起重机用混合式电源装置及起重机用混合式电源装置的控制方法

摘要

本发明是提供一种起重机用混合式电源装置及起重机用混合式电源装置的控制方法，其即使在负载急剧增加时，也能够防止引擎发电机的燃料消耗率恶化。该起重机用混合式电源装置(1)，具备引擎发电机(10)、蓄电装置(40)、及控制蓄电装置(40)及引擎发电机(10)的控制装置(2)，该控制装置(2)具备有根据对外部供给的需求电力和蓄电装置(40)的充电电力求出引擎负担电力的负担电力计算部(2a)和根据由负担电力计算部(2a)计算的引擎负担电力计算输出转矩及转速并生成转矩指令信号及转速指令信号的指令信号发送部(2b)。

说明书

技术领域

本发明是涉及一种起重机用混合式电源装置及起重机用混合式电源装置的 控制方法。在龙门起重机或轮胎架式悬臂起重机等作为动力源具有引擎发电机 的起重机等中，开发出具有通过具备引擎发电机和蓄电池等蓄电装置的混合式 电源驱动电动机等的机构的起重机。

本发明是涉及一种使用于该些龙门起重机等设备的起重机用混合式电源装 置及起重机用混合式电源装置的控制方法。

背景技术

先前，在使起重机等中的电动机或泵等电动机驱动的电力源使用具备柴油 引擎等的引擎发电机。在该些起重机等中，通过转换器和逆变器向电动机供给 引擎发电机所产生的电力，在向该电动机供给电力的线路也与逆变器并列设置 有蓄电池等蓄电器(例如专利文献1、2)。

在这些专利文献1、2的技术中，存在如下优点：当电动机所需电力较小 时能够在蓄电器储蓄剩余电力，因此能够提高能量的效率。而且，当电动机所 需电力较大时能够从引擎发电机和蓄电器双方向电动机供给电力，因此能够使 引擎发电机小型化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-217193号

专利文献2：日本特开平11-285165号

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1、2中，施加于引擎发电机的负载与电动机所需电力 成比例地变动。所以，若电动机所需电力变动，则引擎发电机的工作状态也变 动，因此难以最适宜地保持引擎发电机的运行状态。即，难以在燃料消耗率良 好的状态下使引擎发电机运行。

本发明鉴于上述原由，其目的在于提供一种能够将引擎发电机的燃料消耗 率始终维持在良好状态的起重机用混合式电源装置及起重机用混合式电源装置 的控制方法。

解决问题的手段

(电源装置)

第1发明的起重机用混合式电源装置具备引擎发电机、蓄电装置、及控制 该蓄电装置及所述引擎发电机的控制装置，其特征在于，所述控制装置具备： 负担电力计算部，根据来自外部负载的需求电力和所述蓄电装置的充电电力计 算引擎负担电力；指令信号发送部，根据所述引擎负担电力计算所述引擎发电 机的输出转矩及转速，对所述引擎发电机发送指令所述输出转矩的转矩指令信 号和指令所述转速的转速指令信号。

第2发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第1发明中，所述 引擎发电机由引擎和具备连接于该引擎的输出轴的具有电动机功能的发电机的 发电部构成，若所述需求电力的增加比例超出预定值，则该引擎到达预先规定 的引擎转速为止通过所述发电机辅助运行所述引擎。

第3发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第2发明中，若该 引擎到达预先规定的引擎转速，则所述发电机从所述引擎的辅助运行切换至基 于所述引擎的发电运行。

第4发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第1～3发明中， 外部负载中包含有主装置和辅助装置，所述引擎的转速中，无来自所述主装置 的主装置需求动力的待机状态的引擎的转速低于有来自该主装置的主装置需求 动力的状态的引擎的转速。

第5发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第1～4发明中， 所述引擎发电机由引擎和发电部构成，所述引擎具备引擎主体及控制该引擎主 体的工作的引擎控制部，所述发电部具备连接于该引擎的输出轴的具有电动机 功能的发电机及控制所述发电机的工作的发电机控制部，所述指令信号发送部 将包含指示所述引擎的转速的信息的所述转速指令信号发送至所述引擎控制 部，将包含指示产生于所述发电部的发电机的转矩的信息的所述转矩指令信号 发送至所述发电机控制部。

第6发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第5发明中，若所 述需求电力的增加比例超出预定值，则所述指令信号发送部计算转速的时间变 动数据，该转速的时间变动数据使所述发电部的发电机加速，以使早于所述需 求电力成为最大电力值的时间到达该引擎能够产生所述需求电力成为所述最大 电力值时所述引擎发电机所需求的所述引擎负担电力的转速，并将根据该转速 的时间变动数据生成的所述转速指令信号发送至所述引擎控制部及所述发电机 控制部。

第7发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第1～4发明中， 所述引擎发电机由引擎和发电部构成，所述引擎具备引擎主体及控制该引擎主 体的工作的引擎控制部，所述发电部具备连接于该引擎的输出轴的具有电动机 功能的发电机及控制所述发电机的工作的发电机控制部，所述控制装置的指令 信号发送部将包含指示所述引擎的输出转矩的信息的所述转矩指令信号发送至 所述引擎控制部，并将包含指示所述发电部的发电机的转速的信息的所述转速 指令信号发送至所述发电机控制部。

第8发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第7发明中，若所 述需求电力的增加比例超出预定值，则所述指令信号发送部计算转速的时间变 动数据，该转速的时间变动数据使所述发电部的发电机加速，以使早于所述需 求电力成为最大电力值的时间到达该引擎能够产生所述需求电力成为所述最大 电力值时所述引擎发电机所需求的所述引擎负担电力的转速，将根据该转速的 时间变动数据生成的所述转速指令信号发送至所述发电机控制部，在所述发电 部的发电机的加速期间，计算能够在燃烧状态不恶化的程度下加速的输出转 矩，并将根据该输出转矩生成的所述转矩指令信号发送至所述引擎控制部。

第9发明的起重机用混合式电源装置，其特征在于，在第1～8发明中， 若成为从外部对所述电源装置供给电力的状态，则所述控制装置控制成在电动 回转状态下通过所述发电部的发电机驱动所述引擎。

(控制方法)

第10发明的起重机用混合式电源装置的控制方法是具备引擎发电机和蓄 电装置的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，根据来自外部负 载的需求电力和所述蓄电装置的充电电力计算引擎负担电力，根据引擎负担电 力计算所述引擎发电机的输出转矩及转速，对所述引擎发电机发送指令所述输 出转矩的转矩指令信号和指令所述转速的转速指令信号。

第11发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第10 发明中，所述引擎发电机由引擎和具备连接于该引擎的输出轴的具有电动机功 能的发电机的发电部构成，若来自外部负载的需求电力的增加比例超出预定 值，则所述引擎到达预先规定的引擎转速为止通过所述发电机辅助运行该引 擎。

第12发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第11 发明中，若所述引擎到达预先规定的引擎转速，则从所述引擎的辅助运行切换 至基于所述引擎的发电运行。

第13发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第 10～12发明中，外部负载中包含有主装置和辅助装置，所述引擎的转速被控制 成无来自所述主装置的主装置需求电力的待机状态的引擎的转速低于有来自该 主装置的主装置需求电力的状态的引擎的转速。

第14发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第 10～13发明中，所述引擎发电机由引擎和具备连接于该引擎的输出轴的具有电 动机功能的发电机的发电部构成，控制所述引擎的转速和产生于所述发电部的 发电机的转矩来调整所述引擎发电机所发电的电力。

第15发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第14 发明中，若所述需求电力的增加比例超出预定值，则在使所述引擎的调速器发 挥作用的状态下加速所述引擎，以使早于所述需求电力成为最大电力值的时间 到达该引擎能够产生所述需求电力成为所述最大电力值时所述引擎发电机所需 求的所述引擎负担电力的转速，并以与该引擎相同的速度加速所述发电部的发 电机。

第16发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第 10～13发明中，所述引擎发电机由引擎和具备连接于该引擎的输出轴的具有电 动机功能的发电机的发电部构成，控制所述引擎的输出转矩和所述发电部的发 电机的转速来调整所述引擎发电机所发电的电力。

第17发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第16 发明中，若所述需求电力的增加比例超出预定值，则控制所述引擎以产生燃烧 状态不恶化程度的输出转矩，并使所述发电部的发电机加速，以使早于所述需 求电力成为最大电力值的时间到达该引擎能够产生所述需求电力成为所述最大 电力值时所述引擎发电机所需求的引擎负担电力的转速。

