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JP7579078B2 - Marine Power Systems - Google Patents
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Description

本開示は、舶用電源システムに関する。 This disclosure relates to a marine power supply system.

船舶の電源として燃料電池を用いることが検討されている。一般的に、燃料電池は、負荷追随性能に課題があり、特に、燃料電池に対して負荷変動を生じる運転を行うと、燃料電池の電極の傷みが早くなり、性能劣化の要因となる。このような燃料電池の性能劣化を抑制するために、燃料電池と蓄電池とを組み合わせて、負荷変動分を蓄電池に負担させる電源システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。 The use of fuel cells as a power source for ships is being considered. Generally, fuel cells have issues with their load-following performance, and in particular, operation that causes load fluctuations on the fuel cell accelerates damage to the fuel cell's electrodes, which leads to performance degradation. In order to suppress such performance degradation of fuel cells, a power supply system has been proposed that combines a fuel cell with a storage battery and has the storage battery bear the load of the load fluctuations (see, for example, Patent Document 1).

特開2013-243009号公報JP 2013-243009 A

しかしながら、上記のような従来の電源システムには、船舶特有のより複雑な負荷変動を生じ得る船舶の電源として用いるに際して、改善の余地がある。 However, conventional power supply systems such as those described above have room for improvement when used as power supplies for ships, which can experience more complex load fluctuations specific to ships.

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、船舶に生じ得る負荷変動による燃料電池の性能劣化を適切に抑制することができる舶用電源システムを提供することを目的としている。 This disclosure has been made to solve these problems, and aims to provide a marine power supply system that can appropriately suppress the deterioration of fuel cell performance caused by load fluctuations that may occur on the ship.

本開示の一態様に係る舶用電源システムは、負荷が接続される船内配線部と、前記船内配線部に接続される電力変換装置と、前記電力変換装置を介して前記船内配線部に電力を供給する電源と、前記電力変換装置を制御する制御器と、を備えた舶用電源システムであって、前記電源は、第1蓄電装置、第2蓄電装置および燃料電池を含み、前記第1蓄電装置は、出力密度が前記第2蓄電装置の出力密度よりも高いように構成され、かつ、前記第2蓄電装置は、エネルギ密度が前記第1蓄電装置のエネルギ密度よりも高いように構成され、前記電力変換装置は、前記第1蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第1電力変換装置と、前記第2蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第2電力変換装置と、前記燃料電池と前記船内配線部との間に接続された第3電力変換装置と、を含み、前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値のうちの第1周波数以上に含まれる第1周波数帯域成分を含む第1電力指令信号を生成し、前記船内配線部で要求される電力値のうちの第2周波数未満に含まれる第2周波数帯域を含む第2電力指令信号を生成する電力指令信号生成部を含み、前記第1電力変換装置は、前記第1電力指令信号に基づいて前記第1蓄電装置の充放電を行い、前記第2電力変換装置は、前記第2電力指令信号に基づいて前記第2蓄電装置の充放電を行い、前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値から前記第1蓄電装置および前記第2蓄電装置から供給される電力値を差し引いた電力値が前記燃料電池から供給されるように、前記第3電力変換装置を制御する。 A marine power supply system according to one aspect of the present disclosure is a marine power supply system including an onboard wiring section to which a load is connected, a power conversion device connected to the onboard wiring section, a power source that supplies power to the onboard wiring section via the power conversion device, and a controller that controls the power conversion device, wherein the power source includes a first power storage device, a second power storage device, and a fuel cell, the first power storage device being configured to have an output density higher than the output density of the second power storage device, and the second power storage device being configured to have an energy density higher than the energy density of the first power storage device, and the power conversion device includes a first power conversion device provided between the first power storage device and the onboard wiring section, a second power conversion device provided between the second power storage device and the onboard wiring section, and a controller that controls the power conversion device between the fuel cell and the onboard wiring section. and a third power conversion device connected between the fuel cell and the controller. The controller generates a first power command signal including a first frequency band component that is included in a first frequency or higher of the power value required by the onboard wiring section, and generates a second power command signal including a second frequency band that is included in a second frequency or lower of the power value required by the onboard wiring section. The first power conversion device charges and discharges the first power storage device based on the first power command signal, and the second power conversion device charges and discharges the second power storage device based on the second power command signal. The controller controls the third power conversion device so that a power value obtained by subtracting the power values supplied from the first and second power storage devices from the power value required by the onboard wiring section is supplied from the fuel cell.

これに代えて、前記制御器は、前記第2蓄電装置のSOC(State Of Charge)が所定値になるように前記第3電力変換装置を制御してもよい。この場合、前記第3電力変換装置は、前記船内配線部を経由して第2蓄電装置を充電可能に構成されてもよい。 Alternatively, the controller may control the third power conversion device so that the SOC (State Of Charge) of the second power storage device becomes a predetermined value. In this case, the third power conversion device may be configured to be capable of charging the second power storage device via the onboard wiring section.

前記電力指令信号生成部は、前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数以上に含まれる前記第1周波数帯域を通過させる第1フィルタと、前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第2周波数未満に含まれる前記第2周波数帯域を通過させる第2フィルタと、を含んでもよい。 The power command signal generating unit may include a first filter that passes the first frequency band that is equal to or greater than the first frequency of the power value required by the onboard wiring unit, and a second filter that passes the second frequency band that is equal to or less than the second frequency of the power value required by the onboard wiring unit.

前記電力指令信号生成部は、前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数以上に含まれる前記第1周波数帯域を通過させることにより前記第1電力指令信号を生成する第1フィルタと、前記船内配線部で要求される電力値のうちの交流成分を含む変動電力信号から前記第1電力指令信号を差し引いて前記第2電力指令信号を生成する減算器と、を含んでもよい。 The power command signal generating unit may include a first filter that generates the first power command signal by passing the first frequency band that is equal to or higher than the first frequency of the power value required by the onboard wiring unit, and a subtractor that generates the second power command signal by subtracting the first power command signal from a variable power signal that includes an AC component of the power value required by the onboard wiring unit.

前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値から交流成分を抽出して変動電力信号を生成する変動電力信号生成部を含み、前記電力指令信号生成部は、前記変動電力信号に基づいて前記第1電力指令信号および前記第2電力指令信号を生成してもよい。 The controller may include a variable power signal generating unit that extracts an AC component from the power value required by the onboard wiring unit to generate a variable power signal, and the power command signal generating unit may generate the first power command signal and the second power command signal based on the variable power signal.

本開示によれば、船舶に生じ得る負荷変動による燃料電池の性能劣化を適切に抑制することができる。 This disclosure makes it possible to appropriately suppress the deterioration of fuel cell performance due to load fluctuations that may occur on a ship.

