ハイブリッド式駆動装置、クレーン制御装置、及びクレーン装置
【課題】ハイブリッド式駆動装置（クレーン制御装置）において、エンジン発電機の燃費の向上を図り、また、エンジンの回転数制御を簡単にする。
【解決手段】クレーン制御装置では、運転モードを、バッテリ５２から負荷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のいずれかに切り替える。また、エンジン発電機２１を駆動するエンジン２２の回転数を「アイドリング（低回転数）」または「出力（定格回転数）」のいずれかの状態のみで運転する。そして、運転モードＡにおいては、エンジン２２を「アイドリング」にし、運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、エンジン２２を「出力」にする。
【解決手段】クレーン制御装置では、運転モードを、バッテリ５２から負荷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のいずれかに切り替える。また、エンジン発電機２１を駆動するエンジン２２の回転数を「アイドリング（低回転数）」または「出力（定格回転数）」のいずれかの状態のみで運転する。そして、運転モードＡにおいては、エンジン２２を「アイドリング」にし、運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、エンジン２２を「出力」にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機と蓄電装置とによりモータ等の負荷を駆動するハイブリッド式駆動装置に関し、特に、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（荷役作業）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、関連するクレーン装置（図８）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設備へ電力を供給している。所謂、ハイブリッド型のクレーン装置である。
【０００８】
しかしながら、図８に示す特許文献１のクレーン装置では、負荷が小さい場合はエンジンの回転数を抑えてエンジンの燃費の改善を図っている。このため、エンジンの回転数が低い場合には直流発電機１２の出力電圧も低くなり、発電した電圧を上げるための昇圧装置１３が必要となり、機器構成が複雑となるという問題があった。また、エンジン発電機を制御するためのコントローラ７において、エンジン発電機の回転数を細かく制御する必要があり、エンジン回転数の制御ロジックが複雑となるという問題があった。さらに、エンジン回転数を細かく制御することにより、エンジン回転数を定格回転数以外の領域（エンジンの燃費効率の悪い領域）で運転する期間が長くなり、その分、エンジン発電機の燃費効率を低下させるという問題があった。
【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、発電機から負荷側に電力を供給する際には、エンジン（原動機）を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転することによりエンジンの燃費を向上させ、さらには、エンジンの回転数制御を簡単にできる、ハイブリッド式駆動装置、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、本発明のハイブリッド式駆動装置は、原動機と、前記原動機によって駆動される発電機と、前記発電機から電力の供給を受ける負荷であって、第１の負荷と、この第１の負荷より小さい第２の負荷とを含む負荷と、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、第１の負荷、第２の負荷、及び蓄電装置を相互に接続する回路の動作を制御するとともに、前記原動機の出力を高低いずれかの状態に切り替える制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記第１の負荷は、所定の値より負荷が大きい高負荷状態と、該所定の値より負荷が小さい低負荷状態との間で負荷が変動する負荷であり、前記制御部は、前記第１の負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作状態を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記制御部は、前記蓄電装置のバッテリ充電率ＳＯＣの大きさによって切り替えられる第１のフラグと、前記負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって切り替えられる第２のフラグと、前記回路側に前記第１の負荷から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグと、の状態がいずれの組み合わせにあるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記第３のフラグに代えて、負荷電力と、発電機の発電電力と、回生電力との大小比較によって制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記第２のフラグによる制御において、外部から供給される制御指令に応じて切り替えタイミングを変更することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、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、前記発電機からの電力を遮断して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、さらに、前記制御部は、前記運転モードＡでは、前記原動機を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、前記運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、前記原動機を定格回転数で運転する出力状態にすることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記運転モードＤは、さらに２つの運転モードＤ１と運転モードＤ２とに分けられ、前記運転モードＤ１は、前記負荷が前記所定の値より大きい高負荷状態であり、かつ前記負荷が前記第１の負荷から回生される回生電力より大きく、かつ所定の放電判定電力より小さい状態において選択され、前記運転モードＤ２は、前記負荷が前記所定の値より小さい低負荷状態であり、かつ前記第１のフラグにより蓄電装置への充電が要求されている状態において選択されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記運転モードＤ１及び運転モードＤ２においては前記バッテリへＣＣ−ＣＶ充電が行われ、前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第１の充電電圧設定値は、前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第２の充電電圧設定値より小さく設定され（第１の充電電圧設定値＜第２の充電電圧設定値）、前記運転モードＤ１における前記バッテリへの充電速度が、前記運転モードＤ２における前記バッテリへの充電速度よりも遅くなるように設定され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、荷役作業を行うクレーン装置のクレーン制御装置であって、上記のいずれかのハイブリッド式駆動装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のクレーン装置は、上記クレーン制御装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のハイブリッド式駆動装置（例えば、クレーン制御装置）は、エンジン発電機を駆動する原動機の出力（回転数）を、低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれかの状態で運転する。そして、発電機から負荷に電力を供給する際には、原動機を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させる。これにより、原動機の燃費を向上させることができる。さらには、原動機を低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれかの状態で運転することにより、原動機（発電機）の回転数制御を簡単にできる。
【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装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】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３】運転モードについて説明するための図である。
【図４】エンジンの燃費特性を示す図である。
【図５】運転モードＣについて説明するための図である。
【図６】運転モードとそのモード遷移について説明するための図である。
【図７】ＣＣ−ＣＶ充電について説明するための模式図である。
【図８】従来のエンジン発電機を備えるクレーン制御装置の例を示す図である。
【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１は、本発明の実施形態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）としてのクレーン装置１の全体構成を示す斜視図である。このクレーン装置１は、タイヤ式クレーン装置（ＲＴＧ；Ｒｕｂｂｅｒ−Ｔｉｒｅｄ−Ｇａｎｔｒｙｃｒａｎｅ ）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。
このクレーン装置１は、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】
（クレーン制御装置の構成の説明）
図２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、クレーン装置（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、クレーン制御装置１００は、エンジン発電機２１とバッテリ５２とを駆動源としてモータ等の負荷３０及び４０を駆動する、すなわち、クレーン制御装置１００は、エンジン発電機２１とバッテリ５２との２種類の駆動源を組み合わせて使用するためハイブリッド式の駆動装置（「ハイブリッド式駆動装置」）とも呼ばれる。
【００２４】
図２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、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７を含んで形成される、力行と回生を行う負荷である。また、負荷４０は、補機を駆動するための専用の補機用インバータ４１と補機４２とを含んで形成される、力行のみで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、クレーン装置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の出力側には整流部２４が接続されている。発電機２３の交流出力電力は、整流部２４により直流電力に変換される。この整流部２４として、例えば、ダイードの３相ブリッジ回路と平滑用のコンデンサ（図示せず）を用いて構成することができる。なお、この整流部２４としては、入力される交流電圧を位相制御して所望の電圧値の直流電圧を出力するコンバータを使用することもできる。
【００２６】
この整流部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、直流母線ＤＣＬを通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に出力される。整流部２４では、直流母線ＤＣＬの電圧が所定の電圧値を下回った場合、すなわち、直流母線ＤＣＬの電圧が、エンジン２２が定格回転数で運転される場合のエンジン発電機２１の出力電圧（より正確には整流部２４の出力電圧）より小さくなった場合に、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬに直流電力が出力される。
【００２７】
直流母線ＤＣＬには、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ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１２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。
【００２８】
また、インバータ３２は、走行Ｎｏ．３用モータＭ２と小旋回用モータＭ３とを駆動するためのインバータであり、コンタクタｋ１により小旋回用モータＭ３を選択し、コンタクタｋ２により走行Ｎｏ．３用モータＭ２を選択して駆動する。このインバータ３２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１２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）に変換して走行用モータＭ２または小旋回用モータＭ３を駆動する。
インバータ３３は、走行Ｎｏ．４用モータＭ４を駆動するためのインバータであり、このインバータ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１２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Ｎｏ４用モータＭ４を駆動する。
【００２９】
インバータ３４は、走行Ｎｏ．２用モータＭ６または巻き用モータＭ５を駆動するためのインバータであり、コンタクタｋ４により走行Ｎｏ．２用モータＭ６を選択し、コンタクタｋ３により巻き用モータＭ５を選択して駆動する。また、インバータ３５は、走行Ｎｏ．１用モータＭ７または巻き用モータＭ５を駆動するためのインバータであり、コンタクタｋ５により走行Ｎｏ．１用モータＭ７を選択し、コンタクタｋ３により巻き用モータＭ５を選択して駆動する。このように、インバータ３４及び３５は、巻き用モータＭ５を駆動する際には、コンタクタｋ３を閉じて、並列構成のインバータとして動作する。
【００３０】
インバータ３４は、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１２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）に変換して巻き用モータＭ５、または走行Ｎｏ．２用モータＭ６を駆動する。インバータ３５は、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１２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）に変換して巻き用モータＭ５、または走行Ｎｏ．１用モータＭ７を駆動する。
【００３１】
また、各インバータ３１〜３５は、駆動するモータの回転数ωｒとトルク電流Ｉｔ（いずれも図示せず）の検出機能を備えており、このモータの回転数ωｒとトルク電流Ｉｔの信号をコントローラ１１内の負荷電力判定部１４に向けて出力する。負荷電力判定部１４では、モータの回転数ωｒとトルク電流Ｉｔの信号を乗算することにより、各モータＭ１〜Ｍ７における負荷の大きさ（負荷電力∝ωｒ×Ｉｔ）を算出する。なお、市販のインバータ（例えば、ベクトル制御用のインバータ）については、モータトルク信号及びモータ回転数の信号を外部出力するように構成されているものが多い。
【００３２】
また、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１〜Ｍ７を含んで形成される負荷３０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。
例えば、横行用モータＭ１、及び走行用モータＭ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７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、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７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、後述する巻き用のモータＭ５に比べて少ない。
【００３３】
一方、巻き用のモータＭ５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Ｍ５から連続して回生される。この巻き用のモータＭ５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、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７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３０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。
【００３４】
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、回生モードの動作を行わない負荷である。
【００３５】
また、回生抵抗Ｒ２５は、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタ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（過電圧検出値）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。
【００３６】
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ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００３７】
クレーン装置１において、補機のみを運転するなどの軽負荷時には、エンジン発電機２１内のエンジン２２をアイドリング状態（アイドリング回転数）にし、バッテリ５２のみから負荷４０に電力を供給する。また、荷役作業中の重負荷時においては、エンジン発電機２１を定格回転数で運転して負荷３０及び４０に電力を供給するとともに、バッテリ５２からも電力を供給する。これにより、クレーン装置１の待機中の軽負荷時には、バッテリ５２から負荷４０に電力を供給してエンジン２２のアイドリング時間を長くできるようにし、また、重負荷時荷役作業中にはバッテリ５２からも電力を供給するようにして、エンジン発電機２１の燃費を全体として向上させている。また、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。
