて、発電機２３から負荷３０及び４０に発電電流を供給する。
このようなクレーン制御装置１００では、運転モードＣにおいて、バッテリ充電率ＳＯＣと負荷３０及び４０の大きと、に応じた値のバッテリ放電電流を、負荷３０及び４０に供給する。また、エンジン２２の回転数を所定の回転数（例えば、定格回転数）まで上昇させて、発電機２３から負荷３０及び４０に発電電流を供給する。
これにより、クレーン装置においてエンジン２２のアイドリング時間を長くする効果に加えて、エンジンを燃費特性の高い回転数で運転できる。また、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて、バッテリ５２とエンジン発電機２１との動力配分制御（負荷分担）を行うことができる。このため、バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリ５２の放電電流を管理することができ、バッテリ５２の過放電を回避できる。
【００８０】
（３）また、上記実施形態において、コントローラ１１は、運転モードＡにおいて、負荷３０及び４０の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合は、エンジン２２の回転数を予め所定の回転数まで上昇させる。
これにより、例えば、巻き下げが行われた後には、短時間内に巻き上げが行われることを判定し、巻き上げ動作が開始される前に（負荷３０及び４０の上昇に先立って）、エンジン発電機２１のエンジン回転数を予め上昇させておく。このため、負荷上昇の際にエンジン発電機２１からの電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【００８１】
（４）また、上記実施形態において、運転モードＤにおいてバッテリ５２を充電する際に、負荷３０及び４０の大きさとバッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、バッテリ５２への充電速度を変化させる。
これにより、負荷３０及び４０が小さく、バッテリ充電率ＳＯＣが低い場合において、バッテリ５２を急速充電することができる。また、バッテリ充電率ＳＯＣと充電速度を管理することにより、バッテリ５２の過充電を回避することができる。
【００８２】
（５）また、上記実施形態において、負荷３０及び４０の大きさが所定の値以下の場合には、バッテリ充電率ＳＯＣの値に応じて充電速度を第１の充電速度Ｄ１（通常充電）または第２の充電速度（急速充電）に設定し（第１の充電速度＜第２の充電速度）、負荷３０及び４０の大きさが所定の値以上の場合には、バッテリ充電率ＳＯＣの値に無関係に充電速度を第１の充電速度（通常充電）に設定する。
これにより、負荷３０及び４０が小さい場合において、バッテリ充電率ＳＯＣが低いときは、バッテリ５２を急速充電し、バッテリ充電率ＳＯＣが高いときは、バッテリ５２を通常充電することができる。また、負荷３０及び４０が大きい場合は、バッテリ充電率ＳＯＣの値に関係なく、バッテリ５２を通常充電することができる。
【００８３】
（６）また、上記実施形態において、バッテリ５２への充電は、充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電（ＣＣ充電）を行い、充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電（ＣＶ充電）を行うＣＣ−ＣＶ充電により行われ、バッテリ５２への充電速度を変化させる際は、定電流充電の電流値、及び定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させる。
これにより、ＣＣ充電における充電電流、またはＣＶ充電における充電電圧を変化させることにより、バッテリ５２への充電速度を容易に変化させることができる。
【００８４】
（７）また、上記実施形態において、コントローラ１１は、図６に示すように、バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ２（またはＩｍａｘ３）と最小放電電流Ｉｍｉｎとを予め設定し、負荷３０及び４０大きさが第１の負荷閾値Ｐ１を超えて運転モードＡから運転モードＣに移行した場合において、負荷３０及び４０の大きさが第１の負荷閾値Ｐ１を超えて第２の負荷閾値Ｐ２に到達するまでの間はバッテリ５２の放電電流を許容最大放電電流Ｉｍａｘ２（またはＩｍａｘ３）から最小放電電流Ｉｍｉｎまで漸減させ、残りの負荷電流を発電機２３の発電電流により供給し、負荷３０及び４０が第２の負荷閾値Ｐ２を超えてさらに増大する場合は、発電機２３の発電電流を継続して供給するとともに、発電機２３の発電電流では不足する負荷電流をバッテリ５２から許容最大放電電流Ｉｍａｘ２（またはＩｍａｘ３）の範囲内で供給する。
これにより、負荷３０及び４０の大きさとバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、バッテリ５２とエンジン発電機２１との負荷分担比率を制御することができる。また、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて放電電流を制御することにより、バッテリの過放電を回避できる。
【００８５】
（８）また、上記実施形態において、所定の回転数は原動機の定格回転数である。これにより、エンジン２２を最も燃費特性の良い定格回転数で運転することができ、エンジン２２の燃費特性の向上を図ることができる。
【００８６】
（９）また、上記実施形態において、負荷３０及び４０の大きさは、荷役作業を行う装置となる複数の負荷３０及び４０内で稼動される負荷の種類に応じて判定される。これにより、負荷３０及び４０の大きさを、クレーン操作部（ノッチ等）の操作信号により容易に判定することができる。
【００８７】
（１０）また、本発明のトランスファクレーン１は、クレーン制御装置１００を備え、負荷３０として駆動され、コントローラ１１から出力される運転指令に応じて駆動制御されるモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と、コントローラ１１により駆動制御される補機４２と、を備える。
このように、トランスファクレーン１においては、本発明のクレーン制御装置１００を使用するようにしたので、これにより、エンジン発電機２１に接続された蓄電装置５０（バッテリ５２）を有効に活用して、エンジン２２のアイドリング時間を長くすることができ、トランスファクレーン１における燃費の改善を図ることができる。また、負荷３０及び４０の上昇により、エンジン発電機２１から負荷３０及び４０に電力を供給する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のクレーン制御装置及びクレーン装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８９】
１ クレーン装置
１００ クレーン制御装置
１１ コントローラ
１２ クレーン操作部
１３ 負荷装置制御部
１４ 運転モード制御部
１４Ａ 動力配分制御部
１５ エンジン制御部
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部
１６Ａ ＣＣ−ＣＶ充電制御部
２１ エンジン発電機
２２ エンジン
２３ 発電機
２４ コンバータ
２６ 電圧検出部
３０ 回生を行う負荷
３１、３２、３３、３４、３５ インバータ
４０ 回生を行わない負荷
４１ 補機用インバータ
４２ 補機
５０ 蓄電装置
５１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２ バッテリ（蓄電池）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナ等の荷物の積み降ろし、積み込み等の運搬時に用いられるクレーン装置のクレーン制御装置、及びクレーン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
港湾等においては、クレーン装置によって船舶或いはトレーラへのコンテナの積み込み及び船舶或いはトレーラからのコンテナの積み降ろし等の運搬作業が行われている。この種のクレーン装置としては、車輪によって路面上を自走するクレーンが知られている。このクレーンは、上部に昇降装置を有する門型に構成された架台の両下端部に車輪が設けられ、この車輪によって走行可能とされたものであり、車輪を駆動させるための走行モータ、コンテナを吊り上げるための巻き取りモータ、吊り上げたコンテナを水平方向へ移動させる横行モータを有している。そして、このクレーンには、エンジン発電機が搭載されており、このエンジン発電機によって発電した電力を各モータへ供給している。
【０００３】
ところで、エンジン発電機によって発電した電力により各モータを駆動する場合、クレーン作業の中で、実際に吊り作業を行っていない荷役待機中の場合であっても、エンジンの運転を継続しなければならない。すなわち、荷役待機中であっても、照明装置、空調設備等の補機を駆動し、巻上クラッチ、巻上ブレーキ等の補機の油圧ポンプ等を駆動するためにエンジン発電機の運転を継続することが必要とされる。このように、荷役待機中においても、エンジン発電機は、エンジンを所謂アイドリング状態にして発電し続けなければならない。
【０００４】
この荷役待機中においては、効率（燃料消費率）の悪い低負荷領域でエンジンを運転することになり、エネルギーロスが大きく燃費が悪いというだけでなく、排気ガス、騒音等が生じていた。そこで、省エネルギー化、環境保全対策を図るために蓄電池装置を備えるクレーンの開発が進められている。
【０００５】
なお、蓄電池装置を備えるクレーン装置及びクレーン制御方法がある（特許文献１を参照）。この特許文献１のクレーン装置は、蓄電装置の蓄電電力を補機設備で利用することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４７５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のクレーン装置は、エンジン発電装置又はインバータから共通母線に出力された余剰電力を蓄電装置に蓄電して、直流電力の不足時に当該蓄電電力を共通母線へ出力し、インバータにより、共通母線上の直流電力を交流電力に変換して当該クレーン装置の補機設備へ電力を供給している。しかしながら、この特許文献１のクレーン装置は、低負荷時に発電機の回転数を抑えることで燃費を改善する発明であり、より燃費の改善に効果があるアイドリング時間の長期化を実現する発明ではない。また、そのような構成とはなっていない。
