給電システム及び電気推進船
【課題】エネルギー効率が高く、急激な負荷変動にも対応可能な給電システム及び電気推進船を提供する。
【解決手段】電力を必要とする負荷対象１と、負荷対象１に電力を供給する複数の発電機２と、各発電機２を駆動させる駆動源３と、発電機２により発生した電力を蓄える二次電池４と、発電機２により発生した電力の分配や二次電池４の充放電を制御する制御手段５と、を有し、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に応じて発電機２の駆動台数を制御するとともに、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足してから負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２が駆動するまでの間、二次電池４により負荷対象１に電力を供給する。
【解決手段】電力を必要とする負荷対象１と、負荷対象１に電力を供給する複数の発電機２と、各発電機２を駆動させる駆動源３と、発電機２により発生した電力を蓄える二次電池４と、発電機２により発生した電力の分配や二次電池４の充放電を制御する制御手段５と、を有し、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に応じて発電機２の駆動台数を制御するとともに、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足してから負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２が駆動するまでの間、二次電池４により負荷対象１に電力を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発電機を利用した給電システム及び電気推進船に関し、特に、急激な負荷変動に対応可能な給電システム及び電気推進船に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の低減や速度制御の容易性の観点等から電気推進船が注目されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。フェリーやタンカーのように航行距離が比較的長い船舶では、運航スケジュールが予め定まっており、一般に、出港→増速→定常運転→減速→寄港の運航スケジュールにより操船される。かかる船舶では、急激な負荷変動が少なく、計画された運航スケジュールに従って給電システムを制御すればよく、電気推進船にするメリットが大きい。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載の電気推進船は、給電システム中にキャパシタ（蓄電池）を配置して、予備推進用及び船内供給用として使用できるようにしたものである。また、特許文献２に記載の電気推進船は、給電システム中に蓄電池を配置して発電機が故障した場合の非常用として使用できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４１８７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、浚渫船、揚土渫船、構造物築造船、曳航船・押船（タグボート）や交通船等の作業補助船、測量船等の調査船、油回収船等の環境整備船、特殊作業船等のいわゆる作業船や漁労に供する船では、運航スケジュールが定まっておらず給電システムの制御が煩雑である、建造コストを抑制したい等の理由からディーゼルエンジンを主機とするディーゼル推進船から電気推進船への切り替えが遅れている。
【０００６】
例えば、いわゆるタグボートでは、指示待ちの待機時間が長く、ディーゼルエンジンに低負荷運転を強いている。ここで、図５は、タグボートのエンジン負荷率と稼動時間率の関係を示す図である。横軸はエンジン負荷率（％）を示し、縦軸は稼動時間率（％）を示している。なお、図５に示したデータは、タグボートの稼動状況を３０日間計測した結果である。図５に示したように、タグボートは、エンジン負荷率が２０％以下の状態で使用されることが多く、平均エンジン負荷率は約１６％であった。ディーゼルエンジンの低負荷運転は、エネルギー効率が悪く、燃料の不完全燃焼も生じやすく環境負荷が高い。また、急発進や低負荷運転から最大運転負荷への急加速のような急激な負荷変動を必要とする機会も多く、さらにエネルギー効率が悪く、環境負荷が高くなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、エネルギー効率が高く、急激な負荷変動にも対応可能な給電システム及び電気推進船を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電力を必要とする負荷対象と、該負荷対象に電力を供給する複数の発電機と、該各発電機を駆動させる駆動源と、前記発電機により発生した電力を蓄える二次電池と、前記発電機により発生した電力の分配や前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、を有する給電システムにおいて、前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に応じて前記発電機の駆動台数を制御するとともに、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足してから前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機が駆動するまでの間、前記二次電池により前記負荷対象に電力を供給する、ことを特徴とする給電システムが提供される。
【０００９】
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機を駆動させるように構成されていてもよい。また、前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が超過する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させるように構成されていてもよい。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記二次電池の充電率が第一基準値を下回った場合に、前記発電機の必要台数を駆動させて余剰電力を前記二次電池の充電に分配するように構成されていてもよい。さらに、前記制御手段は、前記二次電池の充電率が前記第一基準値よりも高い第二基準値を上回った場合に、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させつつ前記二次電池を充電するように構成されていてもよい。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記負荷対象への電力供給を前記発電機から前記二次電池に切り換えてから前記負荷対象への電力供給を停止するように構成されていてもよい。
【００１２】