第18发明的起重机用混合式电源装置的控制方法，其特征在于，在第 10～17发明中，若成为从外部供给电力的状态，则在电动回转状态下通过所述 发电部的发电机驱动所述引擎。

发明效果

(电源装置)

根据第1发明，在发电引擎负担电力的基础上，能够在燃料消耗率最佳状 态下使引擎发电机工作，因此能够最有效地向外部供给电力。

根据第2发明，加速引擎时能够通过发电部的发电机辅助该加速至引擎到 达预先规定的引擎转速，因此能缩短引擎的加速期间。而且，发电部的发电机 辅助引擎的加速，因此即使为加速期间中也能够使引擎以避免燃烧状态成为异 常状态的方式工作。因此，即使负载骤上升也能够从引擎发电机供给充分的电 力，而且也能够防止引擎发电机的燃料消耗率的恶化或黑烟的产生。

根据第3发明，若引擎达到预先规定的引擎转速，则可迅速切换成通过引 擎的发电运行，因此能够减轻蓄电装置的负载。

根据第4发明，能够提高待机状态中的引擎发电机的燃料消耗率。

根据第5发明，仅以变化产生于发电部的发电机的转矩即能够在向外部供 给电力的发电状态与通过来自外部的电力驱动的状态之间切换引擎发电机的工 作状态。因此，即使向外部供给的电力多少变动，也能够将引擎的运行状态维 持在稳定状态。

根据第6发明，在负载的增加比例超出预定值时，将引擎加速至能供给引 擎负担电力的转速时，能够通过发电部的发电机辅助该加速，因此能够缩短引 擎的加速期间。而且，发电部的发电机辅助引擎的加速，因此即使为加速期间 中也能够使引擎以避免燃烧状态成为异常状态的方式工作。因此，即使负载骤 上升也能够从引擎发电机供给充分的电力，而且能够防止引擎发电机的燃料消 耗率的恶化或黑烟的产生。

根据第7发明，仅以变化发电部的发电机的转速即能够在向外部供给电力 的发电状态与通过来自外部的电力驱动的状态之间切换引擎发电机的工作状 态。因此，即使向外部供给的电力多少变动，也能够将引擎的运行状态维持在 稳定状态。

根据第8发明，在负载的增加比例超出预定值时，将引擎加速至能供给引 擎负担电力的转速时，能够通过发电部的发电机辅助该加速，因此能够缩短引 擎的加速期间。而且，发电部的发电机辅助引擎的加速，因此即使为加速期间 中也能够使引擎以避免燃烧状态成为异常状态的方式工作。因此，即使负载骤 上升也能够从引擎发电机供给充分的电力，而且能够防止引擎发电机的燃料消 耗率的恶化或黑烟的产生。

根据第9发明，能够使引擎制动器发挥作用，因此能够在发电部消耗从外 部供给的电力。并且，在使引擎制动器发挥作用的期间，能够截止向引擎供给 的燃料，因此能够抑制于引擎所消耗的燃料。

(控制方法)

根据第10发明，在发电引擎负担电力的基础上，能够在燃料消耗率最佳 状态下使引擎发电机工作，因此能够最有效地向外部供给电力。

根据第11发明，引擎到达预先规定的引擎转速为止加速引擎时，能够通 过发电部的发电机辅助该加速，因此能够缩短引擎的加速期间。而且，发电部 的发电机辅助引擎的加速，因此即使为加速期间中也能够使引擎以避免燃烧状 态成为异常状态的方式工作。因此，即使负载骤上升也能够从引擎发电机供给 充分的电力，而且能够防止引擎发电机的燃料消耗率的恶化或黑烟的产生。

根据第12发明，若引擎达到预先规定的引擎转速，则可迅速切换成通过 引擎的发电运行，因此能减轻蓄电装置的负载。

根据第13发明，能够提高待机状态中的引擎发电机的燃料消耗率。

根据第14发明，仅以变化产生于发电部的发电机的转矩即能够在向外部 供给电力的发电状态与通过来自外部的电力驱动的状态之间切换引擎发电机的 工作状态。因此，即使向外部供给的电力多少变动，也能够将引擎的运行状态 维持在稳定状态。

根据第15发明，在负载的增加比例超出预定值时，将发电部的发电机加 速至能供给引擎负担电力的转速时，能够通过发电部的发电机辅助该加速，因 此能够缩短引擎的加速期间。而且，发电部的发电机辅助引擎的加速，因此即 便使调速器工作来加速也能够使引擎以避免燃烧状态成为异常状态的方式工 作。因此，即使负载骤上升也能够从引擎发电机供给充分的电力，而且能够防 止引擎发电机的燃料消耗率的恶化或黑烟的产生。

根据第16发明，仅以变化产生于发电部的发电机的转速即能够在向外部 供给电力的发电状态与通过来自外部的电力驱动的状态之间切换引擎发电机的 工作状态。因此，即使向外部供给的电力多少变动，也能够将引擎的运行状态 维持在稳定状态。

根据第17发明，在负载的增加比例超出预定值时，将发电部的发电机加 速至能供给引擎负担电力的转速时，能够通过发电部的发电机辅助该加速，因 此能够缩短引擎的加速期间。而且，发电部的发电机辅助引擎的加速，因此即 使为加速期间中也能够使引擎以避免燃烧状态成为异常状态的方式工作。因 此，即使负载骤上升也能够从引擎发电机供给充分的电力，而且能够防止引擎 发电机的燃料消耗率的恶化或黑烟的产生。

根据第18发明，能够使引擎制动器发挥作用，因此能够在发电部消耗从 外部供给的电力。并且，使引擎制动器发挥作用期间，也能够截止向引擎供给 的燃料，因此能够抑制在引擎消耗的燃料。

附图说明

图1是采用了本实施方式的起重机用混合式电源装置1的设备的简要方块 图。

图2是本实施方式的起重机用混合式电源装置1的启动及通常运行的流程 图。

图3是以转速基值控制引擎20时，负载急剧增加时的运行状态的流程 图。

图4是以转速基值控制引擎20时，负载急剧增加时的运行状态的其他流 程图。

图5是主装置MP再生运行的状态中的运行状态的流程图。

图6是以转矩基值控制引擎20时，负载急剧增加时的运行状态的流程 图。

图7是表示引擎发电机10的引擎20的特性图一例的图。

图8是表示卷扬用电动机MM的速度的时间变化(图8(A))、驱动卷 扬用电动机MM时的需求电力的时间变化(图8(B))、引擎转速的时间变 化(图8(C))、引擎发电机10的发电电力的时间变化(图8(D))、来自 蓄电装置40的放电电力的时间变化(图8(E))及只有引擎20的输出和来自 发电机30的辅助输出的时间变化(图8(F))的图。

图9是作为设置本实施方式的起重机用混合式电源装置1的门式起重机C 的简要说明图，(A)为正视图，(B)为侧视图。

具体实施方式

本发明的起重机用混合式电源装置，具有如下特征：在胶轮式龙门起重机 或轮胎架式悬臂起重机等机械中，作为用于向绞车或横行装置等作业用驱动器 供给电力的装置，具有引擎发电机和蓄电装置，通过适当地控制引擎发电机的 运行来不拘于负载的变动而能够在燃料消耗率良好的状态下运行引擎发电机。

首先，说明本实施方式的起重机用混合式电源装置1之前，以门式起重机 为代表简单说明设置本实施方式的起重机用混合式电源装置1的起重机结构。

图9中，符号C表示门式起重机。图9(A)表示门型起重机C的正面， 图9(B)表示门型起重机C的侧面。该门式起重机C具备：门式框架F，具 备横樑K和支承该横樑K的柱H；一对行走部R、R，设置于该框架F中的柱 H的下端。该一对行走部R、R分别具备有车轮S和驱动该车轮S的行走电动 机RM，并构成为若使该行走电动机RM驱动，则门式起重机C能够行走。

另一方面，在框架F的横樑设置有在该横樑上行走的吊运车T。该吊运车 设置有使吊运车T横行移动的横行用电动机TM和吊起货物等的卷扬机M。该 卷扬机M具备有陆续卷扬抽出于前端安装有用以悬挂货物的吊钩等悬挂工具 TA的钢丝绳的卷扬用电动机MM。

