JP7603527B2 - Control device, control method and power supply system - Google Patents
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Description
本開示は、制御装置、制御方法および電源システムに関する。 The present disclosure relates to a control device, a control method, and a power supply system.
特許文献1には、主発電機と、主発電機をアシストする電力システムとを備える船舶が開示されている。特許文献1に記載されている電力システムは、蓄電池からなる第1電力貯蔵装置と、キャパシタからなる第2電力貯蔵装置とを備える。特許文献1に記載されている船舶では、停泊中や港湾付近での低速走行時に、電力システムを船内に電力を供給する唯一の電力源として動作させることで、港湾でのゼロエミッションを実現することができる。
しかしながら、特許文献1に記載の電力システムでは、電力システムを唯一の電力源として動作させることができるようにするため、蓄電池を小型化することが困難な場合があるという課題があった。
However, the power system described in
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、蓄電池を小型化することができる制御装置、制御方法および電源システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a control device, a control method, and a power supply system that can reduce the size of storage batteries.
上記課題を解決するために、本開示に係る制御装置は、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御装置であって、前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。 To solve the above problem, the control device disclosed herein is a control device for a power supply system including a power generation device that generates electricity using a rotating electric machine, a power storage device that charges and discharges electricity, and an electrical load that is driven by the power supplied from the power generation device and the power storage device, and the control device controls the output power of the power generation device based on the average load power of the electrical load.
本開示に係る制御方法は、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。 The control method disclosed herein is a control method for a power supply system that includes a power generation device that generates electricity using a rotating electric machine, a power storage device that charges and discharges electricity, and an electrical load that is driven by the power generation device and the power storage device, and the control device controls the output power of the power generation device based on the average load power of the electrical load.
本開示に係る電源システムは、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷と、前記電気負荷の平均電力に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する制御装置とを備える。 The power supply system according to the present disclosure includes a power generation device that generates electricity using a rotating electric machine, a power storage device that charges and discharges electricity, an electrical load that is driven by the power generation device and the power storage device, and a control device that controls the output power of the power generation device based on the average power of the electrical load.
本開示の制御装置、制御方法および電源システムによれば、蓄電池を小型化することができる。 The control device, control method, and power supply system disclosed herein allow the storage battery to be made smaller.
<第1実施形態>
(電源システムの構成)
以下、本開示の第1実施形態に係る制御装置、制御方法および電源システムについて、図1~図12を参照して説明する。図1は、本開示の第1実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。図2は、本開示の第1実施形態に係る電源システムの動作例を示す模式図である。図3は、本開示の第1実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図4~図10は、本開示の第1実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。図11および図12は、本開示の第1実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するためのフローチャートである。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
First Embodiment
(Power supply system configuration)
Hereinafter, a control device, a control method, and a power supply system according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 12. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power supply system according to a first embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a schematic diagram showing an operation example of the power supply system according to a first embodiment of the present disclosure. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a power supply optimization unit according to a first embodiment of the present disclosure. FIGS. 4 to 10 are schematic diagrams for explaining an operation example of the power supply optimization unit according to a first embodiment of the present disclosure. FIGS. 11 and 12 are flowcharts for explaining an operation example of the power supply optimization unit according to a first embodiment of the present disclosure. Note that the same or corresponding configurations in each drawing are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図1に示す本開示の第1実施形態に係る電源システム100は、一例として、パラレル方式のハイブリッドシステム車両に搭載された車載用電源システムとして構成されている。図1に示す電源システム100は、本開示に係る制御装置の一構成例としての電力供給最適化部1と、発電装置の一構成例としてのエンジン発電機2と、蓄電装置3と、負荷装置の一構成例としての大型補機等の負荷4と、電圧センサ61と、電流センサ62とを備える。
The
エンジン発電機2は、内燃機関式のエンジン21と、回転電機の一構成例としてのモータ/発電機(以下、電動発電機)22と、インバータ23とを備える。エンジン21は、電動発電機22を駆動して電力を発電するとともに、トランスミッション7を介して駆動輪等からなる走行負荷8を駆動する。電動発電機22は、交流回転電機であり、エンジン21によって駆動され、発電機として動作して発電したり、蓄電装置3から供給された電力によって電動機として動作し、走行負荷8を駆動したりする。インバータ23は、電動発電機22が発電した交流電力を直流電力に変換してバス5に出力したり、バス5を介して蓄電装置3から供給された直流電力を交流電力に変換して電動発電機22へ供給し、電動発電機22を回転駆動したりする。また、インバータ23は、電力供給最適化部1が出力したエンジン発電機出力指令値に基づいて、発電時の電動発電機22の出力電力を制御する。
The