【００３８】
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の情報は、信号ＳＯＣとしてコントローラ１１内の運転モード制御部１３に出力される。
【００３９】
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〜Ｍ７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２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たものである。このコントローラ１１は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、シーケンサとも呼ばれる）で構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、エンジン発電機２１、各インバータ３１〜３５、及び補機用インバータ４１との間で各種の制御信号をやりとりすることにより、これらの機器を制御する。
【００４０】
コントローラ１１内には、負荷装置制御部１２と、運転モード制御部１３と、この運転モード制御部１３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１３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。また、コントローラ１１には、クレーン操作部１１Ａからの操作信号が入力される。このクレーン操作部１１Ａ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１１Ａは、クレーン運転者が行うノッチ操作（あるいは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、コントローラ１１内の負荷装置制御部１２に出力する。
【００４１】
負荷装置制御部１２は、クレーン操作部１１Ａから出力される操作信号を入力し、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〜Ｍ７の駆動を制御する。例えば、モータＭ１〜Ｍ７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１２は、補機用インバータ４１及び補機４２の駆動を制御する。
【００４２】
運転モード制御部１３は、負荷装置制御部１２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）や、バッテリ充電率ＳＯＣや、負荷３０及び４０の要求動力に応じて、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。すなわち、運転モード制御部１３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。
この運転モード制御部１３では、エンジン２２をアイドリング状態（あるいはアイドリングストップ（エンジン停止）状態）、または定格回転数の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４２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２２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。エンジン制御部１５は、運転モード制御部１３から出力される指令信号に従い、エンジン２２を、アイドリン回転数（あるいはアイドリングストップ）、または定格回転数のいずれかの運転状態になるように制御する。
また、この運転モード制御部１３には、駆動する負荷３０及び４０の負荷電力の大きさを判定する負荷電力判定部１４が含まれる。この負荷電力判定部１４の動作については後述する。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、運転モード制御部１３から出力される制御信号を入力とし、この制御信号に従い、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、所定の運転モード（例えば、後述する運転モードＡ）において、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に流す充電電流を制御する。この運転モードＡにおいては、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、運転モードＡにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６から出力される電流指令信号Ｉｒｅｆによりバッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流す放電電流を制御することにより、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが所定の一定値になるように定電圧制御する。これにより負荷４０等に必要な電力が自動的に供給される。
【００４４】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６内には、ＣＣ−ＣＶ充電制御部１７を有している。このＣＣ−ＣＶ充電制御部１７は、所定の運転モード（例えば、後述する運転モードＤ）において、直流母線ＤＣＬ側からバッテリ５２に充電電流を流して充電行う場合に、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。このＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からＤＣ／ＤＣコンバータ５１に向けて充電電圧設定値Ｖｓｅｔ及び充電電流設定値Ｉｓｅｔの信号が出力される。この充電電圧設定値Ｖｓｅｔの信号は、バッテリ５２を充電する際にバッテリ５２に印加する充電電圧を設定するための信号であり、この充電電圧設定値Ｖｓｅｔを変化させることにより、バッテリ５２を充電する際の充電速度を変化させる。また、ＣＣ充電を行う際に、充電電流（定電流ＣＣ）を充電電流設定値Ｉｓｅｔにより設定する。なお、充電電圧設定値Ｖｓｅｔの詳細については後述する。
【００４５】
（運転モードの説明）
図３は、クレーン制御装置１００における運転モードについて説明するための図である。この図では、各運転モードＡ〜Ｄに対応させて、エンジン発電機２１の動作モード、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードと制御内容、及び各機器間における電力の流れを表で示している。
この図に示すように、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及びＭ４、小旋回用モータＭ３、巻き用モータＭ５、走行用モータＭ６及びＭ７）と、負荷４０（補機）の運転状態に応じて、４つの運転モード、すなわち、運転モードＡ、運転モードＢ、運転モードＣ、及び運転モードＤがある。
【００４６】
この運転モードＡ〜Ｄにおいて、エンジン発電機２１の動作モードについては、「アイドリング」と「出力」の２つの動作モードのいずれかが適用される。「アイドリング」は、負荷が小さい場合にエンジン発電機２１の回転数を低減し、エンジン発電機２１側からの電力供給を停止することにより、燃料消費を低減するためのモードである。なお「アイドリング」においては、エンジン発電機２１（より正確にはエンジン２２）のアイドリング回転数を維持する運用方法の他に、エンジン発電機２１を停止する運用方法を用いてもよい。また、「出力」は、エンジン２２を定格回転数で回転させる状態であり、エンジン発電機２１側からの直流母線ＤＣＬ側に電力供給が可能な動作モードである。
【００４７】
このように、エンジン発電機２１（エンジン２２）は、アイドリング（低回転数）の状態と、定格回転数の状態のいずれかの状態で運転される。これは、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ため、エンジン発電機２１から電力を出力する場合は、エンジン２２をできるだけ定格回転数で運転する。
図４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。この図に示すように、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から直流母線ＤＣＬ側に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。また、エンジン２２を定格回転数で運転することにより、エンジン発電機２１の出力電圧を一定に保つことができる。
【００４８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードについては、「放電」と「充電」の２つの動作モードのいずれかが適用される。また、これに伴う２つの制御内容（「定電圧制御」と「電力指令制御」）のいずれかが適用される。「放電」は、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に放電電流を供給する動作モードであり、「充電」は、直流母線ＤＣＬ側からバッテリ５２に充電電流を供給する動作モードである。
【００４９】
そして、運転モードＡにおいては、エンジン発電機２１の動作モードは「アイドリング」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードは「放電」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容は「定電圧制御」となる。この運転モードＡは、負荷が小さい場合の給電モードであり、エンジン２２をアイドリング状態にしてエンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬへの電力の供給を遮断して、バッテリ５２のみを使用して直流母線ＤＣＬに電力を供給する。
この運転モードＡにおいては、バッテリ５２から、主には負荷４０（補機用インバータ４１及び補機４２）に電力を供給し、所望の場合にはさらに負荷３０（インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１〜Ｍ７）に電力を供給する。なお、この運転モードＡにおいて負荷３０に電力を供給する場合は、負荷３０が巻き用モータ等を駆動しない軽負荷の状態であり、バッテリ５２から電力供給が可能な範囲の負荷の場合である。
【００５０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の「定電圧制御」は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが一定値となるように、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流す電流（放電電流）を制御する動作モードである。この「定電圧制御」を行う場合、コントローラ１１内のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃを電圧検出部２０を通して検出し、この直流母線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。
【００５１】
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（補機）に電力を供給する負荷回生モードである。この運転モードＢにおいては、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードは「充電」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容は「電力指令制御」となる。
【００５２】
なお、運転モードＢにおいてエンジン発電機２１を「出力」、すなわち、エンジン２２を定格回転数で運転するが、負荷３０から回生電力が出力されることにより直流母線ＤＣＬが上昇するため、エンジン発電機２１からの出力は遮断される。この運転モードＢにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容「電力指令制御」では、運転モード制御部１３は、負荷電力判定部１４により負荷４０における要求負荷と、負荷３０から回生される回生電力の現在値を算出し、この回生電力と要求負荷（負荷４０の要求負荷）の大きさを比較し、バッテリ５２への充電電力を制御する。すなわち、運転モードＢにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の「電力指令制御」では、負荷電力（負荷３０の回生電力から負荷４０（補機）の電力を差し引いた電力値）を基に、バッテリ５２への充電電力（充電電圧及び充電電流）を制御する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からＤＣ／ＤＣコンバータ５１に出力する充電電圧設定値Ｖｓｅｔ及び充電電流設定値Ｉｓｅｔによりバッテリ５２への充電電力を制御する。
【００５３】
運転モードＣは、負荷３０及び４０が大きい高負荷状態の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、エンジン発電機２１は「出力」になり、エンジン２２が定格回転数で運転される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は「放電」で運転され、その制御内容は「電力指令制御」となる。
【００５４】
この運転モードＣでは、図５に示すように、エンジン発電機２１及び整流部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及び４０を形成するインバータＩＮＶに流れる。この運転モードＣでは、エンジン発電機２１からは許容最大電力（定格出力電力）又は許容最大電力より必要なマージン分を低減した設定電力に相当する電流Ｉｇが出力され、不足分をバッテリ５２からの電流Ｉｄで補う。
【００５５】
この運転モードＣにおける「電力指令制御」では、負荷３０及び４０における負荷を負荷電力判定部１４により判定し、エンジン発電機２１からの出力電力、及びＤＣ／ＤＣコンバータ５１（バッテリ５２）からの出力電力を制御する。すなわち、運転モードＣにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の電力指令制御では、負荷３０及び４０の電力（要求電力）からエンジン発電機２１の設定電力を差し引いた電力を算出し、この算出した電力分をバッテリ５２から出力するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１に指令する。例えば、電流指令信号Ｉｒｅｆにより、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に供給する放電電力を制御する。なお、算出した電力が負の場合（負荷電力がエンジン発電機２１の設定電力より小さい場合）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１への電力出力指令値はゼロとする。このように、運転モードＣにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の「電力指令制御」では、エンジン発電機２１を定格出力（定格回転数）で運転するため、エンジン発電機２１から出力される電力を主とし、不足分をバッテリ５２からの放電電力で賄うようにする。
【００５６】
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（補機）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。この運転モードＤにおいて、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」となりエンジン２２が定格回転数で運転される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードは「充電」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容は「ＣＣＣＶ制御」となる。
【００５７】
このＤＣ／ＤＣコンバータ５１における「ＣＣＣＶ制御」では、バッテリ５２に対して、前述した定電流定電圧充電（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、バッテリ５２の充電電圧が設定電圧に達していれば、充電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）。
なお、この運転モードＤは、後述するようにクレーン装置の待機状態における運転モードＤ１と、クレーン装置の操作状態（稼動中）における運転モードＤ２の２つの運転モードに分けられる。
【００５８】
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、エンジン発電機２１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ＤＣ／ＤＣコンバータ５１（バッテリ５２）から負荷３０及び４０に供給する。また、エンジン発電機２１のエンジン回転数を、アイドリング回転数と定格回転数の２通りとし、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬに電力を供給する場合には、エンジン２２の回転数を常に定格回転数とする。
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とともに、エンジン発電機２１から負荷に電力を供給する際に、エンジン２２を燃費効率の高い領域で運転することができる。このため、エンジン発電機２１の燃費の向上を図り、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。また、エンジン２２の回転数の制御を簡単にできる。
【００５９】
次に、上述した運転モードＡ、運転モードＢ、運転モードＣ、及び運転モードＤ（運転モードＤ１及びＤ２）との間における状態遷移について説明する。本実施形態では、後述する充電フラグと待機判定フラグの内容、及び負荷電力判定部１４における負荷電力判定の結果により各運転モードへの移行（遷移）を行い、各運転モードに応じてエンジン発電機２１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【００６０】
（運転モード遷移の判定に使用されるフラグ、及び負荷電力判定についての説明）