【０００８】
また、蓄電装置を備えるクレーン装置では、低負荷（例えば、補機のみの運転）の状態においては、蓄電装置のみにより負荷に電力を供給し、エンジンをアイドル状態、または停止状態にすることができる。しかしながら、負荷が低負荷から高負荷（例えば、走行モータ運転）に移行すると、アイドル状態から定格回転数までエンジン回転数を上昇させる必要があり、負荷上昇に電力供給が追いつかないという場合も生じる。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、クレーン装置における燃費の改善を図ることができ、さらには、負荷が上昇してンジン発電機から電力供給を開始する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる、クレーン制御装置及びクレーン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のクレーン制御装置は、原動機により駆動される発電機と、荷役作業を行う装置となる複数の負荷と、前記発電機に接続され前記負荷に電力を供給するバッテリを有する蓄電装置と、前記発電機と前記蓄電装置と前記複数の負荷とを制御する制御部と、から構成され、前記制御部は、前記発電機からの電力を遮断して前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードＡ、前記負荷から回生される回生電力により前記バッテリを充電する負荷回生モードである運転モードＢ、前記発電機及び前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する並列給電モードである運転モードＣ、前記発電機から前記バッテリを充電する運転モードＤのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、前記運転モードＣでは、前記負荷に対して所定の電流値以上の負荷電流が必要とされる場合に、前記蓄電装置からの放電電流と、前記発電機の発電電流を前記負荷に供給すると共に、前記運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、前記負荷の増大に先立って、前記負荷の大きさと、前記蓄電装置及び発電機から供給される電力とに応じた給電収支を予め設定しておくことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記運転モードＡから運転モードＣに移行した場合に、前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣと前記負荷の大きさとに応じた値の前記蓄電装置からの放電電流を供給するとともに、前記原動機の回転数を所定の回転数まで上昇させて、前記発電機から前記負荷に発電電流を供給することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記運転モードＡにおいて、前記負荷の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合に、前記原動機の回転数を予め所定の回転数まで上昇させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記運転モードＤにおいて前記バッテリを充電する際に、前記負荷の大きさと前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、前記バッテリへの充電速度を変化させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記負荷の大きさが所定の値以下の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に応じて前記充電速度を第１の充電速度または第２の充電速度（第１の充電速度＜第２の充電速度）に設定し、前記負荷の大きさが所定の値以上の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に無関係に前記充電速度を第１の充電速度に設定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記バッテリへの充電は、前記バッテリの充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電であるＣＣ充電を行い、前記バッテリの充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電であるＣＶ充電を行うＣＣ−ＣＶ充電により行われ、前記バッテリの充電速度を変化させる際は、前記定電流充電の電流値、及び前記定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記制御部は、前記バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリの許容最大放電電流と最小放電電流とを予め設定し、前記負荷の大きさが第１の負荷閾値を超えて運転モードＡから運転モードＣに移行した場合において、前記負荷の大きさが前記第１の負荷閾値を超えて第２の負荷閾値（第１の負荷閾値＜第２の負荷閾値）に到達するまでの間は前記バッテリの放電電流を前記許容最大放電電流から前記最小放電電流まで漸減させ、残りの負荷電流を前記発電機の発電電流により供給し、前記負荷が前記第２の負荷閾値を超えてさらに増大する場合は、前記発電機の発電電流を継続して供給するとともに、前記発電機の発電電流では不足する負荷電流を前記バッテリから前記許容最大放電電流の範囲内で供給することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記所定の回転数は原動機の定格回転数であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のクレーン制御装置は、前記負荷の大きさは、前記荷役作業を行う装置となる複数の負荷の内で稼動される負荷の種類に応じて判定されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のクレーン装置は、上記のいずれかに示したクレーン制御装置と、前記負荷として駆動され、前記制御部から出力される運転指令に応じて駆動されるモータと、前記制御部により駆動制御される補機と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のクレーン制御装置によれば、運転モードを、蓄電装置（バッテリ）から負荷に電力を供給する運転モードＡ、負荷から回生される回生電力により蓄電装置を充電する運転モードＢ、発電機及び蓄電装置から負荷に電力を供給す運転モードＣ、発電機から蓄電装置を充電する運転モードＤのそれぞれの運転モードに切り替える。そして、運転モードＣでは、蓄電装置から負荷に所定の電流値の放電電流を供給し、残りの必要な負荷電流を発電機から負荷に供給する。すなわち、負荷からの回生電力により蓄電装置を充電するとともに、負荷に電力を供給する場合は、蓄電装置から負荷に放電電流を流すようにする。また、負荷の上昇に先立って、負荷の大きさと、蓄電装置及び発電機から供給される電力と応じた給電収支（例えば、蓄電装置と発電機との負荷分担比率）を予め設定しておく。
これにより、原動機（エンジン）により駆動されるエンジン発電機に接続された蓄電装置（バッテリ）を有効に活用して、原動機のアイドリング時間を長くすることができるので、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。また、負荷の上昇によりエンジン発電機から負荷に電力を供給する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係わるクレーン制御装置の構成を示す図である。
【図２】運転モードの種類について説明するための図である。
【図３】運転モードＣにおける電流の流れを示す図である。
【図４】要求動力に対するエンジンとバッテリと負荷分担について説明するための図である。
【図５】エンジンの燃費特性について説明するための図である。
【図６】バッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分を行う具体例を示す図である。
【図７】第２の実施形態におけるエンジン回転数の立ち上がり遅れを回避する例を示す図である。
【図８】第２の実施形態における動作モードを整理して示した図である。
【図９】第３の実施形態におけるバッテリ充電モードの選択条件を示す図である。
【図１０】本発明に係わるクレーン装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
最初に、本発明のクレーン制御装置が用いられるクレーン装置の例について説明しておく。
図１０は、本発明に係わるクレーン装置の一例を示す概略構成図であり、トランスファクレーン（エンジン発電機付きクレーン）１の全体構成を示す斜視図である。このトランスファクレーン１は、タイヤ式クレーン装置（ＲＴＧ；Rubber tired gantry crane ）と呼ばれ、軌道のないコンテナヤード等を走行して荷役作業を行うため、動力用電源及び制御用電源等を供給する１台のエンジン発電機２１を備えている。
このトランスファクレーン１は、図１０に示すように、クレーン走行機体２のガーダ３に沿って水平方向に移動するトロリー４を有し、コンテナＣを把持するスプレッダと呼ばれる吊具５がトロリー４から垂れ下がる複数本の吊ロープ６によって吊り下げられている。吊具５は、トロリー４上に搭載された巻上装置７による吊ロープ６の巻き上げ、繰り出し動作によって昇降可能とされている。また、吊具５は、トロリー４の横行移動に追従してクレーン走行機体２のガーダ３に沿って平行移動可能とされている。
【００２３】
［第１の実施形態］
（クレーン制御装置の構成の説明）
図１は、本発明の実施形態に係わるクレーン制御装置の構成図であり、トランスファクレーン１の駆動を制御するクレーン制御装置１００のシステム構成を示している。なお、このクレーン制御装置１００の構成は、後述する第２の実施形態、及び第３の実施形態においても基本的に同じである。
【００２４】
