JP5333965B2

JP5333965B2 - 船舶エネルギーシステム

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Publication number: JP5333965B2
Application number: JP2008291175A
Authority: JP
Inventors: 豊邦加藤; 龍太井手; 隆介大久保; 幸宏井出; 哲也加藤
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-11-13
Also published as: JP2010116070A

Description

本発明は、船舶の推進力や船内電力負荷に対して電力を供給する船舶エネルギーシステムに関する。

船舶の推進力や船内電力負荷に対して電力を供給する船舶エネルギーシステムとして、特許文献１に記載のものがある。

図１１は、特許文献１に記載の発明を第１の従来例として簡略化して示す主回路図である。
図１１において、１_−１、１_−２、１_−３はディーゼルエンジン等のエンジン２_−１、２_−２、２_−３により駆動される補機発電機であり、それぞれ発電機遮断器３_−１、３_−２、３_−３を介して船内電力母線４に給電するように接続されている。５_−１、５_−２は船内電力負荷であり、負荷遮断器６_−１、６_−２を介して前記船内電力母線４に接続されている。

また、この船内電力母線４には他の負荷遮断器６_−３を介してプロペラ７を駆動する推進モータ８の可速度制御を行うインバータ９が接続されている。これら船内電力負荷５_−１、５_−２およびインバータ９は、前記船内電力母線４を介して補機発電機１_−１、１_−２、１_−３から給電されるようになっている。

ところで、インバー夕９は推進モータ７を常時予定の回転速度で運転するように設定されているため、船舶の航海中に荒天などでプロペラ７にかかる負荷が変動してプロペラ７の回転数が変化した場合、インバータ９はプロペラ７の負荷に見合った出力を推進モータ８に供給して回転数を維持しようとする。このとき、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３はインバータ９の消費電力が変化しても、船内電力母線４の電圧および周波数を定格値に維持するように出力を調整される。この補機発電機１_−１、１_−２、１_−３の出力調整は、エンジン２_−１、２_−２、２_−３の図示しない燃料調節弁を操作し燃料量を調節することによって行われる。

図１２は、主機によりプロペラを駆動して推進する第２の従来例を簡略化して示す主回路図である。
この従来例は電気推進方式ではなく、主機１０によりプロペラ７を駆動する推進方式であるため、推進モータ８やインバータ９は装備しておらず、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３は図１１と同様に船内電力母線４を介して船内電力負荷５_−１、５_−２に給電している。なお、船内電力負荷５_−１、５_−２の中には、主機１０を稼動させるためのポンプモータなどが含まれる。

図１２の場合も、図１１の場合と同様に、船舶の航海中に荒天時などでプロペラ７にかかる負荷が変動してプロペラ７の回転数が変化した場合、主機１０は出力をプロペラ７の負荷に見合った値に調整して回転数を維持しようとする。
特開２００１-２５１８９５

上記のように、図１１で示した電気推進方式では、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３の出力を調整するためにエンジン２_−１、２_−２、２_−３の燃料量を調節しなければならないが、エンジンの特性は出力に応じて燃費効率が変化するので、燃費効率の悪い運転状態でも運転せざるを得ない場合がある。このようにプロペラ７に負荷変動が生じると、補機発電機１ _−１、１ _−２、１ _−３を駆動するエンジン２_−１、２_−２、２_−３の燃費効率の低下を招き、またエンジン２_−１、２_−２、２_−３の図示していないガバナ機構を頻繁に動かすことになり、ガバナ機構の寿命の点でも好ましくない。この問題はプロペラ７の負荷変動が大きいとか、変動の繰り返しが多くなる場合顕著になる。

図１２のように主機１０による推進方式の場合においても同様であり、主機１０は、エンジンの特性として出力に応じて燃費効率が変化するので、燃費効率の悪い運転点も運転せざるを得ない場合がある。図１２の場合も図示していないガバナ機構を頻繁に動かすことになりガバナ機構の寿命の点でも好ましくない。この問題はプロペラ７の負荷変動が大きいとか、変動の繰り返しが多くなると顕著になる。