図６は、運転モードとそのモード遷移について説明するための図である。この図において、充電フラグは、バッテリ充電率ＳＯＣによって状態が遷移する際に使用されるフラグである。充電フラグは、バッテリ充電率ＳＯＣが低下するなどバッテリ５２が充電すべき状態にあるときにＯＮ（例えば、論理“１”の状態）、バッテリ充電率ＳＯＣが上昇するなどバッテリ５２へ充電すべきでない状態にあるときにＯＦＦ（例えば、論理“０”の状態）となるフラグである。
【００６１】
充電フラグの初期値はＯＮとし、バッテリ充電率ＳＯＣが所定の放電判定ＳＯＣを上回った場合に、充電フラグをＯＮからＯＦＦ（ＯＮ→ＯＦＦ）に遷移させる。また、後述する待機フラグがＯＦＦからＯＮ（ＯＦＦ→ＯＮ）に変化した場合に、充電フラグをＯＮからＯＦＦに遷移させる。
また、充電フラグがＯＦＦからＯＮ（ＯＦＦ→ＯＮ）に遷移するのは、バッテリ充電率ＳＯＣが所定の充電判定ＳＯＣを下回った場合である。また、後述する待機フラグがＯＮからＯＦＦ（ＯＮ→ＯＦＦ）に変化した場合に、充電フラグをＯＦＦからＯＮに遷移させる。
【００６２】
なお、上述した放電判定ＳＯＣとしてバッテリ充電率ＳＯＣの上限目安値を設定する。例えば、放電判定ＳＯＣをバッテリ充電率ＳＯＣが６０％の場合とする。また、充電判定ＳＯＣとしてバッテリ充電率ＳＯＣの下限目安値を設定する。例えば、充電判定ＳＯＣをバッテリ充電率ＳＯＣが４０％の場合とする。すなわち、バッテリ５２におけるバッテリ充電率ＳＯＣの運用幅を４０％〜６０％とする。
【００６３】
待機フラグは、荷役作業や走行の際に、クレーン操作部１１Ａに設けられた巻き、横行、走行ノッチ（あるいはレバー等）をオペレータが操作することによって状態が遷移するフラグである。この待機フラグの初期値はＯＮとし、以下の条件で遷移させる。
待機フラグがＯＮからＯＦＦ（ＯＮ→ＯＦＦ）に遷移するのは、巻き、横行、走行ノッチのいずれかがＯＮした場合に、待機フラグをＯＮからＯＦＦに遷移させる。また、この待機フラグがＯＦＦからＯＮ（ＯＦＦ→ＯＮ）に遷移するのは、巻き、横行、走行ノッチのすべてがＯＦＦした後、一定時間（例えば、３０秒）が経過しても次のノッチ操作がＯＮしない場合に、待機フラグをＯＦＦからＯＮに遷移させる。
【００６４】
また、負荷電力判定部１４により行われる負荷電力判定においては、直流母線ＤＣＬから各インバータ３１〜３５に入力される電力の総計を負荷電力として定義する。各インバータ３１〜３５は、コントローラ１１から制御情報（例えば、モータ回転方向及び回転数等）を入力して、それぞれに接続されたモータを駆動する。この場合に、各インバータ３１〜３５は、駆動するモータのトルクと回転数等の情報を検出し、この情報を制御情報としてコントローラ１１にフィードバック信号として出力する。
【００６５】
コントローラ１１では、各インバータ３１〜３５から入力したモータトルク、回転数などの情報を基に、モータＭ１〜Ｍ７における負荷電力を算出する。また、補機用インバータ４１における負荷電力を、例えば、補機の運転状態に応じて算出し、モータＭ１〜Ｍ７における負荷電力と加算して、負荷３０及び４０に於ける負荷電力の合計を算出する。そして、この負荷電力を所定の電力（放電判定電力及び回生判定電力）と比較することにより負荷電力判定を実施する。なお、放電判定電力は、エンジン発電機２１の設定電力に相当する電力であり、バッテリ５２からの放電を行うべきか否かを判定するため使用される電力である。また、回生判定電力は、負荷３０から回生される回生電力の現在値であり、負荷３０及び４０（主には負荷４０）がこの回生電力を以下であるかを判定するために使用される。
この負荷電力判定においては、負荷電力が所定の放電判定電力（例えば、エンジン発電機２１の設定電力）を上回ると判定された場合に、エンジン発電機２１とバッテリ５２の双方から直流母線ＤＣＬに電力を供給すると判定する。また、負荷電力が、回生判定電力（負荷３０から供給される回生電力の現在値）を下回ると判定された場合に、回生電力をバッテリ５２により吸収すると判定する。
【００６６】
なお、負荷３０における負荷電力の算出には、前述したように、各インバータ３１〜３５からフィードバックされたモータトルク、回転数などの信号を基に負荷電力を算出する方法を用いているが、この負荷電力の算出には、他の方法を用いることもできる。例えば、クレーン操作部１１Ａにおける操作状態（例えば、横行、走行、及び巻き用ノッチの操作状態）に応じて負荷電力を算出することもできる。負荷３０及び負荷４０に対する制御は、クレーン操作部１１Ａを通してコントローラ１１により行われる。このため、コントローラ１１内に保持された負荷３０及び４０の制御情報（負荷の駆動状態の信号）を基に、負荷の要求動力の大きさを算出することもできる。なお、より精密には、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とを基に負荷電力を計測するようにしてもよい。
【００６７】
（運転モードＤ１と運転モードＤ２についての説明）
運転モードＤ１とＤ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容が同じであるが、バッテリ充電の際の充電電圧設定値Ｖｓｅｔを変える。この場合に、クレーン操作中（クレーン稼動中）の運転モードＤ１では、充電フラグがＯＦＦになってもＣＣ−ＣＶ制御により充電が継続されるため、バッテリ５２に流れる充電電流値を制限しバッテリ充電率ＳＯＣが急速に上昇しないようにする。これは、バッテリ充電率ＳＯＣを上昇させ過ぎると、次に運転モードＢに移行した場合に回生電力を吸収できない事態が生じる（回生電力を有効に利用できない）ので、これを回避するために運転モードＤ１ではバッテリ５２への充電速度を低く抑える。
【００６８】
図７は、ＣＣ−ＣＶ充電について説明するための模式図である。
図７（Ａ）は、横軸にバッテリ充電率ＳＯＣ［％］をとり、縦軸にＯＣＶ値（バッテリ開放電圧）をとり、運転モードＤ１及びＤ２における充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１及びＶｓｅｔ２と、バッテリ充電率ＳＯＣとの関係を模式的に示したものである。
この図に示すように、運転モードＤ１では、例えば、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１［Ｖ］を充電判定ＳＯＣ（４０％）に該当するＯＣＶ値にする。すなわち、バッテリ５２では、バッテリ充電率ＳＯＣが上昇すると運転モードＢに移行した場合に回生電力を受け入れられなくなるため低めの充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１に設定する。
一方、待機中の運転モードＤ２では、待機中のエンジン発電機２１のアイドリング時間を長くするためバッテリ５２の充電速度を早くする。このため、バッテリ５２を急速充電できるように充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２［Ｖ］を高くする。例えば、図７（Ａ）に示すように、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２を放電判定ＳＯＣ（６０％）に該当するＯＣＶ値にする。すなわち、運転モードＤ２では、バッテリ５２をバッテリ充電率ＳＯＣが６０％になるように急速充電する。
【００６９】
図７（Ｂ）は、バッテリ５２に対する充電電圧設定値と、充電電圧の関係を示す図であり、横軸に時間ｔをとり、縦軸にバッテリ充電電圧Ｖｂａｔをとり、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１と充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２のそれぞれに対応する充電電圧カーブを並べて示したものである。また、図７（Ｃ）は、横軸に時間ｔをとり、縦軸にバッテリ充電電流Ｉｃｈｇをとり、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１と充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２のそれぞれに対応する充電電流の変化を示したものである。
【００７０】
充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１の場合は、図７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０においてバッテリ５２への充電が開始されると、充電電圧曲線ｄ１で示す充電カーブによりバッテリ５２が充電され、時刻ｔ１において、バッテリ充電電圧が概略電圧設定値Ｖｓｅｔ１のレベル（充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１よりやや低いレベル）まで充電される。この充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１の場合、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間はＣＣ充電（定電流Ｉｃｃによる充電）が、時刻ｔ１以降はＣＶ充電（定電圧充電）が行われる。この時刻ｔ１以後のＣＶ充電では、充電電流曲線ｄ１で示す充電電流カーブのように、時間ｔの経過とともに次第に充電電流が減少する。
【００７１】
また、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２（Ｖｓｅｔ２＞Ｖｓｅｔ１）の場合は、図７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０においてバッテリ５２への充電を開始されると、充電電圧曲線ｄ２で示す充電カーブによりバッテリ５２が充電され、時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）において、バッテリ充電電圧が概略電圧設定値Ｖｓｅｔ２のレベル（充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２よりやや低いレベル）まで充電される。この充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１の場合、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２の間はＣＣ充電（定電流Ｉｃｃによる充電）が、時刻ｔ２以降はＣＶ充電（定電圧充電）が行われ、この時刻ｔ２以後のＣＶ充電では、充電電流曲線ｄ２で示す充電電流カーブのように、時間ｔの経過とともに次第に充電電流が減少する。
【００７２】
このように、バッテリ充電電圧を充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１のように低く設定すると、ＣＣ充電期間が短くなり、放電判定ＳＯＣ（例えば、６０％）に到達するまでＣＶ充電期間が長くなり、バッテリ充電率ＳＯＣが急速に上昇しないようにすることができる。一方、バッテリ充電電圧を充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２のように高く設定すると、ＣＣ充電期間が長くなり、放電判定ＳＯＣ（例えば、６０％）に到達するまでＣＶ充電期間が短くなり、バッテリ５２を急速充電することができる。
【００７３】
（充電フラグ、待機フラグ、負荷電力判定による運転モードの状態遷移の説明）
上記、充電フラグ、待機フラグ、及び負荷電力判定を用いた運転モードの状態遷移について、図６を参照して説明する。クレーン制御装置が起動されると、最初に、待機中である運転モードＤ２に移行し、充電フラグをＯＮにし、待機フラグをＯＮにし、エンジン発電機２１の動作モードを「出力（定格回転数で運転）」にして、バッテリ５２への充電を開始する。
この運転モードＤ２では、バッテリ充電電圧の電圧設定値Ｖｓｅｔを高く設定し、バッテリ５２へ急速充電を行う。そして、この運転モードＤ１の状態において、充電フラグがＯＦＦ、すなわち、バッテリ５２への充電が完了すると運転モードＡに移行し（ステップＳ８）、エンジン発電機２１の動作モードを「アイドリング（アイドリング回転数）」にして待機する（ステップＳ８）。
【００７４】
この運転モードＡでは、バッテリ５２から負荷４０（補機）に電力が供給される（負荷３０が軽負荷の場合には、負荷３０へも電力が供給される）。そして、運転モードＡにおいて、充電フラグがＯＮ、すなわち、待機中においてバッテリ５２への充電が必要になった場合は、運転モードＤ２に再度移行し（ステップＳ２）、エンジン発電機２１の動作モードを「出力」にしてバッテリ５２への充電を行う。
【００７５】
また、待機中の運転モードＤ２において、待機フラグがＯＦＦになった場合、すなわち、クレーン操作が開始された場合は、運転モードＤ１に移行する（ステップＳ９）。同様に、待機中の運転モードＡにおいて、待機フラグがＯＦＦになった場合、すなわち、クレーン操作が開始された場合は、運転モードＤ１に移行する（ステップＳ１）。
【００７６】
この運転モードＤ１では、待機フラグがＯＦＦ（クレーン稼動中）の状態あり、また、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」になっている。この運転モードＤ１の状態において、負荷電力判定部１４により負荷電力判定が行われる。この負荷電力判定では、負荷電力と回生判定電力との比較、及び負荷電力と放電判定電力との比較が行われる。
この運転モードＤ１における負荷電力判定において、負荷電力が回生判定電力より小さい（負荷電力＜回生判定電力）と判定された場合は、バッテリ５２から負荷への電力供給が可能であるため、運転モードＢに移行する（ステップＳ６）。また、負荷電力が放電判定電力より大きい（負荷電力＞放電判定電力）と判定された場合は、エンジン発電機２１とバッテリ５２に両方から負荷に電力供給を行う必要があるため、運転モードＣに移行する（ステップＳ７）。
【００７７】
また、運転モードＤ１において、負荷電力が、回生判定電力より大きく、放電判定電力より小さい（回生判定電力≦負荷電力≦放電判定電力）と判定された場合は運転モードＤ１の状態を維持し、エンジン発電機２１から負荷４０（負荷３０が軽負荷の場合は負荷３０にも）に電力を供給するとともに、バッテリ５２への低速充電を行う。
また、運転モードＤ１の状態において、横行、走行、及び巻き等のノッチ操作が全て停止した場合は、所定時間（例えば、３０秒）が経過するのを待って待機フラグをＯＮにする。この待機フラグがＯＮになることにより、運転モードＤ１から待機中である運転モードＡに移行する（ステップＳ５）。
【００７８】
なお、負荷電力判定部１４における負荷電力判定結果のデータは、充電フラグや待機フラグと同様に、フラグの形式で保持するようにしてもよい。例えば、回生判定フラグ（第３のフラグ）や、放電判定フラグを設け、負荷３０から直流母線ＤＣＬ側に回生電力が供給される場合（「負荷電力＜回生判定電力」の場合）に、回生判定フラグ（第３のフラグ）をＯＮにし、また、負荷電力が「負荷電力＞放電判定電力」の場合に、放電判定フラグをＯＮにする。
【００７９】
運転モードＢは、負荷からの回生電力により、補機である負荷４０に電力を供給するとともに、バッテリ５２へ充電を行うモードである。この運転モードＢの状態においては、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」であるが、負荷３０からの回生電力が直流母線ＤＣＬに供給されており、直流母線ＤＣＬの電圧が整流部２４の出力電圧以上であるため、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬへの電力供給は停止される。
この運転モードＢにおいては、負荷電力と回生判定電力とを比較する負荷電力判定が常に行われる。そして、負荷電力が回生判定電力以上（負荷電力≧回生判定電力）になった場合は、モードＤ１に移行し（ステップＳ６）、エンジン発電機２１から負荷３０及び負荷４０へ電力を供給し、また、エンジン発電機２１からバッテリ５２に充電電流を供給する。
【００８０】
運転モードＣは、エンジン発電機２１とバッテリ５２の両方から負荷３０及び４０に電力を供給するモードである。この運転モードＣにおいては、負荷電力と放電判定電力とを比較する負荷電力判定が常に行われる。そして、負荷電力が放電判定電力以下（負荷電力≦放電判定電力）になった場合は、運転モードＤ１に移行し（ステップＳ４）、エンジン発電機２１から負荷３０及び負荷４０へ電力を供給し、また、エンジン発電機２１からバッテリ５２に充電電流を供給する。
このように、本発明のクレーン制御装置１００では、待機フラグ及び充電フラグの内容と、負荷電力判定部１４における負荷判定結果とに基づき、適宜に運転モードを選択して、エンジン発電機２１およびＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御することができる。
【００８１】
以上説明したように、本発明のクレーン制御装置では、エンジン発電機２１の動作モードは「アイドリング（アイドリング回転数での運転）」と「出力（定格回転数での運転）」の２つの状態のみのため、エンジン発電機２１から負荷に電力を供給する際には、エンジン発電機２１（より正確にはエンジン２２）を燃費効率の高い定格回転数で運転することができ、エンジン発電機２１の燃費効率が向上する。また、待機中は、バッテリ５２への充電速度を速めて、エンジン２２のアイドリング（または発電機オフ）の期間を長くするため、さらにエンジン発電機２１の燃費が向上する。さらに、エンジン発電機２１の回転数は、「アイドリング回転数」と「定格回転数」のみとなり、エンジン発電機２１の複雑な回転数制御が不要となる。またさらに、エンジン発電機２１の出力電圧は一定となり、またエンジン発電機２１の出力は整流部２４内の整流器に直結するため電圧昇圧装置が不要となる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と上述した実施形態との対応関係について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１に示すクレーン装置（トランスファクレーン）１が対応する。また、本発明におけるハイブリッド式駆動装置及びクレーン制御装置は、図２に示すクレーン制御装置１００が対応する。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が対応し、本発明における発電機は、エンジン発電機２１（より正確には発電機２３と整流部２４）が対応する。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が対応する。また、本発明におけるバッテリはバッテリ５２が対応する。
【００８３】