図1は、本開示の実施の形態1に係る舶用電源システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a marine power supply system according to a first embodiment of the present disclosure. 図2は、船舶における負荷変動の時間的変化の一例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of a change over time in load fluctuation in a ship. 図3は、船舶における負荷変動の時間的変化の他の例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing another example of the change over time in load fluctuation in a ship. 図4は、実施の形態1における舶用電源システムにおいて適用される電力指令信号生成部の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of the power command signal generating unit applied in the marine power supply system according to the first embodiment. 図5は、本開示の実施の形態2に係る舶用電源システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a marine power supply system according to a second embodiment of the present disclosure. 図6は、第2蓄電装置における負荷電流およびSOCの時間的変化を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing changes over time in the load current and the SOC in the second power storage device.

以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that, in the following, identical or corresponding elements are given the same reference symbols throughout all the drawings, and duplicate descriptions will be omitted.

(実施の形態1)
本開示の実施の形態1に係る舶用電源システムの構成について説明する。図1は、本開示の実施の形態1に係る舶用電源システムの概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態における舶用電源システム1は、船内配線部2と、電力変換装置3と、電源4と、制御器5とを備えている。
(Embodiment 1)
The configuration of a marine power supply system according to a first embodiment of the present disclosure will be described. Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the marine power supply system according to the first embodiment of the present disclosure. As shown in Fig. 1, the marine power supply system 1 according to the present embodiment includes an onboard wiring section 2, a power conversion device 3, a power source 4, and a controller 5.

船内配線部2には、負荷6が接続される。負荷6は、例えば、船舶の推進用モータ6a等を含む。推進用モータ6aは、出力軸にスクリュ7が接続される。推進用モータ6aは、インバータ8を介して船内配線部2に接続される。船内配線部2は、交流系統でも直流系統でもよい。推進用モータ6aが1つの船内配線部2に対して複数接続されていてもよい。さらに、船内配線部2に接続される負荷6には、例えば、推進用の補機、船内電気機器等の推進用モータ6a以外の機器を含み得る。 A load 6 is connected to the onboard wiring section 2. The load 6 includes, for example, a ship's propulsion motor 6a. The propulsion motor 6a has a screw 7 connected to its output shaft. The propulsion motor 6a is connected to the onboard wiring section 2 via an inverter 8. The onboard wiring section 2 may be an AC system or a DC system. Multiple propulsion motors 6a may be connected to one onboard wiring section 2. Furthermore, the load 6 connected to the onboard wiring section 2 may include equipment other than the propulsion motor 6a, such as propulsion accessories and onboard electrical equipment.

電源4は、電力変換装置3に接続され、電力変換装置3を介して船内配線部2に電力を供給する。電力変換装置3は、船内配線部2と電源4との間に設けられ、電源4が出力する電力を船内配線部2に出力する。 The power source 4 is connected to the power conversion device 3 and supplies power to the onboard wiring section 2 via the power conversion device 3. The power conversion device 3 is provided between the onboard wiring section 2 and the power source 4, and outputs the power output by the power source 4 to the onboard wiring section 2.

制御器5は、電力変換装置3を制御する。これにより、電源4から出力(放電)または入力(充電)される電力が制御される。制御器5は、例えばマイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを備えている。さらに、制御器5は、制御プログラムや各種データを記憶する図示しない記憶部を備えている。なお、制御器5は、コンピュータに加えて、所定の演算等を行う電子回路等の周辺機器を備えていてもよい。 The controller 5 controls the power conversion device 3. This controls the power output (discharging) or input (charging) from the power source 4. The controller 5 includes a computer such as a microcontroller or a personal computer. The controller 5 also includes a storage unit (not shown) that stores a control program and various data. In addition to the computer, the controller 5 may also include peripheral devices such as electronic circuits that perform predetermined calculations, etc.

電源4は、第1蓄電装置4a、第2蓄電装置4bおよび燃料電池4cを含む。燃料電池4cは、水素ガス供給装置12から供給される水素ガスと酸素とを反応させて発電する。 The power source 4 includes a first storage device 4a, a second storage device 4b, and a fuel cell 4c. The fuel cell 4c generates electricity by reacting hydrogen gas supplied from the hydrogen gas supply device 12 with oxygen.

電力変換装置3は、第1蓄電装置4aに接続された第1電力変換装置3aと、第2蓄電装置4bに接続された第2電力変換装置3bと、燃料電池4cに接続された第3電力変換装置3cと、を含む。 The power conversion device 3 includes a first power conversion device 3a connected to a first storage device 4a, a second power conversion device 3b connected to a second storage device 4b, and a third power conversion device 3c connected to a fuel cell 4c.

制御器5は、船内配線部2で要求される電力値Pのうちの第1周波数以上に含まれる第1周波数帯域成分を含む第1電力指令信号P1oを生成し、船内配線部2で要求される電力値Pのうちの第2周波数未満に含まれる第2周波数帯域を含む第2電力指令信号P2oを生成するように構成される。このために、電源システム1は、船内配線部2における電力値Pを計測する電力検出器9および船内配線部2における電圧(電源電圧)Vを計測する電圧検出器10を備えている。 The controller 5 is configured to generate a first power command signal P1o including a first frequency band component that is equal to or higher than a first frequency of the power value P required by the onboard wiring section 2, and to generate a second power command signal P2o including a second frequency band that is equal to or lower than a second frequency of the power value P required by the onboard wiring section 2. For this purpose, the power supply system 1 is provided with a power detector 9 that measures the power value P in the onboard wiring section 2 and a voltage detector 10 that measures the voltage (power supply voltage) V in the onboard wiring section 2.

制御器5は、変動電力信号生成部5aと、電力指令信号生成部11とを含む。変動電力信号生成部5aは、船内配線部2で要求される電力値Pから交流成分を抽出して変動電力信号ΔPを生成する。変動電力信号生成部5aは、船内配線部2の電源電圧Vを設定電圧Vrefに維持するための第1制御器C(s)を有している。第1制御器C(s)は、電圧検出器10で検出された船内配線部2の電源電圧Vと予め定められた船内配線部2の設定電圧Vrefとの偏差ΔV(=Vref-V)からベース負荷電力信号(ベース負荷電力値の時間的変化を示す信号)Poを算出する。ベース負荷電力信号Poには、計画的な負荷変更分(出力変更等による変更分)の電力が含まれる。 The controller 5 includes a variable power signal generator 5a and a power command signal generator 11. The variable power signal generator 5a extracts an AC component from the power value P required by the onboard wiring section 2 to generate a variable power signal ΔP. The variable power signal generator 5a has a first controller C 1 (s) for maintaining the power supply voltage V of the onboard wiring section 2 at a set voltage Vref. The first controller C 1 (s) calculates a base load power signal Po (a signal indicating a change over time in the base load power value) from the deviation ΔV (=Vref-V) between the power supply voltage V of the onboard wiring section 2 detected by the voltage detector 10 and a predetermined set voltage Vref for the onboard wiring section 2. The base load power signal Po includes the power of a planned load change (change due to an output change, etc.).

