特許 7337544 電源システム及び船舶、並びに制御方法、並びに制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-25

(45)【発行日】2023-09-04

(54)【発明の名称】電源システム及び船舶、並びに制御方法、並びに制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B63J 99/00 20090101AFI20230828BHJP

   B63J 3/02 20060101ALI20230828BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230828BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20230828BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20230828BHJP

【ＦＩ】

B63J99/00 A

B63J3/02 A

H02J3/38 110

H02J3/32

H02J7/35 K

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019092951

(22)【出願日】2019-05-16

(65)【公開番号】P2020185945

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】518131296

【氏名又は名称】三菱重工マリンマシナリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】川波 晃

【審査官】福田 信成

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０３２９７１２２（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０４７０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５６８２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｊ ９９／００

Ｂ６３Ｊ ３／０２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ７／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

系統へ接続された蓄電池と、
前記系統へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う発電機と、
前記蓄電池の充電量に応じて、前記発電機の出力の上限値である最大許容負荷を変化させる制御装置と、
を備える電源システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記充電量が、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量よりも大きい場合に、前記最大許容負荷を第１所定値に設定し、前記充電量が、前記必要急負荷容量以下の場合に、前記最大許容負荷を前記第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値に設定する請求項１に記載の電源システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記充電量が予め設定した閾値以上の場合に、前記最大許容負荷を前記第１所定値に設定し、前記充電量が、前記閾値に対応する前記充電量未満であって、前記必要急負荷容量以下の場合に、前記最大許容負荷を前記第２所定値に設定する請求項２に記載の電源システム。

【請求項4】

前記系統及び前記蓄電池へ接続され、排熱回収により発電を行う発電ユニットを備え、
前記制御装置は、前記発電機の出力と前記発電ユニットの出力との合計出力が前記系統側の要求負荷よりも小さくなった場合に、前記蓄電池を放電する請求項１から３のいずれか１項に記載の電源システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記発電ユニットの出力状態に応じて、前記発電ユニットの出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により前記蓄電池を充電する請求項４に記載の電源システム。

【請求項6】

前記制御装置は、前記発電ユニットの出力状態が所定出力以上である場合に、前記充電量に応じて前記発電ユニットの出力及び前記系統電力の少なくともいずれか１方により前記蓄電池を充電し、前記発電ユニットの出力状態が前記所定出力未満である場合に、前記発電ユニットの出力及び前記系統電力の両方により前記蓄電池を充電する請求項５に記載の電源システム。

【請求項7】

前記系統へ接続された補助発電機を備え、
前記制御装置は、前記充電量が、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下となった場合に、前記補助発電機を起動する請求項１から６のいずれか１項に記載の電源システム。

【請求項8】

前記制御装置は、前記補助発電機の出力の上限値を前記発電機の前記最大許容負荷と同等に設定する請求項７に記載の電源システム。

【請求項9】

前記補助発電機の容量は、前記発電機の容量よりも小さい請求項７または８に記載の電源システム。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１項に記載の電源システムを備える船舶。

【請求項11】

系統へ接続された蓄電池と、前記系統へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う発電機とを備える電源システムの制御方法であって、
前記蓄電池の充電量に応じて、前記発電機の出力の上限値である最大許容負荷を変化させる工程を有する制御方法。

【請求項12】

系統へ接続された蓄電池と、前記系統へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う発電機とを備える電源システムの制御プログラムであって、
前記蓄電池の充電量に応じて、前記発電機の出力の上限値である最大許容負荷を変化させる処理をコンピュータに実行させるための制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源システム及び船舶、並びに制御方法、並びに制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

船舶では、例えば船内負荷が接続された系統（船内母線）に対して、ディーゼル発電機等が接続され、船内の負荷に対して電力供給を行っている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１３７３８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

船舶では、例えばバウスラスターの使用等によって一時的に急負荷が発生する場合がある。このため、ディーゼル発電機は、急負荷が発生していない通常運転時において最大出力を制限し、急負荷発生時に出力を増加できるように運転されている。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、効率的に内燃機関を用いて発電を行うことのできる電源システム及び船舶、並びに制御方法、並びに制御プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様は、系統へ接続された蓄電池と、前記系統へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う発電機と、前記蓄電池の充電量に応じて、前記発電機の出力の上限値である最大許容負荷を変化させる制御装置と、を備える電源システムである。

【0007】

上記のような構成によれば、系統には蓄電池と内燃機関を用いて発電を行う発電機とが接続されており、蓄電池の充電量に応じて発電機の出力の上限値である最大許容負荷を設定するため、発電機の最大許容負荷を適切に設定し、効率的に内燃機関を用いて発電を行うことが可能となる。例えば、蓄電池の充電量が高い場合には、蓄電池の放電によっても急負荷に対応することができるため、発電機の最大許容負荷を高く設定することができ、内燃機関による発電の効率を向上させることが可能となる。

【0008】

上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記充電量が、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量よりも大きい場合に、前記最大許容負荷を第１所定値に設定し、前記充電量が、前記必要急負荷容量以下の場合に、前記最大許容負荷を前記第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値に設定することとしてもよい。

【0009】

上記のような構成によれば、充電量に応じて発電機の最大許容負荷を適切に設定することができる。このため、内燃機関による発電の燃費効率を向上させることが可能となる。

【0010】

上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記充電量が予め設定した閾値以上の場合に、前記最大許容負荷を第１所定値に設定し、前記充電量が、前記閾値に対応する前記充電量未満であって、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下の場合に、前記最大許容負荷を前記第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値に設定することとしてもよい。

【0011】

上記のような構成によれば、充電量が予め設定した閾値以上の場合には最大許容負荷を第１所定値とし、充電量が、該閾値に対応する充電量未満であって、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下の場合に、最大許容負荷を第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値とするため、充電量に応じて発電機の最大許容負荷を適切に設定することができる。このため、内燃機関による発電の燃費効率を向上させることが可能となる。

【0012】

上記電源システムにおいて、前記系統及び前記蓄電池へ接続され、排熱回収により発電を行う発電ユニットを備え、前記制御装置は、前記発電機の出力と前記発電ユニットの出力との合計出力が前記系統側の要求負荷よりも小さくなった場合に、前記蓄電池を放電することとしてもよい。