蓄電装置3は、バッテリ(蓄電池)31と、DC/DCコンバータ(直流-直流変換装置)32と、状態監視回路33とを備える。バッテリ31は、例えばリチウムイオン電池等の電荷を充放電する二次電池である。DC/DCコンバータ32は、エンジン発電機2からバス5を介して供給された直流電力を所定の電圧に変換してバッテリ31を充電したり、バッテリ31の放電電力を所定の電圧に変換してバス5へ出力したりする。また、DC/DCコンバータ32は、電力供給最適化部1が出力したDC/DCコンバータ指令電流値に基づいて、バス5へ出力する直流電流(=バッテリ31からの放電電流)と、バス5から入力する直流電流(=バッテリ31への充電電流)を制御する。状態監視回路33は、バッテリ31の充放電電流、充放電電圧、温度等を監視し、バッテリ31のSOC(State Of Charge;充電状態あるいは充電率)を演算し、求めた結果を、バッテリSOC(信号あるいは情報)として電力供給最適化部1へ出力する。
The power storage device 3 includes a battery (storage battery) 31, a DC/DC converter (DC-DC conversion device) 32, and a
負荷4は、例えば、大型補機、高出力アクチュエータや移動式の工作機械等の消費電力が比較的急峻に変化する電気負荷である。消費電力が比較的急峻に変化するとは、例えば、負荷4のピーク時の消費電力に対応するように選択したバッテリ31の容量が、負荷4の平均消費電力に対応するように選択したバッテリ31の容量よりも大きいことを意味する。なお、負荷4は、1つの電気負荷であってもよいし、複数の電気負荷であってもよい。
The
電圧センサ61は、負荷4の近傍のバス5の電圧を計測し、計測した結果を電力供給最適化部1へ出力する。電流センサ62は、バス5から負荷4へ供給される電流を計測し、計測した結果を電力供給最適化部1へ出力する。
The
図1に示す本開示の第1実施形態に係る電源システム100は、後述する電力供給最適化部1による制御によって、図2に示すように、エンジン発電機2の出力電力が、負荷4が消費する負荷電力の平均分と等しくなるように、エンジン発電機2の出力電力を制御する。また、電源システム100は、負荷4が消費する負荷電力の平均分からの変動分が、蓄電装置3からの充放電電力と等しくなるように、蓄電装置3の出力電力を制御する。この構成によれば、エンジン発電機2が負荷4の消費電力の一部を負担するので、蓄電装置3の出力電力を抑え、バッテリ31の小型化を容易に図ることができる。
The
(電力供給最適化部1の構成)
図3に示すように、電力供給最適化部1は、例えばハードウェアとソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、負荷電力平均分P ̄load計算部11と、補正量ΔPbatt計算部12と、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13と、DC/DCコンバータ指令電流値計算部14とを備える。ここで「 ̄」はオーバーラインに対応する。また、明細書中では、見やすさを考慮し、各変数の添え字等については文字サイズを変化せずにそのまま全角文字として記述している。
(Configuration of power supply optimization unit 1)
As shown in Fig. 3, the power
本実施形態では、バッテリ31の出力を抑え、蓄電装置3を小型化することを念頭に置き、急峻な変動を伴う負荷電力に対し、次のような電力の流れを考える。図2に示す通り、負荷電力を、エンジン発電機2の応答速度よりも速い変動に相当する変動分と、平均電力に相当する平均分の和と見なし、エンジン発電機2が平均分の電力を出力する状況を考える。この状況におけるDC/DCコンバータ32の動作として、エンジン発電機2の出力が負荷電力よりも大きい場合はバッテリ31に電力を流し、小さい場合にはバッテリ31から負荷4に電力を供給するよう動作すれば、丁度変動分の電力をバッテリ31が負担することになる。このため、DC/DCコンバータ32が上述の動作をすれば、エンジン発電機2が電力を供給していることから、バッテリ31の出力が抑えられる。このような状況を実現するには、DC/DCコンバータ32およびエンジン発電機2の動作を決定する制御器が必要となる。本実施形態では、この制御器が電力供給最適化部1である。
In this embodiment, the following power flow is considered for load power with abrupt fluctuations, with the aim of suppressing the output of the
図1の電源システム100において、電力供給最適化部1は、受信したバス電圧・負荷電流・モード信号・バッテリSOCからDC/DCコンバータの指令電流値およびエンジン発電機の出力指令値を計算し、それぞれをDC/DCコンバータ32とインバータ23に送信することでこれらの機器を制御する。バス電圧・負荷電流・モード信号を取得するために、バス5には電圧センサ61、バス-補機負荷間には電流センサ62、負荷4には図示していない制御装置を設置する。またバッテリ31のSOCの信号はバッテリに附随する(電流、電圧、温度等を監視する)状態監視回路33から受信する。
In the
ここで、モード信号とは負荷4の状態を示す信号であり、(ST1)停止、(ST2)待機、(ST3)スタンバイ、(ST4)動作中の4種のうちのいずれかをとる(図7にて、補機負荷電力の波形例を用い、各状態の説明を示す)。例えば、図8にまとめて示すように、停止は、補機が完全に停止しており、負荷電力を全く生じない状態である。待機は、冷却系を除く補助的な装置の負荷電力が発生している状態である。スタンバイは、冷却系を含め補助的な装置の負荷電力が発生している状態である。動作中は、主となる補機が動作し、急峻な変動を伴う負荷電力が発生しうる状態である。
Here, the mode signal is a signal that indicates the state of the
モード信号が「(ST4)動作中」の場合、負荷4から急峻な変動を伴う負荷電力が発生しており、この状況において、電力供給最適化部1は、バス電圧および負荷電流信号から負荷電力の平均分に相当する電力値を計算し、エンジン発電機2の出力指令値としてインバータ23に送信する(エンジン発電機出力指令値の具体的算出法は後述する)。また、バス電圧がある基準電圧値を下回る場合には放電、上回る場合には充電となるような指令電流値をDC/DCコンバータ32に送信する(このような指令電流を生成するためには、例えば、図4の特性を利用すればよい)。これは、エンジン発電機2が負荷電力より大きい場合バス電圧が上昇するためバッテリ31に充電し、小さい場合にはバス電圧が低下するためバッテリ31から放電する動作となるよう指示することを意味する。このため、DC/DCコンバータ32は適切に電力の流れを制御することになり、バッテリ31が負荷電力の変動分を、エンジン発電機2が平均分を負担する動作をする、すなわち、DC/DCコンバータ32がバッテリ31とエンジン発電機2の2つの電源の想定動作を実現することになる。
When the mode signal is "(ST4) in operation", the
なお、DC/DCコンバータ32は急峻な負荷変動に追従するよう動作させる必要があるため、電力供給最適化部1におけるDC/DCコンバータ指令電流値計算部14をDC/DCコンバータ32の(ローカルな)制御器の中に含めてもよい。その場合には、ローカル制御器にバス電圧を送信するための電圧センサを追設する。
In addition, since the DC/
本実施形態では、電力供給最適化部1を導入した構成により、エンジン発電機2の応答速度よりも速い変動を伴う負荷に対して、DC/DCコンバータ32の動作により電力の流れを制御し、バッテリ31とエンジン発電機2に想定の電力供給動作をさせることができる。同時に、エンジン発電機2が負荷電力の一部を負担していることから、バッテリ出力を抑えることができ、蓄電装置3の小型化につながる。
In this embodiment, the configuration that introduces the power
DC/DCコンバータ指令電流値計算部14は、バス電圧に基づいてDC/DCコンバータ32の出力電力(充放電電力)を制御する際の出力電流の指令値であるDC/DCコンバータ指令電流値を計算し、求めたDC/DCコンバータ指令電流値をDC/DCコンバータ32へ出力する。図4は、バス電圧VBUSと、DC/DCコンバータ32の出力電流との対応関係の一例を示す。図4に示す例では、バス電圧が620V以下で放電が開始され、電圧の低下に伴って放電電流が増加し、600V以下では放電時の制限電流一定となる。また、バス電圧が670V以上で充電が開始され、電圧の上昇に伴って充電電流が増加し、700V以上では充電時の制限電流一定となる。
The DC/DC converter command current
図2に示すようにエンジン発電機2の出力電力が負荷4の消費電力の平均分に一致するように制御されている場合、バス電圧は負荷4の消費電力の変動分に応じて変化するので、例えば図4に示すようにDC/DCコンバータ指令電流値計算部14がバス電圧に基づいてDC/DCコンバータ指令電流値を制御することで、蓄電装置3の出力電力を、負荷電力の変動分に応じた値とすることができる。なお、バス電圧に基づくDC/DCコンバータの出力制御については、例えば特許第3886940号公報に記載されている。
When the output power of the
負荷電力平均分P ̄load計算部11は、以下のようにして負荷電力の平均分を算出する。すなわち、負荷電力平均分P ̄load計算部11は、負荷電力平均分を、エンジン発電機出力指令値として用いることを念頭に、負荷電力の平均分を式(1)の示す通り、センサにより取得したバス電圧と負荷電流の積の時間平均で計算する。
The load power average component P ̄
ここで、P ̄loadは負荷電力の平均分(移動平均値)である。また、VBUSは電圧センサ61が計測したバス電圧、Iloadは電流センサ62が計測した負荷電流である。
Here, P load is the average load power (moving average value). VBUS is the bus voltage measured by the
時間平均を計算するにあたり、その時間長さTは、式(1)をそのままエンジン発電機の出力指令値として用いた場合に、出力指令値の変動がエンジン発電機の応答速度より遅くなるよう、(想定される)負荷変動の周期に対し、十分長くとる。 When calculating the time average, the time length T is set to be sufficiently long with respect to the period of the (anticipated) load fluctuation so that if equation (1) is used directly as the output command value for the engine generator, the fluctuation in the output command value will be slower than the response speed of the engine generator.