また、前記給電システムは、例えば、負荷対象が船舶推進用のスクリューと該スクリューを駆動する電動モータとにより構成される電気推進船に使用される。さらに、前記制御手段は、前記電気推進船が停泊中の場合に、陸上側から電力を供給して二次電池を充電させるように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明の給電システム及び電気推進船によれば、必要な発電機が立ち上がるまでのタイムラグに生じる不足電力を二次電池により供給できるようにしたことにより、急発進や低負荷運転から最大運転負荷への急加速のような急激な負荷変動にも円滑に対応することができる。また、負荷対象の仕事量に応じて駆動する発電機の台数を制御したことにより、給電システムのエネルギー効率を向上させることができ、タグボートのような低負荷運転を強いられやすい負荷対象であっても効率よく運転することができ、環境負荷も低減することができる。さらに、不要な発電機を停止させる際に生じている余剰電力を二次電池に充電したことにより、発電機の駆動台数制御と二次電池の充放電とを効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る給電システムを示す全体構成図である。
【図２】制御手段の作用を示す図であり、（Ａ）は船内負荷率と発電機駆動台数と二次電池の充放電との関係を示し、（Ｂ）は蓄電池充電率を示している。
【図３】図２における部分詳細図であり、（Ａ）はＡ部、（Ｂ）はＢ部、（Ｃ）はＣ部、（Ｄ）はＤ部、（Ｅ）はＥ部、を示している。
【図４】本発明に係る給電システムの変形例及び適用例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は適用例、を示している。
【図５】タグボートのエンジン負荷率と稼動時間率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図１〜図４を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係る給電システムを示す全体構成図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の給電システムは、電力を必要とする負荷対象１と、負荷対象１に電力を供給する複数の発電機２と、各発電機２を駆動させる駆動源３と、発電機２により発生した電力を蓄える二次電池４と、発電機２により発生した電力の分配や二次電池４の充放電を制御する制御手段５と、を有し、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に応じて発電機２の駆動台数を制御するとともに、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足してから負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２が駆動するまでの間、二次電池４により負荷対象１に電力を供給するように構成されている。
【００１７】
前記負荷対象１は、電力の供給を受けて外部に対して仕事をする機器である。図１に示した実施形態では、負荷対象１は船舶推進用のスクリューＳとスクリューＳを駆動させる電動モータＭとにより構成されている。ここでは、負荷対象１が二個の場合（例えば、左舷側及び右舷側の各々にスクリューＳが配置された場合）を図示しているが、負荷対象１は一個でもよいし、三個以上であってもよい。
【００１８】
前記発電機２は、動力を電力に変換する機器である。ここでは、発電機２として交流発電機を使用しているが、直流発電機であってもよい。かかる発電機２の装備台数は、多い方がより細やかな運転台数制御を行うことができるが、配置スペースや運転形態等を総合的に勘案して決定する。また、発電機２の下流側の給電ライン２１には、制御手段５、変圧器２２、電力変換装置２３、充放電装置２４等の機器が配置されている。電力変換装置２３は、交流／直流を適宜変換しながら電力負荷対象１への電力供給及び二次電池４の充放電を制御する機器である。また、充放電装置２４は、交流／直流を適宜変換しながら二次電池４の充放電を制御する機器である。
【００１９】
前記駆動源３は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関が使用される。本発明では、駆動源３としてディーゼルエンジンを使用した場合であっても、複数の発電機２の各々にディーゼルエンジンが接続されていることにより、ディーゼルエンジン一台により船舶推進用のスクリューを駆動させていた従来と比べて、一台あたりのディーゼルエンジンの出力を低くすることができる。また、余剰電力を二次電池４に充電し、不足電力を二次電池４により補充することができるようにしていることから、負荷対象１の負荷変動に応じてディーゼルエンジンの出力を変動させる必要がなく定格に近い状態で運転することができる。したがって、ディーゼルエンジンのエネルギー効率を向上させることができるとともに環境負荷を低減することができる。なお、駆動源３は、蒸気タービン、風力発電、火力発電、水力発電、太陽光発電等であってもよい。
【００２０】
前記二次電池４は、発電機２の発生電力の余剰電力を充電したり、負荷対象１の不足電力を補充したりする機器である。二次電池４には、例えば、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン二次電池等、種々のものを使用することができる。かかる二次電池４は、例えば、図示したように、給電ライン２１中の電力変換装置２３や充放電装置２４に接続されて配置される。これらの二次電池４の充放電は、制御手段５の指令に基づいて電力変換装置２３及び充放電装置２４が処理を行う。なお、ここでは、電力変換装置２３を介して接続された二次電池４と充放電装置２４を介して接続された二次電池４の両方を図示したが、二次電池４の接続個数や接続箇所は、二次電池４の容量等により定められ、負荷対象１に分配される給電ライン２１中の二次電池４の一部を省略してもよいし、負荷対象１に分配される給電ライン２１の一部又は全てに二次電池４を接続して充放電装置２４を介して接続された二次電池４を省略してもよいし、負荷対象１に分配される給電ライン２１中の二次電池４を省略して充放電装置２４を介して接続された二次電池４のみの構成としてもよい。
【００２１】
前記制御手段５は、発電機２により発生した電力の分配、二次電池４の充放電、発電機２の駆動台数の最適化等を制御する機器である。かかる制御手段５は、いわゆる配電盤及び制御盤（又は制御コンピュータ）であり、図示したように一体に構成されていてもよいし、分離して構成されていてもよい。制御手段５は、負荷対象１に電力を供給するほか、船内給電用にも電力を供給することができるように構成されている。
【００２２】