【0013】

上記のような構成によれば、発電機の出力と排熱回収により発電を行う発電ユニットの出力との合計出力が系統側の要求負荷よりも小さくなった場合に蓄電池を放電するため、蓄電池を用いて急負荷に対応することが可能となる。

【0014】

上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記発電ユニットの出力状態に応じて、前記発電ユニットの出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により前記蓄電池を充電することとしてもよい。

【0015】

上記のような構成によれば、発電ユニットの出力状態に応じて発電ユニットの出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により蓄電池を充電するため、発電ユニットの出力状態を考慮して蓄電池を効率的に充電することが可能となる。

【0016】

上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記発電ユニットの出力状態が所定出力以上である場合に、前記充電量に応じて前記発電ユニットの出力及び前記系統電力の少なくともいずれか１方により前記蓄電池を充電し、前記発電ユニットの出力状態が前記所定出力未満である場合に、前記発電ユニットの出力及び前記系統電力の両方により前記蓄電池を充電することとしてもよい。

【0017】

上記のような構成によれば、発電ユニットの出力状態が所定出力以上である場合に充電量に応じて発電ユニットの出力及び前記系統電力の少なくともいずれか１方により蓄電池を充電するため、充電量を考慮して蓄電池を効率的に充電することが可能となる。また、発電ユニットの出力状態が所定出力未満である場合に、発電ユニットの出力及び系統電力の両方により蓄電池を充電するため、発電ユニットの出力状態が所定出力未満であっても、効率的に蓄電池を充電することが可能となる。

【0018】

上記電源システムにおいて、前記系統へ接続された補助発電機を備え、前記制御装置は、前記充電量が、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下となった場合に、前記補助発電機を起動することとしてもよい。

【0019】

上記のような構成によれば、蓄電池の充電量が予め想定される急負荷に対して設定された必要急負荷容量以下となった場合に補助発電機を起動する。補助発電機は起動に時間を要するため、補助発電機の起動が完了していない場合には、内燃機関によって、急負荷に対応する。また、急負荷の発生時までに補助発電機の起動が完了していれば、内燃機関と補助発電機とによって急負荷に対応することも可能である。

【0020】

上記電源システムにおいて、前記制御装置は、前記補助発電機の出力の上限値を前記発電機の前記最大許容負荷と同等に設定することとしてもよい。

【0021】

上記のような構成によれば、補助発電機についても発電機と同様に効率よく運転することが可能となる。

【0022】

上記電源システムにおいて、前記補助発電機の容量は、前記発電機の容量よりも小さいこととしてもよい。

【0023】

上記のような構成によれば、補助発電機をより適切な容量をすることができる。

【0024】

本発明の第２態様は、上記の電源システムを備える船舶である。

【0025】

本発明の第３態様は、系統へ接続された蓄電池と、前記系統へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う発電機とを備える電源システムの制御方法であって、前記蓄電池の充電量に応じて、前記発電機の出力の上限値である最大許容負荷を変化させる工程を有する制御方法である。

【0026】

本発明の第４態様は、系統へ接続された蓄電池と、前記系統へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う発電機とを備える電源システムの制御プログラムであって、前記蓄電池の充電量に応じて、前記発電機の出力の上限値である最大許容負荷を変化させる処理をコンピュータに実行させるための制御プログラムである。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、効率的に内燃機関を用いて発電を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係る電源システムを備えた船舶の概略構成を示す図である。

【図2】ディーゼル発電機の出力と燃費の関係を例示した図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るＯＲＣの概略構成を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る制御装置による電源システムの制御のフローチャートを示した図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る制御装置による電源システムの制御のフローチャートを示した図である。

【図6】参考例に係る船舶の運用例を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る船舶の運用例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下に、本発明に係る電源システム及び船舶、並びに制御方法、並びに制御プログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、電源システム１０が船舶に適用される場合について説明するが、急な負荷変動が想定される装置等であれば船舶に限定されず適用することが可能である。

【0030】

図１は、本発明の一実施形態に係る電源システム１０を備えた船舶１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る電源システム１０は、蓄電池１１と、ディーゼル発電機（発電機）１２と、ＯＲＣ（発電ユニット）１３と、補助発電機１４と、制御装置１５とを主な構成として備えている。各機器は、系統（船内電力系統）３を介して、船内における負荷（船内負荷）５へ電力を供給している。すなわち、電源システム１０によって、系統３に接続された負荷で要求される電力（系統３側の要求負荷（船内要求電力））が賄われている。なお、船内負荷５と系統３との間の開閉器Ｓ１により接続状態を制御してもよい。

【0031】

船内負荷５とは、系統３における電力を消費して所定の動作や処理等が実行される機器が必要とする要求電力であり、例えば、航海中等に常時（長時間）稼働している電気系統や、バウスラスター等の一時的に稼働する機器等を含んでいる。バウスラスターは、船舶１を横方向に動かす装置であり、接岸や離岸する場合等の短時間に使用される。本実施形態では、一時的に稼働する機器（急負荷を生じさせる機器）としてバウスラスターを例として説明する。しかしながら、一時的（短時間）に通常の船内負荷５を上回るような負荷（例えば、ディーゼル発電機１２の定格負荷を上回るような負荷）を生じさせる機器であればバウスラスターに限定されない。

【0032】

蓄電池１１は、系統３へ接続されている。具体的には、蓄電池１１は、電力変換装置１６を介して系統３へ接続されている。蓄電池１１は、船内の急負荷に対応して迅速に放電を行えるように設けられている。急負荷とは、バウスラスター等の短時間（所定期間）に使用される機器が稼働することによって発生する負荷である。なお、急負荷には、上記に限定されず、一時的な負荷増加が含まれることとしてもよい。蓄電池１１は、蓄電している電力をすぐに放電することができるため、急負荷にも対応して電力を補うことが可能となる。

【0033】

蓄電池１１は、例えば、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。蓄電池１１としては、出力密度、エネルギー密度が高いためリチウムイオン電池が用いられることが好ましい。なお、蓄電池１１に対しては充電量を計測する計測器等が設けられており、充電量は制御装置１５で用いられる。