変動電力信号生成部5aは、電力検出器9で検出された電力値(船内配線部2で要求される電力値)Pとベース負荷電力値(ベース負荷電力信号Poの各値)との偏差を負荷変動に基づく変動電力信号(変動電力指令値の時間的変化を示す信号)ΔP(=P-Po)として生成する。このように、変動電力信号ΔPは、直流成分(ベース負荷電力)を含む船内配線部2における総電力値Pから外因の負荷変動に基づく電力成分を抽出した電力の振動成分に基づいて生成された指令値信号である。 The variable power signal generator 5a generates a variable power signal (signal indicating the change over time in the variable power command value) ΔP (=P-Po) based on the load fluctuation, which is the deviation between the power value (power value required by the onboard wiring section 2) P detected by the power detector 9 and the base load power value (each value of the base load power signal Po). In this way, the variable power signal ΔP is a command value signal generated based on the power oscillation component obtained by extracting the power component based on external load fluctuation from the total power value P in the onboard wiring section 2, which includes a DC component (base load power).

変動電力信号ΔPは、第1蓄電装置4aに対応する第1電力変換装置3aを制御するための第1電力指令信号P1oおよび第2蓄電装置4bに対応する第2電力変換装置3bを制御するための第2電力指令信号P2oの基になる。 The variable power signal ΔP is the basis for a first power command signal P1o for controlling the first power conversion device 3a corresponding to the first storage device 4a and a second power command signal P2o for controlling the second power conversion device 3b corresponding to the second storage device 4b.

ここで、第1蓄電装置4aは、出力密度が第2蓄電装置4bの出力密度よりも高い高出力型蓄電デバイスであるように構成され、かつ、第2蓄電装置4bは、エネルギ密度が第1蓄電装置4aのエネルギ密度よりも高い大容量型蓄電デバイスであるように構成される。例えば、第1蓄電装置4aの出力密度は、3000W/Kg以上であり、第2蓄電装置4bの出力密度はそれ未満である。また、第1蓄電装置4aのエネルギ密度は、数10Wh/Kg程度であり、第2蓄電装置4bの蓄電容量は、それより大きい。また、第1蓄電装置4aおよび第2蓄電装置4bは、船内配線部2との間で充放電可能に構成されている。 Here, the first storage device 4a is configured to be a high-output storage device with a higher output density than the second storage device 4b, and the second storage device 4b is configured to be a large-capacity storage device with a higher energy density than the first storage device 4a. For example, the output density of the first storage device 4a is 3000 W/Kg or more, and the output density of the second storage device 4b is less than that. Also, the energy density of the first storage device 4a is about several tens of Wh/Kg, and the storage capacity of the second storage device 4b is greater than that. Also, the first storage device 4a and the second storage device 4b are configured to be capable of charging and discharging between the onboard wiring section 2.

第1蓄電装置4aには、例えばリチウムイオンキャパシタのような、電荷を予め蓄電する蓄電能力を有しているキャパシタが好ましい。また、第2蓄電装置4bには、例えば、リチウムイオン電池(LIB)、ニッケル水素電池および鉛蓄電池のような2次電池が用いられる。 The first storage device 4a is preferably a capacitor that has the capacity to store electric charge in advance, such as a lithium ion capacitor. The second storage device 4b is preferably a secondary battery, such as a lithium ion battery (LIB), a nickel metal hydride battery, or a lead storage battery.

本実施の形態において、電力指令信号生成部11は、変動電力信号生成部5aにより生成された変動電力信号ΔPのうちの第1周波数以上に含まれる第1周波数帯域を含む第1電力指令信号P1oを生成し、変動電力信号ΔPのうちの第2周波数未満に含まれる第2周波数帯域を通過させることにより第2電力指令信号P2oを生成する。電力指令信号生成部11は、第1電力指令信号P1oを生成する第1フィルタ11aと、第2電力指令信号P2oを生成する第2フィルタ11bとを含む。 In this embodiment, the power command signal generating unit 11 generates a first power command signal P1o including a first frequency band that is equal to or greater than a first frequency of the fluctuating power signal ΔP generated by the fluctuating power signal generating unit 5a, and generates a second power command signal P2o by passing a second frequency band that is equal to or less than a second frequency of the fluctuating power signal ΔP. The power command signal generating unit 11 includes a first filter 11a that generates the first power command signal P1o and a second filter 11b that generates the second power command signal P2o.

第1フィルタ11aは、変動電力信号ΔPのうちの第1周波数以上に含まれる第1周波数帯域を通過させることにより第1電力指令信号P1oを生成する。例えば第1フィルタ11aは、ハイパスフィルタ(HPF)により構成される。 The first filter 11a generates the first power command signal P1o by passing a first frequency band that is equal to or higher than a first frequency of the fluctuating power signal ΔP. For example, the first filter 11a is configured by a high-pass filter (HPF).

なお、本実施の形態では、変動電力信号ΔPを第1フィルタ11aの入力としたが、船内配線部2で要求される電力値Pが第1フィルタ11aにそのまま入力されてもよい。 In this embodiment, the fluctuating power signal ΔP is input to the first filter 11a, but the power value P required by the onboard wiring section 2 may be input directly to the first filter 11a.

第2フィルタ11bは、変動電力信号ΔPのうちの第2周波数未満に含まれる第2周波数帯域を通過させることにより第2電力指令信号P2oを生成する。例えば第2フィルタ11bは、ローパスフィルタ(LPF)により構成される。なお、第2周波数帯域は、上限値だけ設定されてもよいし、上限値および下限値が設定されてもよい。すなわち、第1フィルタ11aは、LPFに代えて帯域通過フィルタ(BPF)により構成されてもよい。また、第1周波数と第2周波数とは同じ値でもよいし、異なる値でもよい。第1周波数と第2周波数とが異なる値である場合、第1周波数より第2周波数が大きくてもよいし、第2周波数が第1周波数より大きくてもよい。 The second filter 11b generates the second power command signal P2o by passing a second frequency band included in the fluctuating power signal ΔP that is less than the second frequency. For example, the second filter 11b is configured with a low-pass filter (LPF). The second frequency band may be set with only an upper limit value, or with an upper limit value and a lower limit value. That is, the first filter 11a may be configured with a band-pass filter (BPF) instead of an LPF. The first frequency and the second frequency may be the same value or different values. When the first frequency and the second frequency are different values, the second frequency may be greater than the first frequency, or the second frequency may be greater than the first frequency.

第1電力変換装置3aは、電力指令信号生成部11(第1フィルタ11a)から出力される第1電力指令信号P1oに基づいて第1蓄電装置4aの充放電を行う。第2電力変換装置3bは、電力指令信号生成部11(第2フィルタ11b)から出力される第2電力指令信号P2oに基づいて第2蓄電装置4bの充放電を行う。 The first power conversion device 3a charges and discharges the first storage device 4a based on the first power command signal P1o output from the power command signal generation unit 11 (first filter 11a). The second power conversion device 3b charges and discharges the second storage device 4b based on the second power command signal P2o output from the power command signal generation unit 11 (second filter 11b).

より詳しくは、第1電力指令信号P1oと、第1電力変換装置3aを通じて第1蓄電装置4aが出力する第1電力P1との差分が第1電力変換装置3aに入力される。同様に、第2電力指令信号P2oと、第2電力変換装置3bを通じて第2蓄電装置4bが出力する第2電力P2との差分が第2電力変換装置3bに入力される。 More specifically, the difference between the first power command signal P1o and the first power P1 output by the first storage device 4a through the first power conversion device 3a is input to the first power conversion device 3a. Similarly, the difference between the second power command signal P2o and the second power P2 output by the second storage device 4b through the second power conversion device 3b is input to the second power conversion device 3b.