なお、式(1)は負荷電流のセンサ値を用いて直接負荷電力を計算しているが、代替手段として、インバータ23や、DC/DCコンバータ32のバス5への出力電流値(センサ値)を用いて供給電力の平均分を計算し、負荷電力の平均分としてもよい。
Note that while equation (1) calculates the load power directly using the sensor value of the load current, as an alternative, the average of the supplied power may be calculated using the output current value (sensor value) of the
ここで、Pinvはインバータ23の出力電力、P ̄DCDCはDC/DCコンバータ32の平均出力電力である。Iinvはインバータ電流であり、インバータ23内の図示していない電流センサで計測した値である。IDCDCはDC/DCコンバータ電流であり、DC/DCコンバータ32内の図示していない電流センサで計測した値である。
Here, Pinv is the output power of the
また、インバータ23とDC/DCコンバータ32の出力を、センサ値だけでなく、指令値や制御器内部パラメータを利用した次の式により算出してもよい。
The outputs of the
ηmotはモータ効率(制御器内部パラメータ)、ηinvはインバータ効率(制御器内部パラメータ)、ωはモータ回転速度(センサ値)、τはモータトルク(指令値)である。また、ηDCDCはDC/DCコンバータ効率、Vbattはバッテリ電圧(センサ値)、KbattはSOCから電力への換算係数、SOCbattはバッテリSOC(センサ値)である。 ηmot is the motor efficiency (controller internal parameter), ηinv is the inverter efficiency (controller internal parameter), ω is the motor rotation speed (sensor value), and τ is the motor torque (command value). ηDCDC is the DC/DC converter efficiency, Vbatt is the battery voltage (sensor value), Kbatt is the conversion coefficient from SOC to power, and SOCbatt is the battery SOC (sensor value).
各種平均出力の算出に用いたセンサ値、指令値、制御器内部パラメータについては図5にまとめる。 The sensor values, command values, and controller internal parameters used to calculate the various average outputs are summarized in Figure 5.
補正量ΔPbatt計算部12は、以下のようにして、負荷電力平均分P ̄load計算部11が計算した負荷電力平均分に生じる誤差に対する補正量ΔPbattを計算する。
The correction amount
上述の通り、負荷電力平均分P ̄load計算部11は、負荷電力の平均分は式(1)(あるいは式(2)~(4))により推定しているが、センサの誤差や時間平均の遅れ等の影響により、実際の値に対して乖離を生じることがある。図6は、その例として、負荷の起動時における負荷電力の振る舞いと時間平均の遅れにより実際値と推定値で乖離が生じる様子を表している。なお、図6では、負荷電力の実際値を実線で示し、推定値(算出された平均負荷電力)を細線の破線で示し、状態毎に求めた平均電力を実際の平均負荷電力として太線の破線で示している。このような状況においては、バッテリ31のSOCが変動し、規定値を逸脱する恐れがある。そこで、後述するエンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、エンジン発電機の出力指令値を求める際には、式(5)のように負荷電力の平均分に補正量を加える。
As described above, the load power average portion P
ここで、Pinv*はエンジン発電機出力指令値、ΔPbattは補正量である。 Here, Pinv* is the engine generator output command value, and ΔPbatt is the correction amount.
補正量ΔPbattは以下の考えに従い、設定する。いま、システム設計からの要求として、バッテリ31のSOCが「低い」もしくは「高い」場合に、バッテリSOCの単位時間当たりに回復させる量が与えられているものとする。このとき、式(6)に示す、SOCの変化とバッテリの出(入)力電力の関係式を利用し、補正量の設計値を決める(バッテリ31の電圧は一定とした)。
The correction amount ΔPbatt is set according to the following concept. Now, assume that the system design requires that the amount of battery SOC to be restored per unit time when the SOC of
ここで、ΔSOCはSOCの変化量、Vbattはバッテリ電圧、Abattはバッテリ31の電流容量であり、tは時間である。
Here, ΔSOC is the change in SOC, Vbatt is the battery voltage, Abatt is the current capacity of
例えば、バッテリ電圧は300[V]、バッテリの電流容量は80[Ah]とした場合に、1秒間でSOCを0.025%増加あるいは減少させたい場合、補正量は次の値となる。 For example, if the battery voltage is 300 [V] and the battery current capacity is 80 [Ah], and you want to increase or decrease the SOC by 0.025% in one second, the correction amount will be the following value.