【0034】

電力変換装置１６は、系統３と蓄電池１１（及び後述するＯＲＣ１３）とを接続し、電力を変換する装置である。電力変換装置１６は、蓄電池１１に対してコンバータ（双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ）１８が接続されており、インバータ（双方向型ＡＣ／ＤＣインバータ）１７を介して系統３へ接続されている。なお、インバータ１７と系統３との間には開閉器Ｓ４が設けられており、接続状態が制御可能となっている。すなわち、蓄電池１１を放電する場合には、蓄電池１１から出力された直流電圧は、コンバータ１８を介して電圧が調整され、コンバータ１８から出力された直流電圧はインバータ１７によって系統３側に適した周波数の交流電圧へ変換される。また、インバータ１７及びコンバータ１８は双方向型であるため、蓄電池１１を充電する場合には、系統３の交流電圧は、インバータ１７によって直流電圧へ変換され、コンバータ１８を介して電圧が調整され、蓄電池１１へ供給される。なお、後述するように、インバータ１７とコンバータ１８との間の直流電圧が流れる線上の点Ａに、コンバータ（ＤＣ／ＡＣコンバータ）１９を介してＯＲＣ１３が接続されており、ＯＲＣ１３の発電電力が供給されるようになっている。電力変換装置１６は、後述する制御装置１５によって制御されている。

【0035】

なお、電力変換装置１６の構成は、上記構成に限定されない。すなわち、系統３に対して、蓄電池１１及びＯＲＣ１３が接続可能な構成であれば、図１に示す構成に限定されない。例えば、蓄電池１１とＯＲＣ１３のそれぞれが、コンバータ及びインバータを介して系統３へ接続されることとしてもよい。

【0036】

ディーゼル発電機（発電機）１２は、系統３へ接続され、内燃機関を用いて発電を行う。ディーゼル発電機１２によって発電された電力は、系統３へ出力され、船内負荷５へ供給される。本実施形態では、発電機としてディーゼル発電式を用いる場合について説明するが、燃料を燃焼させて機械仕事を得る内燃機関を用いて発電を行うものであればディーゼル発電式に限定されない。なお、ディーゼル発電機１２と系統３との間の開閉器Ｓ２により接続状態を制御してもよい。

【0037】

ディーゼル発電機１２は、後述する制御装置１５によって最大許容負荷が設定され、設定された最大許容負荷を出力の上限値として発電を行う。図２はディーゼル発電機１２の出力と燃費の関係を示した図である。図２では、横軸をディーゼル発電機１２の出力（例えばｋＷ）とし、縦軸を燃費（例えばｇ／ｋＷｈ）としている。なお、図２は、ディーゼル発電機１２の出力と燃費の関係の一例である。図２に示すように、ディーゼル発電では、出力が高くなるほど、燃費（燃料消費率）が低くなるため、燃費効率が良い動作点で発電を行うことが可能となる。例えば、図２では、負荷３０％に対して負荷６０％では１５％程燃費効率を向上させることができる。後述するように、制御装置１５によって適切な最大許容負荷が設定されるため、適切に出力を高くすることができ発電効率を向上させることが可能となる。

【0038】

ＯＲＣ（発電ユニット）１３は、系統３及び蓄電池１１へ接続され、排熱回収により発電を行う。本実施形態では、発電ユニットは、ＯＲＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｒａｎｋｉｎｅ Ｃｙｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ；有機ランキンサイクルシステム）として説明するが、発電ユニットについては、排熱回収により発電を行うものであれば、ＯＲＣに限定されない。

【0039】

図３は、ＯＲＣ１３の概略構成例を示す図である。ＯＲＣ１３は、有機熱媒体を熱源として発電を行う発電ユニットである。ＯＲＣ１３は、推進用メインエンジン（不図示）におけるディーゼル燃料の燃焼により発生する熱が伝達されるジャケット冷却水を利用し、ジャケット冷却水と有機熱媒体を熱交換してジャケット冷却水を熱源として発電を行う（排熱回収）。なお、熱源については、ジャケット冷却水に限定されず、エアクーラや排ガス、補機の排熱を用いることとしてもよい。図３に示すように、ＯＲＣ１３は、有機流体循環流路２ａと、蒸発器２ｂと、パワータービン２ｃと、発電機２ｄと、凝縮器２ｅと、循環ポンプ２ｆとを有する。なお、ＯＲＣ１３の構成は図３に限定されない。

【0040】

推進用メインエンジンは、船舶１の推進力を発生させる主機関（主機）であり、燃料油及び燃料ガスの少なくともいずれか一方を主燃料として掃気空気とともに燃焼させる内燃機関である。推進用メインエンジンは、エンジンシリンダの外側に、冷却水の流れる通路であるウォータジャケットを有する。推進用メインエンジンは、冷却水入口から流入する冷却水をウォータジャケットに導いてウォータジャケットの周囲を冷却し、冷却水を冷却水出口から冷却水循環流路６へ排出する。推進用メインエンジンを冷却した冷却水は、冷却水循環流路６から流入し、蒸発器２ｂを通過して有機流体循環流路２ａを循環する有機流体と熱交換させられ、冷却水循環流路６へ供給される。

【0041】

有機流体循環流路２ａは、冷却水循環流路６を循環する推進用メインエンジンにおけるジャケット冷却水と熱交換させられる有機流体（作動流体。例えば有機熱媒体）を循環させる流路である。有機流体としては、水よりも沸点の低い流体が用いられる。したがって、有機流体循環流路２ａを循環する有機流体は、高温の冷却水（例えば、約８５℃）と熱交換することにより蒸発させられる。水よりも沸点の低い有機流体として、イソペンタン、ブタン、プロパン等の低分子炭化水素や、Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ等の冷媒を用いることができる。

【0042】

蒸発器２ｂは、冷却水循環流路６を流通する推進用メインエンジンにおけるジャケット冷却水と有機流体とを熱交換させて有機流体を蒸発させる装置である。蒸発器２ｂは、循環ポンプ２ｆから有機流体循環流路２ａを介して流入する有機流体を蒸発させるとともに蒸発させられた有機流体をパワータービン２ｃへ供給する。