制御器5は、船内配線部2で要求される電力値Pから第1蓄電装置4aおよび第2蓄電装置4bから出力される電力の合計値(P1+P2)を差し引いた電力値P3(=P-P1-P2)を船内配線部2に供給するように、第3電力変換装置3cを制御する。より具体的には、第3電力変換装置3cは、制御器5から出力されるベース負荷電力信号Poに基づいて燃料電池4cの出力制御を行う。より詳しくは、ベース負荷電力信号Poと第3電力変換装置3cを通じて燃料電池4cが出力する第3電力P3との差分が第3電力変換装置3cに入力される。 The controller 5 controls the third power conversion device 3c to supply the onboard wiring section 2 with a power value P3 (=P-P1-P2) obtained by subtracting the total value (P1+P2) of the power output from the first storage device 4a and the second storage device 4b from the power value P required by the onboard wiring section 2. More specifically, the third power conversion device 3c controls the output of the fuel cell 4c based on the base load power signal Po output from the controller 5. More specifically, the difference between the base load power signal Po and the third power P3 output by the fuel cell 4c through the third power conversion device 3c is input to the third power conversion device 3c.

図2は、船舶における負荷変動の時間的変化の一例を示すグラフである。図2においては、負荷6自体の出力変動がない状態(推進用モータ6aの出力を一定制御している状態)を示している。図2の一番上のグラフは、船内配線部2における電力値Pの時間変化を示すグラフである。図2のその他のグラフは、電力値Pを3つの成分に分割してそれぞれ表したグラフである。 Figure 2 is a graph showing an example of the change over time in load fluctuations on a ship. Figure 2 shows a state in which there is no output fluctuation in the load 6 itself (a state in which the output of the propulsion motor 6a is controlled to a constant value). The top graph in Figure 2 is a graph showing the change over time in the power value P in the onboard wiring section 2. The other graphs in Figure 2 are graphs that show the power value P divided into three components.

船舶の負荷変動には、操船による負荷の時間的変化が比較的に小さい(負荷の変動速度が遅い)低周波数の負荷変動と、波浪による負荷の時間的変化が比較的に大きい(負荷の変動速度が速い)高周波数の負荷変動とが含まれる。すなわち、船内配線部2における電力値Pは、負荷6の制御値(ベース負荷電力値)に、低周波数の負荷変動成分と、高周波数の負荷変動成分とを加えたものとなる。 The load fluctuations of a ship include low-frequency load fluctuations where the load changes relatively small over time due to maneuvering (the load changes at a slow rate), and high-frequency load fluctuations where the load changes relatively large over time due to waves (the load changes at a fast rate). In other words, the power value P in the onboard wiring section 2 is the control value (base load power value) of the load 6 plus the low-frequency load fluctuation component and the high-frequency load fluctuation component.

そこで、上記構成によれば、電力指令信号生成部11により、船内配線部2における変動成分の電力(変動電力信号ΔPo)が高周波数の周波数成分(第1電力指令信号P1o)と低周波数の周波数成分(第2電力指令信号P2o)とに分けられる。このようにして分けられた変動成分の電力のうち、変動速度が速く、短時間の変化となる高周波数の変動成分は、出力密度がより高い高出力型蓄電デバイスである第1蓄電装置4aが負担し、変動速度が遅く、比較的長い時間の変化となる低周波数の変動成分は、エネルギ密度がより高い大容量型蓄電デバイスである第2蓄電装置4bが負担する。 Therefore, according to the above configuration, the power command signal generating unit 11 separates the fluctuating component power (fluctuating power signal ΔPo) in the onboard wiring unit 2 into a high-frequency frequency component (first power command signal P1o) and a low-frequency frequency component (second power command signal P2o). Of the fluctuating component power separated in this way, the high-frequency fluctuating component that fluctuates quickly and changes over a short period of time is borne by the first storage device 4a, which is a high-output storage device with a higher output density, and the low-frequency fluctuating component that fluctuates slowly and changes over a relatively long period of time is borne by the second storage device 4b, which is a large-capacity storage device with a higher energy density.

なお、第1電力指令信号P1oおよび第2電力指令信号P2oは、いずれも0を中心とする振動波形となる。図2において、第1電力指令信号P1oおよび第2電力指令信号P2oが正の値の場合、対応する蓄電装置4a,4bに蓄えられた電荷を放電する放電指令となる。第1電力指令信号P1oおよび第2電力指令信号P2oが負の値の場合、船内配線部2から対応する蓄電装置4a,4bに電荷を充電する充電指令となる。 The first power command signal P1o and the second power command signal P2o both have oscillatory waveforms centered around 0. In FIG. 2, when the first power command signal P1o and the second power command signal P2o have positive values, they are discharge commands to discharge the charge stored in the corresponding power storage devices 4a, 4b. When the first power command signal P1o and the second power command signal P2o have negative values, they are charge commands to charge the corresponding power storage devices 4a, 4b from the onboard wiring section 2.

この結果、燃料電池4cは、これらの負荷変動を負担する必要がなくなり、ほとんどベース負荷電力のみを負担すればよくなる。したがって、燃料電池4cに対して急峻な負荷変動を生じる運転を行う必要がなくなる。言い換えると、上記構成によれば、船内配線部2で要求される電力値Pのうちの直流成分をベース負荷電力信号Poとし、電力値Pのうちの高周波数交流成分を第1電力指令信号P1oとし、電力値Pのうちの低周波数交流成分を第2電力指令信号P2oとすることで、燃料電池4c、第1蓄電装置4a、および第2蓄電装置4bが船内配線部2で要求される電力値Pを分担して負担する。 As a result, the fuel cell 4c does not need to bear these load fluctuations and only needs to bear the base load power. Therefore, there is no need to operate the fuel cell 4c in a way that causes abrupt load fluctuations. In other words, according to the above configuration, the DC component of the power value P required by the onboard wiring section 2 is the base load power signal Po, the high frequency AC component of the power value P is the first power command signal P1o, and the low frequency AC component of the power value P is the second power command signal P2o, so that the fuel cell 4c, the first storage device 4a, and the second storage device 4b share and bear the power value P required by the onboard wiring section 2.

このように、2種類の特性の異なる蓄電装置4a,4bを用いてそれぞれの特性に応じた周波数帯の負荷変動を各蓄電装置4a,4bの充放電により負担することで、船舶に特有の2種類の負荷変動による燃料電池4cへの影響を低減することができる。これにより、燃料電池4cの電極寿命を延ばし、船舶に生じ得る負荷変動による燃料電池4cの性能劣化を適切に抑制することができる。 In this way, by using two types of storage batteries 4a, 4b with different characteristics and charging and discharging each of the storage batteries 4a, 4b to cover the load fluctuations in the frequency bands according to their respective characteristics, it is possible to reduce the impact on the fuel cell 4c of the two types of load fluctuations specific to ships. This makes it possible to extend the electrode life of the fuel cell 4c and appropriately suppress performance degradation of the fuel cell 4c due to load fluctuations that may occur on the ship.