上で算出した補正量の値は、バッテリのSOCが「低い」もしくは「高い」状態の場合に適用するものとし、この範囲を逸脱する場合には倍の補正を加えるものとするならば、補正量は図10のように取ることができる。図10は、バッテリ31のSOCと、補正量ΔPbattの対応関係を定めるテーブル121を示す。補正量ΔPbatt計算部12は、例えば、図10に示すテーブル121を用いて、補正量ΔPbattを算出する。
The correction amount calculated above is applied when the battery SOC is in a "low" or "high" state, and if the correction is doubled when the battery SOC deviates from this range, the correction amount can be taken as shown in FIG. 10. FIG. 10 shows a table 121 that defines the correspondence between the SOC of the
エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、負荷電力平均分P ̄load計算部11が求めた負荷電力平均分P ̄loadと、補正量ΔPbatt計算部12が求めた正量ΔPbattに基づいて、上述した式(5)を用いて、エンジン発電機出力指令値Pinv*を計算し、インバータ23へ出力する。
The engine generator output command value Pinv*
ただし、式(5)で対応しようとすると、次のような状況で瞬時的に負荷への給電が不足する可能性がある。図6にみられるような、スタンバイ状態から大型補機動作状態に移行した直後に大きな負荷変動が発生する状況を考える。このとき、時間平均により算出された平均電力小さいため、エンジン発電機2の出力も小さくなり、バッテリ31の負担する電力が許容される最大出力を超え、負荷への給電が不足する可能性がある。
However, if we try to deal with this using equation (5), there is a possibility that the power supply to the load will be momentarily insufficient in the following situation. Consider a situation in which a large load fluctuation occurs immediately after switching from standby state to large auxiliary operation state, as shown in Figure 6. In this case, since the average power calculated by time averaging is small, the output of the
この状況をさけるため、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、以下のようにして負荷への供給電力を確保する。例えば、スタンバイ状態から大型補機動作状態に移行した直後において、エンジン発電機2の出力指令値Pinv*は、式(5)でなく、図9に示すように、バッテリ31の出力と合計して、瞬時的な高負荷電力に十分対応できる値(固定値)Pinv_constにより与える。同時に、負荷電力平均分P ̄load計算部11は、式(1)の計算を行い、その値がPinv_const以上になった時点から、エンジン発電機の指令値を式(5)で与えるものとする。上記のように、大型補機動作状態に移行した時点で、最初から式(5)を使用せずに固定値を与えることで負荷への供給電力を確保する。なお、例えば、待機状態からスタンバイ状態への変更時にも、エンジン発電機出力指令値Pinv*を固定値Pinv_constとしてもよい。この固定値Pinv_constの導入により、充放電電流の大きな変化を抑えることができるので、バッテリの小型化を図ることができる。
To avoid this situation, the engine generator output command value Pinv*
なお、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、バッテリのSOCが高く、かつ、負荷電力の平均分が小さい場合、エンジン発電機の指令電力が負となりエンジン発電機が力行する場合がある。この状況をさけるため、エンジン発電機の出力が0以上の値となるよう、エンジン発電機の出力指令値に制限を設ける。
When the battery SOC is high and the average load power is small, the engine generator output command value Pinv*
エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13による以上までのエンジン発電機の出力指令値の決定の流れを図11に示す。
The flow of the engine generator output command value Pinv*
図11は、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13による処理の流れを示す。図11に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。図11に示す処理では、まず、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13が、例えばモード信号が状態の変化を最初に示した場合等、所定の条件が満たされる場合、エンジン発電機出力指令値Pinv*を所定の固定値Pinv_constに設定する(ステップS21)。次に、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、P ̄load+ΔPbattが固定値Pinv_const以上であるか否か(あるいはP ̄load+ΔPbattが固定値Pinv_constから所定の範囲内の値であるか否か)を判断する(ステップS22)。P ̄load+ΔPbattが固定値Pinv_const以上である場合(あるいはP ̄load+ΔPbattが固定値Pinv_constから所定の範囲内の値である場合)(ステップS22:YES)、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、エンジン発電機出力指令値Pinv*をP ̄load+ΔPbattとする(ステップS23)。次に、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、P ̄load+ΔPbattが0より小さいか否かを判断する(ステップS24)。P ̄load+ΔPbattが0より小さい場合(ステップS24:YES)、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、エンジン発電機出力指令値Pinv*を0とする(ステップS25)。ステップS22で「No」の場合、ステップS24で「No」の場合、または、ステップS25を実行した場合、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13は、図11に示す処理を終了する。
Figure 11 shows the flow of processing by the engine generator output command value Pinv*
(電力供給最適化部1の動作)
図12は、電力供給最適化部1の動作例を示す。図12に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。図12に示す処理では、まず、電力供給最適化部1が、バス電圧、負荷電流、モード信号、バッテリSOC等の各情報を取得する(ステップS1)。次に、電力供給最適化部1は、エンジン発電機の出力指令値を決定する(ステップS2)。電力供給最適化部1は、DC/DCコンバータの指令電流値を決定する(ステップS3)。次に、電力供給最適化部1は、決定した各値を出力して(ステップS4)、図12に示す処理を終了する。
(Operation of power supply optimization unit 1)
Fig. 12 shows an example of the operation of the power
(第1実施形態の作用・効果)
本実施形態によれば、急峻な負荷変動を伴う負荷電力に対し、エンジン発電機がその負荷の一部を担保することで、バッテリの出力を抑え、バッテリの小型化につながる。
(Actions and Effects of the First Embodiment)
According to this embodiment, the engine generator covers part of the load power that is accompanied by abrupt load fluctuations, thereby suppressing the output of the battery and leading to a reduction in the size of the battery.
<第2実施形態>
(電源システムの構成)
以下、本開示の第2実施形態に係る制御装置、制御方法および電源システムについて、図13~図23を参照して説明する。図13は、本開示の第2実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。図14は、本開示の第2実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図15は、本開示の第2実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図16~図23は、本開示の第2実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。なお、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付けて説明を適宜省略する。
Second Embodiment
(Power supply system configuration)
Hereinafter, a control device, a control method, and a power supply system according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figs. 13 to 23. Fig. 13 is a diagram showing a configuration example of a power supply system according to a second embodiment of the present disclosure. Fig. 14 is a block diagram showing a configuration example of a power supply optimization unit according to a second embodiment of the present disclosure. Fig. 15 is a block diagram showing a configuration example of a power supply optimization unit according to a second embodiment of the present disclosure. Figs. 16 to 23 are schematic diagrams for explaining an operation example of the power supply optimization unit according to the second embodiment of the present disclosure. Note that the same reference numerals are used to designate the same configuration as in the first embodiment, and the description will be omitted as appropriate.