【0043】

パワータービン２ｃは、蒸発器２ｂによって蒸発させられた気相の有機流体によって回転させられる装置である。パワータービン２ｃは発電機２ｄに連結されるロータ軸（図示略）を有し、ロータ軸の回転動力を発電機２ｄに伝達する。パワータービン２ｃに回転動力を与える仕事をした有機流体は、パワータービン２ｃから排出された後に凝縮器２ｅへ供給される。

【0044】

発電機２ｄは、パワータービン２ｃから伝達されるロータ軸の回転動力によって発電を行う装置である。発電機２ｄにより発電された電力は、ＯＲＣ１３の出力として系統３や蓄電池１１へ供給される。

【0045】

凝縮器２ｅは、パワータービン２ｃから排出された有機流体を冷却水（例えば海水）によって冷却し、気相の有機流体を液相の有機流体に凝縮させる装置である。凝縮器２ｅによって凝縮された液相の有機流体は、有機流体循環流路２ａを介して循環ポンプ２ｆへ供給される。

【0046】

循環ポンプ２ｆは、有機流体循環流路２ａを介して凝縮器２ｅから供給される液相の有機流体を蒸発器２ｂへ圧送する装置である。循環ポンプ２ｆが有機流体を圧送することにより、有機流体が有機流体循環流路２ａ上を蒸発器２ｂ、パワータービン２ｃ、凝縮器２ｅの順に循環する。循環ポンプ２ｆが有機流体を吐出する吐出量は、例えば制御装置１５によって制御される。

【0047】

図１に示すように、ＯＲＣ１３は電力変換装置１６を介して系統３及び蓄電池１１へ接続されている。具体的には、ＯＲＣ１３の出力は、コンバータ（ＤＣ／ＡＣコンバータ）１９を介してインバータ１７とコンバータ１８の間（直流電圧が流通する区間の点Ａ）へ接続されている。すなわち、ＯＲＣ１３から出力された交流電圧は、コンバータ１９によって直流電圧へ変換され、点Ａへ供給される。ＯＲＣ１３の出力は、インバータ１７を介することで系統３へ出力され、コンバータ１８を介すことで蓄電池１１へ供給される。なお、ＯＲＣ１３は電力を出力するのみであるため、コンバータ１９は双方向としなくてもよい。図１の電力変換装置１６のようにＯＲＣ１３と蓄電池１１を接続することによって、ＯＲＣ１３から蓄電池１１までの電力供給において、インバータ及びコンバータの数をより少なくすることができるため、電力変換に伴う損失を抑制することが可能となる。

【0048】

補助発電機１４は、系統３へ接続されている。補助発電機１４は、内燃機関により発電を行う発電機であり、例えばディーゼル発電式の発電機である。そして、補助発電機１４の容量は、ディーゼル発電機１２の容量よりも小さい。補助発電機１４をメインのディーゼル発電機１２と同じ容量とした場合と比較し、補助発電機１４の容量を小さくした場合、最大許容負荷を高く設定でき、燃費効率のいい高負荷域で運転できる。補助発電機１４は、系統３へ接続されており、系統３へ電力供給可能となっている。補助発電機１４は、後述する制御装置１５によって制御されている。なお、補助発電機１４と系統３との間の開閉器Ｓ３により接続状態を制御してもよい。

【0049】

制御装置１５は、電源システム１０における各機器を制御する装置である。

【0050】

制御装置１５は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線または無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0051】

制御装置１５は、蓄電池１１の充電量に応じてディーゼル発電機１２の出力の上限値である最大許容負荷を設定する。制御装置１５は、充電量が、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量よりも大きい場合に、最大許容負荷を第１所定値に設定し、充電量が、必要急負荷容量以下の場合に、最大許容負荷を第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値に設定する。具体的には、制御装置１５は、蓄電池１１の充電量が予め設定した閾値以上の場合に、最大許容負荷を第１所定値に設定し、充電量が、該閾値に対応する充電量未満であって、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下の場合に、最大許容負荷を第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値に設定する。すなわち、制御装置１５は、蓄電池１１の充電量が高い場合にディーゼル発電機１２の最大許容負荷を高く設定し、蓄電池１１の充電量が低い場合にディーゼル発電機１２の最大許容負荷を低く設定する。なお、最大許容負荷を第１所定値に設定する条件としては、蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量よりも大きくなった場合としてもよいし、蓄電池１１の充電量が、必要急負荷容量に対応する充電量以上において予め設定された閾値以上となった場合としてもよい。

【0052】

なお、本実施形態では、蓄電池１１の充電量に対して予め設定した閾値を９０％（満充電量が１００％）とし、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷に対して設定された第１所定値を８５％（ディーゼル発電機１２の定格出力が１００％）、第２所定値を５０％とする場合について説明する。なお、閾値や、第１所定値、第２所定値の具体的な値については上記に限定されない。

【0053】

蓄電池１１の充電量に対する閾値は、常時（長時間）稼働している機器や、一時的に稼働する機器（想定される急負荷）等が要求する電力量に基づいて設定される。すなわち、蓄電池１１に閾値以上の充電量が蓄電されていれば、蓄電池１１の放電によって、想定される船内負荷５により確実に対応できる。ディーゼル発電機１２の最大許容負荷に対する第１所定値は、ディーゼル発電機１２の仕様に基づいて燃費の良い動作点で運転が行えるように設定される。すなわち、燃費効率の良い所定の動作点領域において設定される。ディーゼル発電機１２の最大許容負荷に対する第２所定値は、第１所定値よりも低く、急負荷分に対応できるようにディーゼル発電機１２の仕様に基づいて設定される。すなわち、第２所定値では、急負荷にそなえてディーゼル発電機１２の出力が制限されるように設定される。

【0054】

船舶１では、バウスラスターを搭載しており、接岸や離岸を行う場合等に使用される。バウスラスターは系統３へ接続されている船内負荷５に含まれており、動作する場合には一時的に大きな電力を要する。すなわち、バウスラスターを稼働させると急負荷が発生する。このような急負荷が発生した場合に、例えばディーゼル発電機１２で電力を補うこととすると、急負荷が発生していない状態においてディーゼル発電機１２を低負荷で動作させておく必要がある。換言すると、急負荷に備えてディーゼル発電機１２の出力を制限して運転しておく必要がある。このような場合には、ディーゼル発電機１２は燃費の良い動作点で運転を行うことができないため、燃費効率が低い状態となってしまう。このため、本実施形態における電源システム１０では、急負荷にも対応できるように、蓄電池１１を備え、急負荷があった場合に放電可能としている。