図１に示すクレーン制御装置１００は、エンジン発電機２１と、コントローラ１１と、蓄電装置５０（ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とバッテリ５２等）と、エンジン発電機２１及びバッテリ５２の両方から電力の供給を受ける負荷３０及び４０とを有して構成される。ここで、負荷３０は、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を含んで形成される、回生を行う負荷である。また、負荷４０は、補機用インバータ４１及び補機４２を含んで形成される、回生を行わない負荷である。
【００２５】
エンジン発電機２１は、エンジン（Ｅ）２２と、このエンジン２２により回転駆動される発電機（Ｇ）２３とで構成される。このエンジン発電機２１で発電された電力は、トランスファクレーン１の各種の駆動源となる負荷装置、補機などに給電して使用される。
発電機２３は交流発電機（例えば、３相交流発電機）であり、発電機２３の出力側にはコンバータ２４が接続されている。このコンバータ２４は、発電機２３から出力される交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を直流母線ＤＣＬに供給する。このコンバータ２４は、複数のインバータ３１、３２、３３、３４、３５、４１等の負荷装置全体に対して直流電力を供給する共通コンバータとなる。また、直流母線ＤＣＬの電圧は電圧検出部２６により検出され、この直流母線ＤＣＬの電圧検出値の信号が信号Ｖｄｃとしてコントローラ１１、及びコンバータ２４に出力される。コンバータ２４では、発電機２３から入力される交流電圧から直流電圧を出力する際に、コンバータ２４から出力される直流電圧が所定の一定電圧になるように定電圧制御を行う。
【００２６】
直流母線ＤＣＬには、インバータ３１、３２、３３、３４、３５、及び、４１が接続される。インバータ３１は、横行用のモータＭ１を駆動するインバータである。このインバータ３１は、直流母線ＤＣＬに供給される直流電力を、コントローラ１１内の負荷装置制御部１３から出力される速度指令信号に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力（３相交流電圧）に変換して横行用のモータＭ１を駆動する。このインバータ３２、３３は、直流母線ＤＣＬに供給される直流電力を、コントローラ１１内の負荷装置制御部１３から出力される速度指令信号に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力（３相交流電圧）に変換して走行用のモータＭ２、Ｍ３を駆動する。
【００２７】
インバータ３４、３５は、巻き用のモータＭ４を駆動する並列構成のインバータであり、直流母線ＤＣＬの直流電力を、コントローラ１１内の負荷装置制御部１３から出力される速度指令信号（巻速度指令）に応じた周波数と、電圧による、モータ回転方向に応じた相順の交流電力（３相交流電圧）に変換して巻き用のモータＭ４を駆動する。なお、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を含んで形成される負荷４０は、運転状態に応じて、力行モード又は回生モードで動作する負荷である。
【００２８】
なお、横行用モータＭ１、及び走行用モータＭ２，Ｍ３における回生動作は、横行または走行速度の減速時（モータ回転数の減速時）において一時的に行われるものであり、その回生エネルギーは、走行の場合にはクレーン装置全体の慣性エネルギーＧＤ２により決まり、横行の場合には、トロリー４と吊具５とコンテナＣの慣性エネルギーＧＤ２により決まる。しかしながら、横行用モータＭ１、及び、走行用のモータＭ２，Ｍ３における回生エネルギーは、走行抵抗（より正確には減速機の機械的な損失も含む）があるため、後述する巻き用モータＭ４に比べて少ない。
一方、巻き用のモータＭ４では、コンテナＣの巻き下げ時において、コンテナの重量と移動距離（巻き下げ距離）とにより決まる位置エネルギーの減少分に応じた回生エネルギーが、巻き用のモータＭ４から連続して回生される。この巻き用のモータＭ４による回生エネルギーは、横行用モータＭ１や走行用モータＭ２，Ｍ３のように走行抵抗がなく、コンテナの重量と移動距離（巻き下げ距離）とに応じた大きな回生パワーが連続して得られる。このための、クレーン制御装置１００において負荷からの回生パワーが還されるのは、主に巻き下げの場合である。
【００２９】
補機用インバータ４１は、補機（照明装置や、油圧ポンプ等）４２用の電源を生成するインバータであり、直流母線ＤＣＬの直流電力を、商用周波数の交流電力（３相交流電圧）に変換する。なお、インバータ４１及び補機４２を含んで形成される負荷４０は、力行モードでのみ動作する負荷である。
【００３０】
また、回生抵抗Ｒ２５は、ＩＧＢＴのトランジスタＴｒを介して直流母線ＤＣＬに接続される電力消費用の抵抗器である。この回生抵抗Ｒ２５は、直流母線ＤＣＬの電圧が過電圧になることを防ぐために設けられている。この直流母線ＤＣＬの電圧が、インバータ側から返される回生エネルギーの増加により所定の電圧値以上に上昇した場合に、トランジスタＴｒが導通し、回生抵抗Ｒ２５に電流を流して電力を消費させ、直流母線ＤＣＬの電圧を低下させる。
【００３１】
また、直流母線ＤＣＬには、蓄電装置５０が接続される。この蓄電装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とバッテリ５２とを有し、バッテリ５２はＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して直流母線ＤＣＬに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、コントローラ１１内のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６により制御される両方向性のコンバータであり、バッテリ５２に対して直流母線ＤＣＬ側から充電電流を流すとともに、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に放電電流を流す両方向性のコンバータである。
クレーン装置においてコンテナの巻き上げ動作を行っていない場合や、補機のみを運転するなどの軽負荷時においては、エンジン発電機２１内のエンジン２２をアイドリング状態にし、バッテリ５２のみから負荷３０及び４０に電力を供給する。また、巻き上げ作業を行う重負荷時においては、エンジン発電機２１を運転して負荷３０及び４０に電流を供給するとともに、バッテリ５２から電流を供給する。これにより、エンジン２２のアイドリング時間を長くできるようにし、燃費の削減を図るとともに、エンジン排気ガス等による環境への影響を少なくするようにしている。
【００３２】
また、バッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣ（state of charge；充電率）を検出するためのＳＯＣ検出部５３が設けられている。このＳＯＣ検出部５３では、例えば、バッテリ５２の電池電圧（開路電圧）を基にバッテリ充電率ＳＯＣを検出する。バッテリ５２の開路電圧は、バッテリ５２に充放電電流が流れない状態、例えば、バッテリ５２への充電と放電が切り替わる際などに検出することができる。また、例えば、バッテリ５２への充電電流と充電時間と、バッテリ５２からの放電電流と放電時間とを監視しておき、この監視データを基に、バッテリ充電率ＳＯＣを検出することもできる。
このＳＯＣ検出部５３により検出されたバッテリ充電率ＳＯＣは、信号ＳＯＣとしてコントローラ１１内の運転モード制御部１４に出力される。また、ＳＯＣ検出部５３は、コントローラ１１内のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６に信号ＳＯＣを出力する。
【００３３】
また、コントローラ１１は、クレーン装置内のエンジン発電機２１や、蓄電装置５０や、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４で形成される負荷３０（回生を行う負荷）や、補機用インバータ４１及び補機４２で形成される負荷４０（回生を行わない負荷）の駆動を制御するコントローラである。なお、図１に示す例では、コントローラ１１の構成として、図面の見易さのために、本発明に直接関係する部分のみを示している。
【００３４】
コントローラ１１内には、クレーン操作部１２と、負荷装置制御部１３と、運転モード制御部１４と、この運転モード制御部１４により制御されるエンジン制御部１５と、同じく運転モード制御部１４により制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６とが含まれる。コントローラ１１内のクレーン操作部１２は、クレーン運転者が、荷役作業の態様（巻き上げ、横行、走行、巻き下げ等）に応じてクレーン装置を運転操作するための操作部である。このクレーン操作部１２は、クレーン運転者が行うレバー操作や、スイッチ操作に応じた操作信号を生成して負荷装置制御部１３に出力する。
【００３５】
負荷装置制御部１３は、クレーン操作部１２から操作信号を入力し、この操作信号に基づいて、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動を制御する。例えば、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の起動／停止、及び回転（回転速度と回転方向）を制御する。また、負荷装置制御部１３は、補機用インバータ４１及び補機４２の駆動を制御する。
【００３６】
運転モード制御部１４は、負荷装置制御部１３から出力される負荷３０及び４０の駆動信号（負荷の運転状態）により、後述する運転モードを判定し、エンジン制御部１５を通してエンジン２２を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６を通してＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
この運転モード制御部１４では、エンジン２２をアイドリングストップ（エンジン停止）状態、アイドリング状態、及び所要回転数の運転状態の各運転状態になるように制御する。なお、アイドリングとは、補機にのみ電力を供給する軽負荷の場合や、無負荷に近い状態等において、エンジンの回転を維持するために低回転（または所定の回転数）で回転させている状態のことを意味している。また、運転モード制御部１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６を通して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御し、バッテリ５２の充電動作及び放電動作を制御する。