なお、ベース負荷電力は、負荷6の出力変更等により設定電圧Vrefが変化し得る。図3は、船舶における負荷変動の時間的変化の他の例を示すグラフである。図3に示すようにベース負荷電力の比較的に緩やかな変化(直流的変化)は、燃料電池4cが負担する。このようなベース負荷電力の直流的変化は、燃料電池4cの性能劣化に与える影響が小さいため、許容される。 The base load power may change due to a change in the output of the load 6, etc., at the set voltage Vref. Figure 3 is a graph showing another example of the load fluctuation over time on a ship. As shown in Figure 3, the relatively gradual change (DC change) in the base load power is borne by the fuel cell 4c. Such DC changes in the base load power are tolerated because they have a small effect on the performance degradation of the fuel cell 4c.

(変形例)
図4は、実施の形態1における舶用電源システムにおいて適用される電力指令信号生成部の他の例を示す図である。図1における舶用電源システム1において、図4に示す電力指令信号生成部11Bを、図1に示す電力指令信号生成部11の代わりに適用することが可能である。
(Modification)
Fig. 4 is a diagram showing another example of a power command signal generating section applied in the marine power supply system in embodiment 1. In the marine power supply system 1 in Fig. 1, a power command signal generating section 11B shown in Fig. 4 can be applied in place of the power command signal generating section 11 shown in Fig. 1.

図4に示す電力指令信号生成部11Bは、第1フィルタ11aと、減算器11cとを含んでいる。第1フィルタ11aは、図1に示す第1フィルタ11aと同様の構成(例えばハイパスフィルタ)である。すなわち、第1フィルタ11aは、変動電力信号ΔPのうちの第1周波数以上に含まれる第1周波数帯域を通過させることにより第1電力指令信号P1oを生成する。減算器11cは、変動電力信号ΔPから第1電力指令信号P1oを差し引いて第2電力指令信号P2oを生成する。 The power command signal generating unit 11B shown in FIG. 4 includes a first filter 11a and a subtractor 11c. The first filter 11a has the same configuration (e.g., a high-pass filter) as the first filter 11a shown in FIG. 1. That is, the first filter 11a generates the first power command signal P1o by passing a first frequency band that is included in the fluctuating power signal ΔP and above a first frequency. The subtractor 11c generates the second power command signal P2o by subtracting the first power command signal P1o from the fluctuating power signal ΔP.

電力指令信号生成部11Bをこのような構成とすることにより、1つのフィルタ(第1フィルタ11a)で2つの電力変換装置3a,3bに対する電力指令信号P1o、P2oを生成することができる。すなわち、第2フィルタ11bを不要とすることができる。また、本構成によれば、負荷変動成分のうち、第1蓄電装置4aが負担する電力以外の変動成分を第2蓄電装置4bに負担させることができる。これにより、2つの蓄電装置4a,4bに負荷変動成分を適切に分担させることができる。 By configuring the power command signal generating unit 11B in this way, it is possible to generate power command signals P1o, P2o for the two power conversion devices 3a, 3b with one filter (first filter 11a). In other words, the second filter 11b can be eliminated. Furthermore, with this configuration, it is possible to have the second storage device 4b bear the load fluctuation components other than the power borne by the first storage device 4a. This allows the two storage devices 4a, 4b to appropriately share the load fluctuation components.

なお、本変形例では、電力指令信号生成部11Bを、第1フィルタ11aと減算器11cとで構成する例を示したが、これに代えて、電力指令信号生成部11Bを、第2フィルタ11b(例えばローパスフィルタ)と減算器11cとで構成してもよい。この場合、減算器11cは、変動電力信号ΔPから第2電力指令信号P2o(第2フィルタ11bの出力)を差し引いて第1電力指令信号P1oを生成する。 In this modified example, the power command signal generating unit 11B is configured with the first filter 11a and the subtractor 11c. Alternatively, the power command signal generating unit 11B may be configured with the second filter 11b (e.g., a low-pass filter) and the subtractor 11c. In this case, the subtractor 11c subtracts the second power command signal P2o (the output of the second filter 11b) from the fluctuating power signal ΔP to generate the first power command signal P1o.

(実施の形態2)
次に、本開示の実施の形態2に係る舶用電源システムの構成について説明する。図5は、本開示の実施の形態2に係る舶用電源システムの概略構成を示すブロック図である。図5において、図1に示す実施の形態1における舶用電源システム1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a configuration of a marine power supply system according to a second embodiment of the present disclosure will be described. Fig. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the marine power supply system according to the second embodiment of the present disclosure. In Fig. 5, components similar to those in the marine power supply system 1 according to the first embodiment shown in Fig. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

本実施の形態における舶用電源システム1Bが実施の形態1における舶用電源システム1と異なる点は、燃料電池4cに対応する第3電力変換装置3cの接続態様およびそれに対する制御器5Bによる制御態様が実施の形態1とは異なることである。 The marine vessel power supply system 1B in this embodiment differs from the marine vessel power supply system 1 in the first embodiment in that the connection mode of the third power conversion device 3c corresponding to the fuel cell 4c and the control mode therefor by the controller 5B are different from those in the first embodiment.

本実施の形態において、船内配線部2で要求される電力値Pは、第1蓄電装置4aおよび第2蓄電装置4bにより分担され、燃料電池4cは、船内配線部2で要求される電力値Pを直接的には負担しない。その代わりに、燃料電池4cは、第2蓄電装置4bのSOCが所定値を維持するように、第2蓄電装置4bを充電する。 In this embodiment, the power value P required by the onboard wiring section 2 is shared by the first power storage device 4a and the second power storage device 4b, and the fuel cell 4c does not directly bear the power value P required by the onboard wiring section 2. Instead, the fuel cell 4c charges the second power storage device 4b so that the SOC of the second power storage device 4b is maintained at a predetermined value.

第3電力変換装置3cは船内配線部2に接続されている。このため、燃料電池4cは船内配線部2を経由して、第2蓄電装置4bのSOCを所定値にするための充電電力を第2蓄電装置4bに供給できる。制御器5Bは、第2蓄電装置4bのSOCが所定値になるように第3電力変換装置3cによって燃料電池4cを放電制御する。舶用電源システム1Bは、第2蓄電装置4bのSOCを計測するSOC計測器13を備えている。 The third power conversion device 3c is connected to the onboard wiring section 2. Therefore, the fuel cell 4c can supply charging power to the second storage device 4b via the onboard wiring section 2 to set the SOC of the second storage device 4b to a predetermined value. The controller 5B controls the discharge of the fuel cell 4c using the third power conversion device 3c so that the SOC of the second storage device 4b becomes the predetermined value. The marine power supply system 1B is equipped with an SOC meter 13 that measures the SOC of the second storage device 4b.