【0055】

そして、制御装置１５は、蓄電池１１の充電量が予め設定した閾値以上である場合には、蓄電池１１の放電によって急負荷に対応することができると想定して、ディーゼル発電機１２の出力の上限値である最大許容負荷を第２所定値よりも大きな第１所定値（８５％）と設定する。最大許容負荷が高く設定することで、ディーゼル発電機１２を効率の良い動作点で運転させることが可能となる。

【0056】

また、制御装置１５は、蓄電池１１の充電量が予め設定した必要急負荷容量以下である場合には、蓄電池１１の放電によって急負荷に対応できない可能性があると想定して、ディーゼル発電機１２の出力の上限値である最大許容負荷を第１所定値よりも小さな第２所定値（５０％）と設定する。このため、蓄電池１１の充電量が閾値に満たない場合であっても、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷が第１所定値よりも低く設定されるため、急負荷が発生したとしても蓄電池１１及びディーゼル発電機１２で電力を賄うことが可能となる。なお、必要急負荷容量は、第１所定値に係る閾値（９０％）よりも小さい容量に相当している。すなわち、閾値に対応する充電量よりも必要急負荷容量に対応する充電量の方が小さい。このため、蓄電池１１の充電量が閾値以上となり最大許容負荷が第１所定値に設定されると、その後放電して蓄電池１１の充電量が低下した場合であっても、蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以上であれば、最大許容負荷は第１所定値として設定される。

【0057】

また、制御装置１５は、ディーゼル発電機１２の出力とＯＲＣ１３の出力との合計出力が系統３側の要求負荷（船内負荷５）よりも小さくなった場合に、蓄電池１１を放電する。すなわち、制御装置１５は、系統３側の要求負荷を、ディーゼル発電機１２とＯＲＣ１３とで対応できなくなった場合に、蓄電池１１を放電し、蓄電池１１の電力も系統３へ供給する。このため、船内負荷５に対して幅広く対応することができる。また、船内負荷５に対してディーゼル発電機１２の出力とＯＲＣ１３の出力とを優先的に用いるため、蓄電池１１の放電を抑制し、蓄電池１１の充電量の低下を抑制することができる。

【0058】

蓄電池１１を放電した場合には、蓄電池１１及びディーゼル発電機１２によって急負荷に対応できない可能性がある。このため、制御装置１５は、蓄電池１１の充電量が、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下となった場合に、補助発電機１４を起動する。必要急負荷容量とは、予め想定される急な負荷変動の発生時に必要な電力量である。すなわち、蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以上であれば、蓄電池１１の放電によって急負荷に対応することが可能となる。例えば、必要急負荷容量は、一時的に動作する機器（バウスラスター）を一時的に動作させる場合に要する電力量に基づいて設定される。

【0059】

すなわち、蓄電池１１の充電量が、必要急負荷容量以下となった場合には、蓄電池１１及びディーゼル発電機１２によって急負荷に対応できない場合がある。そこで、制御装置１５は、蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以下となった場合に、補助発電機１４を起動する。補助発電機１４は起動に時間を要するため、補助発電機１４の起動が完了していない場合には、ディーゼル発電機１２（最大許容負荷が第２所定値に設定されている）によって、急負荷に対応する。なお、急負荷の発生時までに補助発電機１４の起動が完了していれば、ディーゼル発電機１２と補助発電機１４とによって急負荷に対応することも可能である。補助発電機１４についても、効率の良い動作点で運転を行うため、補助発電機１４の出力の上限値はディーゼル発電機１２の最大許容負荷に基づいて設定する。具体的には、補助発電機１４の出力の上限値はディーゼル発電機１２の最大許容負荷と同等の値に設定される。例えば、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷が５０％に設定されている場合には、補助発電機１４の出力の上限値は、補助発電機１４の定格を１００％として、５０％に設定される。

【0060】

また、制御装置１５は、ＯＲＣ１３の出力状態に応じて、ＯＲＣ１３の出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により蓄電池１１を充電する。具体的には、制御装置１５は、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力以上である場合に、充電量に応じてＯＲＣ１３の出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により蓄電池１１を充電し、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力未満である場合に、ＯＲＣ１３の出力及び系統電力の両方により蓄電池１１を充電する。所定出力は、例えば８０％（ＯＲＣ１３の出力の定格出力が１００％）である。

【0061】

制御装置１５は、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力以上である場合には、蓄電池１１の充電量を参照し、蓄電池１１の充電量が予め設定した下限値（例えば２０％）未満である場合に、ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方を用いて蓄電池１１を充電する。このため、ＯＲＣ１３の出力状態が十分であり、蓄電池１１の充電量が低い状態である場合には、ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方により迅速に蓄電池１１を充電することが可能となる。また、制御装置１５は、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力以上である場合には、蓄電池１１の充電量を参照し、蓄電池１１の充電量が予め設定した下限値（例えば２０％）以上である場合に、ＯＲＣ１３の出力を用いて蓄電池１１を充電する。このため、ＯＲＣ１３の出力状態が十分であり、蓄電池１１の充電量が下限値を下回っていない状態である場合には、ＯＲＣ１３の出力により蓄電池１１を充電することが可能となる。なお、この場合には系統電力を充電に用いないため、船内負荷５へ安定的に電力供給を行うことができる。なお、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力以上であり、蓄電池１１の充電量が予め設定した下限値（例えば２０％）以上である場合には、系統電力によって蓄電池１１を充電することとしてもよい。

【0062】

そして、制御装置１５は、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力未満である場合には、ＯＲＣ１３の出力及び系統電力の両方により蓄電池１１を充電する。すなわち、ＯＲＣ１３の出力状態が十分ではない場合には、ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方により迅速に蓄電池１１を充電することが可能となる。

【0063】

次に、上述の制御装置１５による電源システム１０の制御について図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５に示すフローは、船舶１が稼働中（航行中及び停泊中を含む）である場合において所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図４及び図５のフローでは、充電量が十分（第１所定値以上）である場合を想定している。