第2実施形態の電源システム100aは、図13に示すように、図1に示す第1実施形態の電源システム100において、蓄電装置3を、バッテリ31とキャパシタ34が並列に接続された蓄電装置3aに置き換えている。なお、電力供給最適化部1aは、DC/DCコンバータ指令電流値に代えて、バッテリ用DC/DCコンバータ指令電流値をDC/DCコンバータ32へ出力する。
As shown in FIG. 13, the
図13に示す本開示の第2実施形態に係る電源システム100aは、第1実施形態と同様、パラレル方式のハイブリッドシステム車両に搭載された車載用電源システムとして構成されている。図13に示す電源システム100aは、本開示に係る制御装置の一構成例としての電力供給最適化部1aと、エンジン発電機2と、蓄電装置3aと、負荷4と、電圧センサ61と、電流センサ62とを備える。
The
蓄電装置3aは、バッテリ31と、DC/DCコンバータ32と、状態監視回路33と、キャパシタ34と、DC/DCコンバータ35と、状態監視回路36とを備える。
The power storage device 3a includes a
キャパシタ34は、電気二重層キャパシタ等の蓄電器である。DC/DCコンバータ35は、エンジン発電機2からバス5を介して供給された直流電力を所定の電圧に変換してキャパシタ34を充電したり、キャパシタ34の放電電力を所定の電圧に変換してバス5へ出力したりする。また、DC/DCコンバータ35は、電力供給最適化部1aが出力したキャパシタ用DC/DCコンバータ指令電流値に基づいて、バス5へ出力する直流電流(=キャパシタ34からの放電電流)と、バス5から入力する直流電流(=キャパシタ34への充電電流)を制御する。状態監視回路36は、キャパシタ34の充放電電流、充放電電圧、温度等を監視し、キャパシタ34のSOCを演算し、求めた結果を、キャパシタSOC(信号あるいは情報)として電力供給最適化部1aへ出力する。
The
(電力供給最適化部1aの構成)
図14に示すように、電力供給最適化部1aは、機能的構成として、負荷電力平均分P ̄load計算部11と、補正量ΔPbatt計算部12aと、エンジン発電機出力指令値Pinv*計算部13と、バッテリ用DC/DCコンバータ指令電流値計算部15と、キャパシタ用DC/DCコンバータ指令電流値計算部16と、補正量Δk計算部17とを備える。
(Configuration of power
As shown in FIG. 14 , the power
図13の電源システム100aにはエンジン発電機2、バッテリ31、キャパシタ34の3種の電源が存在しており、各電源の想定動作を説明する。まず、エンジン発電機2は第1実施形態と同様に負荷電力の平均分に相当する電力を出力する。次に、バッテリ31とキャパシタ34については、エンジン発電機2が負荷電力の平均分を出力していることから、バッテリ31とキャパシタ34の出力の和が負荷電力の変動分に相当するよう充放電させる。加えて、蓄電装置3aを小型化するためには、変動分負荷電力に対してキャパシタ34の出力割合を(キャパシタの出力可能範囲で)大きくする。
The
上記の各電源の動作を実現するにあたり、第1実施形態の場合と同様に、電力供給最適化部1aと称する制御器を導入する(図13参照)。第1実施形態の場合との相違点として、キャパシタ用のDC/DCコンバータを制御するため、キャパシタ用DC/DCコンバータに送信する指令電流が追加されている。また、エンジン発電機2の出力指令値の算出に用いるキャパシタのSOCの信号は、キャパシタに附随する(電流、電圧、温度等を監視する)状態監視回路36から送信されている。
To realize the operation of each of the above power sources, a controller called the power
いま、エンジン発電機2の出力指令値としては、負荷電力の平均分に相当する電力値が与えられており、エンジン発電機2は負荷電力の平均分の電力を供給しているものとする。このとき、バッテリ31とキャパシタ34が変動分の電力を負担する動作をすればよいが、両者の入出力電力を適切に制御しないと、バッテリ31の負担する電力を小さくすることができず、蓄電装置3aの小型化につながらない。このため、バッテリ31とキャパシタ34の出力電力比を調整し、バッテリの負担する電力が小さくなるよう、電力供給最適化部1aは図15の制御ロジックを備える。
Now, assume that the
図15は、バッテリ用DC/DCコンバータ指令電流値計算部15と、キャパシタ用DC/DCコンバータ指令電流値計算部16と、補正量Δk計算部17の構成例を示す。補正量Δk計算部17は、バッテリのSOCと、キャパシタのSOCと、バス電圧と、蓄電装置3aの出力電力を入力として、補正量Δkのマップ171を用いて、補正量Δkを計算して、出力する。
Figure 15 shows an example of the configuration of the battery DC/DC converter command current
バッテリ用DC/DCコンバータ指令電流値計算部15は、指令電流生成マップ151と、乗算器152と、k1特性マップ153と、加算器154と、乗算器155を備える。指令電流生成マップ151は、例えば図2に示す特性で、バス電圧を、バッテリ用DC/DCコンバータ指令電流値(蓄電装置3aの出力電流)に変換するマップである。乗算器152は、蓄電装置3aの出力電流とバス電圧を乗算し、蓄電装置3aの出力電力を算出する。k1特性マップ153は、出力電力に基づいて係数k1を出力する。加算器154は、係数k1と補正量Δkを加算して出力する。乗算器155は、蓄電装置3aの出力電流に、係数k1と補正量Δkを加算した値を掛け合わせ、バッテリ用DC/DCコンバータ指令電流値を算出して出力する。
The battery DC/DC converter command current
一方、キャパシタ用DC/DCコンバータ指令電流値計算部16は、指令電流生成マップ161と、乗算器162と、k2特性マップ163と、加算器164と、乗算器165を備える。指令電流生成マップ161は、指令電流生成マップ151と同一特性のマップであり、例えば図2に示す特性で、バス電圧を、キャパシタ用DC/DCコンバータ指令電流値(蓄電装置3aの出力電流)に変換するマップである。乗算器162は、蓄電装置3aの出力電流とバス電圧を乗算し、蓄電装置3aの出力電力を算出する。k2特性マップ163は、出力電力に基づいて係数k2を出力する。加算器164は、係数k2から補正量Δkを減算して出力する。乗算器165は、蓄電装置3aの出力電流に、係数k2から補正量Δkを減算した値を掛け合わせ、キャパシタ用DC/DCコンバータ指令電流値を算出して出力する。
On the other hand, the capacitor DC/DC converter command current
バッテリおよびキャパシタ用のDC/DCコンバータの指令電流計算部15および16においては、いずれも共通の指令電流生成特性(指令電流生成マップ151および161)(例えば、図2示すようなマップ)を備え、その出力信号である指令電流に乗算器155および165で係数k1およびk2がかかる形となる。指令電流生成にあたり、同じバス電圧を参照していることから、これらのDC/DCコンバータの出力電力比は丁度k1:k2になるよう充放電する。k1およびk2は、バッテリ31とキャパシタ34の出力電力の和(以下、P_bcと呼ぶ)に対する関数となっており、P_bcがキャパシタ34の最大許容出力値以下の場合には、キャパシタ34がほとんど全ての充放電電力を負担するようk2をk1より十分大きく(例えば、k1=0.1、k2=0.9と)設定する。
The command
また、P_bcがキャパシタ34の最高許容出力以上となる場合は、キャパシタ34の出力が丁度その最高許容出力値となるよう、バッテリ31の負担率を徐々に増やす形でk1、k2を設定する(後述するが、グラフの概形としては図16のようになる)。
Also, if P_bc is equal to or greater than the maximum allowable output of
なお、図15に示すロジックは電力供給最適化部1aに備えられるが、急峻な負荷変動に追従するためにその応答速度を速める目的で、キャパシタ34およびバッテリ31のDC/DCコンバータの指令電流計算部はキャパシタ34とバッテリ31の(ローカルな)制御器の中に備えてもよい。その場合には、それぞれのローカル制御器にバス電圧を送信するための電圧センサを追設する。
The logic shown in FIG. 15 is provided in the power
ここで、上記のk1,k2の設定ではキャパシタの充放電が優先されることになるが、この状況ではキャパシタのSOCが犠牲になる状況が発生する。例えば、エンジン発電機の出力指令値が、センサの誤差や計算アルゴリズム固有の性質等の影響で、実際の負荷電力の平均分によりも低い値となった場合、バッテリ31とキャパシタ34は充放電を行うものの、放電の割合が大きくなる。加えて、バッテリ31に対してキャパシタ34の出力電力比を大きくしていることから、キャパシタ34の放電量が大きくなり、SOCが低下する。このような、キャパシタ34のSOCが犠牲になる状況を回避する目的で、k1、k2の値にはバッテリ31およびキャパシタ34のSOCに応じて補正量Δk計算部17にて計算された補正量Δkを加減算し、出力電力比を変更する。図13の電源システム100aは、基本的にキャパシタ34の充放電を優先するよう動作するが、下記の(1)および(2)の状況では、バッテリ31の充放電を優先させたい。