ここで、図２は、制御手段の作用を示す図であり、（Ａ）は船内負荷率と発電機駆動台数と二次電池の充放電との関係を示し、（Ｂ）は蓄電池充電率を示している。図２（Ａ）において、実線は船内負荷率の変動を示し、一点鎖線は発電機駆動台数の変動を示している。なお、船内負荷率とは、負荷対象１及び船内給電の各負荷率（最大負荷量に対する負荷の割合）の合計を意味している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、船内負荷率が１００％のときに発電機２の全台数が駆動されるように設定されており、図１に示した実施形態では四台の発電機２を使用しているため、ここでは一台の発電機２あたり２５％の船内負荷率を負担するように制御される。したがって、Ｎ台の発電機２を使用した給電システムでは、各発電機２は（１００／Ｎ）％の船内負荷率を負担するように制御される。そして、制御手段５は、基本的に、船内負荷率が２５％を超えた場合に二台の発電機２を駆動させ、船内負荷率が５０％を超えた場合に三台の発電機２を駆動させ、船内負荷率が７５％を超えた場合に四台の発電機２を駆動させている。すなわち、制御手段５は、少なくとも、負荷対象１の仕事量に応じて発電機２の駆動台数を制御するように構成されている。
【００２４】
また、制御手段５は、基本的に、船内負荷率（実線）が発電機駆動台数（一点鎖線）を上回った場合（図の網掛部分）には、負荷対象１に不足電力が生じているため、二次電池４から負荷対象１に給電し、船内負荷率（実線）が発電機駆動台数（一点鎖線）を下回った場合（図の斜線部分）には、給電システムに余剰電力が生じているため、二次電池４に充電するようにスイッチ４１等を制御するように構成されている。すなわち、制御手段５は、少なくとも、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足してから負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２が駆動するまでの間、二次電池４により負荷対象１に電力を供給するように構成されている。
【００２５】
以下、図２及び図３に基づいて、時系列に制御手段５の作用について説明する。ここで、図３は、図２における部分詳細図であり、（Ａ）はＡ部、（Ｂ）はＢ部、（Ｃ）はＣ部、（Ｄ）はＤ部、（Ｅ）はＥ部、を示している。
【００２６】
まず、図２（Ａ）に示したように、負荷対象１等に電力を開始する前に少なくとも一台の発電機２を立ち上げておくことが好ましい。発電機２を立ち上げて定格運転状態になるまで一定のタイムラグ（例えば、数分程度）を要するためである。勿論、電力開始と同時に必要な台数の発電機２を立ち上げ、タイムラグの間は二次電池４により電力を供給するようにしてもよい。
【００２７】
いま、時間ｔ１までの船内負荷率は２５％であるため、時間ｔ１までは一台の発電機２が駆動される。そして、図３（Ａ）に示すように、船内負荷率が５０％に達する時間ｔ１から時間ｘ１だけ経過した後、二台目の発電機２を立ち上げる。さらに、船内負荷率が７５％に達する時間から時間ｘ１だけ経過した後、三台目の発電機２を立ち上げる。ここで、時間ｘ２は、発電機２が定格運転状態になるまでのタイムラグである。したがって、二台目の発電機２は時間ｔ１から時間（ｘ１＋ｘ２）だけ経過した後に定格運転を開始し、それよりも若干遅れて三台目が定格運転を開始する。すなわち、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足する状態が一定時間経過した後、負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２を駆動させるように構成されている。
【００２８】
また、時間ｔ２までの船内負荷率は５０〜７５％の範囲内であるため、時間ｔ２までは三台の発電機２が駆動されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、船内負荷率が５０％まで低下した時間ｔ２から時間ｙ１だけ経過した後、一台の発電機２を停止させる。さらに、船内負荷率が２５％まで低下した時間から時間ｙ１だけ経過した後、もう一台の発電機２を停止させる。すなわち、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が超過する状態が一定時間経過した後、負荷対象１の仕事量に不要な駆動台数の発電機２を停止させるように構成されている。なお、ここでは最終的に船内負荷率が０〜２５％の範囲内に落ち着いたため、一台の発電機２により電力を供給している。
【００２９】
その後、船内負荷率が一時的に急激に上昇し、時間ｔ３に船内負荷率が２５％に達し、さらに５０％も超えているが、図３（Ｃ）に示したように、船内負荷率に対して発電機駆動台数が不足する時間が時間ｘ１よりも短いため、発電機２を駆動させずに、不足電力は二次電池４により供給している。時間ｘ１の設定時間は、負荷対象１の性質や使用環境によって変動するものであり、船内負荷率のデータを取得して、不足電力を発電機２で供給する場合と二次電池４により供給する場合とを峻別し、境界値を算出して設定することが好ましいが、作業者の経験に基づいて設定するようにしてもよい。時間ｘ１は、例えば、数十秒程度の時間に設定される。
【００３０】
また、船内負荷率が一時的に急激に上昇し、時間ｔ４に船内負荷率が２５％に達し、さらに５０％も超えているが、図３（Ｄ）に示したように、船内負荷率が上下動を繰り返して最終的に２５〜５０％の範囲内に収束した場合には、船内負荷率が２５％を超えている時間が時間ｘ１を超え、船内負荷率が５０％を超えている時間が時間ｘ１を超えていないため、一台の発電機２のみ追加で駆動させる。
【００３１】
また、図３（Ｅ）に示すように、時間ｔ５に二次電池充電率が第一基準値αを下回った場合には、発電機２の必要台数（ここでは四台）を駆動させて余剰電力を二次電池４の充電に分配し、急速充電を行う。この急速充電時に駆動させる発電機２の必要台数は、時間ｔ５における船内負荷率を発電機２で補いつつ余剰電力を発生させることができる台数である。また、余剰電力がより多く発生するように駆動台数を増やすことにより、より急速充電を行うことができる。かかる制御状態では、船内負荷率の数値とは無関係に、時間ｔ５の時点で直ちに各発電機２を駆動させる。このとき、時間ｘ２のタイムラグが生じるため、この間の不足電力は二次電池４から供給することになる。したがって、第一基準値αは、少なくとも、駆動している発電機２が存在しない状態から全ての発電機２を同時に立ち上げたときに生じ得る最大の不足電力（時間ｘ２×船内負荷率１００％の面積分）を補うことができる電力を充電した状態となるように設定しなければならない。言い換えれば、どのような場合であっても二次電池充電率の下限値γが０とならないように、第一基準値αを設定しなければならない。
【００３２】
そして、二次電池充電率が、第一基準値αよりも高い第二基準値βを上回った場合に、負荷対象１の仕事量に不要な駆動台数の発電機２を停止させる。図３（Ｅ）では、二次電池充電率が第二基準値βを上回った時間ｔ６における船内負荷率が０〜２５％の範囲内であるため必要な発電機２は一台である。したがって、不要な発電機２は三台であり、この三台の発電機２の駆動を停止させることとなる。
【００３３】
また、図２（Ａ）のＦ部に示すように、二次電池４の充電率が十分に高く（例えば、第二基準値β以上）、船内負荷率が低い場合（例えば、２５％以下）には、全ての発電機２を停止させて二次電池４のみで電力を供給するようにしてもよい。この場合、時間ｘ１による発電機駆動台数制御は作動しないようにしておく。
【００３４】