また、運転モード制御部１４内には、エンジン発電機２１と蓄電装置５０から負荷に供給する電力の分担比率（動力配分）を制御する動力配分制御部１４Ａが含まれる。この動力配分制御部１４Ａの動作については後述する。
【００３７】
エンジン制御部１５は、運転モード制御部１４から出力される指令信号に従い、エンジン２２を、アイドリングストップ（エンジン停止）状態、アイドリング状態、及び所要回転数での運転状態の各状態になるように制御する。
【００３８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、運転モード制御部１４から入力した指令信号に従い、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６から入力される電流指令信号Ｉｒｅｆに応じて、直流母線ＤＣＬからバッテリ５２に流す充電電流を定電流制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、電流指令信号Ｉｒｅｆに応じて、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流す放電電流を定電流制御する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介してバッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に放電電流を流す場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが一定となるように電流指令信号Ｉｒｅｆを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からの電流指令信号Ｉｒｅｆにより制御されることにより、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが一定となるように定電圧制御する。
【００３９】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が指令信号Ｉｒｅｆに応じて制御されているかどうかを監視する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から、バッテリ５２の充放電電流の信号Ｉｄを入力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作が正常に行われているか否かを検出する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６内には、ＣＣ−ＣＶ充電制御部１６Ａが含まれている。このＣＣ−ＣＶ充電制御部１６Ａは、直流母線ＤＣＬ側からバッテリ５２に充電電流を流し充電行う場合に、後述する定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）が行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【００４０】
（運転モードの説明）
図２は、クレーン制御装置における運転状態のモードについて説明するための図である。図に示すように、クレーン制御装置１００において行われる運転モードには、負荷３０（横行用モータＭ１、走行用モータＭ２，Ｍ３、巻き用のモータＭ４）と、負荷４０（補機）の運転状態に応じて、４つの運転モードがある。
【００４１】
図２に示すように、運転モードＡは、負荷３０及び４０が小さい場合の給電モードであり、エンジン発電機２１からの電力の供給を遮断して、バッテリ５２のみを使用して、負荷３０（インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）及び負荷４０（補機用インバータ４１及び補機４２）に電力を供給するバッテリ給電モードである。
運転モードＢは、負荷３０から回生される回生電力によりバッテリ５２を充電するとともに、負荷４０に電力を供給する負荷回生モードである。
【００４２】
運転モードＣは、負荷３０及び４０が大きい場合の給電モードであり、エンジン発電機２１とバッテリ５２の両方から負荷３０及び負荷４０に電力を供給する並列給電モードである。この運転モードＣでは、図３に示すように、エンジン発電機２１及びコンバータ２４からの出力電流Ｉｇと、バッテリ５２から流れる放電電流Ｉｄと加算した電流ＩＬが、負荷３０を形成するインバータＩＮＶ、及び、負荷４０を形成する補起用インバータに流れる。また、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃ一定値となるように制御される。この運転モードＣにおいては、常にバッテリ５２からは許容最大放電電流Ｉｄを出力するようにする。そして、不足分をエンジン発電機２１からの電流Ｉｇで補う。
【００４３】
運転モードＤは、エンジン発電機２１のみから電力を供給する運転モードである。この運転モードＤにおいては、エンジン発電機２１から負荷４０に電力を供給するとともに、バッテリ５２に充電電流を供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を用いたバッテリ５２への充電は前述のように定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）が行われる。定電流モード（ＣＣモード）では、充電電圧が設定電圧に達していない場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、最大電流（設定電流値）を出力する（定電流制御）。また、定電圧モード（ＣＶモード）では、設定電圧に達していれば、電圧を設定電圧に保持し出力電流を次第に減少させるように制御する（定電圧制御）。
【００４４】
上記構成のクレーン制御装置１００においては、バッテリ５２により負荷３０及び４０に電力を供給することが可能な場合には、できるだけバッテリ５２から負荷３０及び４０に放電電流を流すように運転モードを切り替える。例えば、バッテリ給電モードである運転モードＡにおいては、バッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する。また、並列給電モードである運転モードＣにおいては、バッテリ５２から負荷３０及び４０に放電電流を流すとともに、残りの必要な負荷電流を発電機２３から負荷３０及び４０に供給する。
これにより、エンジン発電機２１に接続された蓄電装置５０（バッテリ５２）を有効に活用して、エンジン２２のアイドリング時間を長くすることができ、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。
【００４５】
（バッテリ充電率ＳＯＣに応じたバッテリとエンジンとの動力配分変更制御の説明）
上述したように、本発明のクレーン制御装置１００においては、バッテリ５２により負荷３０及び４０に電力を供給することが可能な場合には、できるだけバッテリ５２から負荷３０及び４０に放電電流を流すように運転モードを切り替え、エンジン２２のアイドリング時間を長くするようにしている。
この場合に、さらにエンジンの燃費の向上と、バッテリの過充電、過放電の回避と、バッテリの充電率の管理の強化（バッテリ寿命の延長）が望まれる。これらの要求は、運転モード制御部１４と、エンジン制御部１５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６により実現することができる。以下、これらの要求の実現方法について説明する。
【００４６】
図４は、要求動力に対するエンジン発電機とバッテリの負荷分担について説明するための図である。図４では、負荷の要求動力に対するエンジン（より正確にはエンジン発電機２１）とバッテリとの動力配分を模式的に示しており、横軸に負荷の要求動力をとり、縦軸方向にエンジン発電機２１とバッテリ５２から給電されるそれぞれの動力量（負荷分担）を示している。
【００４７】
図４に示すように、負荷の要求動力が＋側（力行側）の場合において、負荷の要求動力が低負荷から高負荷に増大するにつれて、まずバッテリ側（ＤＣ／ＤＣコンバータ５１）から先に電力が出力される。そして、要求動力が点Ｐ１以上なると、バッテリ（ＤＣ／ＤＣコンバータ５１）側から出力される電力は一定値（バッテリの許容最大放電電流に依存する最大出力設定値）に制限され、負荷に必要な要求動力を満たすために、エンジン発電機２１側から電力が出力される。
【００４８】
このように、要求動力が小さい場合（点Ｐ１以下の場合）は、バッテリから負荷に電力が供給される運転モードＡの状態となり、要求動力が大きい場合（ａ点以上の場合）は、エンジン発電機とバッテリの両方から負荷に電力が供給される運転モードＣの状態となる。また、負荷の要求動力が−側（回生側）の場合においては、負荷からバッテリへの充電が行われる運転モードＢの状態となる。
【００４９】
この運転モードＣにおいては、バッテリの充電率（ＳＯＣ）を考慮したエンジン発電機２１とバッテリ５２との動力配分制御が行われる。この動力配分制御は、運転モード制御部１４内の動力配分制御部１４Ａにより行われる。
この動力配分制御は、エンジン発電機２１とバッテリ５２とを合せて負荷へ電力供給する場合に、その出力配分をバッテリ充電率ＳＯＣ［％］に応じて変化させるものである。すなわち、バッテリ充電率ＳＯＣが高いほどバッテリ５２の出力を増加させ、エンジン発電機２１の出力を低下させる。逆にバッテリ充電率ＳＯＣが低いほど、バッテリ５２の出力を低下させ、エンジン発電機２１の出力を増加させる。
【００５０】
この動力配分の変更制御は、運転モード制御部１４内の動力配分制御部１４Ａにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１側の動力配分を変更することで行われる。このＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力決定は、例えば、後述する要求動力に対する動力配分テーブルを用いて実施することができる。この場合、要求動力の量は、負荷装置制御部１３により駆動されている負荷の状態に応じて得ることができる。例えば、コントローラ１１内には、ＰＬＣ（シーケンサ）を備えており、負荷３０および負荷４０に対する制御はＰＬＣを用いて行われる。このため、ＰＬＣにおける負荷の制御情報（負荷の駆動状態の信号）を基に、要求動力の大きさを判定することができる。なお、より精密に要求動力の情報を取得するために、直流母線ＤＣＬから負荷側に流れる直流電流を計測し、この直流電流と直流母線電圧を基に要求動力を計測するようにしてもよい。