また、本発明における第１の負荷は、図２に示す負荷３０が対応し、この負荷３０には、横行用のインバータ３１及びモータＭ１と、走行用（及び小旋回用）のインバータ３２及びモータＭ２、Ｍ３と、走行用のインバータ３３とモータＭ４と、巻き用（及び走行用）のインバータ３４、３５及びモータＭ５、Ｍ６、Ｍ７と、が含まれる。また、第２の負荷は、補機専用の補機用インバータ４１及び補機４２等の負荷４０が対応する。なお、ここで、負荷３０は回生動作を行う負荷であり、負荷４０は回生動作を行わない負荷である。
【００８４】
また、本発明における制御部は、コントローラ１１が対応する。また、本発明における高負荷状態は、クレーン装置の稼動中（横行、走行、巻き上げ等を行う状態）における第１の負荷３０の負荷状態が対応し、本発明における低負荷状態は、クレーン装置の待機中（横行、走行、巻き上げ等を行わない状態）における第１の負荷３０の負荷状態が対応する。また、本発明における発電機の発電電力は、エンジン発電機２１の設定電力が対応し、本発明における所定の放電判定電力は、エンジン発電機２１の設定電力が対応する。
【００８５】
また、本発明における回路（発電機、第１の負荷、第２の負荷、及び蓄電装置を相互に接続する回路）は、図２に示すように、直流母線ＤＣＬで相互に接続される回路６０（インバータ３１〜３５と、補機用インバータ４１と、整流部２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１）が対応する。また、本発明における第１のフラグは充電フラグが対応し、この充電フラグは、バッテリ充電率ＳＯＣを基に、バッテリ５２への充電が必要であること、あるいはバッテリ５２へ充電を行うべきでないことを示すフラグである。また、本発明における第２のフラグは待機フラグが対応し、この待機フラグは、クレーン装置が待機中であるか、または稼動中（荷役作業や走行中）であるかを示すフラグである。また、本発明における第３のフラグは、負荷電力判定部１４における負荷判定結果を示すフラグであり、例えば、負荷３０から直流母線ＤＣＬ側に回生電流が供給されているか否かを示す回生判定フラグである。
【００８６】
（１）そして、上記実施形態において、ハイブリッド式駆動装置（クレーン制御装置１００）は、エンジン２２と、エンジン２２によって駆動されるエンジン発電機２１と、エンジン発電機２１から電力の供給を受ける、第１の負荷３０と、この第１の負荷３０より小さい第２の負荷４０と、エンジン発電機２１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、第１の負荷３０、第２の負荷４０、及び蓄電装置５０を相互に接続する回路６０の動作を制御するとともに、エンジン２２の出力を高低いずれかの状態に切り替える制御部（コントローラ１１）と、を備えて構成される。
このような構成のハイブリッド式駆動装置（例えば、クレーン制御装置１００）では、エンジン発電機２１を駆動するエンジン２２の出力（回転数）を、低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれかの状態で運転する。そして、エンジン発電機２１から負荷側（直流母線ＤＣＬ側）に電力を供給する際には、エンジン２２の出力を常に高出力（例えば、定格回転数）にする。
これにより、エンジン発電機２１から負荷側に電力を供給する際には、エンジン２２を高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。さらには、エンジン２２を低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれか２つの状態だけで運転することにより、エンジン発電機２１の回転数制御を簡単にできる。
【００８７】
（２）また、上記実施形態において、第１の負荷３０は、所定の値より負荷が高い高負荷状態と、該所定の値より負荷が低い低負荷状態との間で負荷が変動する負荷であり、制御部（コントローラ１１）は、第１の負荷３０が高低いずれの負荷状態であるかによってエンジン２２の出力及び回路６０の動作状態を切り替える。
このような構成のハイブリッド式駆動装置は、第１の負荷３０は、高負荷状態（例えば、クレーン稼動中（荷役作業や走行中）の負荷）と、低負荷状態（例えば、クレーン待機中の負荷）との間で負荷が変動する負荷であり、制御部（コントローラ１１）は、第１の負荷３０が高低いずれの負荷状態であるかによってエンジン２２の出力及び回路６０の動作を切り替える。
これにより、負荷３０が高負荷状態（例えば、クレーン稼動中）であるか、または、低負荷状態（例えば、クレーン待機中）であるかに応じて、第１の負荷３０及び第２の負荷４０への電力供給を、エンジン発電機２１で行うか、エンジン発電機２１と蓄電装置５０とで行うか、あるいは蓄電装置５０で行うかを選択することができる。さらに、エンジン発電機２１から負荷電力に電力を供給する際には、エンジン２２を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。
【００８８】
（３）また、上記実施形態において、制御部（コントローラ１１）は、蓄電装置５０のバッテリ充電率ＳＯＣの大きさによって切り替えられる第１のフラグ（充電フラグ）と、負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって切り替えられる第２のフラグ（待機フラグ）と、回路側（直流母線ＤＣＬ側）に第１の負荷３０から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグ（例えば、負荷電力判定部１４における負荷電力判定結果のデータにより生成される回生判定フラグ）と、の状態がいずれの組み合わせにあるかによってエンジンの出力及び回路６０の動作を切り替える。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、バッテリ５２への充電が必要か否かを示す第１のフラグ（充電フラグ）と、負荷が高低いずれの負荷状態であるか（例えば、クレーン装置が稼動中であるか待機中であるかを）を示す第２のフラグ（待機フラグ）と、回路側（直流母線ＤＣＬ側）に第１の負荷３０から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグ（回生判定フラグ）との、各フラグの内容に応じてエンジン２２の出力及び回路６０の動作を切り替える。
これにより、バッテリ５２への充電が必要であるか否かと、負荷３０及び４０の負荷状態と、負荷３０から回生電力が供給されるか否かに応じて変化するフラグの内容に応じて、適宜に運転モードを選択して、エンジン２２の出力（アイドリングにするか定格回転数で運転するか）を切り替え、また、回路６０の動作状態を切り替えることができる。
【００８９】
（４）また、上記実施形態において、第３のフラグに代えて、負荷電力と、発電機の発電電力（エンジン発電機２１の設定電力）と、回生電力との大小比較によって制御を行う。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、バッテリへの充電が必要か否かを示す第１のフラグ（充電フラグ）と、負荷が高低いずれの負荷状態であるか（例えば、クレーン装置が稼動中か待機中かを）を示す第２のフラグ（待機フラグ）と、負荷電力判定部１４による負荷電力判定結果（負荷電力と、エンジン発電機２１の設定電力と、回生電力との比較結果）との内容に応じてエンジン２２の出力及び回路６０の動作を切り替える。
これにより、バッテリへの充電が必要であるか否かと、負荷３０及び４０の負荷状態と、負荷電力判定部１４による負荷電力判定結果に応じて、適宜に運転モードを選択して、エンジン２２の出力（アイドリングにするか定格回転数で運転するか）を切り替え、また、回路６０の動作を切り替えることができる。
【００９０】
（５）また、上記実施形態において、第２のフラグ（待機フラグ）による制御において、外部から供給される制御指令（例えば、ノッチ操作信号）に応じてエンジン２２の出力、及び回路６０の動作状態の切り替えタイミングを変更する。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、例えば、横行、走行、及び巻き等のノッチ操作が行われなくなった場合（負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行した場合）に待機フラグがＯＮになるが、この場合に、所定時間（例えば、３０秒）が経過した後に待機フラグをＯＮにし、この後に運転モードを選択し、エンジン２２の出力、及び回路６０の動作を低負荷状態である動作に切り替える。すなわち、ノッチ操作を終了し、負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行した場合において、エンジン２２の出力や回路６０の動作状態を、所定時間だけ高負荷状態に対応する運転モード（例えば、エンジン２２を定格回転数で運転）に維持する。
これにより、負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行し、すぐに高負荷状態に戻る場合において、エンジン２２の出力をアイドリング状態にすることなく、定格回転数での運転状態を維持することができる。このため、エンジン２２の再起動に要する時間を省略でき、負荷が増大する際にエンジン発電機２１の即応性を向上させることができる。
【００９１】
（６）また、上記実施形態において、制御部（コントローラ１１）は、エンジン発電機２１からの電力を遮断して蓄電装置５０から負荷３０及び４０（主には負荷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、エンジン発電機２１からの電力を遮断して負荷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、エンジン発電機２１及び蓄電装置５０から負荷３０、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、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のいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、さらに、制御部（コントローラ１１）は、運転モードＡでは、エンジン２２を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、エンジン２２を定格回転数で運転する出力状態にする。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、運転モードＡでは、エンジン２２を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、エンジン２２を定格回転数で運転する出力状態にする。
これにより、エンジン発電機２１から負荷側に電力を供給する際には、エンジン２２を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。さらには、エンジン２２を低出力（アイドリング回転数）と高出力（定格回転数）のいずれか２つの状態だけで運転することにより、エンジン発電機２１の回転数制御を簡単にできる。
【００９２】
（７）また、上記実施形態において、運転モードＤは、さらに２つの運転モードＤ１と運転モードＤ２とに分けられ、運転モードＤ１は、負荷３０及び４０が所定の値より大きい高負荷状態であり、かつ負荷３０及び４０が第１の負荷３０から回生される回生電力より大きく、かつ所定の放電判定電力（エンジン発電機２１の設定電力）より小さい状態において選択され、運転モードＤ２は、負荷３０及び４０が所定の値より小さい低負荷状態であり、かつ第１のフラグ（充電フラグ）によりバッテリ５２への充電が要求されている状態において選択される。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、バッテリ５２を充電する際には、負荷の状態と、第１のフラグ（充電フラグ）の状態とに応じて、２つの運転モードＤ１及びＤ２のいずれかを選択する。
これにより、負荷が高負荷状態にある場合と、負荷が低負荷状態にある場合とのそれぞれの場合に応じて、バッテリ５２への充電速度を変化させることができる。
【００９３】
（８）また、上記実施形態において、運転モードＤ１及び運転モードＤ２においてはバッテリ５２へＣＣ−ＣＶ充電が行われ、運転モードＤ１におけるバッテリへの第１の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１は、運転モードＤ２におけるバッテリへの第２の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２より小さく設定され（第１の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１＜第２の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２）、運転モードＤ１におけるバッテリ５２への充電速度が、運転モードＤ２における前記バッテリへの充電速度よりも遅くなるように設定される。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、運転モードＤ１（高負荷状態におけるバッテリ充電モード）における充電速度を、運転モードＤ２（低負荷状態におけるバッテリ充電モード）より遅くする。
これにより、運転モードＤ２（低負荷状態）では、バッテリ５２へ急速充電を行うことによりバッテリ５２への充電を速やかに完了させ、エンジン２２のアイドリング時間を長くできる。また、運転モードＤ１（高負荷状態）では、バッテリ５２への充電速度を遅くしてバッテリ充電率ＳＯＣの上昇を抑え、負荷３０から回生電力が還される際に、この回生電力を吸収できない事態が生じることを抑止できる。
【００９４】
（９）また、クレーン制御装置１００は、上記ハイブリッド式駆動装置を備える。
これにより、クレーン制御装置において、エンジン発電機２１から負荷側に電力を供給する際には、エンジン２２を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。さらには、エンジン２２を低出力（アイドリング回転数）と高出力（定格回転数）のいずれか２つの状態だけで運転することにより、エンジン発電機２１の回転数制御が簡単になる。
【００９５】
（１０）また、クレーン装置１は、上記クレーン制御装置１００を備える。
これにより、クレーン装置１において、エンジン発電機２１の燃費を向上させることができる。
【００９６】
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】
【００９７】
１ クレーン装置
１００ クレーン制御装置
１１ コントローラ
１１Ａ クレーン操作部
１２ 負荷装置制御部
１３ 運転モード制御部
１４ 負荷電力判定部
１５ エンジン制御部
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部
１７ 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 整流部
２５ 回生抵抗
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）
５３ ＳＯＣ検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機と蓄電装置とによりモータ等の負荷を駆動するハイブリッド式駆動装置に関し、特に、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（荷役作業）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、関連するクレーン装置（図８）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設備へ電力を供給している。所謂、ハイブリッド型のクレーン装置である。
【０００８】
しかしながら、図８に示す特許文献１のクレーン装置では、負荷が小さい場合はエンジンの回転数を抑えてエンジンの燃費の改善を図っている。このため、エンジンの回転数が低い場合には直流発電機１２の出力電圧も低くなり、発電した電圧を上げるための昇圧装置１３が必要となり、機器構成が複雑となるという問題があった。また、エンジン発電機を制御するためのコントローラ７において、エンジン発電機の回転数を細かく制御する必要があり、エンジン回転数の制御ロジックが複雑となるという問題があった。さらに、エンジン回転数を細かく制御することにより、エンジン回転数を定格回転数以外の領域（エンジンの燃費効率の悪い領域）で運転する期間が長くなり、その分、エンジン発電機の燃費効率を低下させるという問題があった。