制御器5Bは、第3電力変換装置3cの制御指令値を含む第3電力指令信号P3oを生成するSOC制御部5bを含んでいる。SOC制御部5bは、SOC計測器13で計測された第2蓄電装置4bのSOCと予め定められたSOC設定値SOCrefとの偏差ΔS(=SOCref-SOC)から第2蓄電装置4bのSOCをSOC設定値SOCrefに維持するための第2蓄電装置4bへの充電電力を算出する。制御器5Bは、SOC制御部5bで算出された第2蓄電装置4bへの充電電力を第3電力変換装置3cの制御指令値とする第3電力指令信号P3oを出力する。 The controller 5B includes an SOC control unit 5b that generates a third power command signal P3o that includes a control command value for the third power conversion device 3c. The SOC control unit 5b calculates the charge power to the second storage device 4b to maintain the SOC of the second storage device 4b at the SOC set value SOCref from the deviation ΔS (=SOCref-SOC) between the SOC of the second storage device 4b measured by the SOC meter 13 and a predetermined SOC set value SOCref. The controller 5B outputs a third power command signal P3o that sets the charge power to the second storage device 4b calculated by the SOC control unit 5b as the control command value for the third power conversion device 3c.

電力指令信号生成部11Bは、実施の形態1と同様に、第1フィルタ11aおよび第2フィルタ11bを含んでいる。さらに、電力指令信号生成部11Bは、第2フィルタ11bの出力信号P2aにベース負荷電力信号Poを加える加算器11dを含んでいる。電力指令信号生成部11Bは、第1フィルタ11aの出力を第1電力指令信号P1oとして出力し、加算器11dの出力を第2電力指令信号P2o(=Po+P1a)として出力する。 The power command signal generating unit 11B includes a first filter 11a and a second filter 11b, as in the first embodiment. Furthermore, the power command signal generating unit 11B includes an adder 11d that adds a base load power signal Po to the output signal P2a of the second filter 11b. The power command signal generating unit 11B outputs the output of the first filter 11a as a first power command signal P1o, and outputs the output of the adder 11d as a second power command signal P2o (=Po+P1a).

上記構成によれば、電力指令信号生成部11Bにより、船内配線部2における電力値Pが高周波数の周波数成分(第1電力指令信号P1o)と、低周波数の周波数成分および直流成分を含む成分(第2電力指令信号P2o)とに分けられる。このようにして分けられた変動成分の電力のうち、変動速度が速く、短時間の変化となる高周波数の変動成分は、出力密度がより高い高出力型蓄電デバイスである第1蓄電装置4aが負担し、変動速度が遅く、比較的長い時間の変化となる低周波数の変動成分と、直流成分とは、エネルギ密度がより高い大容量型蓄電デバイスである第2蓄電装置4bが負担する。 According to the above configuration, the power command signal generating unit 11B separates the power value P in the onboard wiring unit 2 into a high-frequency frequency component (first power command signal P1o) and a component including a low-frequency frequency component and a DC component (second power command signal P2o). Of the power of the fluctuating components separated in this way, the high-frequency fluctuating component that fluctuates quickly and changes over a short period of time is borne by the first storage device 4a, which is a high-output storage device with a higher output density, and the low-frequency fluctuating component that fluctuates slowly and changes over a relatively long period of time and the DC component are borne by the second storage device 4b, which is a large-capacity storage device with a higher energy density.

すなわち、第1電力指令信号P1oは、図2および図3に示すP1oのグラフと同様に、0を中心とする振動波形となる。一方、第2電力指令信号P2oは、図2および図3に示すP2oのグラフとPoのグラフとを足し合わせた波形となる。第2電力指令信号P2oも負荷変動によっては負の値を取り得るが、第2蓄電装置4bがベース負荷電力を負担しているため、第2蓄電装置4bにおける放電量の平均値は、第2蓄電装置4bにおける充電量の平均値に比べて大きくなる。 That is, the first power command signal P1o has an oscillating waveform centered on 0, similar to the graphs of P1o shown in Figures 2 and 3. On the other hand, the second power command signal P2o has a waveform that is the sum of the graphs of P2o and Po shown in Figures 2 and 3. The second power command signal P2o can also take a negative value depending on the load fluctuation, but since the second storage device 4b bears the base load power, the average discharge amount in the second storage device 4b is greater than the average charge amount in the second storage device 4b.

そのため、第2蓄電装置4bのSOCは変動する可能性(低下傾向)がある。本実施の形態における電源システム1Bは、このようにして生じる第2蓄電装置4bのSOCの変動を監視して、燃料電池4cが出力する電力により、第2蓄電装置4bを充電するようにしている。 Therefore, the SOC of the second storage device 4b may fluctuate (tend to decrease). The power supply system 1B in this embodiment monitors the fluctuations in the SOC of the second storage device 4b that occur in this way, and charges the second storage device 4b with the power output by the fuel cell 4c.

図6は、第2蓄電装置における負荷電流およびSOCの時間的変化を示すグラフである。なお、図6においては、燃料電池4cによる第2蓄電装置4bへの充電を行わない状態における第2蓄電装置4bのSOCの時間的変化が示されている。第2蓄電装置4bは、上述の通り、第2電力指令信号P2oに基づいて第2電力P2を船内配線部2に出力する。第2電力指令信号P2oにおける振動成分P2aは、図2および図3のグラフにおけるP2oに相当するため、第2蓄電装置4bに入力される電流I2は、0を中心に振動的となる。なお、図6においては充電時の電流を正の値とし、放電時の電流を負の値としている。 Figure 6 is a graph showing the load current and SOC over time in the second storage device. Note that Figure 6 shows the change over time in the SOC of the second storage device 4b when the fuel cell 4c is not charging the second storage device 4b. As described above, the second storage device 4b outputs the second power P2 to the onboard wiring section 2 based on the second power command signal P2o. Since the oscillatory component P2a in the second power command signal P2o corresponds to P2o in the graphs of Figures 2 and 3, the current I2 input to the second storage device 4b oscillates around 0. Note that in Figure 6, the current during charging is a positive value, and the current during discharging is a negative value.

これに対して、第2蓄電装置4bのSOCは、電流I2の変化に比べて変化が比較的緩やかである。図6は、第2蓄電装置4bのSOCが、第2蓄電装置4bの船内配線部2への電力供給により緩やかに減少していく傾向を示している。本実施の形態において、燃料電池は、負荷6における電力変動に比べて比較的に変化の緩やかな第2蓄電装置4bのSOCの変化に応答するように制御される。したがって、燃料電池4cに対して急峻な負荷変動を生じる運転を行う必要がなくなる。 In contrast, the SOC of the second storage device 4b changes relatively slowly compared to the changes in current I2. Figure 6 shows the tendency for the SOC of the second storage device 4b to decrease gradually as the second storage device 4b supplies power to the onboard wiring section 2. In this embodiment, the fuel cell is controlled to respond to changes in the SOC of the second storage device 4b, which change relatively slowly compared to power fluctuations in the load 6. This eliminates the need to operate the fuel cell 4c in a way that causes abrupt load fluctuations.

