JPH0573162A - エネルギー発生装置特に太陽電池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置 - Google Patents

エネルギー発生装置特に太陽電池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置

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JPH0573162A
JPH0573162A JP3129292A JP12929291A JPH0573162A JP H0573162 A JPH0573162 A JP H0573162A JP 3129292 A JP3129292 A JP 3129292A JP 12929291 A JP12929291 A JP 12929291A JP H0573162 A JPH0573162 A JP H0573162A
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mpp
battery
propeller
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JP3129292A
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Christian Schaffrin
クリスチヤン・シヤツフリン
Borgmeyer Johannes
ヨハネス・ボルグメイヤー
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Schottel GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 船舶のプロペラ１を駆動する電気モータ２を
付勢するのに用いるエネルギー発生装置。 【構成】 エネルギー発生装置は電気エネルギーを生産
する太陽電池６を有する。この電気エネルギーは直流コ
ンバータ５に供給され、バッテリ４のようなエネルギー
蓄積装置を充電する。直流コンバータ５の入力抵抗はマ
イクロコンピュータ７によって太陽電池６の最大動力点
ＭＰＰと太陽電池６の温度に適合している。装置のスタ
ート時或いは直流コンバータ５の出力動力の変化時に太
陽電池６のＭＰＰを得るため探査過程が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエネルギー発生装置特に
太陽電池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置に関す
る。好ましくはプロペラは船舶の推進装置でこれは船舶
を直接推進するか或いはポンプジェットのタービンホイ
ールで、これは水を加速し、容器からウォータージェッ
トを飛ばして船舶を推進する。後者の場合船舶を推進で
きるばかりでなく、容器から出るウォータージェットの
方向を変えることによって船舶の運行方向を決定するこ
とができる。このような本発明の関係する推進装置は一
般に知られている。
【０００２】
【従来の技術】エネルギーの発生のため太陽電池を用い
て光電太陽セルが光を電気エネルギーに変換することは
知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】若し光電太陽電池が特
に小さな船舶の推進に用いられるとき太陽電池に必要な
面積及びエネルギー蓄積装置、モータ、推進装置の重量
を出来るだけ小さくするために使用される部品を最高の
効率にするように留意せねばならない。換言すると推進
装置は凡て高効率にするのが有利である。
【０００４】本発明の目的は最大最適のエネルギー効率
を得ることのできる光電エネルギー装置を提供すること
である。この目的のためには光太陽電池を最大動力点Ｍ
ＰＰで動作する必要がある。本発明ではこれは装置をＭ
ＰＰで動作するのに経済的に不当でない費用で確保でき
る。
【０００５】本発明の特徴は最大動力点ＭＰＰを２つの
パラメータすなわち“太陽日照量の強さ”と“太陽電池
の温度”の凾数として決定し、コンピュータによって操
作点の条件を設定することである。直流コンバータの入
力抵抗は例えば船舶のプロペラのような電気モータに動
力を供給するエネルギー蓄積装置を充電するのに適合さ
せる。これらの決定パラメータは考慮され、かつ実際の
目的では船舶の推進に光電装置の最適な応用である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】太陽電池の電気エネルギ
ーは直流コンバータ５によって供給し、マイクロコンピ