また、図２（Ａ）のＧ部に示すように、負荷対象１への電力供給を停止する場合には、無駄な電力が発生しないように、全ての発電機２を停止させて、負荷対象１への電力供給を発電機２から二次電池４に切り換えて負荷対象１への電力供給を停止するようにしてもよい。この場合も、時間ｘ１による発電機駆動台数制御は作動しないようにしておく。また、全ての発電機２を停止する時間ｔ７は、負荷対象１への電力供給を停止する時間ｔ８までの残り時間とその後に必要となるであろう船内負荷率との積によって算出される予測電力を補うだけの電力が二次電池４に充電されている必要があるため、二次電池充電率と時間ｔ８までの残り時間とを監視しながら設定される。この場合、第一基準値αによる二次電池充電率制御は作動しないようにしておく。
【００３５】
上述した本発明に係る給電システムの実施形態によれば、必要な発電機２が立ち上がるまでのタイムラグ（時間ｘ２）に生じる不足電力を二次電池４により供給することができ、急発進や低負荷運転から最大運転負荷への急加速のような急激な負荷変動にも円滑かつ迅速に対応することができる。また、負荷対象１の仕事量に応じて駆動する発電機２の台数を制御したことにより、給電システムのエネルギー効率を向上させることができ、タグボートのような低負荷運転を強いられやすい負荷対象１であっても効率よく運転することができ、環境負荷も低減することができる。さらに、不要な発電機２を停止させる際に生じている余剰電力を二次電池４に充電したことにより、発電機２の駆動台数制御と二次電池４の充放電とを効果的に行うことができる。
【００３６】
また、発電機２は船内負荷率１００％と同等の総容量を持ち、負荷対象１に課せられた急激な負荷変動により、駆動している発電機２の発電量とのアンバランスが発生したときに、発電機２の起動時間中に二次電池４を放電（負荷対象１等への給電）し、発電機２の停止時間中に二次電池４を充電するようにしたことにより、各発電機２における急激な負荷変動が起こらないようにして、できるだけ最適な運転台数と運転負荷での運転状態を長時間保つことができる。さらに、船内負荷率の一部を単に蓄電池で補う従来のシステムに比べて、必要とされる二次電池４の容量を低く抑え、建造コストや設置スペースを低減することができる。
【００３７】
次に、本発明に係る給電システムの変形例及び適用例について説明する。ここで、図４は、本発明に係る給電システムの変形例及び適用例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は適用例、を示している。なお、図１に示した実施形態と同じ構成部品については同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３８】
図４（Ａ）に示した給電システムの第一変形例は、負荷対象１が一個の船舶推進用のスクリューＳとそれを駆動する複数の電動モータＭとにより構成されたものである。このようにスクリューＳが一個の電気推進船に対しても本発明の給電システムを適用することができ、上述した実施形態と同様の効果を奏する。なお、かかる第一変形例では、スクリューＳに対してどの電動モータＭからどれだけ動力を供給するかの制御が必要となるが、かかる制御は、上述した制御手段５が行ってもよいし、別途配置された制御装置により行うようにしてもよい。なお、図示しないが、負荷対象１は、複数のスクリューＳ（例えば、二個）と複数の電動モータＭ（例えば、三個）とを有し、複数の電動モータＭにより動力が分配されて各スクリューＳに伝達されるように構成されていてもよい。
【００３９】
図４（Ｂ）に示した給電システムの第二変形例は、負荷対象１が電気推進船以外で使用される他の電力消費機器６の場合を示している。負荷対象１は、例えば、クレーン、アンローダ等の荷役機械、掘削機や運搬機械等の建設機械、プラントや工場内で使用されるポンプ、空調設備、搬送設備、産業機械設備等である。ここでは、二台の発電機２、一つの二次電池４、一つの電力消費機器６の構成を図示したが、第一変形例のように複数の二次電池４を配置してもよいし、複数の電力消費機器６に接続するようにしてもよい。
【００４０】
図４（Ｃ）に示した給電システムの適用例は、図１に示した実施形態を適用した電気推進船７を図示したものである。かかる適用例では、負荷対象１は、スクリューＳ及び電動モータＭを備えたポッド型推進器により構成されている。また、発電機２及び駆動源３は、複数段に積層されて配置されている。かかる電気推進船７では、従来のディーゼル推進船よりも駆動源３の一台あたりの容量やサイズが小さいこと、発電機２より下流側の各構成部品の接続（給電ライン２１）を電線により配線できること等の理由から、各構成部品の配置の自由度が高く、デッドスペースを低減することができる。また、電気推進船７が岸壁に停泊中の場合に、制御手段５により陸上側から電力を供給して船内給電させつつ二次電池４を充電させるようにしてもよい。このように陸上側から給電できる場合には、停泊時の二次電池４の充電率が少ない状態であっても、無駄に発電機２を駆動させることなく二次電池４を充電することができ、電気推進船７の作業開始直後の高負荷運転にも円滑に対応することができる。
【００４１】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１…負荷対象
２…発電機
３…駆動源
４…二次電池
５…制御手段
６…電力消費機器
７…電気推進船
２１…給電ライン
２２…変圧器
２３…電力変換装置
２４…充放電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発電機を利用した給電システム及び電気推進船に関し、特に、急激な負荷変動に対応可能な給電システム及び電気推進船に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の低減や速度制御の容易性の観点等から電気推進船が注目されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。フェリーやタンカーのように航行距離が比較的長い船舶では、運航スケジュールが予め定まっており、一般に、出港→増速→定常運転→減速→寄港の運航スケジュールにより操船される。かかる船舶では、急激な負荷変動が少なく、計画された運航スケジュールに従って給電システムを制御すればよく、電気推進船にするメリットが大きい。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載の電気推進船は、給電システム中にキャパシタ（蓄電池）を配置して、予備推進用及び船内供給用として使用できるようにしたものである。また、特許文献２に記載の電気推進船は、給電システム中に蓄電池を配置して発電機が故障した場合の非常用として使用できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４１８７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、浚渫船、揚土渫船、構造物築造船、曳航船・押船（タグボート）や交通船等の作業補助船、測量船等の調査船、油回収船等の環境整備船、特殊作業船等のいわゆる作業船や漁労に供する船では、運航スケジュールが定まっておらず給電システムの制御が煩雑である、建造コストを抑制したい等の理由からディーゼルエンジンを主機とするディーゼル推進船から電気推進船への切り替えが遅れている。
【０００６】