Here, in the above k1 and k2 settings, the charging and discharging of the capacitor is prioritized, but in this situation, the SOC of the capacitor is sacrificed. For example, if the output command value of the engine generator becomes lower than the average of the actual load power due to the influence of the sensor error or the inherent nature of the calculation algorithm, the
(1)充電時(バス電圧が基準電圧値以上)において、キャパシタ34のSOCが高くかつバッテリ31のSOCが低い場合。
(1) When charging (bus voltage is equal to or higher than the reference voltage value), the SOC of
(2)放電時(バス電圧が基準電圧値以下)において、キャパシタ34のSOCが低くかつバッテリのSOC31が高い場合。
(2) When discharging (bus voltage is below the reference voltage value), the SOC of
そのため、バス電圧・バッテリのSOC・キャパシタのSOCを参照し、(1)もしくは(2)の状況に当てはまる場合には、係数k1、k2に補正量Δkを加減算することによりk1+Δk、k2-Δkと変更する。バッテリ31の充放電を優先させることから、k2-Δkに対しk1+Δkが十分大きく(例えば、k1+Δk=0.9、k2-Δk=0.1と)なるよう補正量Δkの値を設定する。この補正量Δkの計算にあたっては、バッテリ31とキャパシタ34のSOCの情報が必要となるが、これらの信号はバッテリ31とキャパシタ34それぞれに附随する(電流、電圧、温度等を監視する)状態監視回路33および36から送信する。
Therefore, the bus voltage, battery SOC, and capacitor SOC are referenced, and if the situation corresponds to (1) or (2), the coefficients k1 and k2 are changed to k1+Δk and k2-Δk by adding or subtracting a correction amount Δk. Since charging and discharging of the
係数k1、k2および補正量Δkの具体的な取り方は、例えば次のようにすることができる。いま、負荷電力に対する各種電源(エンジン発電機・バッテリ・キャパシタ)の分担を図16のようにすることを考える。図16はエンジン発電機の出力を含んでおり、 バッテリ31とキャパシタ34の分担に着目するため、図16からエンジン発電機の出力差し引いた電力分担を図17に示す。図17は、負荷電力がある値以下の場合はほぼキャパシタ34に負担させ、負荷電力がそれ以上の値になった場合には、バッテリ31からも供給させることを意味しており、このように負荷電力を分担させることで、バッテリ31の出力を低減することを考える。図17の縦軸はバッテリ31とキャパシタ34の合計出力になっており、各々の出力を合計出力に対する比率で表すと図16のようになる。つまり、バッテリ31とキャパシタ35の出力電力がこの比率になるよう動作させたいので、k1、k2は図18のグラフの形で与えればよい。図15のk1特性マップ153とk2特性マップ163は、図18の特性のように定めることができる。
The specific method of taking the coefficients k1, k2 and the correction amount Δk can be, for example, as follows. Now, consider the allocation of the load power to various power sources (engine generator, battery, capacitor) as shown in FIG. 16. FIG. 16 includes the output of the engine generator, and in order to focus on the allocation of the
なお、図17において、蓄電装置合計出力電力の全域においてバッテリ出力電力を0としていないのは、蓄電装置3aの動作時に、DC/DCコンバータ32を常時、動作状態としておく方が、DC/DCコンバータ32の起動時のバッテリ31から(への)急峻な電流変化を抑制しやすいためである。
In FIG. 17, the battery output power is not set to 0 over the entire range of the total output power of the power storage device because keeping the DC/
次に、補正量Δkの具体的設定方法について説明する。第2実施形態においては、下記の(1)および(2)の状況では、バッテリ31の充放電を優先させたい。
Next, a specific method for setting the correction amount Δk will be described. In the second embodiment, it is desirable to prioritize charging and discharging the
(1)充電時(バス電圧が基準電圧値以上)において、キャパシタのSOCが高くかつバッテリのSOCが低い場合。 (1) When charging (bus voltage is above the reference voltage value), the capacitor SOC is high and the battery SOC is low.
(2)放電時(バス電圧が基準電圧値以下)において、キャパシタのSOCが低くかつバッテリのSOCが高い場合。 (2) When discharging (bus voltage is below the reference voltage value), the capacitor SOC is low and the battery SOC is high.
上記は定性的な表現であり、(1)および(2)の状況となる基準電圧値とバッテリ・キャパシタのSOCの閾値を図20にまとめる。図20は、図15に示す補正量Δkのマップ171の構成例を示す。図20は、図4からバッテリの充放電動作が切り替わる基準電圧値を645[V]とした場合の、補正量Δkの設定例である。図20に示す補正量Δkのマップ171は、充電時のマップ172と、放電時のマップ173を含んでいる。係数(k1、k2)は、(0、0)の場合が補正量Δkによる補正が行われないことを示し、(Δk、-Δk)の場合が補正量Δkによる補正が行われることを示す。
The above is a qualitative expression, and the reference voltage value and the battery capacitor SOC threshold value for the situations (1) and (2) are summarized in Figure 20. Figure 20 shows an example of the configuration of
また、補正量Δkの取り方としては、補正量を加える状況において充放電のほとんど全てをバッテリ31に負担させる場合、負荷電力に応じて図19のようにとる(図19はk1+Δ:k2-Δ=0.9:0.1とする場合の例である)。
The correction amount Δk is calculated as shown in Figure 19 according to the load power when the
なお、バッテリ31あるいはキャパシタ34のSOCは、図20の「低」「高」を逸脱しないように制御される。
The SOC of the
補正量Δkを用いることで、バッテリとキャパシタの出力電力を想定の比率で制御する事が可能となる。これにより、蓄電装置として、バッテリ単体の場合に比べて、小型になる。 By using the correction amount Δk, it is possible to control the output power of the battery and the capacitor at an expected ratio. This makes the power storage device smaller than a single battery.