并且，在框架F设置有向上述行走电动机RM、横行用电动机TM及卷扬 用电动机MM供给电力的、本实施方式的起重机用混合式电源装置1。

接着，说明本实施方式的起重机用混合式电源装置1的简要。

图1中，符号MP表示设置有本实施方式的起重机用混合式电源装置1的 门式起重机C等(以下称为设备)的主装置。该主装置MP包含上述行走部R 的行走用电动机RM、吊运车T的横行用电动机TM、卷扬用电动机MM等门 式起重机C中的作业用驱动器。

并且，图1中，符号SP表示设备中的主装置MP以外的装置(辅助装 置)。该辅助装置SP表示设备中的主装置MP以外的装置，例如控制用电源 或者照明或保安用电源、其他辅机电动机等。

另外，包含于主装置MP的各电动机分别具备有控制供给至各电动机的交 流电力的逆变器。

并且，辅助装置SP也具备有控制供给至辅助装置SP的交流电力的辅助装 置逆变器。由于辅助装置SP也连接于后述的直流母线La，因此起因于引擎发 电机的电压变动，从直流母线La供给的交流电力有可能变动。然而，由于通 过辅助装置逆变器将辅助装置SP连接于直流母线La，因此供给至辅助装置SP 的交流电力通过辅助装置逆变器控制成稳定的电压。

在此，主装置MP和辅助装置SP成为外部负载。

图1中，符号La表示从本实施方式的起重机用混合式电源装置1向外部 供给直流电力的直流母线。该直流母线La连接于所述主装置MP及所述辅助 装置SP，并能够向该些装置供给来自起重机用混合式电源装置1的电力。

相反，通过使主装置MP的各电动机再生发电产生的电力也能够通过直流 母线La对辅助装置SP或起重机用混合式电源装置1供给。

另外，该直流母线La在设备正在开动的状态下调整成本实施方式的起重 机用混合式电源装置1预定的运行电压。

(起重机用混合式电源装置1的构成说明)

如图1所示，本实施方式的起重机用混合式电源装置1具备有引擎发电机 10、蓄电装置40、及控制引擎发电机10及蓄电装置40的工作的控制装置2。

(引擎发电机10的说明)

首先，引擎发电机10具备有引擎20和具有连接于该引擎20输出轴的发 电机31的发电部30。

(引擎20的说明)

引擎20是具备涡轮增压器等增压机构的柴油引擎，具备有引擎主体21和 控制该引擎主体21的工作的引擎控制部22。引擎控制部22是根据来自控制装 置2的指令控制引擎主体21的运行状态。

另外，引擎20不限于如上述般具备涡轮增压器等增压机构的柴油引擎， 也包含不具有增压机构的柴油引擎等。

(发电部30的说明)

发电部30具备有发电机31和控制发电机31的工作的逆变器等发电机控 制部32。

发电机31例如是具备磁铁内置式同步电动机(IPM电动机)等，但若为 除作为发电机的功能以外也具有电动机功能，则不特别限定。该发电机31的 主轴与引擎20输出轴直接连结。即，发电机31是其转速与引擎20输出轴的 转速(即，引擎20的转速)始终成为相同地(或始终为一定比)连结。

发电机控制部32具有根据来自控制装置2的指令信号控制发电机31的工 作，例如产生于发电机31的转矩或发电机31的转速等的功能。具体而言，发 电机控制部32根据从控制装置2发送的指令决定赋予发电机31的电压或频 率，进而控制成发电机31的转速、产生转矩与指令值一致。

而且，发电机控制部32通过控制产生于发电机31的转矩、发电机31的 转速来切换将发电机31所产生的电力供给至直流母线La的状态和接收来自直 流母线La的电力供给使发电机31工作的状态。

(蓄电装置40的说明)

如图1所示，在所述直流母线La连接有蓄电装置40，以使与所述引擎发 电机10成并列。该蓄电装置40具备有升降压转换器42和可充放电的蓄电池 或电容器等蓄电器41，蓄电器41通过升降压转换器42连接于直流母线La。 即，蓄电装置40能够通过升降压转换器42和直流母线La从蓄电器41对主装 置MP、引擎发电机10供给电力，或者相反，能够将来自主装置MP、引擎发 电机10的电力充电至蓄电器41。

并且，蓄电装置40也具备有蓄电控制部43。该蓄电控制部43具有监视蓄 电器41的充电率的功能和控制升降压转换器42的工作的功能。控制升降压转 换器42的工作的功能是指控制成根据从控制装置2发送的电力指令信号切换 升压动作、降压动作、遮断动作。

升压动作是指将从蓄电器41供给的直流电力的电压(以下称为蓄电器侧 电压)进行升压而在所期望的定时向直流母线La仅输出所期望的时间的动 作。

降压动作是指将直流母线La的电压进行降压而从直流母线La向蓄电器41 供给电力的动作，遮断动作是指电遮断蓄电器41与直流母线La之间的动作。

由于具有如以上结构，所以若控制成升降压转换器42进行升压动作，则 能够在所期望的定时从蓄电器41向直流母线La仅供给所期望的时间的高于蓄 电器侧电压的电压的直流电力，换言之，在所期望的定时仅供给所期望的量。

相反，若控制成升降压转换器42进行降压动作，则由于能从直流母线La 向蓄电器41侧输出电力，因此能够向蓄电器41供给直流电力而充电蓄电器 41。

另外，蓄电控制部43通常控制成直流母线La的电压维持预定的运行电 压。即，控制成若直流母线La的电压变得高于预定的运行电压，则充电蓄电 器41，相反，若直流母线La的电压变得低于预定的运行电压，则蓄电器41供 给电力。

(控制装置2的说明)

控制装置2是控制上述引擎发电机10及蓄电装置40的工作的装置。

另外，输入至控制装置2的信息(输入信息)例如是有关所述主装置MP 或辅助装置SP的工作状况的信息，即有关供给至主装置MP或辅助装置SP的 电力(电流值等)的信息或者蓄电装置40的充电率或电池电流值、电池电压 值等电池信息、从发电机控制部32供给至直流母线La的电流值、引擎20的 运行状态(转速或燃料喷射量)等，但不限于该些是不言而知的。

该控制装置2具有计算引擎发电机10及蓄电装置40所负担的电力的负担 电力计算部2a和制作并发送向引擎发电机10发送的指令信号的指令信号发送 部2b。

(负担电力计算部2a的说明)

负担电力计算部2a具有根据所述输入信息计算必须从引擎发电机10及蓄 电装置40对直流母线La供给的总电力的功能。即，具有计算应从引擎发电机 10及蓄电装置40向直流母线La供给的直流电力(以下称为需求电力)的功 能。需求电力，具体而言，是对合计主装置MP的各电动机工作所需的电力的 电力(主装置需求电力)和起重机用混合式电源装置1(辅助需求电力)及辅 助装置SP工作所需的电力(辅助装置需求电力)进行合计的电力。

并且，负担电力计算部2a也具有在主装置MP进行发电时，计算从主装置 MP供给至直流母线La的直流电力(以下称为外部电力)，换言之输入至起重 机用混合式电源装置1的电力的功能。

另外，负担电力计算部2a具有根据需求电力和蓄电装置40的蓄电器41 的充电率等决定引擎发电机10及蓄电装置40各自所负担的电力比例的功能。 而且，还具有将包含有关该负担比例的信息的电力指令信号对于包含引擎发电 机10所负担的电力(引擎负担电力)的信息的电力指令信号发送至指令信号 发送部2b，并且，对于包含蓄电装置40所负担的电力(蓄电器负担电力)的 信息的电力指令信号发送至蓄电控制部43的功能。

另外，各装置所负担的电力比例适当设定即可，但例如主装置MP为通常 运行状态，则能够指示为在需求电力中引擎发电机10及蓄电装置40均各负担 50％。并且，若蓄电器41的充电率为较高状态，则能够加大蓄电器41的负担 比例来减小引擎发电机10的负担。此时，由于引擎发电机10的负担变小，因 此能够使引擎发电机10进行节能运行。相反，若蓄电器41的充电率为较低状 态，则能够减小蓄电器41的负担比例而抑制蓄电装置40的充电率下降地工 作。如此，负担电力计算部2a根据来自外部负载的需求电力和所述蓄电装置 40的充电电力计算引擎负担电力。

而且，负担电力计算部2a也具有检测出产生需求电力的急剧增加时，计 算以后所需求的最大电力(预测最大电力)成为哪种程度，并且，预测最大电 力所需求的定时为多少的功能。