【００５１】
このエンジン発電機と蓄電装置における動力配分制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力電力を制御することにより、間接的にエンジン発電機２１の出力電力を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は直流母線ＤＣＬの電圧が所定の一定値になるように、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流れる電流（許容最大放電電流値の範囲内の電流）を制御する。同様に、エンジン発電機２１側の出力電圧についても、コンバータ２４により直流母線ＤＣＬの電圧を一定にするように定電圧制御が行われる。このため、要求動力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ５１側から出力電力（より正確には出力電流）を供給すると、直流母線ＤＣＬの電圧は一定に維持され、エンジン発電機２１側の定電圧制御機能は作動せず、エンジン発電機２１側からの電力の出力は行われないことになる。
【００５２】
一方、要求動力に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１からの出力電力が不足（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力電流を制限）すると、直流母線ＤＣＬの電圧が低下する。このため、エンジン発電機２１側のコンバータ２４の定電圧制御機能が作動し、直流母線ＤＣＬを一定電圧に制御するように、エンジン発電機２１からの出力電力を増大させる。このように、動力配分制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力電力を制御することにより、エンジン発電機２１側の出力を間接的に制御することができる。従って、エンジン発電機２１側の出力は、以下の式に従い自動的に決定されることになる。
「エンジン発電機側の出力＝要求動力−ＤＣ／ＤＣコンバータ側の出力」
【００５３】
ところで、一般的にエンジンは、定格回転数で運転され、またエンジン出力が大きいほど燃費が良い特性を持っている。図５は、エンジンの燃費特性について説明するための図であり、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン出力をとり、縦軸方向にエンジンの燃費特性を示している。図に示すように、エンジンの定格回転数Ｎｎにおいて燃費特性が最大となり、また、負荷が大きい運転ポイントほど燃費が向上する。従って、本実施形態では、エンジン発電機２１から電力を出力する際には、エンジン制御部１５によりエンジン２２の回転数が定格回転数（一定回転）になるように制御する。
【００５４】
このように、バッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分制御を行う際には、エンジンの燃費特性も考慮し、できるだけエンジン燃費が向上する状態（エンジンが定格回転数で回転し、かつエンジン出力が大きい状態）の動力配分となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力電力を決定する。
このＤＣ／ＤＣコンバータ５１から出力される電力を決定する際には、例えば、要求動力の大きさと、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣに応じた、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とエンジン発電機２１の出力電力の動力配分を規定する動力配分テーブルを用いることができる。この動力配分テーブルはエンジン燃費特性を考慮して決定されるが、エンジン発電機の出力時は、エンジン回転数が一定となるため、変数の少ない（エンジン回転数をパラメータとしない）テーブルにより、動力配分を規定できる。
【００５５】
また、図６は、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分を行う具体例を示す図である。図６（Ａ）はバッテリ充電率ＳＯＣが高い場合、図６（Ｂ）はバッテリ充電率ＳＯＣが中の場合、図６（Ｃ）はバッテリ充電率ＳＯＣが低い場合の例を示している。図６に示すように、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて、バッテリ５２により供給可能な許容最大放電電流Ｉｍａｘ１、Ｉｍａｘ２と、Ｉｍａｘ３（通常は、Ｉｍａｘ１＞Ｉｍａｘ２＞Ｉｍａｘ３）と、運転モードＣにおいてバッテリ５２から供給する最小放電電流Ｉｍｉｎとを予め設定する。
そして、図６（Ａ）に示すバッテリ充電率ＳＯＣが高い場合は、要求動力の増加に応じて、バッテリ５２により供給可能な範囲で、すなわち、バッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ１の範囲内で最大限に負荷３０及び４０へ電力供給を行う。
【００５６】
また、図６（Ｂ）に示すバッテリ充電率ＳＯＣが中の場合は、要求動力が点Ｐ１以下の運転モードＡでは、許容最大放電電流Ｉｍａｘ２の範囲内でバッテリ５２から電力供給を行い、要求動力が点Ｐ１以上では、エンジン発電機２１による負荷分担を多くする。そして、要求動力が低い点Ｐ１から点Ｐ２の範囲では、エンジン２２がアイドル状態から定格回転数に移行するまでのエンジン発電機２１の出力遅れを回避するために、バッテリ５２からの電力供給をある程度継続させる。この例では、要求動力が点Ｐ１から点Ｐ２に増大するにつれて、バッテリ５２の放電電流をＩｍａｘ２からＩｍｉｎまで漸減させている。
このバッテリ充電率ＳＯＣが中の場合は、バッテリ５２からの放電にある程度余裕があるため、点Ｐ２から点Ｐ３の間においても要求動力の増加に応じて、バッテリ５２から負荷３０及び４０に電力を供給する。また、要求動力が点Ｐ３以上においては、バッテリ５２により供給可能な範囲で、すなわち、バッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ２の範囲内で最大限に負荷３０及び４０へ電力供給を行う。
【００５７】
また、図６（Ｃ）に示すバッテリ充電率ＳＯＣが低い場合は、要求動力が低い点Ｐ１から点Ｐ２の範囲では、エンジン２２がアイドル状態から定格回転数に移行するまでのエンジン発電機の出力遅れを回避するために、バッテリ５２からの電力供給をある程度継続させる。この例では、要求動力が点Ｐ１から点Ｐ２に増大するにつれて、バッテリ５２の放電電流をＩｍａｘ３からＩｍｉｎ（＝０）まで漸減させている。そして、要求動力が点Ｐ２から点Ｐ３の間では、エンジンの出力増加ができるだけ大きい負荷分担を行う。また、要求動力が点Ｐ３以上においては、エンジン発電機の出力が不足する分を補うために、バッテリ５２により電力供給を行う。すなわち、バッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ３の範囲内で最大限に負荷３０及び４０へ電力供給を行う。
【００５８】
このように、第１の実施形態においては、負荷３０及び４０の大きさと、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣに応じて動力配分制御を行う。この動力配分は、負荷３０及び４０の大きさと、バッテリ充電率ＳＯＣとに応じて予め動力配分テーブル等に設定することにより行われる。すなわち、負荷３０及び４０の増加に先立って、負荷３０及び４０と、エンジン発電機２１とバッテリ５２との給電収支（バッテリ充電率ＳＯＣに応じた負荷分担比率）を予め設定しておく。このように、本実施例のクレーン制御装置においては、アイドリング時間を長くする効果に加えて、エンジンを省燃費ポイントで運転し、さらには、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて、放電電流を制御することにより、バッテリの過充電、過放電を回避できる。
【００５９】
［第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態として、エンジン発電機の出力応答遅れを回避するように、エンジン回転数の制御を行う例について説明する。クレーン装置において要求動力（負荷）が増大し、「運転モードＡ→運転モードＣ」、または、「運転モードＢ→運転モードＣ」に状態遷移した場合、エンジンがアイドル状態から定格回転数まで上昇するまでに時間がかかり（エンジンの出力遅れが発生し）、必要な動力が得られないという問題がある。この第２の実施形態では、要求動力が低い低負荷への電力供給時（運転モードＡ）において、低負荷（運転モードＡ）から高負荷（運転モードＣ）に変化した場合、エンジンをアイドリング状態から定格回転数まで上昇させる際の回転数の立ち上がり遅れを回避する例について説明する。このために、第２の実施形態のクレーン制御装置では、運転モードＡ時に負荷要求の状態に応じてエンジン回転数を定格回転数まで上げる。例えば、要求動力が上昇傾向にある場合に、バッテリ出力中（運転モードＡ中）にエンジン回転数を定格回転数まで上昇させる。
【００６０】
図７は、第２の実施形態におけるエンジン回転数の立ち上がり遅れを回避する例を示す図である。図７（Ａ）は、横軸に要求動力をとり、縦軸方向にエンジン（エンジン発電機２１）とバッテリ５２との負荷分担を示したものである。また、図７（Ｂ）は、横軸に要求動力をとり、縦軸方向にエンジン回転数を示したものである。なお、図７において、要求動力が点Ｐ３以下の場合は、バッテリのみから負荷に電力が供給される運転モードＡの状態であり、要求動力が点Ｐ３以上の場合は、エンジン発電機とバッテリの両方から負荷に電力が供給される運転モードＣの状態である。
【００６１】
図７（Ｂ）に示すように、要求動力が点Ｐ１以下の低負荷時には、エンジン回転数はアイドル回転数Ｎｉとなり、エンジン発電機から直流母線ＤＣＬへの電力出力を遮断した状態にする。そして、要求動力が点Ｐ１から点Ｐ２へと次第に上昇するのに応じて、エンジン回転数をアイドル回転数Ｎｉから定格回転数Ｎｎに向けて次第に上昇させ、要求動力が点Ｐ２の点において、エンジン回転数を定格回転数Ｎｎとする（実線で示す特性）。なお、運転モードＡでは、エンジン回転数が定格回転数Ｎｎに上昇した場合においても、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬへの電力供給は行われない。これは、バッテリ５２側から直流母線ＤＣＬ側の要求動力に応じた電流を供給し、直流母線ＤＣＬの電圧を一定に維持することにより、コンバータ２４の定電圧制御機能（直流母線ＤＣＬの電圧が低下した場合の電流を供給する機能）を作動させないことにより実現できる。