【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、発電機から負荷側に電力を供給する際には、エンジン（原動機）を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転することによりエンジンの燃費を向上させ、さらには、エンジンの回転数制御を簡単にできる、ハイブリッド式駆動装置、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、本発明のハイブリッド式駆動装置は、原動機と、前記原動機によって駆動される発電機と、前記発電機から電力の供給を受ける負荷であって、第１の負荷と、この第１の負荷より小さい第２の負荷とを含む負荷と、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、第１の負荷、第２の負荷、及び蓄電装置を相互に接続する回路の動作を制御するとともに、前記原動機の出力を高低いずれかの状態に切り替える制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記第１の負荷は、所定の値より負荷が大きい高負荷状態と、該所定の値より負荷が小さい低負荷状態との間で負荷が変動する負荷であり、前記制御部は、前記第１の負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作状態を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記制御部は、前記蓄電装置のバッテリ充電率ＳＯＣの大きさによって切り替えられる第１のフラグと、前記負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって切り替えられる第２のフラグと、前記回路側に前記第１の負荷から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグと、の状態がいずれの組み合わせにあるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記第３のフラグに代えて、負荷電力と、発電機の発電電力と、回生電力との大小比較によって制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記第２のフラグによる制御において、外部から供給される制御指令に応じて切り替えタイミングを変更することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、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、前記発電機からの電力を遮断して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、さらに、前記制御部は、前記運転モードＡでは、前記原動機を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、前記運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、前記原動機を定格回転数で運転する出力状態にすることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記運転モードＤは、さらに２つの運転モードＤ１と運転モードＤ２とに分けられ、前記運転モードＤ１は、前記負荷が前記所定の値より大きい高負荷状態であり、かつ前記負荷が前記第１の負荷から回生される回生電力より大きく、かつ所定の放電判定電力より小さい状態において選択され、前記運転モードＤ２は、前記負荷が前記所定の値より小さい低負荷状態であり、かつ前記第１のフラグにより蓄電装置への充電が要求されている状態において選択されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のハイブリッド式駆動装置は、前記運転モードＤ１及び運転モードＤ２においては前記バッテリへＣＣ−ＣＶ充電が行われ、前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第１の充電電圧設定値は、前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第２の充電電圧設定値より小さく設定され（第１の充電電圧設定値＜第２の充電電圧設定値）、前記運転モードＤ１における前記バッテリへの充電速度が、前記運転モードＤ２における前記バッテリへの充電速度よりも遅くなるように設定され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、荷役作業を行うクレーン装置のクレーン制御装置であって、上記のいずれかのハイブリッド式駆動装置を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のクレーン装置は、上記クレーン制御装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のハイブリッド式駆動装置（例えば、クレーン制御装置）は、エンジン発電機を駆動する原動機の出力（回転数）を、低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれかの状態で運転する。そして、発電機から負荷に電力を供給する際には、原動機を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させる。これにより、原動機の燃費を向上させることができる。さらには、原動機を低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれかの状態で運転することにより、原動機（発電機）の回転数制御を簡単にできる。
【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装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】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３】運転モードについて説明するための図である。
【図４】エンジンの燃費特性を示す図である。
【図５】運転モードＣについて説明するための図である。
【図６】運転モードとそのモード遷移について説明するための図である。
【図７】ＣＣ−ＣＶ充電について説明するための模式図である。
【図８】従来のエンジン発電機を備えるクレーン制御装置の例を示す図である。
【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１は、本発明の実施形態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）としてのクレーン装置１の全体構成を示す斜視図である。このクレーン装置１は、タイヤ式クレーン装置（ＲＴＧ；Ｒｕｂｂｅｒ−Ｔｉｒｅｄ−Ｇａｎｔｒｙｃｒａｎｅ ）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。
このクレーン装置１は、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】
（クレーン制御装置の構成の説明）
図２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、クレーン装置（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、クレーン制御装置１００は、エンジン発電機２１とバッテリ５２とを駆動源としてモータ等の負荷３０及び４０を駆動する、すなわち、クレーン制御装置１００は、エンジン発電機２１とバッテリ５２との２種類の駆動源を組み合わせて使用するためハイブリッド式の駆動装置（「ハイブリッド式駆動装置」）とも呼ばれる。
【００２４】
図２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、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７を含んで形成される、力行と回生を行う負荷である。また、負荷４０は、補機を駆動するための専用の補機用インバータ４１と補機４２とを含んで形成される、力行のみで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、クレーン装置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の出力側には整流部２４が接続されている。発電機２３の交流出力電力は、整流部２４により直流電力に変換される。この整流部２４として、例えば、ダイードの３相ブリッジ回路と平滑用のコンデンサ（図示せず）を用いて構成することができる。なお、この整流部２４としては、入力される交流電圧を位相制御して所望の電圧値の直流電圧を出力するコンバータを使用することもできる。
【００２６】
この整流部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、直流母線ＤＣＬを通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に出力される。整流部２４では、直流母線ＤＣＬの電圧が所定の電圧値を下回った場合、すなわち、直流母線ＤＣＬの電圧が、エンジン２２が定格回転数で運転される場合のエンジン発電機２１の出力電圧（より正確には整流部２４の出力電圧）より小さくなった場合に、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬに直流電力が出力される。
【００２７】
直流母線ＤＣＬには、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ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１２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。
【００２８】
また、インバータ３２は、走行Ｎｏ．３用モータＭ２と小旋回用モータＭ３とを駆動するためのインバータであり、コンタクタｋ１により小旋回用モータＭ３を選択し、コンタクタｋ２により走行Ｎｏ．３用モータＭ２を選択して駆動する。このインバータ３２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１２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）に変換して走行用モータＭ２または小旋回用モータＭ３を駆動する。
インバータ３３は、走行Ｎｏ．４用モータＭ４を駆動するためのインバータであり、このインバータ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１２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Ｎｏ４用モータＭ４を駆動する。
【００２９】
インバータ３４は、走行Ｎｏ．２用モータＭ６または巻き用モータＭ５を駆動するためのインバータであり、コンタクタｋ４により走行Ｎｏ．２用モータＭ６を選択し、コンタクタｋ３により巻き用モータＭ５を選択して駆動する。また、インバータ３５は、走行Ｎｏ．１用モータＭ７または巻き用モータＭ５を駆動するためのインバータであり、コンタクタｋ５により走行Ｎｏ．１用モータＭ７を選択し、コンタクタｋ３により巻き用モータＭ５を選択して駆動する。このように、インバータ３４及び３５は、巻き用モータＭ５を駆動する際には、コンタクタｋ３を閉じて、並列構成のインバータとして動作する。
【００３０】
インバータ３４は、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１２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）に変換して巻き用モータＭ５、または走行Ｎｏ．２用モータＭ６を駆動する。インバータ３５は、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１２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）に変換して巻き用モータＭ５、または走行Ｎｏ．１用モータＭ７を駆動する。
【００３１】
また、各インバータ３１〜３５は、駆動するモータの回転数ωｒとトルク電流Ｉｔ（いずれも図示せず）の検出機能を備えており、このモータの回転数ωｒとトルク電流Ｉｔの信号をコントローラ１１内の負荷電力判定部１４に向けて出力する。負荷電力判定部１４では、モータの回転数ωｒとトルク電流Ｉｔの信号を乗算することにより、各モータＭ１〜Ｍ７における負荷の大きさ（負荷電力∝ωｒ×Ｉｔ）を算出する。なお、市販のインバータ（例えば、ベクトル制御用のインバータ）については、モータトルク信号及びモータ回転数の信号を外部出力するように構成されているものが多い。
【００３２】
また、インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１〜Ｍ７を含んで形成される負荷３０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。
例えば、横行用モータＭ１、及び走行用モータＭ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７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、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７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、後述する巻き用のモータＭ５に比べて少ない。
【００３３】
一方、巻き用のモータＭ５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Ｍ５から連続して回生される。この巻き用のモータＭ５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、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ７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３０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。
【００３４】
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、回生モードの動作を行わない負荷である。
【００３５】
また、回生抵抗Ｒ２５は、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタ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（過電圧検出値）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。
【００３６】
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ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００３７】
クレーン装置１において、補機のみを運転するなどの軽負荷時には、エンジン発電機２１内のエンジン２２をアイドリング状態（アイドリング回転数）にし、バッテリ５２のみから負荷４０に電力を供給する。また、荷役作業中の重負荷時においては、エンジン発電機２１を定格回転数で運転して負荷３０及び４０に電力を供給するとともに、バッテリ５２からも電力を供給する。これにより、クレーン装置１の待機中の軽負荷時には、バッテリ５２から負荷４０に電力を供給してエンジン２２のアイドリング時間を長くできるようにし、また、重負荷時荷役作業中にはバッテリ５２からも電力を供給するようにして、エンジン発電機２１の燃費を全体として向上させている。また、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。
【００３８】
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の情報は、信号ＳＯＣとしてコントローラ１１内の運転モード制御部１３に出力される。
【００３９】
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〜Ｍ７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２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たものである。このコントローラ１１は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、シーケンサとも呼ばれる）で構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、エンジン発電機２１、各インバータ３１〜３５、及び補機用インバータ４１との間で各種の制御信号をやりとりすることにより、これらの機器を制御する。
【００４０】
コントローラ１１内には、負荷装置制御部１２と、運転モード制御部１３と、この運転モード制御部１３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１３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。また、コントローラ１１には、クレーン操作部１１Ａからの操作信号が入力される。このクレーン操作部１１Ａ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１１Ａは、クレーン運転者が行うノッチ操作（あるいは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、コントローラ１１内の負荷装置制御部１２に出力する。
【００４１】
負荷装置制御部１２は、クレーン操作部１１Ａから出力される操作信号を入力し、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〜Ｍ７の駆動を制御する。例えば、モータＭ１〜Ｍ７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１２は、補機用インバータ４１及び補機４２の駆動を制御する。
【００４２】
運転モード制御部１３は、負荷装置制御部１２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）や、バッテリ充電率ＳＯＣや、負荷３０及び４０の要求動力に応じて、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。すなわち、運転モード制御部１３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。
この運転モード制御部１３では、エンジン２２をアイドリング状態（あるいはアイドリングストップ（エンジン停止）状態）、または定格回転数の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４２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２２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。エンジン制御部１５は、運転モード制御部１３から出力される指令信号に従い、エンジン２２を、アイドリン回転数（あるいはアイドリングストップ）、または定格回転数のいずれかの運転状態になるように制御する。
また、この運転モード制御部１３には、駆動する負荷３０及び４０の負荷電力の大きさを判定する負荷電力判定部１４が含まれる。この負荷電力判定部１４の動作については後述する。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、運転モード制御部１３から出力される制御信号を入力とし、この制御信号に従い、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、所定の運転モード（例えば、後述する運転モードＡ）において、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に流す充電電流を制御する。この運転モードＡにおいては、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、運転モードＡにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６から出力される電流指令信号Ｉｒｅｆによりバッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流す放電電流を制御することにより、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが所定の一定値になるように定電圧制御する。これにより負荷４０等に必要な電力が自動的に供給される。