【0064】

まず、図４に示すように蓄電池１１の充電量が９０％（閾値）以上である場合（Ｓ１０１）に、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷を８５％（第１所定値）に設定する（Ｓ１０２）。Ｓ１０１における充電量が閾値以上である場合とは、充電量が必要急負荷容量より大きな充電量に相当する閾値以上となっている場合である。閾値は、後述するＳ１０４において船内負荷が増加した場合に、所定期間は船内負荷の増加分を蓄電池１１の放電で賄うことが可能なように設定されている。そして、ＯＲＣ１３の出力を系統３に送電する（Ｓ１０３）。

【0065】

そして、船内負荷５がディーゼル発電機１２の出力（出力の上限）とＯＲＣ１３の出力との合計出力よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。なお、出力の上限とは、最大許容負荷に対応している。船内負荷５がディーゼル発電機１２の出力とＯＲＣ１３の出力との合計出力よりも大きくない場合（Ｓ１０４のＮＯ判定）には、処理を終了する。

【0066】

船内負荷５がディーゼル発電機１２の出力とＯＲＣ１３の出力との合計出力よりも大きい場合（Ｓ１０４のＹＥＳ判定）には、蓄電池１１を放電する（Ｓ１０５）。

【0067】

そして、蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。

【0068】

蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以下でない場合（Ｓ１０７のＮＯ判定）には、Ｓ１０５を繰り返し実行し、蓄電池１１を放電する。そして、図５へ移行し、蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以下である場合（Ｓ１０７のＹＥＳ判定）には、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷を５０％（第２所定値）に設定する（Ｓ１０８）。

【0069】

そして、補助発電機１４を起動する（Ｓ１０９）。Ｓ１０９と並列して、ＯＲＣ１３の出力が８０％（所定出力）以上であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。ＯＲＣ１３の出力が８０％（所定出力）以上でない場合（Ｓ１１０のＮＯ判定）には、ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方により蓄電池１１を充電する（Ｓ１１４）。

【0070】

ＯＲＣ１３の出力が８０％（所定出力）以上である場合（Ｓ１１０のＹＥＳ判定）には、蓄電池１１の充電量が２０％（下限値）未満か否かを判定する（Ｓ１１１）。蓄電池１１の充電量が２０％（下限値）未満である場合（Ｓ１１１のＹＥＳ判定）には、ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方により蓄電池１１を充電する（Ｓ１１２）。蓄電池１１の充電量が２０％（下限値）未満でない場合（Ｓ１１１のＮＯ判定）には、ＯＲＣ１３の出力によって蓄電池１１を充電する（Ｓ１１３）。

【0071】

制御装置１５では図４及び図５のフローのように処理が実行され、電源システム１０が制御されている。

【0072】

次に、制御装置１５による電力変換装置１６の制御について図１を参照して説明する。
電源システム１０では、ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方を用いて蓄電池１１を充電する場合と、ＯＲＣ１３の出力により蓄電池１１を充電する場合と、蓄電池１１の出力を系統３へ送電する場合と、ＯＲＣ１３の出力を系統３へ送電する場合と、蓄電池１１の出力とＯＲＣ１３の出力を系統３へ送電する場合とがある。なお、インバータ１７やコンバータ１８、コンバータ１９は、動作を停止させることによって電流の流通が停止されるものとする。

【0073】

ＯＲＣ１３の出力と系統電力の両方を用いて蓄電池１１を充電する場合には、開閉器Ｓ４を閉として、インバータ１７において交直変換を行い、コンバータ１８において電圧変換（蓄電池１１側へ電力供給）を行い、コンバータ１９において交直変換を行うことによって、ＯＲＣ１３の出力及び系統電力の両方が蓄電池１１へ供給される。

【0074】

ＯＲＣ１３の出力により蓄電池１１を充電する場合には、開閉器Ｓ４を開として、インバータ１７を停止させ、コンバータ１８において電圧変換（蓄電池１１側へ電力供給）を行い、コンバータ１９において交直変換を行うことによって、ＯＲＣ１３の出力が蓄電池１１へ供給される。

【0075】

蓄電池１１の出力を系統３へ送電する場合には、開閉器Ｓ４を閉として、インバータ１７において直交変換を行い、コンバータ１８において電圧変換（蓄電池１１側から電力送電）を行い、コンバータ１９を停止させることによって、蓄電池１１の出力を系統３へ送電する。

【0076】

ＯＲＣ１３の出力を系統３へ送電する場合には、開閉器Ｓ４を閉として、インバータ１７において直交変換を行い、コンバータ１８を停止させ、コンバータ１９において交直変換を行うことによって、ＯＲＣ１３の出力を系統３へ送電する。

【0077】

蓄電池１１の出力とＯＲＣ１３の出力を系統３へ送電する場合には、開閉器Ｓ４を閉として、インバータ１７において直交変換を行い、コンバータ１８において電圧変換（蓄電池１１側から電力送電）を行い、コンバータ１９において交直変換を行うことによって、ＯＲＣ１３の出力及び系統電力の両方が系統３へ送電される。

【0078】

なお、開閉器Ｓ４を閉として、インバータ１７において交直変換を行い、コンバータ１８において電圧変換（蓄電池１１側へ電力供給）を行い、コンバータ１９を停止させることによって、系統電力を蓄電池１１へ供給することとしてもよい。

【0079】

なお、各機器間における電力変換及び電流の流れが制御可能であれば、電力変換装置１６は図１の構成に限定されない。また、電力変換装置１６の制御方法についても上記に限定されない。

【0080】

次に、船舶の運用例（船内負荷５に対する各機器の状態）について図６及び図７を参照して説明する。図６は参考例に係る船舶の運用例を示している。参考例とは、蓄電池１１（及びＯＲＣ１３）を用いず、２台のディーゼル発電機（第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機とする）によって急負荷に対応する例である。例えば、参考例の場合では、２台のディーゼル発電機で急負荷に対応するために、２台のディーゼル発電機の出力を制限（例えば定格出力の３０％等）して運転を行う。図７は、本実施形態に係る船舶１の運用例を示している。なお、図６及び図７では、期間Ｔａ（航海中の期間）が航海中を示し、期間Ｔｂ（入港中の期間）が入港する場合を示し、期間Ｔｃ（荷役中の期間）が荷役を行う場合（すなわち停泊中）を示している。図６及び図７において、推進用メインエンジンの負荷（図６及び図７の「メインエンジン負荷」）は、期間Ｔａの航海中に一定であり、期間Ｔｂの入港において減速のため減少し、期間Ｔｃの荷役では停止しているため零となっている。また、図６及び図７において、同様の船内負荷５が発生しているものとする。