このように、燃料電池4cに第2蓄電装置4bを充電するための電力のみを発電させることにより、船舶に特有の2種類の負荷変動による燃料電池4cへの影響を低減することができる。これにより、燃料電池4cの電極寿命を延ばし、船舶に生じ得る負荷変動による燃料電池4cの性能劣化を適切に抑制することができる。 In this way, by having the fuel cell 4c generate only the power to charge the second power storage device 4b, the impact on the fuel cell 4c of two types of load fluctuations specific to ships can be reduced. This extends the electrode life of the fuel cell 4c and appropriately suppresses performance degradation of the fuel cell 4c due to load fluctuations that may occur on the ship.

なお、本実施の形態では、変動電力信号ΔPを第2フィルタ11bに通過させることにより得られた出力信号P2aにベース負荷電力信号Poを加えて第2電力指令信号P2oを生成する態様を例示したが、これに限られない。例えば、船内配線部2で要求される電力値Pがローパスフィルタとして構成される第2フィルタ11bに直接入力されてもよい。この場合でも、第2フィルタ11bは、直流成分であるベース負荷電力信号Poに低周波数成分P2aを加えた信号を、第2電力指令信号P2oとして出力し得る。 In the present embodiment, the output signal P2a obtained by passing the fluctuating power signal ΔP through the second filter 11b is added to the base load power signal Po to generate the second power command signal P2o, but this is not limited to the above. For example, the power value P required by the onboard wiring section 2 may be directly input to the second filter 11b configured as a low-pass filter. Even in this case, the second filter 11b may output a signal obtained by adding the low-frequency component P2a to the base load power signal Po, which is a DC component, as the second power command signal P2o.

また、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、船内配線部2で要求される電力値Pが第1フィルタ11aにそのまま入力されることで、電力値Pにおける高周波数成分が抽出された第1電力指令信号P1oが生成され得る。 In this embodiment, as in the first embodiment, the power value P required by the onboard wiring section 2 is input directly to the first filter 11a, and a first power command signal P1o can be generated in which the high-frequency components in the power value P are extracted.

また、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、第1フィルタ11aおよび第2フィルタ11bの代わりに、第1フィルタ11aまたは第2フィルタ11bと減算器11cとを用いて電力指令信号生成部11Bを構成してもよい。 Also, in this embodiment, as in embodiment 1, the power command signal generating unit 11B may be configured using the first filter 11a or the second filter 11b and the subtractor 11c instead of the first filter 11a and the second filter 11b.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements, changes, and modifications are possible without departing from the spirit of the invention.

本開示の電源システムは、船舶に生じ得る負荷変動による燃料電池の性能劣化を適切に抑制するために有用である。 The power supply system disclosed herein is useful for appropriately suppressing the deterioration of fuel cell performance due to load fluctuations that may occur on a ship.

1,1B 舶用電源システム
2 船内配線部
3 電力変換装置
3a 第1電力変換装置
3b 第2電力変換装置
3c 第3電力変換装置
4 電源
4a 第1蓄電装置
4b 第2蓄電装置
4c 燃料電池
5,5B 制御器
5a 変動電力信号生成部
6 負荷
11,11B 電力指令信号生成部
11a 第1フィルタ
11b 第2フィルタ
11c 減算器
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1B Marine power supply system 2 Shipboard wiring section 3 Power conversion device 3a First power conversion device 3b Second power conversion device 3c Third power conversion device 4 Power source 4a First power storage device 4b Second power storage device 4c Fuel cell 5, 5B Controller 5a Fluctuating power signal generating section 6 Load 11, 11B Power command signal generating section 11a First filter 11b Second filter 11c Subtractor

Claims (4)