【００４４】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６内には、ＣＣ−ＣＶ充電制御部１７を有している。このＣＣ−ＣＶ充電制御部１７は、所定の運転モード（例えば、後述する運転モードＤ）において、直流母線ＤＣＬ側からバッテリ５２に充電電流を流して充電行う場合に、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。このＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からＤＣ／ＤＣコンバータ５１に向けて充電電圧設定値Ｖｓｅｔ及び充電電流設定値Ｉｓｅｔの信号が出力される。この充電電圧設定値Ｖｓｅｔの信号は、バッテリ５２を充電する際にバッテリ５２に印加する充電電圧を設定するための信号であり、この充電電圧設定値Ｖｓｅｔを変化させることにより、バッテリ５２を充電する際の充電速度を変化させる。また、ＣＣ充電を行う際に、充電電流（定電流ＣＣ）を充電電流設定値Ｉｓｅｔにより設定する。なお、充電電圧設定値Ｖｓｅｔの詳細については後述する。
【００４５】
（運転モードの説明）
図３は、クレーン制御装置１００における運転モードについて説明するための図である。この図では、各運転モードＡ〜Ｄに対応させて、エンジン発電機２１の動作モード、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードと制御内容、及び各機器間における電力の流れを表で示している。
この図に示すように、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及びＭ４、小旋回用モータＭ３、巻き用モータＭ５、走行用モータＭ６及びＭ７）と、負荷４０（補機）の運転状態に応じて、４つの運転モード、すなわち、運転モードＡ、運転モードＢ、運転モードＣ、及び運転モードＤがある。
【００４６】
この運転モードＡ〜Ｄにおいて、エンジン発電機２１の動作モードについては、「アイドリング」と「出力」の２つの動作モードのいずれかが適用される。「アイドリング」は、負荷が小さい場合にエンジン発電機２１の回転数を低減し、エンジン発電機２１側からの電力供給を停止することにより、燃料消費を低減するためのモードである。なお「アイドリング」においては、エンジン発電機２１（より正確にはエンジン２２）のアイドリング回転数を維持する運用方法の他に、エンジン発電機２１を停止する運用方法を用いてもよい。また、「出力」は、エンジン２２を定格回転数で回転させる状態であり、エンジン発電機２１側からの直流母線ＤＣＬ側に電力供給が可能な動作モードである。
【００４７】
このように、エンジン発電機２１（エンジン２２）は、アイドリング（低回転数）の状態と、定格回転数の状態のいずれかの状態で運転される。これは、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ため、エンジン発電機２１から電力を出力する場合は、エンジン２２をできるだけ定格回転数で運転する。
図４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。この図に示すように、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から直流母線ＤＣＬ側に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。また、エンジン２２を定格回転数で運転することにより、エンジン発電機２１の出力電圧を一定に保つことができる。
【００４８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードについては、「放電」と「充電」の２つの動作モードのいずれかが適用される。また、これに伴う２つの制御内容（「定電圧制御」と「電力指令制御」）のいずれかが適用される。「放電」は、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に放電電流を供給する動作モードであり、「充電」は、直流母線ＤＣＬ側からバッテリ５２に充電電流を供給する動作モードである。
【００４９】
そして、運転モードＡにおいては、エンジン発電機２１の動作モードは「アイドリング」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードは「放電」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容は「定電圧制御」となる。この運転モードＡは、負荷が小さい場合の給電モードであり、エンジン２２をアイドリング状態にしてエンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬへの電力の供給を遮断して、バッテリ５２のみを使用して直流母線ＤＣＬに電力を供給する。
この運転モードＡにおいては、バッテリ５２から、主には負荷４０（補機用インバータ４１及び補機４２）に電力を供給し、所望の場合にはさらに負荷３０（インバータ３１、３２、３３、３４、３５及びモータＭ１〜Ｍ７）に電力を供給する。なお、この運転モードＡにおいて負荷３０に電力を供給する場合は、負荷３０が巻き用モータ等を駆動しない軽負荷の状態であり、バッテリ５２から電力供給が可能な範囲の負荷の場合である。
【００５０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の「定電圧制御」は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃが一定値となるように、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬに流す電流（放電電流）を制御する動作モードである。この「定電圧制御」を行う場合、コントローラ１１内のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６は、直流母線ＤＣＬの電圧Ｖｄｃを電圧検出部２０を通して検出し、この直流母線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。
【００５１】
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（補機）に電力を供給する負荷回生モードである。この運転モードＢにおいては、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードは「充電」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容は「電力指令制御」となる。
【００５２】
なお、運転モードＢにおいてエンジン発電機２１を「出力」、すなわち、エンジン２２を定格回転数で運転するが、負荷３０から回生電力が出力されることにより直流母線ＤＣＬが上昇するため、エンジン発電機２１からの出力は遮断される。この運転モードＢにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容「電力指令制御」では、運転モード制御部１３は、負荷電力判定部１４により負荷４０における要求負荷と、負荷３０から回生される回生電力の現在値を算出し、この回生電力と要求負荷（負荷４０の要求負荷）の大きさを比較し、バッテリ５２への充電電力を制御する。すなわち、運転モードＢにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の「電力指令制御」では、負荷電力（負荷３０の回生電力から負荷４０（補機）の電力を差し引いた電力値）を基に、バッテリ５２への充電電力（充電電圧及び充電電流）を制御する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１６からＤＣ／ＤＣコンバータ５１に出力する充電電圧設定値Ｖｓｅｔ及び充電電流設定値Ｉｓｅｔによりバッテリ５２への充電電力を制御する。
【００５３】
運転モードＣは、負荷３０及び４０が大きい高負荷状態の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、エンジン発電機２１は「出力」になり、エンジン２２が定格回転数で運転される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は「放電」で運転され、その制御内容は「電力指令制御」となる。
【００５４】
この運転モードＣでは、図５に示すように、エンジン発電機２１及び整流部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及び４０を形成するインバータＩＮＶに流れる。この運転モードＣでは、エンジン発電機２１からは許容最大電力（定格出力電力）又は許容最大電力より必要なマージン分を低減した設定電力に相当する電流Ｉｇが出力され、不足分をバッテリ５２からの電流Ｉｄで補う。
【００５５】
この運転モードＣにおける「電力指令制御」では、負荷３０及び４０における負荷を負荷電力判定部１４により判定し、エンジン発電機２１からの出力電力、及びＤＣ／ＤＣコンバータ５１（バッテリ５２）からの出力電力を制御する。すなわち、運転モードＣにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の電力指令制御では、負荷３０及び４０の電力（要求電力）からエンジン発電機２１の設定電力を差し引いた電力を算出し、この算出した電力分をバッテリ５２から出力するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１に指令する。例えば、電流指令信号Ｉｒｅｆにより、バッテリ５２から直流母線ＤＣＬ側に供給する放電電力を制御する。なお、算出した電力が負の場合（負荷電力がエンジン発電機２１の設定電力より小さい場合）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１への電力出力指令値はゼロとする。このように、運転モードＣにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５１の「電力指令制御」では、エンジン発電機２１を定格出力（定格回転数）で運転するため、エンジン発電機２１から出力される電力を主とし、不足分をバッテリ５２からの放電電力で賄うようにする。
【００５６】
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（補機）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。この運転モードＤにおいて、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」となりエンジン２２が定格回転数で運転される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作モードは「充電」となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容は「ＣＣＣＶ制御」となる。
【００５７】
このＤＣ／ＤＣコンバータ５１における「ＣＣＣＶ制御」では、バッテリ５２に対して、前述した定電流定電圧充電（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、バッテリ５２の充電電圧が設定電圧に達していれば、充電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）。
なお、この運転モードＤは、後述するようにクレーン装置の待機状態における運転モードＤ１と、クレーン装置の操作状態（稼動中）における運転モードＤ２の２つの運転モードに分けられる。
【００５８】
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、エンジン発電機２１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ＤＣ／ＤＣコンバータ５１（バッテリ５２）から負荷３０及び４０に供給する。また、エンジン発電機２１のエンジン回転数を、アイドリング回転数と定格回転数の２通りとし、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬに電力を供給する場合には、エンジン２２の回転数を常に定格回転数とする。
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とともに、エンジン発電機２１から負荷に電力を供給する際に、エンジン２２を燃費効率の高い領域で運転することができる。このため、エンジン発電機２１の燃費の向上を図り、クレーン装置における燃費の改善を図ることができる。また、エンジン２２の回転数の制御を簡単にできる。
【００５９】
次に、上述した運転モードＡ、運転モードＢ、運転モードＣ、及び運転モードＤ（運転モードＤ１及びＤ２）との間における状態遷移について説明する。本実施形態では、後述する充電フラグと待機判定フラグの内容、及び負荷電力判定部１４における負荷電力判定の結果により各運転モードへの移行（遷移）を行い、各運転モードに応じてエンジン発電機２１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【００６０】
（運転モード遷移の判定に使用されるフラグ、及び負荷電力判定についての説明）
図６は、運転モードとそのモード遷移について説明するための図である。この図において、充電フラグは、バッテリ充電率ＳＯＣによって状態が遷移する際に使用されるフラグである。充電フラグは、バッテリ充電率ＳＯＣが低下するなどバッテリ５２が充電すべき状態にあるときにＯＮ（例えば、論理“１”の状態）、バッテリ充電率ＳＯＣが上昇するなどバッテリ５２へ充電すべきでない状態にあるときにＯＦＦ（例えば、論理“０”の状態）となるフラグである。
【００６１】
充電フラグの初期値はＯＮとし、バッテリ充電率ＳＯＣが所定の放電判定ＳＯＣを上回った場合に、充電フラグをＯＮからＯＦＦ（ＯＮ→ＯＦＦ）に遷移させる。また、後述する待機フラグがＯＦＦからＯＮ（ＯＦＦ→ＯＮ）に変化した場合に、充電フラグをＯＮからＯＦＦに遷移させる。
また、充電フラグがＯＦＦからＯＮ（ＯＦＦ→ＯＮ）に遷移するのは、バッテリ充電率ＳＯＣが所定の充電判定ＳＯＣを下回った場合である。また、後述する待機フラグがＯＮからＯＦＦ（ＯＮ→ＯＦＦ）に変化した場合に、充電フラグをＯＦＦからＯＮに遷移させる。
【００６２】
なお、上述した放電判定ＳＯＣとしてバッテリ充電率ＳＯＣの上限目安値を設定する。例えば、放電判定ＳＯＣをバッテリ充電率ＳＯＣが６０％の場合とする。また、充電判定ＳＯＣとしてバッテリ充電率ＳＯＣの下限目安値を設定する。例えば、充電判定ＳＯＣをバッテリ充電率ＳＯＣが４０％の場合とする。すなわち、バッテリ５２におけるバッテリ充電率ＳＯＣの運用幅を４０％〜６０％とする。
【００６３】
待機フラグは、荷役作業や走行の際に、クレーン操作部１１Ａに設けられた巻き、横行、走行ノッチ（あるいはレバー等）をオペレータが操作することによって状態が遷移するフラグである。この待機フラグの初期値はＯＮとし、以下の条件で遷移させる。
待機フラグがＯＮからＯＦＦ（ＯＮ→ＯＦＦ）に遷移するのは、巻き、横行、走行ノッチのいずれかがＯＮした場合に、待機フラグをＯＮからＯＦＦに遷移させる。また、この待機フラグがＯＦＦからＯＮ（ＯＦＦ→ＯＮ）に遷移するのは、巻き、横行、走行ノッチのすべてがＯＦＦした後、一定時間（例えば、３０秒）が経過しても次のノッチ操作がＯＮしない場合に、待機フラグをＯＦＦからＯＮに遷移させる。
【００６４】
また、負荷電力判定部１４により行われる負荷電力判定においては、直流母線ＤＣＬから各インバータ３１〜３５に入力される電力の総計を負荷電力として定義する。各インバータ３１〜３５は、コントローラ１１から制御情報（例えば、モータ回転方向及び回転数等）を入力して、それぞれに接続されたモータを駆動する。この場合に、各インバータ３１〜３５は、駆動するモータのトルクと回転数等の情報を検出し、この情報を制御情報としてコントローラ１１にフィードバック信号として出力する。
【００６５】
コントローラ１１では、各インバータ３１〜３５から入力したモータトルク、回転数などの情報を基に、モータＭ１〜Ｍ７における負荷電力を算出する。また、補機用インバータ４１における負荷電力を、例えば、補機の運転状態に応じて算出し、モータＭ１〜Ｍ７における負荷電力と加算して、負荷３０及び４０に於ける負荷電力の合計を算出する。そして、この負荷電力を所定の電力（放電判定電力及び回生判定電力）と比較することにより負荷電力判定を実施する。なお、放電判定電力は、エンジン発電機２１の設定電力に相当する電力であり、バッテリ５２からの放電を行うべきか否かを判定するため使用される電力である。また、回生判定電力は、負荷３０から回生される回生電力の現在値であり、負荷３０及び４０（主には負荷４０）がこの回生電力を以下であるかを判定するために使用される。
この負荷電力判定においては、負荷電力が所定の放電判定電力（例えば、エンジン発電機２１の設定電力）を上回ると判定された場合に、エンジン発電機２１とバッテリ５２の双方から直流母線ＤＣＬに電力を供給すると判定する。また、負荷電力が、回生判定電力（負荷３０から供給される回生電力の現在値）を下回ると判定された場合に、回生電力をバッテリ５２により吸収すると判定する。
【００６６】
なお、負荷３０における負荷電力の算出には、前述したように、各インバータ３１〜３５からフィードバックされたモータトルク、回転数などの信号を基に負荷電力を算出する方法を用いているが、この負荷電力の算出には、他の方法を用いることもできる。例えば、クレーン操作部１１Ａにおける操作状態（例えば、横行、走行、及び巻き用ノッチの操作状態）に応じて負荷電力を算出することもできる。負荷３０及び負荷４０に対する制御は、クレーン操作部１１Ａを通してコントローラ１１により行われる。このため、コントローラ１１内に保持された負荷３０及び４０の制御情報（負荷の駆動状態の信号）を基に、負荷の要求動力の大きさを算出することもできる。なお、より精密には、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とを基に負荷電力を計測するようにしてもよい。
【００６７】
（運転モードＤ１と運転モードＤ２についての説明）
運転モードＤ１とＤ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御内容が同じであるが、バッテリ充電の際の充電電圧設定値Ｖｓｅｔを変える。この場合に、クレーン操作中（クレーン稼動中）の運転モードＤ１では、充電フラグがＯＦＦになってもＣＣ−ＣＶ制御により充電が継続されるため、バッテリ５２に流れる充電電流値を制限しバッテリ充電率ＳＯＣが急速に上昇しないようにする。これは、バッテリ充電率ＳＯＣを上昇させ過ぎると、次に運転モードＢに移行した場合に回生電力を吸収できない事態が生じる（回生電力を有効に利用できない）ので、これを回避するために運転モードＤ１ではバッテリ５２への充電速度を低く抑える。