そこで、本発明は、船舶を推進するためのプロペラに負荷変動が生じたとしても、補機発電機を駆動するエンジンあるいはプロペラを駆動する主機の燃費効率を改善し、かつ、ガバナ機構を頻繁に（または大きく）操作しなくてもすむようにした船舶エネルギーシステムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、プロペラを駆動する主機によって駆動され、船内電力母線に発電電力を供給する軸駆動発電装置と、前記船内電力母線に発電電力を供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続され、この船内電力母線に対し充電あるいは放電を行う電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、前記主機（またはプロペラ）の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段から出力された回転速度信号と回転速度基準とを比較して偏差を求める比較器およびこの比較器から出力された偏差を入力するように接続され不感帯を挟んで上限設定値および下限設定値を有する不感帯要素とを備えた回転速度変動検出器とを設け、前記プロペラにかかる負荷変動により主機（またはプロペラ）の回転速度が上昇して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の上限設定値を超えて大きくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記軸駆動発電装置の発電電力を増加させると共に前記軸駆動発電装置で増加した分の発電電力を前記電力貯蔵装置で充電し、逆に主機（またはプロペラ）の回転速度が下降して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の下限設定値を超えて小さくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記軸駆動発電装置の発電電力を減少させると共に前記軸駆動発電装置で減少した分の発電電力を前記電力貯蔵装置から放電することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、プロペラを駆動する主機によって駆動され、船内電力母線に発電電力を供給する軸駆動発電装置と、前記船内電力母線に発電電力を供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続され、この船内電力母線に対し充電あるいは放電を行う電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、前記主機（またはプロペラ）の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段から出力された回転速度信号と回転速度基準とを比較して偏差を求める比較器およびこの比較器から出力された偏差を入力するように接続され不感帯を挟んで上限設定値および下限設定値を有する不感帯要素とを備えた回転速度変動検出器とを設け、前記プロペラにかかる負荷変動により主機（またはプロペラ）の回転速度が上昇して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の上限設定値を超えて大きくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記軸駆動発電装置の発電電力を増加させると共に前記軸駆動発電装置で増加した分の発電電力を前記電力貯蔵装置で充電し、逆に主機（またはプロペラ）の回転速度が下降して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の下限設定値を超えて小さくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記船内電力母線の電力で前記軸駆動発電装置を駆動すると共に前記軸駆動発電装置を駆動した分の電力を前記電力貯蔵装置から放電することを特徴とする。

本発明の船舶エネルギーシステムによれば、船舶を推進するプロペラにかかる負荷が変動した場合でも、船内の動力源となる主機や補機発電機の出力変動を抑制することで主機や補機発電機における燃費効率の悪化を改善し、同時に主機や補機発電機のガバナ機構の操作を頻繁に行わなくてすむので寿命を延ばすこともできる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。なお、図１において図１１と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を主に説明する。

図１において、１１はインバータ９の消費電力を検出する電力検出器、１２は電力検出器１１からのインバータ消費電力の信号を入力してインバータ９の消費電力の増加や減少を判定する電力変動検出器である。そして、１３は電力貯蔵装置であり、遮断器６_−４を介して前記船内電力母線４に接続されている。

図２は電力変動検出器１２の一例を示す図である。電力変動検出器１２は、比較器１２_−１と、不感帯要素１２_−２とから構成されている。

比較器１２_−１は電力検出器１１で検出したインバータの消費電力に対応する信号と、設定値として設けているある所定の電力値の判断基準とを比較する。比較器１２ _−１の偏差が不感帯要素１２ _−２の不感帯幅内にあるときは、電力変動検出器１２として何も出力しない。しかし、偏差がプラス側、すなわち、不感帯幅の上限設定値を超えてインバータ９の消費電力の方が大きい場合には放電を指示するためのインバータ消費電力増加の状態信号を出力し、逆に不感帯幅の下限設定値を超えてインバータ消費電力の方が小さい場合には充電を指示するインバータ消費電力減少の状態信号を出力する。なお、不感帯要素１２_−２は図２に示すように放電量あるいは充電量を指示する特性が良いが、単純に放電／充電を指示するＯＮ／ＯＦＦ特性でも電力貯蔵デバイスの容量等、設計に基づいて決めればよい。

なお、不感帯要素１２_−２における、ある所定の電力値とは、操船者が設定する推進モータ８の回転速度基準に相対する電力値との考え方がある。また、インバータ消費電力の増加や減少の判断は、インバータ消費電力の単位時間の変化量でもって判断しても良い。