例えば、いわゆるタグボートでは、指示待ちの待機時間が長く、ディーゼルエンジンに低負荷運転を強いている。ここで、図５は、タグボートのエンジン負荷率と稼動時間率の関係を示す図である。横軸はエンジン負荷率（％）を示し、縦軸は稼動時間率（％）を示している。なお、図５に示したデータは、タグボートの稼動状況を３０日間計測した結果である。図５に示したように、タグボートは、エンジン負荷率が２０％以下の状態で使用されることが多く、平均エンジン負荷率は約１６％であった。ディーゼルエンジンの低負荷運転は、エネルギー効率が悪く、燃料の不完全燃焼も生じやすく環境負荷が高い。また、急発進や低負荷運転から最大運転負荷への急加速のような急激な負荷変動を必要とする機会も多く、さらにエネルギー効率が悪く、環境負荷が高くなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、エネルギー効率が高く、急激な負荷変動にも対応可能な給電システム及び電気推進船を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電力を必要とする負荷対象と、該負荷対象に電力を供給する複数の発電機と、該各発電機を駆動させる駆動源と、前記発電機により発生した電力を蓄える二次電池と、前記発電機により発生した電力の分配や前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、を有する給電システムにおいて、前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に応じて前記発電機の駆動台数を制御するとともに、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足してから前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機が駆動するまでの間、前記二次電池により前記負荷対象に電力を供給する、ことを特徴とする給電システムが提供される。
【０００９】
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機を駆動させるように構成されていてもよい。また、前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が超過する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させるように構成されていてもよい。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記二次電池の充電率が第一基準値を下回った場合に、前記発電機の必要台数を駆動させて余剰電力を前記二次電池の充電に分配するように構成されていてもよい。さらに、前記制御手段は、前記二次電池の充電率が前記第一基準値よりも高い第二基準値を上回った場合に、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させつつ前記二次電池を充電するように構成されていてもよい。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記負荷対象への電力供給を前記発電機から前記二次電池に切り換えてから前記負荷対象への電力供給を停止するように構成されていてもよい。
【００１２】
また、前記給電システムは、例えば、負荷対象が船舶推進用のスクリューと該スクリューを駆動する電動モータとにより構成される電気推進船に使用される。さらに、前記制御手段は、前記電気推進船が停泊中の場合に、陸上側から電力を供給して二次電池を充電させるように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明の給電システム及び電気推進船によれば、必要な発電機が立ち上がるまでのタイムラグに生じる不足電力を二次電池により供給できるようにしたことにより、急発進や低負荷運転から最大運転負荷への急加速のような急激な負荷変動にも円滑に対応することができる。また、負荷対象の仕事量に応じて駆動する発電機の台数を制御したことにより、給電システムのエネルギー効率を向上させることができ、タグボートのような低負荷運転を強いられやすい負荷対象であっても効率よく運転することができ、環境負荷も低減することができる。さらに、不要な発電機を停止させる際に生じている余剰電力を二次電池に充電したことにより、発電機の駆動台数制御と二次電池の充放電とを効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る給電システムを示す全体構成図である。
【図２】制御手段の作用を示す図であり、（Ａ）は船内負荷率と発電機駆動台数と二次電池の充放電との関係を示し、（Ｂ）は蓄電池充電率を示している。
【図３】図２における部分詳細図であり、（Ａ）はＡ部、（Ｂ）はＢ部、（Ｃ）はＣ部、（Ｄ）はＤ部、（Ｅ）はＥ部、を示している。
【図４】本発明に係る給電システムの変形例及び適用例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は適用例、を示している。
【図５】タグボートのエンジン負荷率と稼動時間率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図１〜図４を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係る給電システムを示す全体構成図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の給電システムは、電力を必要とする負荷対象１と、負荷対象１に電力を供給する複数の発電機２と、各発電機２を駆動させる駆動源３と、発電機２により発生した電力を蓄える二次電池４と、発電機２により発生した電力の分配や二次電池４の充放電を制御する制御手段５と、を有し、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に応じて発電機２の駆動台数を制御するとともに、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足してから負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２が駆動するまでの間、二次電池４により負荷対象１に電力を供給するように構成されている。
【００１７】
前記負荷対象１は、電力の供給を受けて外部に対して仕事をする機器である。図１に示した実施形態では、負荷対象１は船舶推進用のスクリューＳとスクリューＳを駆動させる電動モータＭとにより構成されている。ここでは、負荷対象１が二個の場合（例えば、左舷側及び右舷側の各々にスクリューＳが配置された場合）を図示しているが、負荷対象１は一個でもよいし、三個以上であってもよい。
【００１８】
前記発電機２は、動力を電力に変換する機器である。ここでは、発電機２として交流発電機を使用しているが、直流発電機であってもよい。かかる発電機２の装備台数は、多い方がより細やかな運転台数制御を行うことができるが、配置スペースや運転形態等を総合的に勘案して決定する。また、発電機２の下流側の給電ライン２１には、制御手段５、変圧器２２、電力変換装置２３、充放電装置２４等の機器が配置されている。電力変換装置２３は、交流／直流を適宜変換しながら電力負荷対象１への電力供給及び二次電池４の充放電を制御する機器である。また、充放電装置２４は、交流／直流を適宜変換しながら二次電池４の充放電を制御する機器である。