【0081】

まず、図６を参照して、参考例に係る船舶の運用例（船内負荷５に対する各機器の状態）を説明する。なお、参考例では、第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機の最大許容負荷を６０％で一定とする。

【0082】

期間Ｔａの航海中では、例えば時刻Ｔ１において、船内負荷５に対して第１ディーゼル発電機で対応しており、第２ディーゼル発電機は停止している。時刻Ｔ２から船内負荷５が増加し、増加した船内負荷５に対しては、第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機の２台で対応している。そして時刻Ｔ５において船内負荷５が一定となり、第１ディーゼル発電機で対応可能となると、第２ディーゼル発電機は停止される。

【0083】

期間Ｔｂの入港では、時刻Ｔ６において、バウスラスター等によって発生する急負荷にそなえて第２ディーゼル発電機を起動して、第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機を並列運転する。そして、時刻Ｔ７において、接岸等のためにバウスラスターが稼働されると、船内負荷５が急上昇する（急負荷発生）。このため、並列運転している第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機の両方を用いて急負荷に対応する。

【0084】

図６の参考例では、第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機を並列運転しているため、燃料の消費量も多く、燃費効率を高くすることが困難である。また、第１ディーゼル発電機及び第２ディーゼル発電機を並列運転して急負荷にそなえる必要があるため、並列運転時に出力を制限する必要があり、燃費が低下する傾向にある。

【0085】

次に、図７を参照して、本実施形態に係る船舶１の運用例（船内負荷５に対する各機器の状態）を説明する。なお、図７の例では、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷の第１所定値を８５％とし、第２所定値を５０％としている。例えば、ディーゼル発電機１２の容量は、定格を５００ｋＷとすると、第１所定値の場合では４２５ｋＷとなり、第２所定値の場合では２５０ｋＷとなる。また、補助発電機１４は定格を３００ｋＷとしている。

【0086】

期間Ｔａの航海中では、例えば時刻Ｔ１において、船内負荷５に対してディーゼル発電機１２とＯＲＣ１３により対応している。この時、蓄電地の充電率は閾値以上となっており、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷は第１所定値へ設定されている。そして、時刻Ｔ２において船内負荷５が増加すると、最大許容負荷を出力の上限としてディーゼル発電機１２の出力を増加し、ディーゼル発電機１２の出力とＯＲＣ１３の出力とで増加後の船内負荷５に対応している。なお、この場合には、ディーゼル発電機１２の出力（最大許容負荷）とＯＲＣ１３の出力の合計出力が船内負荷５より大きい場合であり、蓄電池１１の放電は行われない。

【0087】

時刻Ｔ３において船内負荷５がさらに増加すると、ディーゼル発電機１２の出力（最大許容負荷）とＯＲＣ１３の出力の合計出力よりも船内負荷５が大きくなり、蓄電池１１が放電される。すなわち、ディーゼル発電機１２の出力と、ＯＲＣ１３の出力と、蓄電池１１の放電とによって船内負荷５に対応する。そして、時刻Ｔ４において蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以下となるまで低下するとディーゼル発電機１２の最大許容負荷が第２所定値へ変更される。また、補助発電機１４が起動される。すなわち、ディーゼル発電機１２の出力（最大許容負荷は第２所定値へ設定）と、補助発電機１４の出力とで船内負荷５に対応している。補助発電機１４の出力の上限は、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷の設定値（第２所定値）と同等の負荷率に設定される。ディーゼル発電機１２と補助発電機１４の最大許容負荷を同等とすることで、両方ともバランスよく負荷率を高くし、燃費効率を向上させることが可能となる。仮に、一方の発電機の最大許容負荷を、もう一方の発電機の最大許容負荷よりも高くした場合（同じにせず、バランスを崩した場合）には、最大許容負荷が低く設定された側の発電機が、燃費効率の非常に悪い負荷帯で運転する可能性がある。なお、ディーゼル発電機１２と補助発電機１４とは定格容量が異なるため、最大許容負荷が同等に設定されたとしても図７のように出力は異なる。そして、蓄電池１１の充電量は必要急負荷容量以下まで低下しているため、蓄電池１１は充電へ切り替えられる。

【0088】

そして、時刻Ｔ５において船内負荷５が時刻Ｔ１の船内負荷５と同等まで低下し、ディーゼル発電機１２の出力（最大許容負荷）とＯＲＣ１３の出力の合計出力が船内負荷５より大きくなる。また、時刻Ｔ５では蓄電池１１の充電量が閾値以上となり、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷が第１所定値に設定される。また、補助発電機１４は停止される。なお、補助発電機１４については、ディーゼル発電機１２の出力（最大許容負荷）とＯＲＣ１３の出力の合計出力が船内負荷５より大きくなった場合に停止することとしてもよいし、蓄電池１１の充電量が閾値以上となった場合に停止することしてもよい。

【0089】

期間Ｔｂの入港では、時刻Ｔ６において、入港（停止）のためにＯＲＣ１３の出力が低下し、船内負荷５に対応するためにディーゼル発電機１２の出力が増加する。そして、時刻Ｔ７において、接岸等のためにバウスラスターが稼働されると、船内負荷５が急上昇する（急負荷発生）。このため、蓄電池１１が急放電することによって急負荷に対応した電力を系統３へ出力する。

【0090】

本実施形態では、図７に示すように船内負荷５に対応して各機器が動作し、系統３へ適切に電力が供給される。

【0091】

時刻Ｔ１において、図６の参考例では第１ディーゼル発電機（１台）により船内負荷５へ対応しており、図７の本実施形態では、ディーゼル発電機１２とＯＲＣ１３とにより船内負荷５へ対応している。本実施形態では、ＯＲＣ１３との併用によりディーゼル発電機１２の出力は低下させているためディーゼル発電機１２自体の燃費は低下する可能性がある。しかしながら、ＯＲＣ１３を用いることによって、ＯＲＣ１３で得た電力分（排熱回収により得た電力分）だけ、ディーゼル発電機１２で発生させる電力を低下させることができるため、ディーゼル発電機１２の燃料の消費自体が低減できる。すなわち、全体として消費する燃料の量を抑制することができるため、総合的に燃費効率を向上させることができる。