図３は電力貯蔵装置１３の一例を示す図である。電力貯蔵装置１３は、電力貯蔵デバイス１３_−１と、充放電装置１３_−２とから構成されている。

電力貯蔵デバイス１３_−１は、例えば、二次電池（鉛電池、リチウムイオン電池など）、電気二重層コンデンサ、ＳＭＥＳ（超電導電力貯蔵）などを適用することができる。一方、充放電装置１３_−２は、制御整流素子で構成され、電力貯蔵デバイス１３_−１を船内電力母線４の電圧で充電するとき（充電モードという）は、船内電力母線４の交流を直流に変換するコンバータとして動作し、逆に電力貯蔵デバイス１３_−１に蓄積した電力を船内電力母線４に放電するとき（放電モードという）は、電力貯蔵デバイス１３_−１の直流を船内電力母線４の電圧および周波数と一致するようにインバータとして動作する。

なお、図３で示した電力貯蔵装置１３は、単一の電力貯蔵デバイス１３_−１と単一の充放電装置１３_−２との組み合わせで構成したが、勿論、複数の電力貯蔵デバイス１３_−１と複数の充放電装置１３_−２との組合せで構成しても良い。また、電力貯蔵装置１３は上述した例に限定されるものではなく、フライホイールの回転体で電力を貯めるフライホイール方式を採用しても良い。

以上のように構成された船舶エネルギーシステムにおいて、電力変動検出器１２は、インバータ消費電力の増加や減少を判断して、増加または減少の状態を示す信号を電力貯蔵装置１３に与える。電力貯蔵装置１３の充放電装置１３_−２は、インバータ消費電力の増加との状態信号を受け取ると、放電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１の電力を船内電力母線４に放出し、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３の発電出力とともに前記インバータ９に電力を供給する。逆に、電力貯蔵装置１３は、インバータ消費電力の減少との状態信号を受け取ると、充電モードとなって補機発電機１_−１、１_−２、１_−３から船内電力母線４および充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１を充電する。

以上述べたように、本発明の第１の実施形態によれば、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降してインバータ９の消費電力が増加した場合には、電力貯蔵装置１３を放電させて船内電力母線４に電力を注入し、逆に、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇しインバータ９の消費電力が減少した場合には、電力貯蔵装置１３を船内電力母線４から充電させることにより、補機発電機１_−１，１_−２，１_−３を駆動するエンジン２_−１，２_−２，２_−３が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４ないし図６を参照して説明する。
図４は本発明の第２の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。
なお、図４において、図１あるいは図１２と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を主に説明する。

図４で示すように、本実施形態では主機１０とプロペラ７とを結合する主機軸上に軸駆動発電機１４を設け、この軸駆動発電機１４の出力端子と前記船内電力母線４とを接続するために、電力変換を行なうサイリスタインバータ１５および同期調相機１６を設けている。なお、破線枠で囲まれている軸駆動発電機１４とサイリスタインバータ１５と同期調相機１６とからなる部分を便宜上、軸駆動発電装置１７と称する。

１８はプロペラ７の回転速度を検出する回転速度検出器、１９は回転速度検出器１８から出力された回転速度信号を入力して回転速度の上昇あるいは下降を判定する回転速度変動検出器であり、その出力信号は電力貯蔵デバイス１３および軸駆動発電装置１７に与えるようになっている。

図５は本実施形態で採用した回転速度変動検出器１９の一例を示す図である。
回転速度変動検出器１９は、比較器１９_−１と、不感帯要素１９_−２とから構成されている。

比較器１９_−１は回転速度検出器１８で検出したプロペラ７の回転速度に対応する信号と、設定値として設けているある所定の回転速度の判断基準とを比較する。比較器１９ _−１の偏差が不感帯要素１９ _−２の不感帯幅内にあるときは、回転速度変動検出器１９として何も出力しない。しかしながら、不感帯幅の上限設定値を超えてプロペラ７の回転速度の方が回転数基準よりも大きい場合には、軸駆動発電装置１７に対する発電出力の増加指令と、電力貯蔵装置１３に対する充電モードの指令を出力する。逆に、不感帯幅の下限設定値を超えてプロペラ７の回転速度の方が回転数基準よりも小さい場合には、軸駆動発電装置１７に対する発電出力の減少指令と、電力貯蔵装置１３に対する放電モードの指令を出力する。