另外，需求电力急剧增加时是指若为起重机就相当于开始卷扬动作时等。 并且，检测产生需求电力的急剧增加的方法不特别限定，但例如若为起重机的 卷扬动作时，能够通过检测使卷扬机工作的杠杆等如何由驾驶员操作来进行检 测，也能够由起重机开始卷扬动作时特征性地产生的电力的增加率进行检测。

预测最大电力例如若为起重机能够通过事前输入吊起货物的数据等并根据 该货物的重量和电力的增加率计算，也能够事前进行通过起重机吊起货物的试 验，并根据该数据进行推测，并不特别限定。

(指令信号发送部2b的说明)

指令信号发送部2b具有根据所述负担电力计算部2a计算出的引擎负担电 力生成并发送对引擎发电机10指示运行状态的信号的功能。指示运行状态的 信号是指示引擎发电机10所产生的转矩的转矩指令信号、指示引擎发电机10 的转速的转速指令信号等。

该指令信号发送部2b具有为生成转矩指令信号及转速指令信号对引擎负 担电力计算能够在燃料消耗率良好的状态下发电的输出转矩及转速的功能。该 功能计算输出转矩及转速的方法不特别限定，例如能够举出根据如下示意图计 算输出转矩及转速的方法等，即，表示电力与能够在燃料消耗率最佳状态下发 电该电力的引擎发电机10的输出转矩的关系的示意图、及表示引擎发电机10 的输出转矩与能够在燃料消耗率最佳状态下输出各输出转矩的引擎转速或燃料 供给量(若为柴油引擎则为燃料喷射量)的关系的示意图。

将如上述般能够使用于引擎发电机10的输出转矩及转速的计算的示意图 的一例示于图7。

图7是引擎发电机10的特性图，为将横轴设为引擎转速，将纵轴设为引 擎转矩(左轴)及引擎输出(右轴)的图表，是用虚线表示等输出线P1～P8， 用实线表示等燃料消耗率线α1～α5。另外，等输出线随着从P1向P8移动输出 变大，在等燃料消耗率线中，随着从α5向α1移动燃料消耗率变良好。并且， 粗实线示出表示引擎能够输出的能力的最大转矩线。

若使用该示意图，则能够从引擎负担电力求出能在燃料消耗率最佳状态下 发电的引擎转矩及引擎转速。即，若所需求的引擎负担电力为P3时，燃料消 耗率通过引擎转速从α1以下变化至α5以上。这样，若使引擎转矩和引擎转速 的交点位于由α1包围的区域内地选择引擎转速(例如引擎转矩τ2和引擎转速 N2、t1的状态)，则能在燃料消耗率良好状态下发电。尤其在该区域内，也使 引擎转矩和引擎转速的交点位于燃料消耗率变得最佳区域地选择两者，就能在 燃料消耗率最佳状态下发电。

在该控制装置2输入有来自各装置的信息，控制装置2根据该信息向引擎 发电机10及蓄电装置40发送指令信号，从而控制两装置的工作。

并且，指令信号发送部2b具有在通常运行中进行通常运行模式下的控 制，在需求电力急剧增加时进行加速模式下的控制的功能。

通常运行模式是根据引擎负担电力以能够在燃料消耗率良好状态下发电的 输出转矩及转速控制引擎发电机10的控制模式。

加速模式是主装置MP的需求电力急剧增加时，进行在成为变成预测最大 电力的定时(预测定时)之前，使引擎发电机10的转速到达引擎发电机10能 最有效地发电引擎负担电力的转速(目标转速)的控制的控制模式。

并且，为了在加速模式中进行如上述的控制，指令信号发送部2b具有制 作转速的时间变动数据，并根据该转速的时间变动数据生成并发送转速指令信 号的功能。转速的时间变动数据是为了使引擎发电机10的转速在预测定时之 前从目前转速上升至目标转速而使用的数据，例如在加速模式中为规定使引擎 发电机10的转速时间变动的比例的数据或按预定时间间隔指定转速的数据 等，但不特别限定。

制作转速的时间变动数据的方法不特别限定，例如能够采用在从目前至预 测定时期间、根据目前转速与目标转速的转速差等，从存储于指令信号发送部 2b的多个转速的时间变动数据选择适当的数据的方法。并且，也能够采用在从 目前至预测定时期间，根据目前转速、目标转速等利用斜坡函数来制作转速的 时间变动数据的方法。

另外，目标转速不拘于预测最大电力的值，也能够设为产生引擎发电机10 的额定输出的转速。此时，即使实际的最大电力超出预测最大电力时或从计算 预测最大电力的时点负载进一步剧增时也能够防止从引擎发电机10供给的电 力不足。而且，负担电力计算部2a不具有计算预测定时的功能时，若将目标 转速设为产生引擎发电机10的额定输出的转速，就能够防止产生电力不足。

并且，计算预测定时的方法不特别限定，但例如若为起重机则能够通过事 前输入吊起货物的数据等，并根据该货物的重量和电力的增加率计算，也能够 事前进行通过起重机吊起货物的试验，并根据其数据进行推测，不特别限定。

另外，负担电力计算部2a不具有计算预测定时的功能时，也能够检测需 求电力的急剧增加之后，使经过预先规定的期间之后到达目标转速地形成转速 指令信号。例如为具备涡轮增压器等增压机构的柴油引擎时，考虑从加速开始 至增压机构的工作为止的时滞(例如3～4秒左右)，可以使在0.5秒左右的期 间到达目标转速地形成转速指令信号。

另外，指令信号发送部2b具有主装置MP进行再生运行时进行再生模式 下的控制的功能。

再生模式是使引擎发电机10的引擎20作为能量消耗机构来发挥作用的控 制模式。

为了在再生模式中进行如上述控制，控制装置2的指令信号发送部2b具 有制作指示引擎20的转速的引擎转速指令信号和指示发电部30的发电机31 的转速的发动机转速指令信号的功能。

该功能是例如作为引擎转速指令信号，制作转速指令信号(引擎转速指令 信号)使引擎20以空转速度工作，且作为发电机转速指令信号，制作转速指 令信号(发电机转速指令信号)使发电机31以引擎20的空转速度+α的速度工 作的功能。由此，引擎成为负载，因此作为能量消耗机构发挥作用。

另外，引擎转速指令信号及发电机转速指令信号不限于上述转速，只要为 引擎转速指令信号稍低于发电机转速指令信号的转速即可。

(起重机用混合式电源装置1的动作)

接着，说明具有如以上结构的本实施方式的起重机用混合式电源装置1的 工作。

(1)起重机用混合式电源装置1的启动动作

根据图2说明起重机用混合式电源装置1的启动。

1)引擎20的启动

本实施方式的起重机用混合式电源装置1启动时，通过启动开关等来启动 (步骤S1)。而且，启动引擎发电机10的引擎20(步骤S2)。另外，启动时 控制成控制装置2不工作。

被启动的引擎20控制成引擎主体21通过引擎控制部22成为空转状态。 即，引擎主体21的转速上升至成为空转速度。

2)辅助装置SP的启动

若启动引擎发电机10的引擎20，则通过发电部30的发电机31开始发 电。而且，若直流母线La的电压能够通过从发电机31供给的电力维持辅助装 置SP能够运行的最低运行电压，则启动辅助装置SP内逆变器(步骤S3)。

另外，若发电机控制部32为逆变器，则发电机31发电的电力也能够通过 逆变器的二极管桥式电路被三相全波整流而使用于充电连接于直流母线La的 逆变器的电容器。

并且，发电部30的发电机31为具有励磁线圈的一般发电机时，为防止通 过供给至直流母线La的电流急剧增加产生的问题，需对发电机控制部32设定 初始充电电流抑制功能。另一方面，作为发电机31使用IPM电动机时，启动 时发电机31的发电电压随着引擎主体21的转速的上升而上升，因此具有不设 定初始充电电流抑制功能也可以的优点。

3)控制装置2的启动

若启动辅助装置SP内的逆变器，则确保起重机用混合式电源装置1的控 制所需的电源，因此启动起重机用混合式电源装置1的控制装置2，起重机用 混合式电源装置1工作(步骤S4)。

而且，通过启动的控制装置2控制引擎发电机10及蓄电装置40，通过从 引擎发电机10和蓄电装置40双方供给的电力来调整成直流母线La维持预定 运行电压。这样，结束起重机用混合式电源装置1的启动，成为能够使主装置 MP工作的状态。即，成为能够开动设备的状态。