【0092】

また、時刻Ｔ２において、蓄電池１１の充電率に基づいて最大許容負荷を高く設定することによって、ディーゼル発電機１２を効率の良い動作点で運転させることが可能となる。

【0093】

また、時刻Ｔ３において、ディーゼル発電機１２の出力と、ＯＲＣ１３の出力と、蓄電池１１の放電とによって船内負荷５に対応している。このため、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷を高く設定していたとしても蓄電池１１の放電によってより確実に負荷増加に対応することが可能となる。

【0094】

また、時刻Ｔ４において、本実施形態では図７のように蓄電池１１の充電量が必要急負荷容量以下となった場合に、蓄電池１１を充電しているため、蓄電池１１の充電量をより確実に必要急負荷容量以上に保つことができる。また、ディーゼル発電機１２と補助発電機１４とを併用して船内負荷５に対応させ、ディーゼル発電機１２及び補助発電機１４の出力の上限である負荷率を同等とすることで、バランスよく負荷率を高くして燃費効率を向上させることができる。

【0095】

また、時刻Ｔ６において、本実施形態では図７のようにディーゼル発電機１２とＯＲＣ１３とを併用することとしているため、ＯＲＣ１３で得た電力分（排熱回収により得た電力分）だけ、ディーゼル発電機１２で発生させる電力を低下させることができるため、ディーゼル発電機１２の燃料の消費自体が低減できる。すなわち、全体として消費する燃料の量を抑制することができるため、総合的に燃費効率を向上させることができる。

【0096】

また、時刻Ｔ７において、本実施形態では図７のように急負荷に対して蓄電池１１の放電で対応することとしているため、急負荷により迅速で安定的に対応することができる。なお、参考例では図６のように、急負荷に対して第１ディーゼル発電機と第２ディーゼル発電機とで対応しているため、急負荷にそなえる必要があるため２台とも燃費効率の悪い、低負荷域で運転しなければならない。また、急激に発電機の出力を上昇させた場合には、黒煙が発生してしまう可能性もある。しかしながら、本実施形態のように、蓄電池１１で対応することによって、ディーゼル発電機１２への機器負担を抑制し、安定的に急負荷へ対応することができる。

【0097】

以上説明したように、本実施形態に係る電源システム及び船舶、並びに制御方法、並びに制御プログラムによれば、系統３には蓄電池１１と内燃機関を用いて発電を行うディーゼル発電機１２とが接続されており、蓄電池１１の充電量に応じてディーゼル発電機１２の出力の上限値である最大許容負荷を設定している。このため、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷を適切に設定し、効率的に内燃機関を用いて発電を行うことが可能となる。例えば、蓄電池１１の充電量が高い場合には、蓄電池１１の放電によっても急負荷に対応することができるため、ディーゼル発電機１２を急負荷投入に備えて効率の悪い低負荷域で運転する必要がなくなる。すなわち、ディーゼル発電機１２の最大許容負荷を高く設定することによって、内燃機関による燃費効率を向上させることが可能となる。

【0098】

また、充電量が予め設定した閾値以上の場合には最大許容負荷を第１所定値とし、充電量が、該閾値に対応する充電量未満であって、想定される急負荷に対して予め設定された必要急負荷容量以下の場合に、最大許容負荷を第１所定値よりも低い値に設定された第２所定値としている。このため、充電量に応じてディーゼル発電機１２の最大許容負荷を適切に設定することができる。このため、内燃機関による燃費効率を向上させることが可能となる。

【0099】

また、ディーゼル発電機１２の出力と排熱回収により発電を行うＯＲＣ１３の出力との合計出力が船内負荷５よりも小さくなった場合に蓄電池１１を放電するため、蓄電池１１を用いて急負荷にも対応することが可能となる。

【0100】

また、ＯＲＣ１３の出力状態に応じてＯＲＣ１３の出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により蓄電池１１を充電するため、ＯＲＣ１３の出力状態を考慮して蓄電池１１を効率的に充電することが可能となる。

【0101】

また、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力以上である場合に充電量に応じてＯＲＣ１３の出力及び系統電力の少なくともいずれか１方により蓄電池１１を充電するため、充電量を考慮して蓄電池１１を効率的に充電することが可能となる。また、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力未満である場合に、ＯＲＣ１３の出力及び系統電力の両方により蓄電池１１を充電するため、ＯＲＣ１３の出力状態が所定出力未満であっても、効率的に蓄電池１１を充電することが可能となる。

【0102】

また、蓄電池１１の充電量が予め想定される急負荷に対して設定された必要急負荷容量以下となった場合に補助発電機１４を起動している。補助発電機１４は起動に時間を要するため、補助発電機１４の起動が完了していない場合には、ディーゼル発電機１２（最大許容負荷が第２所定値に設定されている）によって、急負荷に対応する。そして、急負荷の発生時までに補助発電機１４の起動が完了していれば、ディーゼル発電機１２と補助発電機１４とによって急負荷に対応することも可能である。

【0103】

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。

【符号の説明】

【0104】

１ ：船舶
２ａ ：有機流体循環流路
２ｂ ：蒸発器
２ｃ ：パワータービン
２ｄ ：発電機
２ｅ ：凝縮器
２ｆ ：循環ポンプ
３ ：系統
５ ：船内負荷
６ ：冷却水循環流路
１０ ：電源システム
１１ ：蓄電池
１２ ：ディーゼル発電機
１３ ：ＯＲＣ
１４ ：補助発電機
１５ ：制御装置
１６ ：電力変換装置
１７ ：インバータ
１８ ：コンバータ
１９ ：コンバータ
Ｓ１－Ｓ４：開閉器
Ｔａ ：航海中の期間
Ｔｂ ：入港中の期間
Ｔｃ ：荷役中の期間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】