【００１９】
前記駆動源３は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関が使用される。本発明では、駆動源３としてディーゼルエンジンを使用した場合であっても、複数の発電機２の各々にディーゼルエンジンが接続されていることにより、ディーゼルエンジン一台により船舶推進用のスクリューを駆動させていた従来と比べて、一台あたりのディーゼルエンジンの出力を低くすることができる。また、余剰電力を二次電池４に充電し、不足電力を二次電池４により補充することができるようにしていることから、負荷対象１の負荷変動に応じてディーゼルエンジンの出力を変動させる必要がなく定格に近い状態で運転することができる。したがって、ディーゼルエンジンのエネルギー効率を向上させることができるとともに環境負荷を低減することができる。なお、駆動源３は、蒸気タービン、風力発電、火力発電、水力発電、太陽光発電等であってもよい。
【００２０】
前記二次電池４は、発電機２の発生電力の余剰電力を充電したり、負荷対象１の不足電力を補充したりする機器である。二次電池４には、例えば、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン二次電池等、種々のものを使用することができる。かかる二次電池４は、例えば、図示したように、給電ライン２１中の電力変換装置２３や充放電装置２４に接続されて配置される。これらの二次電池４の充放電は、制御手段５の指令に基づいて電力変換装置２３及び充放電装置２４が処理を行う。なお、ここでは、電力変換装置２３を介して接続された二次電池４と充放電装置２４を介して接続された二次電池４の両方を図示したが、二次電池４の接続個数や接続箇所は、二次電池４の容量等により定められ、負荷対象１に分配される給電ライン２１中の二次電池４の一部を省略してもよいし、負荷対象１に分配される給電ライン２１の一部又は全てに二次電池４を接続して充放電装置２４を介して接続された二次電池４を省略してもよいし、負荷対象１に分配される給電ライン２１中の二次電池４を省略して充放電装置２４を介して接続された二次電池４のみの構成としてもよい。
【００２１】
前記制御手段５は、発電機２により発生した電力の分配、二次電池４の充放電、発電機２の駆動台数の最適化等を制御する機器である。かかる制御手段５は、いわゆる配電盤及び制御盤（又は制御コンピュータ）であり、図示したように一体に構成されていてもよいし、分離して構成されていてもよい。制御手段５は、負荷対象１に電力を供給するほか、船内給電用にも電力を供給することができるように構成されている。
【００２２】
ここで、図２は、制御手段の作用を示す図であり、（Ａ）は船内負荷率と発電機駆動台数と二次電池の充放電との関係を示し、（Ｂ）は蓄電池充電率を示している。図２（Ａ）において、実線は船内負荷率の変動を示し、一点鎖線は発電機駆動台数の変動を示している。なお、船内負荷率とは、負荷対象１及び船内給電の各負荷率（最大負荷量に対する負荷の割合）の合計を意味している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、船内負荷率が１００％のときに発電機２の全台数が駆動されるように設定されており、図１に示した実施形態では四台の発電機２を使用しているため、ここでは一台の発電機２あたり２５％の船内負荷率を負担するように制御される。したがって、Ｎ台の発電機２を使用した給電システムでは、各発電機２は（１００／Ｎ）％の船内負荷率を負担するように制御される。そして、制御手段５は、基本的に、船内負荷率が２５％を超えた場合に二台の発電機２を駆動させ、船内負荷率が５０％を超えた場合に三台の発電機２を駆動させ、船内負荷率が７５％を超えた場合に四台の発電機２を駆動させている。すなわち、制御手段５は、少なくとも、負荷対象１の仕事量に応じて発電機２の駆動台数を制御するように構成されている。
【００２４】
また、制御手段５は、基本的に、船内負荷率（実線）が発電機駆動台数（一点鎖線）を上回った場合（図の網掛部分）には、負荷対象１に不足電力が生じているため、二次電池４から負荷対象１に給電し、船内負荷率（実線）が発電機駆動台数（一点鎖線）を下回った場合（図の斜線部分）には、給電システムに余剰電力が生じているため、二次電池４に充電するようにスイッチ４１等を制御するように構成されている。すなわち、制御手段５は、少なくとも、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足してから負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２が駆動するまでの間、二次電池４により負荷対象１に電力を供給するように構成されている。
【００２５】
以下、図２及び図３に基づいて、時系列に制御手段５の作用について説明する。ここで、図３は、図２における部分詳細図であり、（Ａ）はＡ部、（Ｂ）はＢ部、（Ｃ）はＣ部、（Ｄ）はＤ部、（Ｅ）はＥ部、を示している。
【００２６】
まず、図２（Ａ）に示したように、負荷対象１等に電力を開始する前に少なくとも一台の発電機２を立ち上げておくことが好ましい。発電機２を立ち上げて定格運転状態になるまで一定のタイムラグ（例えば、数分程度）を要するためである。勿論、電力開始と同時に必要な台数の発電機２を立ち上げ、タイムラグの間は二次電池４により電力を供給するようにしてもよい。
【００２７】
いま、時間ｔ１までの船内負荷率は２５％であるため、時間ｔ１までは一台の発電機２が駆動される。そして、図３（Ａ）に示すように、船内負荷率が５０％に達する時間ｔ１から時間ｘ１だけ経過した後、二台目の発電機２を立ち上げる。さらに、船内負荷率が７５％に達する時間から時間ｘ１だけ経過した後、三台目の発電機２を立ち上げる。ここで、時間ｘ２は、発電機２が定格運転状態になるまでのタイムラグである。したがって、二台目の発電機２は時間ｔ１から時間（ｘ１＋ｘ２）だけ経過した後に定格運転を開始し、それよりも若干遅れて三台目が定格運転を開始する。すなわち、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が不足する状態が一定時間経過した後、負荷対象１の仕事量に必要な駆動台数の発電機２を駆動させるように構成されている。
【００２８】
また、時間ｔ２までの船内負荷率は５０〜７５％の範囲内であるため、時間ｔ２までは三台の発電機２が駆動されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、船内負荷率が５０％まで低下した時間ｔ２から時間ｙ１だけ経過した後、一台の発電機２を停止させる。さらに、船内負荷率が２５％まで低下した時間から時間ｙ１だけ経過した後、もう一台の発電機２を停止させる。すなわち、制御手段５は、負荷対象１の仕事量に対して発電機２の駆動台数が超過する状態が一定時間経過した後、負荷対象１の仕事量に不要な駆動台数の発電機２を停止させるように構成されている。なお、ここでは最終的に船内負荷率が０〜２５％の範囲内に落ち着いたため、一台の発電機２により電力を供給している。