また、第2実施形態において補正量ΔPbatt計算部12aは、次のようにして補正量ΔPbattを計算する。以下では、蓄電装置3aとしてキャパシタ34を併用する場合の補正量ΔPbattの取り方について説明する。
In addition, in the second embodiment, the correction amount
本実施形態のようにキャパシタ34を併用する場合、補正量ΔPbattはバッテリ31とキャパシタ34の両方のSOCを参照し、その値を決定する。具体的には図21に示すマップ121aのように設定する。以下では、図21のように設定する考え方について説明する。
When the
補正量ΔPbattの設定を考えるにあたり、次の4つの状況を考える。 When considering setting the correction amount ΔPbatt, consider the following four situations:
(1)バッテリのSOCが高く、キャパシタのSOCが中程度の場合。
(2)バッテリのSOCが低く、キャパシタのSOCが中程度の場合。
(3)バッテリのSOCの状態によらず、キャパシタのSOCが高い場合。
(4)バッテリのSOCの状態によらず、キャパシタのSOCが低い場合。
(1) When the battery SOC is high and the capacitor SOC is medium.
(2) When the battery SOC is low and the capacitor SOC is medium.
(3) When the capacitor SOC is high regardless of the battery SOC state.
(4) When the capacitor SOC is low, regardless of the battery SOC state.
(1)の状況にて、バッテリ31のSOCを低下させるため、エンジン発電機2の出力を低減するよう、補正量ΔPbattとして負の値を設定することを考える。このとき、エンジン発電機2の出力は負荷電力の平均分より小さい値となり、バス電圧が基準電圧以下の値をとる。この場合、本実施形態にて導入した係数k1、k2に補正がかかり(図20参照)、バッテリ31の充放電が優先される。このため、バッテリ31の放電が進行し、バッテリ31のSOCが中程度となる。よって、バッテリ31とキャパシタ34両者のSOCは(補正が不要な)中程度の状態になる。(2)の状況においても、同様の考え方で補正量Δkの値として正の値を設定すると、エンジン発電機2の出力が増加することにより、バッテリ31の充電が進行し、バッテリ31のSOCが中程度となる。
In the situation (1), a negative value is set as the correction amount ΔPbatt to reduce the output of the
(3)の状況にて、キャパシタ34のSOCを低下させるため、エンジン発電機2の出力を低減するよう、補正量ΔPbattとして負の値を設定することを考える。このとき、エンジン発電機2の出力は負荷電力の平均分より小さい値となり、バス電圧が基準電圧以下の値をとる。この場合、本実施形態にて導入した係数k1、k2に補正はかからず(図20参照)、キャパシタの充放電が優先される。このため、キャパシタ34の放電が進行し、キャパシタ34のSOCが中程度となる。(4)の状況においても、同様の考え方で補正量Δkの値として正の値を設定すると、エンジン発電機2の出力が増加することにより、キャパシタ34の充電が進行し、キャパシタ34のSOCが中程度となる。これより、(3)および(4)の状況にて、上述のように補正量ΔPbattを加えると、(1)および(2)もしくはバッテリとキャパシタ両者のSOCが中程度の状態となる。(1)および(2)の状況に移る場合には、先に述べた通りの補正量ΔPbattの加え方により、バッテリとキャパシタ両者のSOCが(補正が不要な)中程度となる。
In the situation (3), a negative value is set as the correction amount ΔPbatt to reduce the output of the
以上より、図21のように、バッテリとキャパシタのSOCの状態に応じて補正量ΔPbattを加えれば、バッテリとキャパシタのSOCを中程度に回復させることができる。 From the above, by adding a correction amount ΔPbatt according to the state of the SOC of the battery and capacitor, as shown in Figure 21, it is possible to restore the SOC of the battery and capacitor to a moderate level.
なお、(3)および(4)の状況にある場合、キャパシタのSOCを増加もしくは低下させることが目的であるため、具体的な補正量ΔPbattの値は、式(6)におけるバッテリ電圧・電流容量をキャパシタ電圧・電流容量に置き換えて算出してもよい。 In the case of situations (3) and (4), since the purpose is to increase or decrease the SOC of the capacitor, the specific correction amount ΔPbatt value may be calculated by replacing the battery voltage and current capacity in equation (6) with the capacitor voltage and current capacity.
(第2実施形態の作用・効果)
上述の構成により、エンジン発電機2は負荷電力の平均分を、バッテリ31とキャパシタ34は変動分を負担するよう電力を出力する。加えて、バッテリ31とキャパシタ34に関してはDC/DCコンバータの動作により、急峻な負荷変動に追従しつつ、キャパシタ34の負担する電力を多くするため、バッテリ31の出力を抑えることができる。
(Actions and Effects of the Second Embodiment)
With the above-mentioned configuration, the
本実施形態では、蓄電装置の構成としてバッテリだけでなく、出力密度の高い蓄電デバイス(例えば、EDLC(電気二重層キャパシタ)等)との併用によりバッテリの負担する電力を低減する。図22は、バッテリとキャパシタの電気的特性を比較した図である。キャパシタは、バッテリに比べ、エネルギー密度が低いものの出力密度が高いため、キャパシタを用いた方が小型化につながる。一方で、図23に示す通り、負荷に対してある程度の給電の継続性が必要であり、キャパシタ単体では対応できず、エネルギー密度の高いバッテリがある程度の容量で必要となる。本実施形態では、バッテリとキャパシタの併用により、蓄電装置の容量を低減している。 In this embodiment, the power storage device is configured not only with a battery, but also with a high output density power storage device (for example, an EDLC (electric double layer capacitor)) to reduce the power burden on the battery. Figure 22 is a diagram comparing the electrical characteristics of a battery and a capacitor. Compared to a battery, a capacitor has a lower energy density but a higher output density, so using a capacitor leads to smaller size. On the other hand, as shown in Figure 23, a certain degree of continuity of power supply to the load is required, which cannot be achieved by a capacitor alone, and a battery with a high energy density is required with a certain capacity. In this embodiment, the capacity of the power storage device is reduced by using a battery and a capacitor in combination.
本実施形態によれば、バッテリとキャパシタの出力電力を想定の比率で制御する事が可能となる。また、これにより、蓄電装置として、バッテリ単体の場合に比べて、小型にすることができる。 According to this embodiment, it is possible to control the output power of the battery and the capacitor at an expected ratio. This also allows the power storage device to be made smaller than a single battery.
(作用効果)
本開示の制御装置、制御方法および電源システムによれば、蓄電池を小型化することができる。
(Action and Effect)
According to the control device, control method, and power supply system of the present disclosure, the storage battery can be made smaller.
(その他の実施形態)
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
Other Embodiments
Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like that do not depart from the gist of the present disclosure are also included.
〈コンピュータ構成〉
図24は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ90は、プロセッサ91、メインメモリ92、ストレージ93、および、インタフェース94を備える。
上述の電力供給最適化部1および1aは、コンピュータ90に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ93に記憶されている。プロセッサ91は、プログラムをストレージ93から読み出してメインメモリ92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ91は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ92に確保する。
Computer Configuration
FIG. 24 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a computer according to at least one embodiment.