在此，直流母线La的运行电压为了防止无法控制从引擎发电机10供给至 直流母线La的电力(电流量)而设定为高于通过发电机31进行通常的发电能 够向外部供给的电压的最高值。即，无法以发电机31的通常的发电对直流母 线La供给电力。但是，在本实施方式的起重机用混合式电源装置1中，通过 发电机控制部32将发电机31控制为再生制动状态，能够从发电机31对直流 母线La供给电力。

另外，除辅助装置SP内的逆变器以外设置能供给其他电源(例如市电) 等起重机用混合式电源装置1的控制所需电力的电力供给机构，则也能够在启 动辅助装置SP内的逆变器之前启动起重机用混合式电源装置1。

(2)设备开动时

在本实施方式的起重机用混合式电源装置1中，设备开动时，根据主装置 MP的工作状况，即主装置MP所需求的电力变化工作状态。具体而言，构成 为对于以下各状态，分别以适当的状态进行工作，因此说明各状态中的本实施 方式的起重机用混合式电源装置1的工作。

1)待机状态

2)通常运行状态

3)主装置MP的需求电力急剧增加时

4)主装置MP进行再生运行时

另外，控制装置2构成为在将转速指令信号发送至引擎控制部22时，转 矩指令信号发送至发电机控制部32，相反，转矩指令信号发送至引擎控制部 22时，转速指令信号发送至发电机控制部32。

因此，首先说明从控制装置2向引擎控制部22发送转速指令信号，并向 发电机控制部32发送转矩指令信号的情况(第1实施方式)。

1)待机状态

在主装置MP的电动机皆不工作的状态(待机状态)下，仅在起重机用混 合式电源装置1及辅助装置SP的工作上消耗电力。此时，成为该些工作所需 电力和能够将直流母线La维持在运行电压程度的电力供给至直流母线La的状 态。在该状态下，控制成几乎由引擎发电机10负担起重机用混合式电源装置1 及辅助装置SP的工作所需电力。

另一方面，在待机状态下，蓄电装置40工作成使蓄电器41充放电而直流 母线La的电压维持为运行电压，因此蓄电器41的充电率随着充放电上下移 动。

因此，若蓄电装置40的充电率成为一定值以下，则控制装置2对引擎发 电机10进行控制，以成为对直流母线La供给除了起重机用混合式电源装置1 等的工作所需电力以外还供给可充电蓄电装置40程度的电力的状态。即，从 控制装置2发送转速指令信号及转矩指令信号，以使引擎发电机10以能最有 效地发电合计起重机用混合式电源装置1等的工作所需电力和蓄电装置40的 充电所需电力的电力的转速工作，从而引擎发电机10进行工作。而且，若蓄 电器41的充电率恢复至预定充电率以上，则引擎发电机10通过控制装置2恢 复至原来的运行状态。

相反，充电率上升时，使从引擎发电机10供给至直流母线La的电力变得 少于混合式电源装置1等的工作所需电力地控制引擎发电机10，因此在蓄电器 41中产生放电，恢复至预定充电率。

即，控制装置2控制成能够将蓄电器41的充电率维持在预定范围内，按 照蓄电器41的充电率适当进行为了调整该些蓄电器41的充电率进行的引擎发 电机10的运行状态的变更。

并且，在主装置MP不工作(待机状态)时，所需电力较少，因此优选控 制成引擎发电机10在所有运行状态中发电效率最高的运行状态即燃料消耗率 最佳状态下工作。这样，能够抑制引擎发电机10的燃料消耗，因此能够较高 地维持起重机用混合式电源装置1的运行效率。

2)通常运行状态(步骤S5)

接着，根据图2说明起重机用混合式电源装置1的通常运行时的工作。

另外，为了使说明易懂，与图9的门式起重机C中的通常运行时的工作作 对比进行说明。

通常运行状态是需求电力的电压变动而其变动比例即，需求电压的增加比 例或减少比例较少的状态。例如在图9的门式起重机C等中相当于卷扬用电动 机MM未工作而行走用电动机RM或横行用电动机TM驱动的情况。

在通常运行状态中，首先通过控制装置2(例如通过负担电力计算部2a) 计算主装置MP的各电动机所具备的逆变器(具体而言，行走用逆变器、横行 用逆变器、辅机用逆变器、卷扬用逆变器)所需的电力，并计算主装置MP的 需求电力(步骤S6)。

这样，控制装置2判断需求电力的增加比例是否超出预先规定的临界值， 未超出临界值时，控制装置2判断主装置MP为通常运行(步骤S7)，并维持 通常运行状态地进行控制(步骤S8)。

另外，在行走用电动机RM或横行用电动机TM的驱动中，由于驱动时影 响的设备的惯性力小，因此通常需求电力的增加比例不会超出预先规定的临界 值。

若判断成通常运行状态，则通过控制装置2的负担电力计算部2a计算引 擎发电机10及蓄电装置40应负担的电力。这样，在指令信号发送部2b中， 根据引擎负担电力计算能够对该引擎负担电力以燃料消耗率良好的状态下发电 的输出转矩及转速。而且，制作包含计算出的输出转矩及转速的信息的转速指 令信号及转矩指令信号，并分别发送至引擎控制部22及发电机控制部32。同 时，从负担电力计算部2a相对于蓄电控制部43，包含蓄电器负担电力的电力 指令信号发送至蓄电控制部43。

引擎20的引擎控制部22根据包含于转速指令信号的转速指令控制引擎主 体21使引擎20维持其转速。具体而言，通过调节器等调速器(以下仅称为调 节器)控制引擎主体21使维持所指示的转速。

另一方面，在发电部30的发电机控制部32控制成以转矩指令信号所指示 的转矩产生于发电机31。即，在所述的引擎转速中，控制发电机31的转矩使 发电机31能够产生引擎负担电力。这样，发电与引擎20的转速和发电机31 的转矩对应的电力，相当于所指示的引擎负担电力的电力供给至直流母线La。

并且，从蓄电装置40根据电力指令向指流母线La供给蓄电装置40应负 担的电力。

因此，能够从引擎发电机10和蓄电装置40向直流母线La供给预定电 力，使满足预定需求电力，所以能够从直流母线La对主装置MP，换言之从起 重机用混合式电源装置1对主装置MP供给所需电力。

而且，控制成引擎发电机10的引擎主体21成为对引擎负担电力能够最有 效地发电的运行状态，因此能提高引擎发电机10的燃料消耗率。

而且，控制装置2的负担电力计算部2a始终监视需求电力，并随着需求 电力的变动使引擎发电机10及蓄电装置40所负担的电力变化。这样，指令信 号发送部2b使发送至引擎发电机10的指令信号变化，因此即使需求电力变 化，也能够将引擎发电机10的运行状态控制成成为最佳运行状态。

在此，根据图7说明通常运行中的引擎转速和引擎转矩的变化对燃料消耗 率所带来的影响。

例如设为指令信号发送部2b利用图7的引擎特性图计算引擎转矩及引擎 转速。而且，设为引擎发电机10在引擎转矩τ1、引擎转速N1的状态，即需求 电力为P1以下的状态下运行(图7的t0)。

设为从该状态主装置MP所需求的电力增加，负担电力计算部2a作为引擎 负担电力计算P3并发送电力指令信号。接收电力指令信号的指令信号发送部 2b能够从图7的引擎特性图输出引擎负担电力P3，而且计算在燃料消耗率成 为最佳的区域(α1的内侧)具有交点的引擎转速(N2、目标转速)和引擎转 矩(τ2)(t1)。

而且，若通过来自指令信号发送部2b的指示变更引擎发电机10的工作， 使引擎转速成为N2、引擎转矩成为τ2，则至预定定时为止能够设为引擎发电 机10能在燃料消耗率良好的状态下输出引擎负担电力P3的状态。

2)主装置MP的需求电力急剧增加时

根据图3说明起重机用混合式电源装置1的装置MP中的需求电力急剧增 加的情况。

另外，为了使说明易懂，与图9的门式起重机C的通常运行时的工作作对 比进行说明。

若从通常运行状态或待机状态驱动卷扬用电动机MM，则通过控制装置2 (例如通过负担电力计算部2a)计算由卷扬用逆变器所需求的电力，与通常运 行状态相同地，计算主装置MP的需求电力，并判断该需求电力的增加比例是 否超出预先规定的临界值。当然，也计算由其他逆变器所需求的电力。