【００６８】
図７は、ＣＣ−ＣＶ充電について説明するための模式図である。
図７（Ａ）は、横軸にバッテリ充電率ＳＯＣ［％］をとり、縦軸にＯＣＶ値（バッテリ開放電圧）をとり、運転モードＤ１及びＤ２における充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１及びＶｓｅｔ２と、バッテリ充電率ＳＯＣとの関係を模式的に示したものである。
この図に示すように、運転モードＤ１では、例えば、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１［Ｖ］を充電判定ＳＯＣ（４０％）に該当するＯＣＶ値にする。すなわち、バッテリ５２では、バッテリ充電率ＳＯＣが上昇すると運転モードＢに移行した場合に回生電力を受け入れられなくなるため低めの充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１に設定する。
一方、待機中の運転モードＤ２では、待機中のエンジン発電機２１のアイドリング時間を長くするためバッテリ５２の充電速度を早くする。このため、バッテリ５２を急速充電できるように充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２［Ｖ］を高くする。例えば、図７（Ａ）に示すように、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２を放電判定ＳＯＣ（６０％）に該当するＯＣＶ値にする。すなわち、運転モードＤ２では、バッテリ５２をバッテリ充電率ＳＯＣが６０％になるように急速充電する。
【００６９】
図７（Ｂ）は、バッテリ５２に対する充電電圧設定値と、充電電圧の関係を示す図であり、横軸に時間ｔをとり、縦軸にバッテリ充電電圧Ｖｂａｔをとり、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１と充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２のそれぞれに対応する充電電圧カーブを並べて示したものである。また、図７（Ｃ）は、横軸に時間ｔをとり、縦軸にバッテリ充電電流Ｉｃｈｇをとり、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１と充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２のそれぞれに対応する充電電流の変化を示したものである。
【００７０】
充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１の場合は、図７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０においてバッテリ５２への充電が開始されると、充電電圧曲線ｄ１で示す充電カーブによりバッテリ５２が充電され、時刻ｔ１において、バッテリ充電電圧が概略電圧設定値Ｖｓｅｔ１のレベル（充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１よりやや低いレベル）まで充電される。この充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１の場合、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間はＣＣ充電（定電流Ｉｃｃによる充電）が、時刻ｔ１以降はＣＶ充電（定電圧充電）が行われる。この時刻ｔ１以後のＣＶ充電では、充電電流曲線ｄ１で示す充電電流カーブのように、時間ｔの経過とともに次第に充電電流が減少する。
【００７１】
また、充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２（Ｖｓｅｔ２＞Ｖｓｅｔ１）の場合は、図７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０においてバッテリ５２への充電を開始されると、充電電圧曲線ｄ２で示す充電カーブによりバッテリ５２が充電され、時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）において、バッテリ充電電圧が概略電圧設定値Ｖｓｅｔ２のレベル（充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２よりやや低いレベル）まで充電される。この充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１の場合、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ２の間はＣＣ充電（定電流Ｉｃｃによる充電）が、時刻ｔ２以降はＣＶ充電（定電圧充電）が行われ、この時刻ｔ２以後のＣＶ充電では、充電電流曲線ｄ２で示す充電電流カーブのように、時間ｔの経過とともに次第に充電電流が減少する。
【００７２】
このように、バッテリ充電電圧を充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１のように低く設定すると、ＣＣ充電期間が短くなり、放電判定ＳＯＣ（例えば、６０％）に到達するまでＣＶ充電期間が長くなり、バッテリ充電率ＳＯＣが急速に上昇しないようにすることができる。一方、バッテリ充電電圧を充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２のように高く設定すると、ＣＣ充電期間が長くなり、放電判定ＳＯＣ（例えば、６０％）に到達するまでＣＶ充電期間が短くなり、バッテリ５２を急速充電することができる。
【００７３】
（充電フラグ、待機フラグ、負荷電力判定による運転モードの状態遷移の説明）
上記、充電フラグ、待機フラグ、及び負荷電力判定を用いた運転モードの状態遷移について、図６を参照して説明する。クレーン制御装置が起動されると、最初に、待機中である運転モードＤ２に移行し、充電フラグをＯＮにし、待機フラグをＯＮにし、エンジン発電機２１の動作モードを「出力（定格回転数で運転）」にして、バッテリ５２への充電を開始する。
この運転モードＤ２では、バッテリ充電電圧の電圧設定値Ｖｓｅｔを高く設定し、バッテリ５２へ急速充電を行う。そして、この運転モードＤ１の状態において、充電フラグがＯＦＦ、すなわち、バッテリ５２への充電が完了すると運転モードＡに移行し（ステップＳ８）、エンジン発電機２１の動作モードを「アイドリング（アイドリング回転数）」にして待機する（ステップＳ８）。
【００７４】
この運転モードＡでは、バッテリ５２から負荷４０（補機）に電力が供給される（負荷３０が軽負荷の場合には、負荷３０へも電力が供給される）。そして、運転モードＡにおいて、充電フラグがＯＮ、すなわち、待機中においてバッテリ５２への充電が必要になった場合は、運転モードＤ２に再度移行し（ステップＳ２）、エンジン発電機２１の動作モードを「出力」にしてバッテリ５２への充電を行う。
【００７５】
また、待機中の運転モードＤ２において、待機フラグがＯＦＦになった場合、すなわち、クレーン操作が開始された場合は、運転モードＤ１に移行する（ステップＳ９）。同様に、待機中の運転モードＡにおいて、待機フラグがＯＦＦになった場合、すなわち、クレーン操作が開始された場合は、運転モードＤ１に移行する（ステップＳ１）。
【００７６】
この運転モードＤ１では、待機フラグがＯＦＦ（クレーン稼動中）の状態あり、また、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」になっている。この運転モードＤ１の状態において、負荷電力判定部１４により負荷電力判定が行われる。この負荷電力判定では、負荷電力と回生判定電力との比較、及び負荷電力と放電判定電力との比較が行われる。
この運転モードＤ１における負荷電力判定において、負荷電力が回生判定電力より小さい（負荷電力＜回生判定電力）と判定された場合は、バッテリ５２から負荷への電力供給が可能であるため、運転モードＢに移行する（ステップＳ６）。また、負荷電力が放電判定電力より大きい（負荷電力＞放電判定電力）と判定された場合は、エンジン発電機２１とバッテリ５２に両方から負荷に電力供給を行う必要があるため、運転モードＣに移行する（ステップＳ７）。
【００７７】
また、運転モードＤ１において、負荷電力が、回生判定電力より大きく、放電判定電力より小さい（回生判定電力≦負荷電力≦放電判定電力）と判定された場合は運転モードＤ１の状態を維持し、エンジン発電機２１から負荷４０（負荷３０が軽負荷の場合は負荷３０にも）に電力を供給するとともに、バッテリ５２への低速充電を行う。
また、運転モードＤ１の状態において、横行、走行、及び巻き等のノッチ操作が全て停止した場合は、所定時間（例えば、３０秒）が経過するのを待って待機フラグをＯＮにする。この待機フラグがＯＮになることにより、運転モードＤ１から待機中である運転モードＡに移行する（ステップＳ５）。
【００７８】
なお、負荷電力判定部１４における負荷電力判定結果のデータは、充電フラグや待機フラグと同様に、フラグの形式で保持するようにしてもよい。例えば、回生判定フラグ（第３のフラグ）や、放電判定フラグを設け、負荷３０から直流母線ＤＣＬ側に回生電力が供給される場合（「負荷電力＜回生判定電力」の場合）に、回生判定フラグ（第３のフラグ）をＯＮにし、また、負荷電力が「負荷電力＞放電判定電力」の場合に、放電判定フラグをＯＮにする。
【００７９】
運転モードＢは、負荷からの回生電力により、補機である負荷４０に電力を供給するとともに、バッテリ５２へ充電を行うモードである。この運転モードＢの状態においては、エンジン発電機２１の動作モードは「出力」であるが、負荷３０からの回生電力が直流母線ＤＣＬに供給されており、直流母線ＤＣＬの電圧が整流部２４の出力電圧以上であるため、エンジン発電機２１から直流母線ＤＣＬへの電力供給は停止される。
この運転モードＢにおいては、負荷電力と回生判定電力とを比較する負荷電力判定が常に行われる。そして、負荷電力が回生判定電力以上（負荷電力≧回生判定電力）になった場合は、モードＤ１に移行し（ステップＳ６）、エンジン発電機２１から負荷３０及び負荷４０へ電力を供給し、また、エンジン発電機２１からバッテリ５２に充電電流を供給する。
【００８０】
運転モードＣは、エンジン発電機２１とバッテリ５２の両方から負荷３０及び４０に電力を供給するモードである。この運転モードＣにおいては、負荷電力と放電判定電力とを比較する負荷電力判定が常に行われる。そして、負荷電力が放電判定電力以下（負荷電力≦放電判定電力）になった場合は、運転モードＤ１に移行し（ステップＳ４）、エンジン発電機２１から負荷３０及び負荷４０へ電力を供給し、また、エンジン発電機２１からバッテリ５２に充電電流を供給する。
このように、本発明のクレーン制御装置１００では、待機フラグ及び充電フラグの内容と、負荷電力判定部１４における負荷判定結果とに基づき、適宜に運転モードを選択して、エンジン発電機２１およびＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御することができる。
【００８１】
以上説明したように、本発明のクレーン制御装置では、エンジン発電機２１の動作モードは「アイドリング（アイドリング回転数での運転）」と「出力（定格回転数での運転）」の２つの状態のみのため、エンジン発電機２１から負荷に電力を供給する際には、エンジン発電機２１（より正確にはエンジン２２）を燃費効率の高い定格回転数で運転することができ、エンジン発電機２１の燃費効率が向上する。また、待機中は、バッテリ５２への充電速度を速めて、エンジン２２のアイドリング（または発電機オフ）の期間を長くするため、さらにエンジン発電機２１の燃費が向上する。さらに、エンジン発電機２１の回転数は、「アイドリング回転数」と「定格回転数」のみとなり、エンジン発電機２１の複雑な回転数制御が不要となる。またさらに、エンジン発電機２１の出力電圧は一定となり、またエンジン発電機２１の出力は整流部２４内の整流器に直結するため電圧昇圧装置が不要となる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここで、本発明と上述した実施形態との対応関係について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１に示すクレーン装置（トランスファクレーン）１が対応する。また、本発明におけるハイブリッド式駆動装置及びクレーン制御装置は、図２に示すクレーン制御装置１００が対応する。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が対応し、本発明における発電機は、エンジン発電機２１（より正確には発電機２３と整流部２４）が対応する。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が対応する。また、本発明におけるバッテリはバッテリ５２が対応する。
【００８３】
また、本発明における第１の負荷は、図２に示す負荷３０が対応し、この負荷３０には、横行用のインバータ３１及びモータＭ１と、走行用（及び小旋回用）のインバータ３２及びモータＭ２、Ｍ３と、走行用のインバータ３３とモータＭ４と、巻き用（及び走行用）のインバータ３４、３５及びモータＭ５、Ｍ６、Ｍ７と、が含まれる。また、第２の負荷は、補機専用の補機用インバータ４１及び補機４２等の負荷４０が対応する。なお、ここで、負荷３０は回生動作を行う負荷であり、負荷４０は回生動作を行わない負荷である。
【００８４】
また、本発明における制御部は、コントローラ１１が対応する。また、本発明における高負荷状態は、クレーン装置の稼動中（横行、走行、巻き上げ等を行う状態）における第１の負荷３０の負荷状態が対応し、本発明における低負荷状態は、クレーン装置の待機中（横行、走行、巻き上げ等を行わない状態）における第１の負荷３０の負荷状態が対応する。また、本発明における発電機の発電電力は、エンジン発電機２１の設定電力が対応し、本発明における所定の放電判定電力は、エンジン発電機２１の設定電力が対応する。
【００８５】
また、本発明における回路（発電機、第１の負荷、第２の負荷、及び蓄電装置を相互に接続する回路）は、図２に示すように、直流母線ＤＣＬで相互に接続される回路６０（インバータ３１〜３５と、補機用インバータ４１と、整流部２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１）が対応する。また、本発明における第１のフラグは充電フラグが対応し、この充電フラグは、バッテリ充電率ＳＯＣを基に、バッテリ５２への充電が必要であること、あるいはバッテリ５２へ充電を行うべきでないことを示すフラグである。また、本発明における第２のフラグは待機フラグが対応し、この待機フラグは、クレーン装置が待機中であるか、または稼動中（荷役作業や走行中）であるかを示すフラグである。また、本発明における第３のフラグは、負荷電力判定部１４における負荷判定結果を示すフラグであり、例えば、負荷３０から直流母線ＤＣＬ側に回生電流が供給されているか否かを示す回生判定フラグである。
【００８６】
（１）そして、上記実施形態において、ハイブリッド式駆動装置（クレーン制御装置１００）は、エンジン２２と、エンジン２２によって駆動されるエンジン発電機２１と、エンジン発電機２１から電力の供給を受ける、第１の負荷３０と、この第１の負荷３０より小さい第２の負荷４０と、エンジン発電機２１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、第１の負荷３０、第２の負荷４０、及び蓄電装置５０を相互に接続する回路６０の動作を制御するとともに、エンジン２２の出力を高低いずれかの状態に切り替える制御部（コントローラ１１）と、を備えて構成される。
このような構成のハイブリッド式駆動装置（例えば、クレーン制御装置１００）では、エンジン発電機２１を駆動するエンジン２２の出力（回転数）を、低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれかの状態で運転する。そして、エンジン発電機２１から負荷側（直流母線ＤＣＬ側）に電力を供給する際には、エンジン２２の出力を常に高出力（例えば、定格回転数）にする。
これにより、エンジン発電機２１から負荷側に電力を供給する際には、エンジン２２を高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。さらには、エンジン２２を低出力（例えば、アイドリング回転数）と高出力（例えば、定格回転数）のいずれか２つの状態だけで運転することにより、エンジン発電機２１の回転数制御を簡単にできる。
【００８７】
（２）また、上記実施形態において、第１の負荷３０は、所定の値より負荷が高い高負荷状態と、該所定の値より負荷が低い低負荷状態との間で負荷が変動する負荷であり、制御部（コントローラ１１）は、第１の負荷３０が高低いずれの負荷状態であるかによってエンジン２２の出力及び回路６０の動作状態を切り替える。
このような構成のハイブリッド式駆動装置は、第１の負荷３０は、高負荷状態（例えば、クレーン稼動中（荷役作業や走行中）の負荷）と、低負荷状態（例えば、クレーン待機中の負荷）との間で負荷が変動する負荷であり、制御部（コントローラ１１）は、第１の負荷３０が高低いずれの負荷状態であるかによってエンジン２２の出力及び回路６０の動作を切り替える。
これにより、負荷３０が高負荷状態（例えば、クレーン稼動中）であるか、または、低負荷状態（例えば、クレーン待機中）であるかに応じて、第１の負荷３０及び第２の負荷４０への電力供給を、エンジン発電機２１で行うか、エンジン発電機２１と蓄電装置５０とで行うか、あるいは蓄電装置５０で行うかを選択することができる。さらに、エンジン発電機２１から負荷電力に電力を供給する際には、エンジン２２を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。
【００８８】
（３）また、上記実施形態において、制御部（コントローラ１１）は、蓄電装置５０のバッテリ充電率ＳＯＣの大きさによって切り替えられる第１のフラグ（充電フラグ）と、負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって切り替えられる第２のフラグ（待機フラグ）と、回路側（直流母線ＤＣＬ側）に第１の負荷３０から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグ（例えば、負荷電力判定部１４における負荷電力判定結果のデータにより生成される回生判定フラグ）と、の状態がいずれの組み合わせにあるかによってエンジンの出力及び回路６０の動作を切り替える。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、バッテリ５２への充電が必要か否かを示す第１のフラグ（充電フラグ）と、負荷が高低いずれの負荷状態であるか（例えば、クレーン装置が稼動中であるか待機中であるかを）を示す第２のフラグ（待機フラグ）と、回路側（直流母線ＤＣＬ側）に第１の負荷３０から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグ（回生判定フラグ）との、各フラグの内容に応じてエンジン２２の出力及び回路６０の動作を切り替える。