The
The above-mentioned power
プログラムは、コンピュータ90に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてPLD(Programmable Logic Device)などのカスタムLSI(Large Scale Integrated Circuit)を備えてもよい。PLDの例としては、PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
The program may be for realizing some of the functions to be performed by the
ストレージ93の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ93は、コンピュータ90のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース94または通信回線を介してコンピュータ90に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ90に配信される場合、配信を受けたコンピュータ90が当該プログラムをメインメモリ92に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ93は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of
<付記>
各実施形態に記載の電力供給最適化部1および1aは、例えば以下のように把握される。
<Additional Notes>
The power
(1)第1の態様に係る電力供給最適化部1および1a(制御装置)は、回転電機を用いて発電する発電装置(エンジン発電機2)と、電気を充放電する蓄電装置3、3aと、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷4とを備える電源システム100、100aの制御装置であって、前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。この態様および以下の各態様によれば、平均分を発電装置の出力でまかなうことができるので、容易に蓄電装置の小型化を図ることができる。
(1) The power
(2)第2の態様に係る電力供給最適化部1および1a(制御装置)は、(1)の電力供給最適化部1および1a(制御装置)であって、前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態(SOC)に応じて、前記発電装置の出力電力の制御を補正する。この態様によれば、充電状態を一定の範囲に維持することが容易となる。
(2) The power
(3)第3の態様に係る電力供給最適化部1および1a(制御装置)は、(1)または(2)の電力供給最適化部1および1a(制御装置)であって、前記電気負荷は、少なくとも2つの異なる所定の状態で動作し、前記制御装置は、前記状態が変化した場合、所定電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。この態様によれば、動作状態が変化した場合に急峻な充放電流の変化が発生することを防止することができる。
(3) The power
(4)第4の態様に係る電力供給最適化部1a(制御装置)は、(1)または(2)の電力供給最適化部1a(制御装置)であって、前記蓄電装置3aが、蓄電池31とキャパシタ34とを有し、前記制御装置は、前記キャパシタの充放電電流が許容充放電電流に対して余裕がある場合、前記キャパシタの充放電電流が前記蓄電池の充放電電流を上回るように前記蓄電池の充放電電流と前記キャパシタの充放電電流の割合を制御する。
(4) The power
(5)第5の態様に係る電力供給最適化部1a(制御装置)は、(4)の電力供給最適化部1a(制御装置)であって、前記制御装置は、前記蓄電池の充電状態と前記キャパシタの充電状態に応じて、前記割合を補正する。
(5) The power
100、100a…電源システム
1、1a…電力供給最適化部
2…エンジン発電機(発電装置)
3、3a…蓄電装置
4…負荷(電気負荷)
31…バッテリ(蓄電池)
34…キャパシタ
100, 100a...
3, 3a...
31...Battery (storage battery)
34...Capacitor
Claims (6)
前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御し、
前記電気負荷は、少なくとも2つの異なる所定の状態で動作し、
前記制御装置は、前記状態が変化した場合、当該状態に対応する所定の固定値の電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記負荷電力の平均分が前記所定の固定値以上になった時点から、当該負荷電力の平均分で前記発電装置の出力電力を制御する、
制御装置。 A control device for a power supply system including a power generation device that generates electricity using a rotating electric machine, a power storage device that charges and discharges electricity, and an electric load that is driven by electric power supplied from the power generation device and the power storage device,
the control device controls the output power of the power generation device based on an average portion of the load power of the electric load;
the electrical load operates under at least two different predetermined conditions;
When the state changes, the control device controls the output power of the power generation device so that the output power becomes a predetermined fixed value corresponding to the state, and then, from a point in time when the average portion of the load power becomes equal to or greater than the predetermined fixed value, controls the output power of the power generation device to the average portion of the load power.
Control device.
請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1 , wherein the control device corrects control of the output power of the power generation device in accordance with a state of charge of the power storage device.
前記制御装置は、前記キャパシタの充放電電流が許容充放電電流に対して余裕がある場合、前記キャパシタの充放電電流が前記蓄電池の充放電電流を上回るように前記蓄電池の充放電電流と前記キャパシタの充放電電流の割合を制御する
請求項1または2に記載の制御装置。 the power storage device includes a storage battery and a capacitor,
When the charge/discharge current of the capacitor has a margin relative to an allowable charge/discharge current, the control device controls a ratio of the charge/discharge current of the storage battery to the charge/discharge current of the capacitor so that the charge/discharge current of the capacitor exceeds the charge/discharge current of the storage battery.
The control device according to claim 1 or 2 .
請求項3に記載の制御装置。 The control device corrects the ratio according to a charging state of the storage battery and a charging state of the capacitor.
The control device according to claim 3 .
前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御するステップを有し、
前記電気負荷は、少なくとも2つの異なる所定の状態で動作し、
前記発電装置の出力電力を制御するステップでは、前記状態が変化した場合、当該状態に対応する所定の固定値の電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記負荷電力の平均分が前記所定の固定値以上になった時点から、当該負荷電力の平均分で前記発電装置の出力電力を制御する、
制御方法。 A control method for a power supply system including a power generation device that generates electricity using a rotating electric machine, a power storage device that charges and discharges electricity, and an electric load that is driven by electric power supplied from the power generation device and the power storage device, comprising:
controlling the output power of the power generation device based on an average portion of the load power of the electrical load;
the electrical load operates under at least two different predetermined conditions;
In the step of controlling the output power of the power generation device, when the state changes, the output power of the power generation device is controlled so as to become a predetermined fixed value of power corresponding to the state, and then, from a point in time when the average portion of the load power becomes equal to or greater than the predetermined fixed value, the output power of the power generation device is controlled at the average portion of the load power.
Control methods.
電気を充放電する蓄電装置と、
前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷と、
前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する制御装置と
を備え、
前記電気負荷は、少なくとも2つの異なる所定の状態で動作し、
前記制御装置は、前記状態が変化した場合、当該状態に対応する所定の固定値の電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記負荷電力の平均分が前記所定の固定値以上になった時点から、当該負荷電力の平均分で前記発電装置の出力電力を制御する、
電源システム。 A power generation device that generates power using a rotating electric machine;
A storage device that charges and discharges electricity;
an electric load driven by electric power supplied from the power generation device and the power storage device;
a control device that controls the output power of the power generation device based on an average load power of the electric load;
the electrical load operates under at least two different predetermined conditions;
When the state changes, the control device controls the output power of the power generation device so that the output power becomes a predetermined fixed value corresponding to the state, and then, from a point in time when the average portion of the load power becomes equal to or greater than the predetermined fixed value, controls the output power of the power generation device to the average portion of the load power.
Power supply system.
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