【００２９】
その後、船内負荷率が一時的に急激に上昇し、時間ｔ３に船内負荷率が２５％に達し、さらに５０％も超えているが、図３（Ｃ）に示したように、船内負荷率に対して発電機駆動台数が不足する時間が時間ｘ１よりも短いため、発電機２を駆動させずに、不足電力は二次電池４により供給している。時間ｘ１の設定時間は、負荷対象１の性質や使用環境によって変動するものであり、船内負荷率のデータを取得して、不足電力を発電機２で供給する場合と二次電池４により供給する場合とを峻別し、境界値を算出して設定することが好ましいが、作業者の経験に基づいて設定するようにしてもよい。時間ｘ１は、例えば、数十秒程度の時間に設定される。
【００３０】
また、船内負荷率が一時的に急激に上昇し、時間ｔ４に船内負荷率が２５％に達し、さらに５０％も超えているが、図３（Ｄ）に示したように、船内負荷率が上下動を繰り返して最終的に２５〜５０％の範囲内に収束した場合には、船内負荷率が２５％を超えている時間が時間ｘ１を超え、船内負荷率が５０％を超えている時間が時間ｘ１を超えていないため、一台の発電機２のみ追加で駆動させる。
【００３１】
また、図３（Ｅ）に示すように、時間ｔ５に二次電池充電率が第一基準値αを下回った場合には、発電機２の必要台数（ここでは四台）を駆動させて余剰電力を二次電池４の充電に分配し、急速充電を行う。この急速充電時に駆動させる発電機２の必要台数は、時間ｔ５における船内負荷率を発電機２で補いつつ余剰電力を発生させることができる台数である。また、余剰電力がより多く発生するように駆動台数を増やすことにより、より急速充電を行うことができる。かかる制御状態では、船内負荷率の数値とは無関係に、時間ｔ５の時点で直ちに各発電機２を駆動させる。このとき、時間ｘ２のタイムラグが生じるため、この間の不足電力は二次電池４から供給することになる。したがって、第一基準値αは、少なくとも、駆動している発電機２が存在しない状態から全ての発電機２を同時に立ち上げたときに生じ得る最大の不足電力（時間ｘ２×船内負荷率１００％の面積分）を補うことができる電力を充電した状態となるように設定しなければならない。言い換えれば、どのような場合であっても二次電池充電率の下限値γが０とならないように、第一基準値αを設定しなければならない。
【００３２】
そして、二次電池充電率が、第一基準値αよりも高い第二基準値βを上回った場合に、負荷対象１の仕事量に不要な駆動台数の発電機２を停止させる。図３（Ｅ）では、二次電池充電率が第二基準値βを上回った時間ｔ６における船内負荷率が０〜２５％の範囲内であるため必要な発電機２は一台である。したがって、不要な発電機２は三台であり、この三台の発電機２の駆動を停止させることとなる。
【００３３】
また、図２（Ａ）のＦ部に示すように、二次電池４の充電率が十分に高く（例えば、第二基準値β以上）、船内負荷率が低い場合（例えば、２５％以下）には、全ての発電機２を停止させて二次電池４のみで電力を供給するようにしてもよい。この場合、時間ｘ１による発電機駆動台数制御は作動しないようにしておく。
【００３４】
また、図２（Ａ）のＧ部に示すように、負荷対象１への電力供給を停止する場合には、無駄な電力が発生しないように、全ての発電機２を停止させて、負荷対象１への電力供給を発電機２から二次電池４に切り換えて負荷対象１への電力供給を停止するようにしてもよい。この場合も、時間ｘ１による発電機駆動台数制御は作動しないようにしておく。また、全ての発電機２を停止する時間ｔ７は、負荷対象１への電力供給を停止する時間ｔ８までの残り時間とその後に必要となるであろう船内負荷率との積によって算出される予測電力を補うだけの電力が二次電池４に充電されている必要があるため、二次電池充電率と時間ｔ８までの残り時間とを監視しながら設定される。この場合、第一基準値αによる二次電池充電率制御は作動しないようにしておく。
【００３５】
上述した本発明に係る給電システムの実施形態によれば、必要な発電機２が立ち上がるまでのタイムラグ（時間ｘ２）に生じる不足電力を二次電池４により供給することができ、急発進や低負荷運転から最大運転負荷への急加速のような急激な負荷変動にも円滑かつ迅速に対応することができる。また、負荷対象１の仕事量に応じて駆動する発電機２の台数を制御したことにより、給電システムのエネルギー効率を向上させることができ、タグボートのような低負荷運転を強いられやすい負荷対象１であっても効率よく運転することができ、環境負荷も低減することができる。さらに、不要な発電機２を停止させる際に生じている余剰電力を二次電池４に充電したことにより、発電機２の駆動台数制御と二次電池４の充放電とを効果的に行うことができる。
【００３６】
また、発電機２は船内負荷率１００％と同等の総容量を持ち、負荷対象１に課せられた急激な負荷変動により、駆動している発電機２の発電量とのアンバランスが発生したときに、発電機２の起動時間中に二次電池４を放電（負荷対象１等への給電）し、発電機２の停止時間中に二次電池４を充電するようにしたことにより、各発電機２における急激な負荷変動が起こらないようにして、できるだけ最適な運転台数と運転負荷での運転状態を長時間保つことができる。さらに、船内負荷率の一部を単に蓄電池で補う従来のシステムに比べて、必要とされる二次電池４の容量を低く抑え、建造コストや設置スペースを低減することができる。
【００３７】
次に、本発明に係る給電システムの変形例及び適用例について説明する。ここで、図４は、本発明に係る給電システムの変形例及び適用例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は適用例、を示している。なお、図１に示した実施形態と同じ構成部品については同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３８】
図４（Ａ）に示した給電システムの第一変形例は、負荷対象１が一個の船舶推進用のスクリューＳとそれを駆動する複数の電動モータＭとにより構成されたものである。このようにスクリューＳが一個の電気推進船に対しても本発明の給電システムを適用することができ、上述した実施形態と同様の効果を奏する。なお、かかる第一変形例では、スクリューＳに対してどの電動モータＭからどれだけ動力を供給するかの制御が必要となるが、かかる制御は、上述した制御手段５が行ってもよいし、別途配置された制御装置により行うようにしてもよい。なお、図示しないが、負荷対象１は、複数のスクリューＳ（例えば、二個）と複数の電動モータＭ（例えば、三個）とを有し、複数の電動モータＭにより動力が分配されて各スクリューＳに伝達されるように構成されていてもよい。
【００３９】
図４（Ｂ）に示した給電システムの第二変形例は、負荷対象１が電気推進船以外で使用される他の電力消費機器６の場合を示している。負荷対象１は、例えば、クレーン、アンローダ等の荷役機械、掘削機や運搬機械等の建設機械、プラントや工場内で使用されるポンプ、空調設備、搬送設備、産業機械設備等である。ここでは、二台の発電機２、一つの二次電池４、一つの電力消費機器６の構成を図示したが、第一変形例のように複数の二次電池４を配置してもよいし、複数の電力消費機器６に接続するようにしてもよい。
【００４０】