これにより、バッテリ５２への充電が必要であるか否かと、負荷３０及び４０の負荷状態と、負荷３０から回生電力が供給されるか否かに応じて変化するフラグの内容に応じて、適宜に運転モードを選択して、エンジン２２の出力（アイドリングにするか定格回転数で運転するか）を切り替え、また、回路６０の動作状態を切り替えることができる。
【００８９】
（４）また、上記実施形態において、第３のフラグに代えて、負荷電力と、発電機の発電電力（エンジン発電機２１の設定電力）と、回生電力との大小比較によって制御を行う。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、バッテリへの充電が必要か否かを示す第１のフラグ（充電フラグ）と、負荷が高低いずれの負荷状態であるか（例えば、クレーン装置が稼動中か待機中かを）を示す第２のフラグ（待機フラグ）と、負荷電力判定部１４による負荷電力判定結果（負荷電力と、エンジン発電機２１の設定電力と、回生電力との比較結果）との内容に応じてエンジン２２の出力及び回路６０の動作を切り替える。
これにより、バッテリへの充電が必要であるか否かと、負荷３０及び４０の負荷状態と、負荷電力判定部１４による負荷電力判定結果に応じて、適宜に運転モードを選択して、エンジン２２の出力（アイドリングにするか定格回転数で運転するか）を切り替え、また、回路６０の動作を切り替えることができる。
【００９０】
（５）また、上記実施形態において、第２のフラグ（待機フラグ）による制御において、外部から供給される制御指令（例えば、ノッチ操作信号）に応じてエンジン２２の出力、及び回路６０の動作状態の切り替えタイミングを変更する。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、例えば、横行、走行、及び巻き等のノッチ操作が行われなくなった場合（負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行した場合）に待機フラグがＯＮになるが、この場合に、所定時間（例えば、３０秒）が経過した後に待機フラグをＯＮにし、この後に運転モードを選択し、エンジン２２の出力、及び回路６０の動作を低負荷状態である動作に切り替える。すなわち、ノッチ操作を終了し、負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行した場合において、エンジン２２の出力や回路６０の動作状態を、所定時間だけ高負荷状態に対応する運転モード（例えば、エンジン２２を定格回転数で運転）に維持する。
これにより、負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行し、すぐに高負荷状態に戻る場合において、エンジン２２の出力をアイドリング状態にすることなく、定格回転数での運転状態を維持することができる。このため、エンジン２２の再起動に要する時間を省略でき、負荷が増大する際にエンジン発電機２１の即応性を向上させることができる。
【００９１】
（６）また、上記実施形態において、制御部（コントローラ１１）は、エンジン発電機２１からの電力を遮断して蓄電装置５０から負荷３０及び４０（主には負荷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、エンジン発電機２１からの電力を遮断して負荷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、エンジン発電機２１及び蓄電装置５０から負荷３０、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、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のいずれかの制御モードに切り替える機能を有し、さらに、制御部（コントローラ１１）は、運転モードＡでは、エンジン２２を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、エンジン２２を定格回転数で運転する出力状態にする。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、運転モードＡでは、エンジン２２を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、エンジン２２を定格回転数で運転する出力状態にする。
これにより、エンジン発電機２１から負荷側に電力を供給する際には、エンジン２２を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。さらには、エンジン２２を低出力（アイドリング回転数）と高出力（定格回転数）のいずれか２つの状態だけで運転することにより、エンジン発電機２１の回転数制御を簡単にできる。
【００９２】
（７）また、上記実施形態において、運転モードＤは、さらに２つの運転モードＤ１と運転モードＤ２とに分けられ、運転モードＤ１は、負荷３０及び４０が所定の値より大きい高負荷状態であり、かつ負荷３０及び４０が第１の負荷３０から回生される回生電力より大きく、かつ所定の放電判定電力（エンジン発電機２１の設定電力）より小さい状態において選択され、運転モードＤ２は、負荷３０及び４０が所定の値より小さい低負荷状態であり、かつ第１のフラグ（充電フラグ）によりバッテリ５２への充電が要求されている状態において選択される。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、バッテリ５２を充電する際には、負荷の状態と、第１のフラグ（充電フラグ）の状態とに応じて、２つの運転モードＤ１及びＤ２のいずれかを選択する。
これにより、負荷が高負荷状態にある場合と、負荷が低負荷状態にある場合とのそれぞれの場合に応じて、バッテリ５２への充電速度を変化させることができる。
【００９３】
（８）また、上記実施形態において、運転モードＤ１及び運転モードＤ２においてはバッテリ５２へＣＣ−ＣＶ充電が行われ、運転モードＤ１におけるバッテリへの第１の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１は、運転モードＤ２におけるバッテリへの第２の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２より小さく設定され（第１の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ１＜第２の充電電圧設定値Ｖｓｅｔ２）、運転モードＤ１におけるバッテリ５２への充電速度が、運転モードＤ２における前記バッテリへの充電速度よりも遅くなるように設定される。
このような構成のハイブリッド式駆動装置では、運転モードＤ１（高負荷状態におけるバッテリ充電モード）における充電速度を、運転モードＤ２（低負荷状態におけるバッテリ充電モード）より遅くする。
これにより、運転モードＤ２（低負荷状態）では、バッテリ５２へ急速充電を行うことによりバッテリ５２への充電を速やかに完了させ、エンジン２２のアイドリング時間を長くできる。また、運転モードＤ１（高負荷状態）では、バッテリ５２への充電速度を遅くしてバッテリ充電率ＳＯＣの上昇を抑え、負荷３０から回生電力が還される際に、この回生電力を吸収できない事態が生じることを抑止できる。
【００９４】
（９）また、クレーン制御装置１００は、上記ハイブリッド式駆動装置を備える。
これにより、クレーン制御装置において、エンジン発電機２１から負荷側に電力を供給する際には、エンジン２２を常に高出力（例えば、定格回転数）で運転させてエンジン２２の燃費を向上させることができる。さらには、エンジン２２を低出力（アイドリング回転数）と高出力（定格回転数）のいずれか２つの状態だけで運転することにより、エンジン発電機２１の回転数制御が簡単になる。
【００９５】
（１０）また、クレーン装置１は、上記クレーン制御装置１００を備える。
これにより、クレーン装置１において、エンジン発電機２１の燃費を向上させることができる。
【００９６】
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】
【００９７】
１ クレーン装置
１００ クレーン制御装置
１１ コントローラ
１１Ａ クレーン操作部
１２ 負荷装置制御部
１３ 運転モード制御部
１４ 負荷電力判定部
１５ エンジン制御部
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部
１７ 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 整流部
２５ 回生抵抗
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）
５３ ＳＯＣ検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、
前記原動機によって駆動される発電機と、
前記発電機から電力の供給を受ける負荷であって、第１の負荷と、この第１の負荷より小さい第２の負荷とを含む負荷と、
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、第１の負荷、第２の負荷、及び蓄電装置を相互に接続する回路の動作を制御するとともに、前記原動機の出力を高低いずれかの状態に切り替える制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド式駆動装置。
【請求項２】
前記第１の負荷は、
所定の値より負荷が大きい高負荷状態と、該所定の値より負荷が小さい低負荷状態との間で負荷が変動する負荷であり、
前記制御部は、
前記第１の負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作状態を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記蓄電装置のバッテリ充電率ＳＯＣの大きさによって切り替えられる第１のフラグと、
前記負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって切り替えられる第２のフラグと、
前記回路側に前記第１の負荷から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグと、
の状態がいずれの組み合わせにあるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作を切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項４】
前記第３のフラグに代えて、負荷電力と、発電機の発電電力と、回生電力との大小比較によって制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項５】
前記第２のフラグによる制御において、
外部から供給される制御指令に応じて切り替えタイミングを変更する
ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項６】
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、
前記発電機からの電力を遮断して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、
さらに、前記制御部は、
前記運転モードＡでは、前記原動機を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、前記運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、前記原動機を定格回転数で運転する出力状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項７】
前記運転モードＤは、さらに２つの運転モードＤ１と運転モードＤ２とに分けられ、
前記運転モードＤ１は、
前記負荷が前記所定の値より大きい高負荷状態であり、
かつ前記負荷が前記第１の負荷から回生される回生電力より大きく、かつ所定の放電判定電力より小さい状態において選択され、
前記運転モードＤ２は、
前記負荷が前記所定の値より小さい低負荷状態であり、
かつ前記第１のフラグにより蓄電装置への充電が要求されている状態において選択される
ことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項８】
前記運転モードＤ１及び運転モードＤ２においては前記バッテリへＣＣ−ＣＶ充電が行われ、
前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第１の充電電圧設定値は、前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第２の充電電圧設定値より小さく設定され（第１の充電電圧設定値＜第２の充電電圧設定値）、
前記運転モードＤ１における前記バッテリへの充電速度が、前記運転モードＤ２における前記バッテリへの充電速度よりも遅くなるように設定される
ことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項９】
荷役作業を行うクレーン装置のクレーン制御装置であって、前記請求項１から８のいずれか１項に記載のハイブリッド式駆動装置
を備えることを特徴とするクレーン制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のクレーン制御装置
を備えることを特徴とするクレーン装置。
【請求項１】
原動機と、
前記原動機によって駆動される発電機と、
前記発電機から電力の供給を受ける負荷であって、第１の負荷と、この第１の負荷より小さい第２の負荷とを含む負荷と、
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、第１の負荷、第２の負荷、及び蓄電装置を相互に接続する回路の動作を制御するとともに、前記原動機の出力を高低いずれかの状態に切り替える制御部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド式駆動装置。
【請求項２】
前記第１の負荷は、
所定の値より負荷が大きい高負荷状態と、該所定の値より負荷が小さい低負荷状態との間で負荷が変動する負荷であり、
前記制御部は、
前記第１の負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作状態を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記蓄電装置のバッテリ充電率ＳＯＣの大きさによって切り替えられる第１のフラグと、
前記負荷が高低いずれの負荷状態であるかによって切り替えられる第２のフラグと、
前記回路側に前記第１の負荷から回生電流が供給されるか否かによって切り替えられる第３のフラグと、
の状態がいずれの組み合わせにあるかによって前記原動機の出力及び前記回路の動作を切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項４】
前記第３のフラグに代えて、負荷電力と、発電機の発電電力と、回生電力との大小比較によって制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項５】
前記第２のフラグによる制御において、
外部から供給される制御指令に応じて切り替えタイミングを変更する
ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項６】
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、
前記発電機からの電力を遮断して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、
さらに、前記制御部は、
前記運転モードＡでは、前記原動機を所定のアイドリング回転数で運転するアイドリング状態にし、前記運転モードＢ、Ｃ、Ｄにおいては、前記原動機を定格回転数で運転する出力状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項７】
前記運転モードＤは、さらに２つの運転モードＤ１と運転モードＤ２とに分けられ、
前記運転モードＤ１は、
前記負荷が前記所定の値より大きい高負荷状態であり、
かつ前記負荷が前記第１の負荷から回生される回生電力より大きく、かつ所定の放電判定電力より小さい状態において選択され、
前記運転モードＤ２は、
前記負荷が前記所定の値より小さい低負荷状態であり、
かつ前記第１のフラグにより蓄電装置への充電が要求されている状態において選択される
ことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項８】
前記運転モードＤ１及び運転モードＤ２においては前記バッテリへＣＣ−ＣＶ充電が行われ、
前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第１の充電電圧設定値は、前記運転モードＤ１におけるバッテリへの第２の充電電圧設定値より小さく設定され（第１の充電電圧設定値＜第２の充電電圧設定値）、
前記運転モードＤ１における前記バッテリへの充電速度が、前記運転モードＤ２における前記バッテリへの充電速度よりも遅くなるように設定される
ことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド式駆動装置。
【請求項９】
荷役作業を行うクレーン装置のクレーン制御装置であって、前記請求項１から８のいずれか１項に記載のハイブリッド式駆動装置
を備えることを特徴とするクレーン制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のクレーン制御装置
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−７１９０３（Ｐ２０１２−７１９０３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５８９９（Ｐ２０１０−２１５８９９）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【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４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]