【００６２】
そして、要求動力が点Ｐ３以上になると、運転モードＣに移行し、エンジン発電機とバッテリの両方から直流母線ＤＣＬに電力が供給されるが、この運転モードＣに移行する時点では、エンジン回転数が既に定格回転数Ｎｎに達しており、エンジン発電機２１からの出力電力の供給遅れを回避することができる。なお、図７（Ａ）に示すように、運転モードＣにおいては、要求動力の増加に応じてエンジン出力を増大させるとともに、バッテリ５２により供給可能な範囲で、最大限の電力供給を行う。
【００６３】
また、運転モードＡにおいて一定条件（運転レバー操作がある時間無い，バッテリ充電率ＳＯＣが高く充電の必要性がない等）を満たす場合、エンジンを停止するようにしてもよい。この場合は、運転レバー操作が入るとエンジン起動し、上述した方法によりにエンジン回転数を制御する。
【００６４】
また、負荷電力回生時（運転モードＢの場合）において、エンジン回転数を定格回転数とするようにしてもよい（第１の実施形態ではエンジン回転数はアイドル状態）。これは、負荷回生の時間（巻モータの下げ動作）は短時間で完了するものであり、次の動作である高負荷（巻モータの上げ動作）への動力供給時にエンジン出力遅れを回避するためである。
【００６５】
図８は、上述した第２の実施形態における動作モードを整理して示した図である。図８に示す動作モードは、第１の実施形態における動作モード（図２を参照）と比較して、運転モードＡ´を追加した点が異なる。また、運転モードＢにおけるエンジン発電機の状態を“出力（定格回転数の状態）”とした点が異なる（第１の実施形態では“アイドリング”）。なお、図８において、エンジン発電機が“出力”とはエンジン回転数が定格回転数の状態を意味し、“アイドリング”とはエンジン回転数がアイドル回転数であることを意味している。
【００６６】
図８に示すように、運転モードＡにおいては、要求動力が小さい低負荷の場合であり、エンジンは“アイドリング（アイドル回転数）”の状態にする。運転モードＡ´においては、要求動力が小さい低負荷の場合であるが、要求動力が上昇した場合（または要求動力の上昇が予測される場合）に、エンジン回転数を予め上昇させ、エンジンを“出力（定格回転数）”の状態にする。なお、前述したように、運転モードＡ及び運転モードＢおいては、エンジン発電機２１側から直流母線ＤＣＬへの電力出力は行われない。
【００６７】
以上説明したように、第２の実施形態では、要求動力の増大に対するエンジン発電機からの電力出力遅れを回避することができる。また、運転モードＡにおいて一定条件を満たす場合、エンジンを停止するので、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００６８】
［第３の実施形態］
次に本発明の第３の実施形態について説明する。バッテリの充電の際に、例えば、運転モードＤにおいてバッテリ充電率ＳＯＣが変化する場合に、充電条件を一定のままとすると、充電量が不足しバッテリが過放電（結果としてバッテリから必要な動力が得られない）、または、充電量が多くバッテリが過充電となる恐れがある。本発明の第３の実施形態では、エンジンの燃費の向上と、バッテリの過充電及び過放電の回避と、バッテリ充電率の管理の強化（バッテリ寿命の延長）を実現する充電モードの例について説明する。なお、以下に説明する充電モードの制御は、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６内のＣＣ−ＣＶ充電制御部１６Ａにより行われる。
【００６９】
この第３の実施形態では、エンジン発電機２１からバッテリ５２へ充電を行う運転モードＤにおいて、バッテリ充電率ＳＯＣを考慮し、このバッテリ充電率ＳＯＣに応じた充電モードを選択する。例えば、充電速度が異なる２つのモード（充電電流または充電電圧が異なる２つの充電モードＤ１及びＤ２）を用意し、どちらか一方を選択する。そして、充電モードＤ２における充電速度をＤ２とし、充電モードＤ１における充電速度をＤ１とし、充電速度を「Ｄ１＜Ｄ２」とした場合、充電モードＤ１は通常充電設定となり、充電モードＤ２は急速充電設定になる。この急速充電設定においては、ＣＣ−ＣＶ充電方式（定電流／定電圧方式）によるバッテリ充電の場合、「ＣＣ電流を上げる」または「ＣＣ電流およびＣＶ電圧」を上げることで充電速度を上昇させる。
【００７０】
図９は、第３の実施形態におけるバッテリ充電モードの選択条件を示す図である。図９（Ａ）では、要求動力（負荷が必要とする電力）と、バッテリ充電率ＳＯＣの高低とに応じて、２つの充電モード（充電モードＤ１と充電モードＤ２）を選択する。図９（Ａ）に示すように、負荷が必要とする電力が一定以下（例えば、補機のみの動作で走行モータ等の動作なし）の場合、バッテリ充電率ＳＯＣが低の時は、充電モードＤ２（急速充電）で充電を行い、バッテリ充電率ＳＯＣが高の時は、充電モードＤ１（通常充電）で充電を行う。一方、負荷が必要とする電力が一定以上（例えば、充電しつつ補機と走行モータへ電力を供給する等）の場合は、バッテリ充電率ＳＯＣの高低に係わらず、充電モードＤ１（通常充電）で充電を行う。
【００７１】
このように、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣが低い場合は急速充電を行うことで、バッテリ低下時にすばやく充電率を上げることができる。また、バッテリの充電速度が速い状態においては、エンジン負荷が高いポイントで動作させることで、エンジンの燃費向上を図れる。
【００７２】
なお、充電モード数は２ではなく、充電モードＤ２をさらに複数に分類して実施することも可能である。図９（Ｂ）は、充電速度のモード数を３とし、要求動力（負荷が必要とする電力）と、バッテリ充電率ＳＯＣの高中低とに応じて、３つの充電モード（充電モードＤ１、充電モードＤ２´、充電モードＤ２）を選択する例である。充電モードＤ２における充電速度をＤ２とし、充電モードＤ２´における充電速度をＤ２´とし、充電モードＤ１における充電速度をＤ１とした場合、充電速度は「Ｄ１＜Ｄ２´＜Ｄ２」となる。
【００７３】
なお、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）において、負荷が必要とする電力が一定以下、または一定以上の判定については、「走行モータ」、「横行モータ」、「巻きモータ」、「補機」のクレーン負荷の稼動状況（負荷の駆動情報）に合せて場合分けして判定することができる。例えば、負荷のうち「走行モータ」は他の負荷と比較し必要電力が大きいため、クレーン操作部１２におけるオペレータ操作を検知することにより、「走行モータのみ」、または、「走行モータ＋補機」が運転される場合に、必要負荷が高い（一定以上）として充電モードを判定することができる。このような判定方法を用いることにより、各負荷の消費電力の合計から電力判定（負荷判定）を行うことなく、クレーンのオペレータ操作で容易に負荷の高低が判定できる。勿論、各負荷の消費電力の合計から電力判定（負荷判定）を行うようにしてもよい。
【００７４】
このように、第３の実施形態においては、バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリ充電速度を変化させることができる。このように、バッテリの充電率の管理を強化することにより、バッテリの過充電及び過放電を回避することができる。また、急速充電を行う場合には、エンジンを定格回転数で運転することにより、エンジンの燃費性能を向上させることができる。
【００７５】
以上、本発明の第１、第２、及び第３の実施の形態について説明したように、本発明のクレーン制御装置では、エンジンとバッテリのエネルギーを効率良く使用できる効果がある。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と実施形態との対応関係を補足して説明しておく。
本発明におけるクレーン装置は、図１０に示すトランスファクレーン１に対応する。また、本発明におけるクレーン制御装置は、図１に示すクレーン制御装置１００に対応する。また、本発明における原動機は、エンジン発電機２１内のエンジン２２に対応し、本発明における発電機は、発電機２３（コンバータ２４も含む）に対応する。また、本発明における蓄電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とバッテリ５２とを含む蓄電装置５０に対応する。また、本発明におけるバッテリはバッテリ５２に対応する。
【００７７】
また、本発明における複数の負荷は、横行用のインバータ３１及びモータＭ１と、走行用のインバータ３２、３３及びモータＭ２、Ｍ３と、巻き用のインバータ３４、３５及びモータＭ４と、補機用のインバータ４１及び補機４２等の荷役作業を行うための負荷装置が対応する。なお、ここで、横行用のインバータ３１及びモータＭ１と、走行用のインバータ３２、３３及びモータＭ２、Ｍ３と、巻き用のインバータ３４、３５及びモータＭ４は、回生を行う負荷３０に対応し、補機用のインバータ４１及び補機４２は、回生を行わない負荷４０に対応する。また、本発明における制御部は、コントローラ１１（主には運転モード制御部１４とエンジン制御部１５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６）が対応する。
【００７８】
（１）そして、上記実施形態において、クレーン制御装置１００は、エンジン２２により駆動される発電機２３と、荷役作業を行う装置となる複数の負荷３０及び４０と、発電機２３に接続され負荷３０及び４０に電力を供給するバッテリ５２を有する蓄電装置５０と、エンジン発電機２１と蓄電装置５０と複数の負荷３０及び４０とを制御するコントローラ１１と、から構成される。