在此，卷扬用电动机MM的卷扬的加速与行走或横行不同，需在预先规定 的时间内进行，因此控制装置2需将较大电力供给至卷扬用逆变器。而且，由 于卷扬用电动机MM使卷扬钢丝绳用飞轮等转动驱动，因此驱动时产生影响的 设备的惯性力较大。因此，若驱动卷扬用电动机MM，则需求电力的增加比例 通常超出预先规定的临界值。

如需求电力的增加比例超出预先规定的临界值时，即，需求电力急剧增加 时，若使引擎发电机10急剧加速，以使随从需求电力的剧增，则恶化引擎发 电机10的燃烧状态，并产生黑烟的产生或燃料消耗率的恶化，最坏时产生引 擎停止而系统失灵的问题。

因此在本实施方式的起重机用混合式电源装置1中，控制装置2检测出主 装置MP的需求电力的增加比例超出预定值时，为了防止引擎发电机10的燃 烧状态恶化而构成为在以下加速模式工作(参考图3)。

首先，若控制装置2检测出主装置MP的需求电力的增加比例超出预定 值，则开始加速模式下的控制(步骤S20)，通过负担电力计算部2a计算预测 最大电力及成为预测最大电力的定时(步骤S21)，并计算引擎负担电力。若 计算出的引擎负担电力发送至指令信号发送部2b，则通过指令信号发送部2b 计算能最有效地输出预测最大电力的引擎20的转速(目标转速)(步骤 S22)。

若计算目标转速，则通过指令信号发送部2b制作转速的时间变动数据 (步骤S23)，并根据转速的时间变动数据依次向引擎发电机10的引擎控制部 22发送转速指令信号(步骤S24)。

另一方面，在加速模式中，对于通常运行时发送转矩指令信号的发电机控 制部32也从指令信号发送部2b发送具有与发送至引擎控制部22的转速指令 信号相同的信息的转速指令信号(步骤S24)。

如此，若包含相同转速的信息的转速指令信号发送至引擎控制部22和发 电机控制部32双方，则工作成发动机31引擎辅助引擎20的转速的上升，因 此防止引擎20的燃烧状态恶化的同时，能够缩短引擎20的加速期间。

能够通过发电机31引擎辅助引擎20的转速的上升来防止引擎20的燃烧 状态恶化的理由如以下。

首先，将引擎20的转速从目前转速加速至目标转速时，调节器工作成使 燃料的供给量增加至不产生燃烧状态恶化的程度。

但是，所需求的转速上升速度较快时，即使使燃料的供给量增加至上述程 度引擎20的输出响应性也较慢，因此引擎20的转速上升无法追随需求转速。 更具体而言，即使向引擎20的喷射量变大，但由于供给的空气不足，因此引 擎20无法加速。

因此，引擎20的转速未充分加速而产生加速迟延。这样，调节器为了使 转速上升而欲供给更大量的燃料，但此时成为燃料过量供给的状态，产生燃烧 状态的恶化。如此，在引擎转速和增压率均未上升的状态下，引擎20无法产 生高输出(过渡现象)，因此若引擎负担过大，则有引擎20停止的忧虑。

在此，若对发电机31指示成使转速以与引擎20相同条件上升，则发电机 31也欲以所需求的转速上升速度加速。因此，即使有引擎20的加速迟延而发 电机31的加速也变慢，则发电机控制部32使施加于发电机31的主轴的转矩 增加，以使以发电机31所指示的转速上升速度加速。即，发电机31作为通过 从直流母线La供给的直流电力驱动引擎20的驱动机构而进行工作。此时所施 加的转矩相当于通过调节器将燃料的供给量增加至不产生燃烧状态恶化的程度 时引擎20所产生的转矩与引擎20的加速正常所需的转矩的差。即，成为发电 机31引擎辅助于引擎20的转速的上升中不足的转矩的状态。

而且，通过发电机31进行引擎辅助，通过调节器供给至引擎20的燃料抑 制至不产生燃料状态恶化的程度的量。

因此，能够防止引擎20的燃烧状态恶化的同时，缩短引擎20的加速期 间。

另外，基于上述发电机31的引擎辅助包含向引擎主体21(也包含引擎用 飞轮)供给动力(转矩)来辅助加速的情况和通过发电机31自身加速来减轻 引擎主体21的负担而辅助加速的情况。

指令信号发送部2b检测引擎转速是否达到目标转速，直至引擎转速达到 目标转速，持续加速模式下的运行(步骤S25)。

而且，若引擎20到达目标转速，则通过指令信号发送部2b制作转速指令 信号及转矩指令信号，以使引擎20在能够最有效地发电对应于需求电力的引 擎负担电力的运行状态下工作。即，控制恢复至通常运行状态(步骤S26)。

在加速模式下如以上进行控制，因此若只要在需求预测最大电力之前，到 达能够供给引擎发电机10处于预测最大电力时的引擎负担电力的转速，则在 需求预测最大电力时，能够将引擎负担电力可靠地供给至直流母线La。

另外，在加速模式下进行控制期间，使直流母线La维持在运行电压地从 蓄电器41供给电力。即，从蓄电器41不仅供给需求电力，而且供给包含用于 发电机31工作所需电力的所有电力，因此直流母线La维持在运行电压。

并且，在上述中说明了在加速模式下进行控制时，从指令信号发送部2b 也对发电机控制部32发送转速指令信号的情况。但是，能够设为通过作为已 知值的引擎发电机10所具备的惯性力、预先规定的上升时间(5秒)，目标转 速计算所需转矩，并将计算出的转矩作为转矩指令信号输入至发电机控制器32 (图4的步骤S24a)，也能够设为通过该方法发电机31引擎辅助引擎20(图 4)。

在此，根据图8说明图9的门式起重机C中执行加速模式时的一例。

另外，在图8示出卷扬用电动机MM的转速的时间变化(图8(A))、 驱动卷扬用电动机MM时的需求电力的时间变化(图8(B))、引擎转速的 时间变化(图8(C))、引擎发电机10的发电电力的时间变化(图8 (D))、来自蓄电装置40的放电电力的时间变化(图8(E))及在只有引 擎20的输出(实线)和在只有引擎20的输出(PE)追加了来自发电机30的 辅助输出的合计输出(点划线)的时间变化(图8(F))。

通过卷扬用电动机MM进行卷扬时，其转速通常需要在起重机规格上预先 规定的时间(t2：例如5秒)之前结束加速，切换成等速运行(图8(A))。 因此，使加速在预先规定的时间(t2：例如5秒)结束地计算需求电力(图 8(B))。

然而，由于引擎20对需求电力的增加响应性差，因此需求电力急剧增加 时，无法使引擎20的转速急剧增加至对应需求电力的增加(图8(C)中虚 线)。

因此，引擎20的转速成为Ne为止需要时刻t0～t3的时间。如此，在引擎 转速(在具有增压器的引擎中为引擎转速和增压率)未上升的状态下，无法使 引擎发电机10的输出充分上升(图8(F)中时刻t0以后的虚线)。

另一方面，若成为引擎转速(在具有增压器的引擎中为引擎转速和增压 率)上升且获得引擎输出至Pe，则能够加速引擎20的转速为仅通过引擎20的 输出对应需求电力的增加。

因此，获得引擎20能够加速的转速Ne以仅通过引擎20的输出对应需求 电力的增加为止(时刻t1为止)发电机31辅助引擎地工作并辅助引擎20的加 速。

即，若判断成通过负担电力计算部2a计算出的需求电力的增加比例超出 预先规定的临界值，则发电机31从发电运行切换至电动运行。而且，发电机 31通过来自蓄电装置40的放电电力来进行辅助引擎20的运行(图8(D)的 时刻t0～t1的阴影部分)。

在时刻t0～t1，来自蓄电装置40的放电电力在基于发电机31的引擎辅助 运行和基于卷扬用电动机MM的卷扬运行中消耗。在图8(D)的时刻t0～ t1，负值部分(阴影部分)为通过发电机31消耗的放电电力，正值部分(白色 部分)表示由卷扬用电动机MM消耗的放电电力。

通过发电机31进行引擎引擎辅助运行，发电机31对引擎20辅助在引擎 转速的上升中不足的转矩量。因此，引擎20的转速急剧上升(图8(C)中时 刻t0以后的实线)。引擎转速急剧上升的期间，持续向引擎20供给燃料。在 此期间，通过引擎转速的上升和向引擎的燃料的供给，基于引擎的输出(图8 (F)中实线部分)能够比无引擎辅助时(图8(F)中虚线)迅速增大。在此 以后基于发电机的引擎辅助运行也持续至时刻t1(图8(F)中点划线部分)。