図４（Ｃ）に示した給電システムの適用例は、図１に示した実施形態を適用した電気推進船７を図示したものである。かかる適用例では、負荷対象１は、スクリューＳ及び電動モータＭを備えたポッド型推進器により構成されている。また、発電機２及び駆動源３は、複数段に積層されて配置されている。かかる電気推進船７では、従来のディーゼル推進船よりも駆動源３の一台あたりの容量やサイズが小さいこと、発電機２より下流側の各構成部品の接続（給電ライン２１）を電線により配線できること等の理由から、各構成部品の配置の自由度が高く、デッドスペースを低減することができる。また、電気推進船７が岸壁に停泊中の場合に、制御手段５により陸上側から電力を供給して船内給電させつつ二次電池４を充電させるようにしてもよい。このように陸上側から給電できる場合には、停泊時の二次電池４の充電率が少ない状態であっても、無駄に発電機２を駆動させることなく二次電池４を充電することができ、電気推進船７の作業開始直後の高負荷運転にも円滑に対応することができる。
【００４１】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１…負荷対象
２…発電機
３…駆動源
４…二次電池
５…制御手段
６…電力消費機器
７…電気推進船
２１…給電ライン
２２…変圧器
２３…電力変換装置
２４…充放電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を必要とする負荷対象と、該負荷対象に電力を供給する複数の発電機と、該各発電機を駆動させる駆動源と、前記発電機により発生した電力を蓄える二次電池と、前記発電機により発生した電力の分配や前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、を有する給電システムにおいて、
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に応じて前記発電機の駆動台数を制御するとともに、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足してから前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機が駆動するまでの間、前記二次電池により前記負荷対象に電力を供給する、ことを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機を駆動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が超過する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させつつ前記二次電池を充電する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記二次電池の充電率が第一基準値を下回った場合に、前記発電機の必要台数を駆動させて余剰電力を前記二次電池の充電に分配する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記二次電池の充電率が前記第一基準値よりも高い第二基準値を上回った場合に、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させる、ことを特徴とする請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記負荷対象への電力供給を前記発電機から前記二次電池に切り換えてから前記負荷対象への電力供給を停止する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の給電システムを備え、前記負荷対象は、船舶推進用のスクリューと該スクリューを駆動する電動モータとにより構成されている、ことを特徴とする電気推進船。
【請求項８】
前記制御手段は、前記電気推進船が停泊中の場合に、陸上側から電力を供給して前記二次電池を充電させる、ことを特徴とする請求項７に記載の電気推進船。
【請求項１】
電力を必要とする負荷対象と、該負荷対象に電力を供給する複数の発電機と、該各発電機を駆動させる駆動源と、前記発電機により発生した電力を蓄える二次電池と、前記発電機により発生した電力の分配や前記二次電池の充放電を制御する制御手段と、を有する給電システムにおいて、
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に応じて前記発電機の駆動台数を制御するとともに、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足してから前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機が駆動するまでの間、前記二次電池により前記負荷対象に電力を供給する、ことを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が不足する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に必要な駆動台数の発電機を駆動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷対象の仕事量に対して前記発電機の駆動台数が超過する状態が一定時間経過した後、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させつつ前記二次電池を充電する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記二次電池の充電率が第一基準値を下回った場合に、前記発電機の必要台数を駆動させて余剰電力を前記二次電池の充電に分配する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記二次電池の充電率が前記第一基準値よりも高い第二基準値を上回った場合に、前記負荷対象の仕事量に不要な駆動台数の発電機を停止させる、ことを特徴とする請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記負荷対象への電力供給を前記発電機から前記二次電池に切り換えてから前記負荷対象への電力供給を停止する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の給電システムを備え、前記負荷対象は、船舶推進用のスクリューと該スクリューを駆動する電動モータとにより構成されている、ことを特徴とする電気推進船。
【請求項８】
前記制御手段は、前記電気推進船が停泊中の場合に、陸上側から電力を供給して前記二次電池を充電させる、ことを特徴とする請求項７に記載の電気推進船。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５７９９（Ｐ２０１１−２５７９９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７２４８９（Ｐ２００９−１７２４８９）
【出願日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
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