ュータ７の助けによって直流コンバータ５の入力抵抗を
太陽の日照量と太陽セルの温度に応じて太陽電池の最大
動力点ＭＰＰに常に適合させるようにしたものである。
【０００７】
【作 用】マイクロコンピュータ７の助けによって直流
コンバータ５の入力抵抗を太陽の日照量と太陽セルの温
度に応じて太陽電池の最大動力点ＭＰＰに常に適合させ
る。
【０００８】
【実施例】船舶の推進系（船舶は図示せず）はプロペラ
１或いは数個の同様な使用されるプロペラの１つのプロ
ペラ１を有する。プロペラ１は電気モータ２の駆動軸に
回動すべく固定されている。電気エネルギーは電気モー
タ２に直流交流コンバータ３を通して供給され、このコ
ンバータ３は多数のエネルギーを蓄積するバッテリ４か
ら電気エネルギーを引込み、このバッテリ４は直流コン
バータ５によって電気エネルギーを充電され、この電気
エネルギーは複数個の太陽セルを有する太陽電池６によ
って得られる。
【０００９】この装置のマイクロコンピュータ７にはリ
ミティングバリューメモリ８とデータフィールド９があ
り、これらには発電電圧信号１２、発電電流信号１３、
バッテリ電圧信号１４、バッテリ充電電流信号１５、太
陽の日照量を測定するためのパイロットセル１０の測定
値信号１６，１７、太陽電池における温度センサ１１の
測定値信号１８が入力される。マイクロコンピュータ７
におけるリミティングバリューメモリ８とデータフィー
ルド９の信号処理より制御信号１９が得られ、これは直
流コンバータ５に供給される。
【００１０】直流コンバータ５の入力抵抗は特定の作動
範囲内で自由に変化できる。このコンバータ５の出力電
圧は抵抗の電圧に従い、制御入力装置によって調整され
る。この制御入力はマイクロコンピュータ７のシステム
のオーバーライド（ｏｖｅｒｒｉｄｅ）のインタフェー
スを形成する。
【００１１】太陽電池６の非直線特性は一定に変化しま
たその形状も変化するので最終制御要素としての直流コ
ンバータ５の閉鎖制御ループの設計用の仮の値を記載す
ることは可能でない。
【００１２】記載された推進系において太陽電池６が経
済的に最適に最大動力点ＭＰＰにおいて動作するような
制御アルゴリズムは発展しかつプログラムされている。
この系において電圧と電流は直流コンバータ５の出力で
測定されかつマイクロコンピュータ７に供給される。こ
れらの値より動力は計算され、これによって直流コンバ
ータ５はエネルギー蓄積バッテリ４系に送る。この動力
は最適の動力を得る故に太陽電池６の最適エネルギー効
率を得るために最大にせねばならない。
【００１３】この系がスタートしたとき、制御信号値は
マイクロコンピュータ７によって初期値に設定され、直
流コンバータ５の入力抵抗である。有効なＭＰＰの位置
は知られてないので、制御信号及び直流コンバータ５の
入力抵抗が変化しなければならない値は記載することが
できない。制御信号の値は最大のステップ幅Ｗで増加
し、電圧と電流は一回以上測定され、動力が決定され
る。若し動力がより大きいなら探査はステップ幅Ｗによ
ってより正しく、電流と電圧は再び測定される。若し動
力が小さくなったら、探査の方向は悪く、制御信号はス
テップ幅Ｗによって減少する。電圧と電流はもう一度測
定され、計算された動力は記載した値と比較される。
【００１４】ステップ幅Ｗは大きいので、太陽電池６の
特性線をカバーするのに長くは要しない。更にこの手続
きは任意のローカルの最大は飛ばされ、絶対最大の領域
が決定されることを確保する。
【００１５】若し作動点がＭＰＰを超えたなら探査の方
向は逆にしてこのＭＰＰを反対方向に横切る。操作点は
故に実際のＭＰＰを中心として振動する。大きなステッ
プ幅故にこの振動点は未だこの実際のＭＰＰから比較的
遠く離れている。若し上述のようにこのＭＰＰが２つの
方向で横切られたら次にステップ幅は半分にし、最適化
が継続される。ステップ幅の半分化は最小の可能なステ
ップ幅になるまで継続される。このようにして操作点は
できるだけＭＰＰに接近するようにもたらせる。
【００１６】若し動力効率が変化せず、ＭＰＰの位置が
安定に残っていたら、制御信号値の不連続な調整により
実際の操作点はＭＰＰを中心として最小のステップ幅で
振動する。ＭＰＰは故に決して正確に決定することはで
きない。最大の動力領域は決定され、実際の最大値はこ
の領域の中心にある。リミティングバリューメモリ８は
今導入され、これにおいて最大動力の領域の最後の２つ
の反転点がＭＰＰで常に公知である。探査過程の最後に
おいて、これはステップ幅は最小で動力効率が一定であ
る限りにおいて探査過程は中断し、算術平均が最大動力
の最後の有効範囲の２つの制限値から計算される。この
算術平均は瞬間的ＭＰＰの制御信号の値で、直流コンバ