从而，引擎转速以较高响应性上升，因此在时刻t1为止期间，引擎20能 够到达能够使输出仅以自身输出增大的引擎转速Ne(图8(F)：时刻t1)。

即，在时刻t1，引擎20成为获得能使引擎20输出充分上升的引擎转速和 增压率的状态。

而且，在时刻t1，由于引擎20到达能够仅以引擎20的输出增大输出的引 擎转速Ne，因此发电机31从引擎辅助运行切换至发电运行(图8(D)中时刻 t1)。与此同时，发电机31为进行引擎辅助所消耗的电力消失，因此与此对应 的量的来自蓄电装置40的放电电力也减少。

从而，来自蓄电装置40的放电电力暂时降低(图8(E)中时刻t1)。

时刻t1以后，卷扬用电动机MM也持续加速，因此需求电力持续增大。 从而，来自蓄电装置40的放电电力持续上升。

另一方面，由于引擎20到达转速Ne，因此引擎20能使引擎输出仅以引擎 20的输出急剧上升(图8(F)中时刻t1～t2)。

而且，在时刻t2，若引擎转速到达N1，则起重机用混合式电源装置1被 切换至上述的通常运行。

如此，起重机用混合式电源装置1在成为获得引擎20能够使其输出充分 上升的引擎转速和增压率为止期间，使用发电机31的输出进行引擎辅助运 行。因此，不拘于对需求电力的增加有响应性迟延，能够通过发电机31的引 擎辅助运行使引擎转速在短时间上升至Ne。

因此，不会产生燃烧状态的恶化而能够使引擎转速增加。而且，卷扬用电 动机MM能够在预先规定的时间(t2)之前结束加速。因此，在通常起重机 (例如图9的门型起重机C等)中，能够使卷扬动作在约50秒以内结束。

另外，也能够在引擎20的转速到达目标转速之前恢复至通常运行模式。 例如也能够在引擎20的转速成为目标转速-数％的转速时能够恢复至通常运行 模式。

3)主装置MP进行再生运行时(再生模式)

在设置有本实施方式的起重机用混合式电源装置1的设备中，在主装置 MP进行再生发电时，再生发电的电力首先使用于辅助装置SP的工作而被消 耗。

但是，再生发电的电力超出辅助装置SP的消耗电力时，剩下电力供给至 直流母线La。即，成为从外部对起重机用混合式电源装置1供给电力的状态。 这样，在起重机用混合式电源装置1中，为了辅助装置SP的工作而供给至直 流母线La的电力变得多余。

在此，在蓄电装置40的蓄电器41的充电率有剩余时，若直流母线La的 电压通过从外部供给的电力变高，则蓄电装置40对充电器41进行充电，以使 直流母线La的电压保持在运行电压，但若所充电的电力量变大，则起因于充 电的蓄电装置40的负载就变大。

尤其在如使用于图9的门式起重机C的卷扬用电动机MM中，通常再生 运行时间较长(约1分钟)，因此若将通过卷扬用电动机产生的再生电力全部 充电至蓄电装置40，则导致蓄电装置成为过量充电状态。而且先前，在卷扬用 电动机的再生运行中，由于引擎20持续进行空转运行，因此引擎20的燃料消 耗率也变差。

因此，在本实施方式的起重机用混合式电源装置1中，再生发电的电力超 出辅助装置SP的消耗电力时，工作成发电机31驱动引擎20来控制成消耗再 生发电的电力。而且，控制成只有即使驱动引擎20也无法消耗的电力(剩余 电力)充电至蓄电装置40的蓄电器41(参考图5)。

即，再生发电的电力超出在辅助装置SP中消耗的电力时，本实施方式的 起重机用混合式电源装置1工作成通过发电机31驱动引擎20来抑制直流母线 La的电压上升。而且，工作成仅在只驱动引擎20无法抑制直流母线La的电压 的上升时，蓄电装置40充电剩余电力来将直流母线La的电压维持在运行电 压。

这样，由于通过发电机31驱动引擎20，因此能够减少供给至引擎发电机 10的引擎主体21的燃料，并向蓄电装置40仅供给剩余电力，所以能够减少起 因于充放电的蓄电装置40的负载。

具体而言，若检测出从外部供给的电力(例如在主装置MP中为再生发电 的电力)超出辅助装置SP的工作所需电力，则控制装置2的指令信号发送部 2b制作引擎转速指令信号并将该引擎转速指令信号发送至引擎20的引擎控制 部22(步骤S32)。

同时，控制装置2的指令信号发送部2b使发电机31以引擎20的空转速 度+α的速度工作地制作发电机转速指令信号并将该发电机转速指令信号发送至 发电部30的发电机控制部32(步骤S31)。

这样，由于引擎主体21的转速指令低于发电机31的转速指令，因此发电 机31工作成使引擎主体21的转速上升而成为开动引擎制动器的状态，所以消 耗在主装置MP中再生发电的电力。如此，控制成发电机31工作成驱动引擎 20消耗再生发电的电力。而且，即使驱动引擎20也无法消耗的电力(剩余电 力)充电至蓄电装置40(步骤S33、S34)。

因此，若在主装置MP再生工作时进行上述控制，则能够减少向引擎发电 机10的引擎主体21供给的燃料并能够减少起因于充放电的蓄电装置40的负 载。

而且，与将从外部供给的电力通过电阻等作为热能捨弃时相比，一部分电 力有助于引擎20的燃料消耗率的提高，剩余电力能够通过从蓄电器41供给至 直流母线La来再利用，因此能有效利用从外部供给的电力。

尤其优选对控制装置2设定判断能否通过再生发电的电力，即从外部供给 至直流母线La的电力以空转速度+α的速度驱动引擎主体21的功能。

设定该些功能来判断成从外部供给能以空转速度+α的速度驱动引擎主体 21时，使得从控制装置2对引擎20的引擎控制部22发送燃料截止指令信号。

这样，由于成为引擎20完全在电动回转状态下工作，因此能够完全截止 供给至引擎主体21的燃料，并能够大幅提高引擎发电机的燃料消耗率。

(第2实施方式)

接着，作为第2实施方式说明从控制装置2向引擎控制部22发送转矩指 令信号并向发电机控制部32发送转速指令信号的情况。

另外，关于1)待机状态、4)主装置MP再生运行的情况，由于与向引擎 控制部22发送转速指令信号并向发电机控制部32发送转矩指令信号的情况相 同，因此说明2)通常运行状态和3)主装置MP的需求电力急剧增加的情 况。

2)通常运行状态

接着，说明起重机用混合式电源装置1的通常运行时的工作。

另外，为使说明易懂，与图9的门式起重机C中的通常运行时的工作作对 比来进行说明。

通常运行状态是需求电力的电压变动而其变动比例，即需求电压的增加比 例或减少比例较少的状态。例如在图9的门式起重机C等中，卷扬用电动机 MM未工作，但驱动行走用电动机RM或横行用电动机TM时，或者基于卷扬 用电动机MM的工作的负载较小时相当于通常运行状态。

在通常运行状态下，首先通过控制装置2(例如通过负担电力计算部2a) 计算主装置MP的各电动机所具备的逆变器(具体而言，行走用逆变器、横行 用逆变器、辅机用逆变器、卷扬用逆变器)所需的电力，并计算主装置MP的 需求电力。

这样，控制装置2判断需求电力的增加比例是否超出预先规定的临界值， 未超出临界值时，控制装置2判断成主装置MP为通常运行。

另外，在行走用电动机RM或横行用电动机TM的驱动中，由于驱动时产 生影响的设备的惯性力较小，因此需求电力的增加比例通常不会超出预先规定 的临界值。

若判断成通常运行状态，则通过控制装置2的负担电力计算部2a计算引 擎发电机10及蓄电装置40应负担的电力。这样，在指令信号发送部2b中， 根据引擎负担电力对该引擎负担电力计算能够在燃料消耗率良好的状态下发电 的输出转矩及转速。而且，制作包含所计算的输出转矩及转速的信息的转速指 令信号及转矩指令信号并分别发送至引擎控制部22及发电机控制部32。