また、コントローラ１１は、発電機２３からの電力を遮断して蓄電装置５０から負荷３０及び４０に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードＡ、負荷３０から回生される回生電力によりバッテリ５２を充電する負荷回生モードである運転モードＢ、発電機２３及び蓄電装置５０から負荷３０及び４０に電力を供給する並列給電モードである運転モードＣ、発電機２３からバッテリ５２を充電する運転モードＤのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、運転モードＣでは、負荷３０及び４０に対して所定値以上の負荷電流が必要な場合に、蓄電装置５０から負荷３０及び４０に所定の電流値の放電電流を供給するとともに、残りの必要な負荷電流をエンジン発電機２１の発電電流により負荷３０及び４０に供給する。また、運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、負荷３０及び４０の増大に先立って、負荷３０及び４０の大きさと、蓄電装置５０及び発電機２３から供給される電力とに応じた給電収支（負荷に応じたバッテリ５２と発電機２３との負荷分担）を予め設定しておく。
これにより、蓄電装置５０を有効に活用して、エンジン２２のアイドリング時間を長くすることにより、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる効果に加えて、負荷３０及び４０の上昇によりエンジン発電機２１から電力の供給を開始する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【００７９】
（２）また、上記実施形態において、コントローラ１１は、運転モードＡから運転モードＣに移行した場合に、バッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣと負荷３０及び４０の大きさにと応じた値のバッテリ放電電流を供給するとともに、エンジン２２の回転数を所定の回転数まで上昇させて、発電機２３から負荷３０及び４０に発電電流を供給する。
このようなクレーン制御装置１００では、運転モードＣにおいて、バッテリ充電率ＳＯＣと負荷３０及び４０の大きと、に応じた値のバッテリ放電電流を、負荷３０及び４０に供給する。また、エンジン２２の回転数を所定の回転数（例えば、定格回転数）まで上昇させて、発電機２３から負荷３０及び４０に発電電流を供給する。
これにより、クレーン装置においてエンジン２２のアイドリング時間を長くする効果に加えて、エンジンを燃費特性の高い回転数で運転できる。また、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて、バッテリ５２とエンジン発電機２１との動力配分制御（負荷分担）を行うことができる。このため、バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリ５２の放電電流を管理することができ、バッテリ５２の過放電を回避できる。
【００８０】
（３）また、上記実施形態において、コントローラ１１は、運転モードＡにおいて、負荷３０及び４０の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合は、エンジン２２の回転数を予め所定の回転数まで上昇させる。
これにより、例えば、巻き下げが行われた後には、短時間内に巻き上げが行われることを判定し、巻き上げ動作が開始される前に（負荷３０及び４０の上昇に先立って）、エンジン発電機２１のエンジン回転数を予め上昇させておく。このため、負荷上昇の際にエンジン発電機２１からの電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【００８１】
（４）また、上記実施形態において、運転モードＤにおいてバッテリ５２を充電する際に、負荷３０及び４０の大きさとバッテリ５２のバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、バッテリ５２への充電速度を変化させる。
これにより、負荷３０及び４０が小さく、バッテリ充電率ＳＯＣが低い場合において、バッテリ５２を急速充電することができる。また、バッテリ充電率ＳＯＣと充電速度を管理することにより、バッテリ５２の過充電を回避することができる。
【００８２】
（５）また、上記実施形態において、負荷３０及び４０の大きさが所定の値以下の場合には、バッテリ充電率ＳＯＣの値に応じて充電速度を第１の充電速度Ｄ１（通常充電）または第２の充電速度（急速充電）に設定し（第１の充電速度＜第２の充電速度）、負荷３０及び４０の大きさが所定の値以上の場合には、バッテリ充電率ＳＯＣの値に無関係に充電速度を第１の充電速度（通常充電）に設定する。
これにより、負荷３０及び４０が小さい場合において、バッテリ充電率ＳＯＣが低いときは、バッテリ５２を急速充電し、バッテリ充電率ＳＯＣが高いときは、バッテリ５２を通常充電することができる。また、負荷３０及び４０が大きい場合は、バッテリ充電率ＳＯＣの値に関係なく、バッテリ５２を通常充電することができる。
【００８３】
（６）また、上記実施形態において、バッテリ５２への充電は、充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電（ＣＣ充電）を行い、充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電（ＣＶ充電）を行うＣＣ−ＣＶ充電により行われ、バッテリ５２への充電速度を変化させる際は、定電流充電の電流値、及び定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させる。
これにより、ＣＣ充電における充電電流、またはＣＶ充電における充電電圧を変化させることにより、バッテリ５２への充電速度を容易に変化させることができる。
【００８４】
（７）また、上記実施形態において、コントローラ１１は、図６に示すように、バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリ５２の許容最大放電電流Ｉｍａｘ２（またはＩｍａｘ３）と最小放電電流Ｉｍｉｎとを予め設定し、負荷３０及び４０大きさが第１の負荷閾値Ｐ１を超えて運転モードＡから運転モードＣに移行した場合において、負荷３０及び４０の大きさが第１の負荷閾値Ｐ１を超えて第２の負荷閾値Ｐ２に到達するまでの間はバッテリ５２の放電電流を許容最大放電電流Ｉｍａｘ２（またはＩｍａｘ３）から最小放電電流Ｉｍｉｎまで漸減させ、残りの負荷電流を発電機２３の発電電流により供給し、負荷３０及び４０が第２の負荷閾値Ｐ２を超えてさらに増大する場合は、発電機２３の発電電流を継続して供給するとともに、発電機２３の発電電流では不足する負荷電流をバッテリ５２から許容最大放電電流Ｉｍａｘ２（またはＩｍａｘ３）の範囲内で供給する。
これにより、負荷３０及び４０の大きさとバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、バッテリ５２とエンジン発電機２１との負荷分担比率を制御することができる。また、バッテリ充電率ＳＯＣに応じて放電電流を制御することにより、バッテリの過放電を回避できる。
【００８５】
（８）また、上記実施形態において、所定の回転数は原動機の定格回転数である。これにより、エンジン２２を最も燃費特性の良い定格回転数で運転することができ、エンジン２２の燃費特性の向上を図ることができる。
【００８６】
（９）また、上記実施形態において、負荷３０及び４０の大きさは、荷役作業を行う装置となる複数の負荷３０及び４０内で稼動される負荷の種類に応じて判定される。これにより、負荷３０及び４０の大きさを、クレーン操作部（ノッチ等）の操作信号により容易に判定することができる。
【００８７】
（１０）また、本発明のトランスファクレーン１は、クレーン制御装置１００を備え、負荷３０として駆動され、コントローラ１１から出力される運転指令に応じて駆動制御されるモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と、コントローラ１１により駆動制御される補機４２と、を備える。
このように、トランスファクレーン１においては、本発明のクレーン制御装置１００を使用するようにしたので、これにより、エンジン発電機２１に接続された蓄電装置５０（バッテリ５２）を有効に活用して、エンジン２２のアイドリング時間を長くすることができ、トランスファクレーン１における燃費の改善を図ることができる。また、負荷３０及び４０の上昇により、エンジン発電機２１から負荷３０及び４０に電力を供給する際に、負荷上昇に電力供給が追いつかないという問題を回避できる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のクレーン制御装置及びクレーン装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８９】
１ クレーン装置
１００ クレーン制御装置
１１ コントローラ
１２ クレーン操作部
１３ 負荷装置制御部
１４ 運転モード制御部
１４Ａ 動力配分制御部
１５ エンジン制御部
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部
１６Ａ ＣＣ−ＣＶ充電制御部
２１ エンジン発電機
２２ エンジン
２３ 発電機
２４ コンバータ
２６ 電圧検出部
３０ 回生を行う負荷
３１、３２、３３、３４、３５ インバータ
４０ 回生を行わない負荷
４１ 補機用インバータ
４２ 補機
５０ 蓄電装置
５１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２ バッテリ（蓄電池）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機により駆動される発電機と、
荷役作業を行う装置となる複数の負荷と、
前記発電機に接続され前記負荷に電力を供給するバッテリを有する蓄電装置と、
前記発電機と前記蓄電装置と前記複数の負荷とを制御する制御部と、
から構成され、
前記制御部は、
前記発電機からの電力を遮断して前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードＡ、
前記負荷から回生される回生電力により前記バッテリを充電する負荷回生モードである運転モードＢ、
前記発電機及び前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する並列給電モードである運転モードＣ、
前記発電機から前記バッテリを充電する運転モードＤのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、
前記運転モードＣでは、前記負荷に対して所定の電流値以上の負荷電流が必要とされる場合に、前記蓄電装置からの放電電流と、前記発電機の発電電流を前記負荷に供給すると共に、