負荷が接続される船内配線部と、
前記船内配線部に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を介して前記船内配線部に電力を供給する電源と、
前記電力変換装置を制御する制御器と、を備えた舶用電源システムであって、
前記電源は、第1蓄電装置、第2蓄電装置および燃料電池を含み、
前記第1蓄電装置は、出力密度が前記第2蓄電装置の出力密度よりも高いように構成され、かつ、前記第2蓄電装置は、エネルギ密度が前記第1蓄電装置のエネルギ密度よりも高いように構成され、
前記電力変換装置は、
前記第1蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第1電力変換装置と、
前記第2蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第2電力変換装置と、
前記燃料電池と前記船内配線部との間に接続された第3電力変換装置と、を含み、
前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値のうちの第1周波数帯域に含まれる電力値を指令値とする第1電力指令信号を生成し、前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数帯域より低い周波数領域を含む第2周波数帯域に含まれる電力値を指令値とする第2電力指令信号を生成する電力指令信号生成部を含み、
前記第1電力変換装置は、前記第1電力指令信号に基づいて前記第1蓄電装置の充放電を行い、
前記第2電力変換装置は、前記第2電力指令信号に基づいて前記第2蓄電装置の充放電を行い、
前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値から前記第1蓄電装置および前記第2蓄電装置から供給される電力値を差し引いた電力値が前記燃料電池から供給されるように、前記第3電力変換装置を制御する、または、前記第2蓄電装置のSOCが所定値になるように前記第3電力変換装置を制御し、
前記電力指令信号生成部は、
前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数帯域を通過させる第1フィルタと、
前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第2周波数帯域を通過させる第2フィルタと、を含む、舶用電源システム。
an onboard wiring section to which a load is connected;
a power conversion device connected to the onboard wiring section;
a power source for supplying power to the onboard wiring section via the power conversion device;
A marine power supply system comprising:
the power supply includes a first power storage device, a second power storage device, and a fuel cell;
the first power storage device is configured to have a higher output density than the output density of the second power storage device, and the second power storage device is configured to have a higher energy density than the energy density of the first power storage device;
The power conversion device is
a first power conversion device provided between the first power storage device and the onboard wiring section;
a second power conversion device provided between the second power storage device and the onboard wiring section;
a third power conversion device connected between the fuel cell and the onboard wiring section,
the controller includes a power command signal generating unit that generates a first power command signal, the command value of which is a power value included in a first frequency band among the power values required by the onboard wiring unit, and generates a second power command signal, the command value of which is a power value included in a second frequency band including a frequency range lower than the first frequency band among the power values required by the onboard wiring unit,
the first power conversion device charges and discharges the first power storage device based on the first power command signal;
the second power conversion device charges and discharges the second power storage device based on the second power command signal;
the controller controls the third power conversion device so that a power value obtained by subtracting the power values supplied from the first power storage device and the second power storage device from a power value required by the onboard wiring section is supplied from the fuel cell, or controls the third power conversion device so that an SOC of the second power storage device becomes a predetermined value ;
The power command signal generating unit
a first filter that passes the first frequency band of the power required by the onboard wiring unit;
a second filter that passes the second frequency band of the power value required by the onboard wiring section .
負荷が接続される船内配線部と、
前記船内配線部に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を介して前記船内配線部に電力を供給する電源と、
前記電力変換装置を制御する制御器と、を備えた舶用電源システムであって、
前記電源は、第1蓄電装置、第2蓄電装置および燃料電池を含み、
前記第1蓄電装置は、出力密度が前記第2蓄電装置の出力密度よりも高いように構成され、かつ、前記第2蓄電装置は、エネルギ密度が前記第1蓄電装置のエネルギ密度よりも高いように構成され、
前記電力変換装置は、
前記第1蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第1電力変換装置と、
前記第2蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第2電力変換装置と、
前記燃料電池と前記船内配線部との間に接続された第3電力変換装置と、を含み、
前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値のうちの第1周波数帯域に含まれる電力値を指令値とする第1電力指令信号を生成し、前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数帯域より低い周波数領域を含む第2周波数帯域に含まれる電力値を指令値とする第2電力指令信号を生成する電力指令信号生成部を含み、
前記第1電力変換装置は、前記第1電力指令信号に基づいて前記第1蓄電装置の充放電を行い、
前記第2電力変換装置は、前記第2電力指令信号に基づいて前記第2蓄電装置の充放電を行い、
前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値から前記第1蓄電装置および前記第2蓄電装置から供給される電力値を差し引いた電力値が前記燃料電池から供給されるように、前記第3電力変換装置を制御する、または、前記第2蓄電装置のSOCが所定値になるように前記第3電力変換装置を制御し、
前記電力指令信号生成部は、
前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数帯域を通過させることにより前記第1電力指令信号を生成する第1フィルタと、
前記船内配線部で要求される電力値のうちの交流成分を含む変動電力信号から前記第1電力指令信号を差し引いて前記第2電力指令信号を生成する減算器と、を含む舶用電源システム。
an onboard wiring section to which a load is connected;
a power conversion device connected to the onboard wiring section;
a power source for supplying power to the onboard wiring section via the power conversion device;
A marine power supply system comprising:
the power supply includes a first power storage device, a second power storage device, and a fuel cell;
the first power storage device is configured to have a higher output density than the output density of the second power storage device, and the second power storage device is configured to have a higher energy density than the energy density of the first power storage device;
The power conversion device is
a first power conversion device provided between the first power storage device and the onboard wiring section;
a second power conversion device provided between the second power storage device and the onboard wiring section;
a third power conversion device connected between the fuel cell and the onboard wiring section,
the controller includes a power command signal generating unit that generates a first power command signal, the command value of which is a power value included in a first frequency band among the power values required by the onboard wiring unit, and generates a second power command signal, the command value of which is a power value included in a second frequency band including a frequency range lower than the first frequency band among the power values required by the onboard wiring unit,
the first power conversion device charges and discharges the first power storage device based on the first power command signal;
the second power conversion device charges and discharges the second power storage device based on the second power command signal;
the controller controls the third power conversion device so that a power value obtained by subtracting the power values supplied from the first power storage device and the second power storage device from a power value required by the onboard wiring section is supplied from the fuel cell, or controls the third power conversion device so that an SOC of the second power storage device becomes a predetermined value;
The power command signal generating unit
a first filter that generates the first power command signal by passing the first frequency band of a power value required by the onboard wiring unit;
a subtractor that generates the second power command signal by subtracting the first power command signal from a fluctuating power signal that includes an AC component of a power value required by the onboard wiring section.
負荷が接続される船内配線部と、
前記船内配線部に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を介して前記船内配線部に電力を供給する電源と、
前記電力変換装置を制御する制御器と、を備えた舶用電源システムであって、
前記電源は、第1蓄電装置、第2蓄電装置および燃料電池を含み、
前記第1蓄電装置は、出力密度が前記第2蓄電装置の出力密度よりも高いように構成され、かつ、前記第2蓄電装置は、エネルギ密度が前記第1蓄電装置のエネルギ密度よりも高いように構成され、
前記電力変換装置は、
前記第1蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第1電力変換装置と、
前記第2蓄電装置と前記船内配線部との間に設けられた第2電力変換装置と、
前記燃料電池と前記船内配線部との間に接続された第3電力変換装置と、を含み、
前記制御器は、
前記船内配線部で要求される電力値のうちの第1周波数帯域に含まれる電力値を指令値とする第1電力指令信号を生成し、前記船内配線部で要求される電力値のうちの前記第1周波数帯域より低い周波数領域を含む第2周波数帯域に含まれる電力値を指令値とする第2電力指令信号を生成する電力指令信号生成部と、
前記船内配線部で要求される電力値から交流成分を抽出して変動電力信号を生成する変動電力信号生成部と、を含み、
前記第1電力変換装置は、前記第1電力指令信号に基づいて前記第1蓄電装置の充放電を行い、
前記第2電力変換装置は、前記第2電力指令信号に基づいて前記第2蓄電装置の充放電を行い、
前記制御器は、前記船内配線部で要求される電力値から前記第1蓄電装置および前記第2蓄電装置から供給される電力値を差し引いた電力値が前記燃料電池から供給されるように、前記第3電力変換装置を制御する、または、前記第2蓄電装置のSOCが所定値になるように前記第3電力変換装置を制御し、
前記電力指令信号生成部は、前記変動電力信号に基づいて前記第1電力指令信号および前記第2電力指令信号を生成する舶用電源システム。
an onboard wiring section to which a load is connected;
a power conversion device connected to the onboard wiring section;
a power source for supplying power to the onboard wiring section via the power conversion device;
A marine power supply system comprising:
the power supply includes a first power storage device, a second power storage device, and a fuel cell;
the first power storage device is configured to have a higher output density than the output density of the second power storage device, and the second power storage device is configured to have a higher energy density than the energy density of the first power storage device;
The power conversion device is
a first power conversion device provided between the first power storage device and the onboard wiring section;
a second power conversion device provided between the second power storage device and the onboard wiring section;
a third power conversion device connected between the fuel cell and the onboard wiring section,
The controller includes:
a power command signal generating unit that generates a first power command signal, the command value of which is a power value included in a first frequency band among the power values required by the onboard wiring unit, and generates a second power command signal, the command value of which is a power value included in a second frequency band including a frequency range lower than the first frequency band among the power values required by the onboard wiring unit;
a variable power signal generating unit that extracts an AC component from a power value required by the onboard wiring unit and generates a variable power signal,
the first power conversion device charges and discharges the first power storage device based on the first power command signal;
the second power conversion device charges and discharges the second power storage device based on the second power command signal;
the controller controls the third power conversion device so that a power value obtained by subtracting the power values supplied from the first power storage device and the second power storage device from a power value required by the onboard wiring section is supplied from the fuel cell, or controls the third power conversion device so that an SOC of the second power storage device becomes a predetermined value;
The power command signal generating unit generates the first power command signal and the second power command signal based on the fluctuating power signal .
前記第3電力変換装置は、前記船内配線部を経由して第2蓄電装置を充電可能に構成され、
前記制御器は、前記第2蓄電装置のSOCが所定値になるように前記第3電力変換装置を制御する、請求項1から3の何れかに記載の舶用電源システム。
the third power conversion device is configured to be capable of charging the second power storage device via the onboard wiring section,
4. The marine power supply system according to claim 1, wherein the controller controls the third power conversion device so that an SOC of the second power storage device becomes a predetermined value.
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