なお、回転速度変動検出器１９におけるある所定の回転速度とは、操船者が設定するプロペラ７または主機１０の回転速度基準と考える。また、回転速度の上昇または下降の判断は、回転速度の単位時間の変化量でもって判断しても良い。

以上のように構成された船舶エネルギーシステムにおいて、軸駆動発電装置１７は、回転速度変動検出器１９から回転速度の上昇との状態信号を受け取ると、サイリスタインバータ１５と軸駆動発電機１４を制御して軸駆動発電装置１７からの発電出力を増加させる。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の上昇との状態信号を受け取ることとなり、充電モードとなって船内電力母線４の電力で充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１を充電する。

逆に、軸駆動発電装置１７は、回転速度の下降との状態信号を受け取ると、サイリスタインバータ１５と軸駆動発電機１４を制御して軸駆動発電装置１７からの発電出力を減少させる。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の下降との状態信号を受け取ることとなり、放電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１に貯蔵してある電力を船内電力母線４に放出する。

一旦、軸駆動発電装置１７からの発電出力を増加あるいは減少させた後に、図５の回転速度変動検出器１９からの出力が０に戻れば、軸駆動発電装置１７からの出力も元に戻ることになる。

図６は、本実施形態の一特性例を示す図である。
図６において、（ａ）はプロペラ７の回転速度、（ｂ）は主機１０の軸出力、（ｃ）は軸駆動発電装置１７の発電出力である。なお、（ｄ）は軸駆動発電装置１７を操作しない場合のプロペラ７の回転速度の発電出力、（ｅ）は軸駆動発電装置１７を操作しない場合の主機１０の軸出力である。これらの特性図からわかるように、軸駆動発電装置１７を操作しない場合、（ｄ）、（ｅ）のように主機１０のドループ特性により、回転速度は負荷減少時点以前の値よりも少し上がったところでバランスし、主機１０の軸出力は負荷の減少により出力減となり、燃費効率の悪い状態で運転することになる。しかしながら、本実施形態の場合、特性（ａ）のプロペラ７の回転速度の変動に応じて特性（ｃ）のように軸駆動発電装置１７の発電出力を操作するようにしたので、特性（ｂ）で示すように主機１０の軸出力が低いところでとどまることにならず、燃費効率の低下を抑制することができる。

以上述べたように、本発明の第２の実施形態によれば、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際には、軸駆動発電装置１７の発電出力を増加させるとともに、電力貯蔵装置１３を充電動作させることで、軸駆動発電装置１７にて増加させた電力分を電力貯蔵装置１３で充電させる。また、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際には、軸駆動発電装置１７の発電出力を減少させるとともに電力貯蔵装置１３を放電動作させることで、軸駆動発電装置１７で減少させた電力分を電力貯蔵装置１３から船内電力母線４に供給させる。

このようにすることで、主機１０が燃費効率の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。

（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。
第３の実施形態では、使用する機器の構成は第２の実施形態と同じ図４となる。しかし、第２の実施形態とは軸駆動発電装置１７の使い方が異なるので、特性図は図６と異なったものとなる。

すなわち、前述した第２の実施形態では、軸駆動発電装置１７は、発電出力を増減させることでプロペラ７にかかる負荷変動に相対していたが、本実施形態では軸駆動発電装置１７を発電モードだけでなく、電動モードにも切り換えて使用するようにしたものである。

本実施形態で使用する回転速度変動検出器１９については図示しないが、図５で示した回転速度変動検出器１９の出力がプラス（＋）の場合、「発電出力増加」を「発電モード」に置き替え、出力がマイナス（−）の場合、「発電出力減少」を「電動モード」に置き替えればよい。

以上のように構成された第３の実施形態の船舶エネルギーシステムでは、軸駆動発電装置１７は、回転速度の上昇との状態信号を受け取ると、軸駆動発電機１４を発電モードで動作させ、発電した電力を船内電力母線４に送る。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の上昇との状態信号を受け取ることとなり、充電モードとなって船内電力母線４から電力を充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１に充電する。逆に、軸駆動発電装置１７は、回転速度の下降との状態信号を受け取ると、船内電力母線４の電力でもって軸駆動発電機１４を電動モードで動作させる。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の下降との状態信号を受け取ることとなり、放電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１の電力を船内電力母線４に放出する。