另外，引擎20的输出转矩按照供给至引擎主体21的燃料量变化，因此指 令信号发送部2b指示在转矩指令信号中引擎20能够产生预定输出转矩的最低 燃料量。

在引擎20的引擎控制部22中，根据包含于转矩指令信号的燃料量的指示 控制引擎主体21，以使预定量燃料供给至引擎20。具体而言，若为柴油引 擎，则控制燃料喷射量。

另一方面，对发电部30的发电机控制部32控制成发电机31以由转速指 令信号指示的转速转动。即，在引擎主体21产生所述的输出转矩的状态下， 发电机31能够产生引擎负担电力地，换言之，发电机31能够产生引擎负担电 力地控制发电机31的转速。这样，发电对应于引擎20的输出转矩和发电机31 的转速的电力，相当于所指示的引擎负担电力的电力供给至直流母线La。

并且，根据电力指令从蓄电装置40向直流母线La供给蓄电装置40应负 担的电力。

因此，能够从引擎发电机10和蓄电装置40向直流母线La供给预定电 力，以使满足预定需求电力，所以能够从直流母线La对主装置MP，换言之从 起重机用混合式电源装置1对主装置MP供给所需电力。

而且，控制成引擎发电机10的引擎主体21成为能最有效地发电引擎负担 电力的运行状态，因此能够提高引擎发电机10的燃料消耗率。

而且，控制装置2的负担电力计算部2a始终监视需求电力，并随着需求 电力的变动使引擎发电机10及蓄电装置40所负担的电力变化。这样，指令信 号发送部2b使发送至引擎发电机10的指令信号变化，因此即使需求电力变 化，也能够控制成引擎发电机10的运行状态成为最佳运行状态。

3)主装置MP的需求电力急剧增加的情况(加速模式)

主装置MP的需求电力增加时，控制装置2通常控制成使蓄电器负担电力 和引擎负担电力一同增加来满足需求电力。这样，为对应引擎负担电力的增 加，引擎发电机10被控制成加速。

在此，需求电力急剧增加时，若使引擎发电机10急剧加速成追随需求电 力的剧增，则恶化引擎发电机10的燃烧状态，发生黑烟的产生或燃料消耗率 的恶化，最坏时引擎停止而产生系统失灵的问题。

因此，控制装置2检测出主装置MP的需求电力的增加比例超出预定值 时，为防止引擎发电机10的燃烧状态的恶化，构成为在以下加速模式工作 (参考图6)。

首先，若控制装置2检测出主装置MP的需求电力的增加比例超出预定 值，则开始加速模式下的控制(步骤S40)，通过负担电力计算部2a计算预测 最大电力及成为预测最大电力的定时(步骤S41)，并计算引擎负担电力。若 所计算的引擎负担电力发送至指令信号发送部2b，则通过指令信号发送部2b 计算能最有效地输出预测最大电力的引擎20的转速(目标转速)(步骤 S42)。

若制作转速的时间变动数据，则根据转速的时间变动数据，通过指令信号 发送部2b依次向发电机控制部32发送转速指令信号(步骤S43、步骤 S44)。

另一方面，通过指令信号发送部2b计算在任何转速下都能够以不产生燃 烧状态恶化的状态(例如不产生黑烟的状态等)运行的最大量的燃料供给量。 而且，通过指令信号发送部2b制作包含该些燃料供给量的信息的转矩指令信 号并发送至引擎控制部22(步骤S43、步骤S45)。

若如上述转矩指令信号及转速指令信号发送至引擎控制部22及发电机控 制部32，则引擎20也伴随发电机31的加速成为加速的状况。此时，引擎20 无法以所供给的燃料量产生能追从发电机31的转速上升的输出转矩，因此成 为发电机31引擎辅助在引擎20的转速上升中不足的转矩的状态。即，发电机 31作为通过从直流母线La供给的直流电力驱动引擎20的驱动机构进行工作。

如此，能够在如不产生引擎20的燃烧状态恶化的条件下运行的同时，通 过发电机31所产生的转矩提高引擎20的转速。从而即使在加速时，也能够防 止引擎20的燃料消耗率的恶化或黑烟的产生，并能够缩短引擎20的加速期 间。

能够通过发电机31引擎辅助引擎20的转速的上升来防止引擎20的发烧 状态恶化的理由如下。

首先，将引擎20的转速从目前的转速加速至目标转速时，调节器工作成 使燃料的供给量增加至不产生燃烧状态恶化的程度。

但是，所需求的转速上升速度较快时，即便使燃料的供给量增加至上述程 度，引擎20的输出响应性也慢，因此引擎20的转速上升无法追随需求转速。 更具体而言，即使向引擎20的喷射量变大，也因所供给的空气不足，因此引 擎20无法加速。

因此，引擎20的转速未充分加速而产生加速迟延。这样，调节器为了使 转速上升欲供给更大量燃料，但此时，成为燃料过剩供给的状态，导致产生燃 烧状态的恶化。如此，在引擎转速和增压率均未上升的状态下，引擎20无法 产生高输出(过渡现象)，因此若引擎负担过大，则有引擎20停止的忧虑。

在此，若对发电机31指示成使转速以与引擎20相同条件上升，则发动机 31也欲以所需求的转速上升速度加速。因此，即使有引擎20的加速迟延而发 电机31加速也变慢，则发电机控制部32使施加于发电机31主轴的转矩增 加，以使以发电机31所指示的转速上升速度加速。即，发电机31作为通过从 直流母线La供给的直流电力驱动引擎20的驱动机构进行工作。此时所施加的 转矩相当于通过调节器增加燃料的供给量至不产生燃烧状态恶化的程度时引擎 20所产生的转矩与引擎20的加速正常所需的转矩的差。即，成为发电机31引 擎辅助在引擎20的转速上升中不足的转矩的状态。

而且，由调节器供给至引擎20的燃料通过发电机31进行引擎辅助抑制至 不产生燃烧状态恶化的程度的量。

另外，基于上述发电机31的引擎辅助包含向引擎主体21(也包含引擎用 飞轮)供给动力(转矩)来辅助加速的情况和发电机31通过自身加速来减轻 引擎主体21的负担来辅助加速的情况。

指令信号发送部2b检测引擎转速是否达到目标转速，至引擎转速达到目 标转速为止持续加速模式下的运行(步骤S46)。

而且，若引擎20到达目标转速，则通过指令信号发送部2b制作转速指令 信号及转矩指令信号，以使引擎20在能够最有效地发电对应于需求电力的引 擎负担电力的运行状态下工作。即，控制恢复至通常运行状态(步骤S47)。

如以上在加速模式下进行控制，因此只要在需求预测最大电力之前到达能 够供给引擎发电机10处于预测最大电力时的引擎负担电力的转速，则在需求 预测最大电力时，即能够将引擎负担电力可靠地供给至直流母线La。

另外，在加速模式下进行控制期间，向蓄电控制部43发送电力指令信 号，以使从蓄电装置40供给发电机31工作所需的电力。即，向蓄电控制部43 发送电力指令信号，以使从蓄电器41供给包含发电机31工作所需的电力的所 有需求电力。

并且，在第2实施方式中，在图9的门式起重机C中也执行加速模式时， 卷扬用电动机MM的速度的时间变化、驱动卷扬用电动机MM时的需求电力 的时间变化、引擎转速的时间变化、发电机的发电电力的时间变化、来自蓄电 装置的放电电力的时间变化及引擎输出的时间变化成为与图8相同的时间变 动。

并且，可以在引擎20的转速到达目标转速之前恢复至通常运行模式。例 如可以在引擎20的转速成为目标转速-数％的转速时恢复至通常运行模式。

(紧急时的控制)

另外，成为指令信号因控制装置2的故障等未发送至各装置的状态时，若 使引擎发电机10自动地以额定速度工作，则即使在控制装置2发生故障，也 能够维持向主装置MP、辅助装置SP等的电力供给。

另外，本说明是不限于上述的实施方式而能进行各种变形。

产业上的可利用性

本发明的起重机用混合式电源装置适合于用作如龙门起重机或轮胎架式悬 臂起重机等将引擎发电机作为动力源具有的起重机等，向逆变器的直流母线供 给电力的设备的电源。

标号说明

1-起重机用混合式电源装置，2-控制装置，2a-负担电力计算部，2b-指令信 号发送部，10-引擎发电机，20-引擎，21-引擎主体，22-引擎控制部，30-发电 部，31-发电机，32-发电机控制部，40-蓄电装置。