ータ５に設定される。
【００１７】この探査過程は動力効率が設定された値に
変化するまでスイッチオフされる。小さな変化があると
きにできるだけ迅速に新しいＭＰＰに正確に設定させる
ために探査過程は最小のステップ幅で継続される。同じ
方向の探査ステップの所定数の後のみステップ幅は２倍
となり、多くて最大ステップ幅Ｗである。次の操作に最
適化過程を促進するために発見されたＭＰＰ値はデータ
フィールド９にファイルされる。ＭＰＰの決定一方また
制御信号値の決定のため、他方太陽の日照量及び電池温
度はＭＰＰの位置を決定するパラメータとして必要とさ
れる。
【００１８】日照量は少なくとも１つのいわゆるパイロ
ットセル１０の助けで決定される。このパイロットセル
１０は参照セルとして正確に校正され、これは短絡され
た状態で操作する。この短絡電流は日照量の大きさの直
接の測定で光電太陽電池６によって正確に処理すること
ができる。日照量に関してはパイロットセル１０は太陽
電池６と同じ位置で同様の予備条件を想定することがで
きる。反復のためには少なくとも２つのパイロットセル
１０を用いるのが良い。
【００１９】電池温度は２つの温度センサ１１で測定さ
れ、これらは太陽電池６の多くの後側に糊付けされる。
これらの値はマイクロコンピュータ７に供給され、太陽
電池の測定された日照量及び測定は各操作点で述べるこ
とができる。
【００２０】各ＭＰＰが発見される度毎に探査過程が終
了することが可能であったときに発見された関連するＭ
ＰＰはデータフィールド９にファイルされる。このよう
にするときこのＭＰＰの制御信号の値はフィールド要素
にファイルされ、またフィールド要素決定のための索引
値は日照量値でかつ電池温度値である。
【００２１】この“短絡電流”索引値は日照量測定値と
してデータフィールド９に絶対値としてファイルされ
る。他方“電池温度”索引値は実際の電池温度に対する
相対値としてファイルされ、±×℃の温度範囲に制限さ
れる。個々の大きさの温度窓はこれらの装置によって固
定されている。この温度窓の外のＭＰＰ値はクリヤさ
れ、温度の変動によるＭＰＰ値は無効となり、データフ
ィールド９から消え、有効な値に置き換えられる。これ
らの装置によって系の電池或いは他の関連する部品の経
年変化は自動的に考慮される。
【００２２】若し探査がスタートするか或いは新たにス
タートするならＭＰＰ値は瞬間的温度と日照量に有効で
ある。若しこのような有効なＭＰＰが発見されたなら制
御信号値は直ちに設定され、これにより電池はこのＭＰ
Ｐで操作される。この探査過程は故に除去される。若し
有効なＭＰＰ値が発見されなければ、ＭＰＰの探査は上
述のようにして行われる。
【００２３】太陽電池或いはパイロットセル上の影或い
は部分的な影によってＭＰＰデータフィールド９に書か
れる悪い値を阻止するため、各エントリーの前に真偽テ
ストが行われる。入力量としての太陽電池６、パイロッ
トセルの短絡電流及び電池温度の近似の特性の装置によ
ってＭＰＰにおける予想される出力が±１０％の精度で
計算することができる。これはＭＰＰ制御には余りにも
不正確であるが、真偽テストには全く充分である。デー
タフィールド９への予想されるＭＰＰの各エントリーの
前に実際の電池出力、計算された電池電圧及び電池電流
が前述の計算手段によって予想される出力と比較され
る。若し実際の出力が計算されたものから±１０％以上
外れてなければ値はもっともらしく、データフィールド
９に入るが、若しそうでなければ探査過程が継続され
る。この真偽テストは制御信号値が値を表にする手段に
よって送られる前に実行される。これらの手段によって
パイロットセル或いは太陽電池の影による不正確な操作
点が設定されるのを阻止することができる。
【００２４】若しバッテリが完全充電されて最終の充電
電圧に到達したとき、直流コンバータ５の入力抵抗は無
負荷操作の方向に動いて、太陽電池６の過充電を阻止す
る。マイクロコンピュータ７は最早ＭＰＰの設定や探査
する能力を持たない。最終充電電圧に到達したときデー
タフィールド９における予想されるＭＰＰのエントリー
は阻害される。
【００２５】上記のプラントの助けで得たバッテリ４内
に蓄積されたエネルギーはプロペラ１の推進に役立つの
みならず船舶を推進することは明らかである。本発明は
動力プラントに関連して応用できる。このような場合直
流交流コンバータ３はプロペラ１の電気モータ２に結合
せず、生産された動力は例えばバッテリ４の代わりに電
気ネットワークに供給される。例えば電気ネットワーク
に接続されない消費者は実際の要求に関して最大の動力
点で常に動作するので合理的に装置を操作できる。
【００２６】