一旦、軸駆動発電装置１７が「発電モード」または「電動モード」となった後に、図５の回転速度変動検出器１９からの出力が０に戻れば、軸駆動発電装置１７は、元の状態に戻る。

図７は、本実施形態の一特性例を示す図である。
図７において、特性（ａ）および（ｂ）は図６と同じであるが、（ｃ）が図６の場合とでは異なり、発電量増、発電量減ではなく、発電モード、電動モードに置き換わっている。

以上述べたように、本発明の第３の実施形態によれば、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際には、軸駆動発電装置１７を発電モードで動作させると共に電力貯蔵装置１３を充電動作させることで、軸駆動発電装置１７で発電した電力を電力貯蔵装置１３で充電させる。また、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際には、軸駆動発電装置１７を電動モードで動作させると共に電力貯蔵装置１３から放電させることで、軸駆動発電装置１７にて消費する電力を電力貯蔵装置１３から供給させる。このようにすることで、主機１０が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。この構成の場合、プロペラ７の負荷変動の量のみに対応すればよいので、軸駆動発電機１４やサイリスタインバータ１５の容量を小さくできる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図８を参照して説明する。
図８は本発明の第４の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。

なお、図８において、図１あるいは図１１と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を述べる。

図８に示した船舶エネルギーシステムは、図１の第１の実施形態における電力検出器１１および電力変動検出器１２に替えて、図４の第２の実施形態で用いたプロペラ７の回転速度を検出する回転速度検出器１８および回転速度検出器１８からの回転速度信号を入力し回転速度の上昇や下降を判断する回転速度変動検出器１９を設けたものである。

回転速度変動検出器１９は、回転速度の上昇または下降を判断して、上昇または下降の状態を示す信号を電力貯蔵装置１３に与える。電力貯蔵装置１３は、回転速度の上昇との状態信号を受け取ると、充電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１に船内電力母線４から充電する。逆に、電力貯蔵装置１３は、回転速度の下降との状態信号を受け取ると、放電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１の電力を船内電力母線４に放出する。

以上のように、図８の第４の実施形態によれは、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際には、インバータ９は回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力を絞るので、電力貯蔵装置１３を充電動作させる。一方、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際には、インバータ９は回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力を増加させるので、電力貯蔵装置１３から放電させる。この結果、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３を駆動するエンジン２_−１、２_−２、２_−３が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図９および図１０を参照して説明する。
図９は本発明の第５の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。
なお、図９において図１と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を述べる。

図９において、２０は船内電力母線４から周波数を検出する周波数検出器、２１は周波数検出器２０からの周波数検出信号により周波数の上昇または下降を判断する周波数変動検出器である。

図１０は本実施形態で採用した周波数変動検出器２１の一例を示す図である。
周波数変動検出器２１は、比較器２１_−１と、不感帯要素２１_−２とから構成されている。
比較器２１_−１は周波数検出器２０で検出した船内電力母線４の周波数に対応する信号と、設定値として設けているある所定の周波数の判断基準とを比較する。比較器２１ _−１の偏差が不感帯要素２１ _−２の不感帯幅内にあるときは、周波数変動検出器２１として何も出力しない。しかしながら、不感帯幅の上限設定値を超えて船内電力母線４の周波数の方が周波数基準よりも大きい場合には、電力貯蔵装置１３に対する充電モードの指令を出力する。逆に、不感帯幅の下限設定値を超えて船内電力母線４の周波数の方が周波数基準よりも小さい場合には、電力貯蔵装置１３に対する放電モードの指令を出力する。

周波数変動検出器２１は、周波数の上昇または下降の状態を示す信号を電力貯蔵装置１３に与える。電力貯蔵装置１３は、周波数の上昇との状態信号を受け取ると、充電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１に充電する。逆に、電力貯蔵装置１３は、周波数の下降との状態信号を受け取ると、放電モードとなって充放電装置１３_−２を介し電力貯蔵デバイス１３_−１の電力を放出する。

このように本実施形態では、船舶エネルギーシステムを構成することで、図９による第５の実施形態では、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際にはインバータ９による回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力が絞られるために船内電力母線４の周波数が上昇する。周波数の上昇により電力貯蔵装置１３を充電動作させる。