前記運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、前記負荷の増大に先立って、前記負荷の大きさと、前記蓄電装置及び発電機から供給される電力とに応じた給電収支を予め設定しておく
ことを特徴とするクレーン制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記運転モードＡから運転モードＣに移行した場合に、
前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣと前記負荷の大きさとに応じた値の前記蓄電装置からの放電電流を供給するとともに、
前記原動機の回転数を所定の回転数まで上昇させて、前記発電機から前記負荷に発電電流を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記運転モードＡにおいて、前記負荷の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合に、前記原動機の回転数を予め所定の回転数まで上昇させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクレーン制御装置。
【請求項４】
前記運転モードＤにおいて前記バッテリを充電する際に、前記負荷の大きさと前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、前記バッテリへの充電速度を変化させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のクレーン制御装置。
【請求項５】
前記負荷の大きさが所定の値以下の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に応じて前記充電速度を第１の充電速度または第２の充電速度（第１の充電速度＜第２の充電速度）に設定し、
前記負荷の大きさが所定の値以上の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に無関係に前記充電速度を第１の充電速度に設定する
ことを特徴とする請求項４に記載のクレーン制御装置。
【請求項６】
前記バッテリへの充電は、前記バッテリの充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電であるＣＣ充電を行い、前記バッテリの充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電であるＣＶ充電を行うＣＣ−ＣＶ充電により行われ、
前記バッテリの充電速度を変化させる際は、前記定電流充電の電流値、及び前記定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のクレーン制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリの許容最大放電電流と最小放電電流とを予め設定し、
前記負荷の大きさが第１の負荷閾値を超えて運転モードＡから運転モードＣに移行した場合において、
前記負荷の大きさが前記第１の負荷閾値を超えて第２の負荷閾値（第１の負荷閾値＜第２の負荷閾値）に到達するまでの間は前記バッテリの放電電流を前記許容最大放電電流から前記最小放電電流まで漸減させ、残りの負荷電流を前記発電機の発電電流により供給し、
前記負荷が前記第２の負荷閾値を超えてさらに増大する場合は、前記発電機の発電電流を継続して供給するとともに、前記発電機の発電電流では不足する負荷電流を前記バッテリから前記許容最大放電電流の範囲内で供給する
ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項にに記載のクレーン制御装置。
【請求項８】
前記所定の回転数は原動機の定格回転数である
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項にに記載のクレーン制御装置。
【請求項９】
前記負荷の大きさは、前記荷役作業を行う装置となる複数の負荷の内で稼動される負荷の種類に応じて判定される
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のクレーン制御装置。
【請求項１０】
前記請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のクレーン制御装置と、
前記負荷として駆動され、前記制御部から出力される運転指令に応じて駆動されるモータと、
前記制御部により駆動制御される補機と、
を備えることを特徴とするクレーン装置。
【請求項１】
原動機により駆動される発電機と、
荷役作業を行う装置となる複数の負荷と、
前記発電機に接続され前記負荷に電力を供給するバッテリを有する蓄電装置と、
前記発電機と前記蓄電装置と前記複数の負荷とを制御する制御部と、
から構成され、
前記制御部は、
前記発電機からの電力を遮断して前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給するバッテリ給電モードである運転モードＡ、
前記負荷から回生される回生電力により前記バッテリを充電する負荷回生モードである運転モードＢ、
前記発電機及び前記蓄電装置から前記負荷に電力を供給する並列給電モードである運転モードＣ、
前記発電機から前記バッテリを充電する運転モードＤのいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、
前記運転モードＣでは、前記負荷に対して所定の電流値以上の負荷電流が必要とされる場合に、前記蓄電装置からの放電電流と、前記発電機の発電電流を前記負荷に供給すると共に、
前記運転モードＡから運転モードＣに移行する際には、前記負荷の増大に先立って、前記負荷の大きさと、前記蓄電装置及び発電機から供給される電力とに応じた給電収支を予め設定しておく
ことを特徴とするクレーン制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記運転モードＡから運転モードＣに移行した場合に、
前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣと前記負荷の大きさとに応じた値の前記蓄電装置からの放電電流を供給するとともに、
前記原動機の回転数を所定の回転数まで上昇させて、前記発電機から前記負荷に発電電流を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記運転モードＡにおいて、前記負荷の増大に対応する運転モードが発生すると判定される場合に、前記原動機の回転数を予め所定の回転数まで上昇させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクレーン制御装置。
【請求項４】
前記運転モードＤにおいて前記バッテリを充電する際に、前記負荷の大きさと前記バッテリのバッテリ充電率ＳＯＣとに応じて、前記バッテリへの充電速度を変化させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のクレーン制御装置。
【請求項５】
前記負荷の大きさが所定の値以下の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に応じて前記充電速度を第１の充電速度または第２の充電速度（第１の充電速度＜第２の充電速度）に設定し、
前記負荷の大きさが所定の値以上の場合には、前記バッテリ充電率ＳＯＣの値に無関係に前記充電速度を第１の充電速度に設定する
ことを特徴とする請求項４に記載のクレーン制御装置。
【請求項６】
前記バッテリへの充電は、前記バッテリの充電電圧が低い充電初期の際には定電流充電であるＣＣ充電を行い、前記バッテリの充電電圧が所定の電圧に到達した後には定電圧充電であるＣＶ充電を行うＣＣ−ＣＶ充電により行われ、
前記バッテリの充電速度を変化させる際は、前記定電流充電の電流値、及び前記定電圧充電の電圧値の少なくとも一方を変化させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のクレーン制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記バッテリ充電率ＳＯＣに応じてバッテリの許容最大放電電流と最小放電電流とを予め設定し、
前記負荷の大きさが第１の負荷閾値を超えて運転モードＡから運転モードＣに移行した場合において、
前記負荷の大きさが前記第１の負荷閾値を超えて第２の負荷閾値（第１の負荷閾値＜第２の負荷閾値）に到達するまでの間は前記バッテリの放電電流を前記許容最大放電電流から前記最小放電電流まで漸減させ、残りの負荷電流を前記発電機の発電電流により供給し、
前記負荷が前記第２の負荷閾値を超えてさらに増大する場合は、前記発電機の発電電流を継続して供給するとともに、前記発電機の発電電流では不足する負荷電流を前記バッテリから前記許容最大放電電流の範囲内で供給する
ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項にに記載のクレーン制御装置。
【請求項８】
前記所定の回転数は原動機の定格回転数である
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項にに記載のクレーン制御装置。
【請求項９】
前記負荷の大きさは、前記荷役作業を行う装置となる複数の負荷の内で稼動される負荷の種類に応じて判定される
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のクレーン制御装置。
【請求項１０】
前記請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のクレーン制御装置と、
前記負荷として駆動され、前記制御部から出力される運転指令に応じて駆動されるモータと、
前記制御部により駆動制御される補機と、
を備えることを特徴とするクレーン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２１４９（Ｐ２０１２−１２１４９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９２２２（Ｐ２０１０−１４９２２２）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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