一方、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際にはインバータ９による回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力が増加されるために船内電力母線４の周波数が下降する。周波数の下降により電力貯蔵装置１３を放電させる。この結果、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３を駆動するエンジン２_−１、２_−２、２_−３が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。この構成では、船内電力負荷５_−１、５_−２の変動時の場合においても電力貯蔵装置１３の充放電動作となる。これにより、インバータ９（推進モータ８）と船内電力負荷５_−１、５_−２を合わせた電力負荷全体の変動に対して、補機発電機１_−１、１_−２、１_−３の燃費効率の改善を行なうことになり、さらに船内電力母線４の周波数安定化にも寄与できる。

本発明の第１の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。本発明の第１の実施形態で採用した電力変動検出器の一例を示す図。本発明で採用した電力貯蔵装置内の構成を示す図。本発明の第２の実施形態および第３の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。本発明の第２の実施形態で採用した回転速度変動検出器の一例を示す図。本発明の第２の実施形態の一特性例を示す図。本発明の第３の実施形態の一特性例を示す図。本発明の第４の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。本発明の第５の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。本発明の第５の実施形態で採用した周波数変動検出器の一例を示す図。第１の従来例の船舶エネルギーシステムの構成図。第２の従来例の船舶エネルギーシステムの構成図。

符号の説明

１_−１，１_−２，１_−３…補機発電機、２_−１，２_−２，２_−３…エンジン、３_−１，３_−２，３_−３…発電機遮断器、４…船内電力母線、５_−１，５_−２…船内電力負荷、６_−１，６_−２，６_−３…負荷遮断器、６_−４…遮断器、７…プロペラ、８…推進モータ、９…インバータ、１０…主機、１１…電力検出器、１２…電力変動検出器、１２_−１、１９_−１、２１_−１…比較器、１２_−２、１９_−２、２１_−２…不感帯要素、１３…電力貯蔵装置、１３_−１…電力貯蔵デバイス、１３_−２…充放電装置、１４…軸駆動発電機、１５…サイリスタインバータ、１６…同期調相機、１７…軸駆動発電装置、１８…回転速度検出器、１９…回転速度変動検出器、２０…周波数検出器、２１…周波数変動検出器、

Claims

プロペラを駆動する主機によって駆動され、船内電力母線に発電電力を供給する軸駆動発電装置と、前記船内電力母線に発電電力を供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続され、この船内電力母線に対し充電あるいは放電を行う電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、
前記主機（またはプロペラ）の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段から出力された回転速度信号と回転速度基準とを比較して偏差を求める比較器およびこの比較器から出力された偏差を入力するように接続され不感帯を挟んで上限設定値および下限設定値を有する不感帯要素とを備えた回転速度変動検出器とを設け、
前記プロペラにかかる負荷変動により主機（またはプロペラ）の回転速度が上昇して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の上限設定値を超えて大きくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記軸駆動発電装置の発電電力を増加させると共に前記軸駆動発電装置で増加した分の発電電力を前記電力貯蔵装置で充電し、逆に主機（またはプロペラ）の回転速度が下降して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の下限設定値を超えて小さくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記軸駆動発電装置の発電電力を減少させると共に前記軸駆動発電装置で減少した分の発電電力を前記電力貯蔵装置から放電することを特徴とする船舶エネルギーシステム。
プロペラを駆動する主機によって駆動され、船内電力母線に発電電力を供給する軸駆動発電装置と、前記船内電力母線に発電電力を供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続され、この船内電力母線に対し充電あるいは放電を行う電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、
前記主機（またはプロペラ）の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段から出力された回転速度信号と回転速度基準とを比較して偏差を求める比較器およびこの比較器から出力された偏差を入力するように接続され不感帯を挟んで上限設定値および下限設定値を有する不感帯要素とを備えた回転速度変動検出器とを設け、
前記プロペラにかかる負荷変動により主機（またはプロペラ）の回転速度が上昇して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の上限設定値を超えて大きくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記軸駆動発電装置の発電電力を増加させると共に前記軸駆動発電装置で増加した分の発電電力を前記電力貯蔵装置で充電し、逆に主機（またはプロペラ）の回転速度が下降して前記回転速度信号と回転速度基準との偏差が前記不感帯要素の下限設定値を超えて小さくなったとき、前記主機の回転数の変化を元の回転数に戻すように前記船内電力母線の電力で前記軸駆動発電装置を駆動すると共に前記軸駆動発電装置を駆動した分の電力を前記電力貯蔵装置から放電することを特徴とする船舶エネルギーシステム。