【発明の効果】本発明により最大最適のエネルギー効率
を得ることのできる光電エネルギー装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光電流ボート推進系の各部分と最適のエネルギ
ー管理を示すブロック図である。
【図２】本発明の部品として用いる形状の直流コンバー
タの作動範囲に関する電池の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
５ 直流コンバータ ７ マイクロコンピュータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年７月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 7/35 Ｆ 9060−5Ｇ Ｈ０２Ｐ 7/00 Ｌ 9063−5Ｈ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 太陽電池の電気エネルギーは直流コンバ
    ータ（５）によって供給し、マイクロコンピュータ
    （７）の助けによって直流コンバータ（５）の入力抵抗
    を太陽の日照量と太陽セルの温度に応じて太陽電池の最
    大動力点ＭＰＰに常に適合させるようにしたことを特徴
    とするエネルギー発生装置特に太陽電池で供給されるプ
    ロペラ型船舶用推進装置。
  2. 【請求項２】 直流コンバータ（５）の出力における電
    圧と電流のセンサの信号（１４ ，１３）でエネルギー
    蓄積装置（４）に供給される動力をマイクロコンピュー
    タ（７）で計算し、この電圧と電流から計算された動力
    が変化したとき、マイクロコンピュータ（７）における
    制御信号（１９）によって直流コンバータ（７）の入力
    抵抗は或る量変化し、これによって操作点をＭＰＰに対
    応させる請求項１記載のエネルギー発生装置特に太陽電
    池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置。
  3. 【請求項３】 装置がスタートしてセンサの信号（１
    ３，１４）で測定されかつ直流コンバータ（５）によっ
    てエネルギー蓄積装置（４）に運ばれる動力が変化した
    とき、制御信号（１９）の変化によって探査過程が始ま
    り、特定の操作範囲内に太陽電池（６）の最大動力点が
    得られるように方向とステップ幅が可変である請求項１
    記載のエネルギー発生装置特に太陽電池で供給されるプ
    ロペラ型船舶用推進装置。
  4. 【請求項４】 マイクロコンピュータ（７）は太陽電池
    （６）の出力のリミティングバリューメモリ（８）を含
    み、この範囲の制限点の算術平均とＭＰＰの正確な値を
    決定してこの値に制御信号（１９）を調節するようにし
    た請求項１記載のエネルギー発生装置特に太陽電池で供
    給されるプロペラ型船舶用推進装置。
  5. 【請求項５】 マイクロコンピュータ（７）はＭＰＰ値
    のデータフィールド（９）を含み、装置の動作中そのＭ
    ＰＰ値を見出して制御信号（１９）の値を表現し、日照
    量の値によって固定し、パイロットセル（１０）の測定
    値、温度センサ（１１）で測定された太陽電池（６）の
    温度値は蓄積され、探査過程の始動で更新の上制御信号
    （１９）を直ちに日照量と電池温度に有効な値に調整し
    てＭＰＰに対応させるようにした請求項１記載のエネル
    ギー発生装置特に太陽電池で供給されるプロペラ型船舶
    用推進装置。
  6. 【請求項６】 温度センサ（１１）で測定された電池温
    度の値はデータフィールド（９）に瞬間的な電池温度を
    中心として±×℃の範囲内のＭＰＰ値の索引値として蓄
    積されて残り、この範囲外の温度値、ＭＰＰ値はクリヤ
    され、これによって電池の温度変動によって起こる古い
    無効なＭＰＰ値はクリヤされ、太陽電池或いは装置の他
    の重要な部分の経年変化は決定され自動的に補償される
    ようにした請求項１記載のエネルギー発生装置特に太陽
    電池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置。
  7. 【請求項７】 ＭＰＰ値がデータフィールド（９）に夫
    々エントリする前にマイクロコンピュータ（７）による
    真偽テストが電池電圧値、電池電流値から計算された実
    際の電池出力より理論的に計算された電池出力と比較す
    ることによって実行され、真偽テストを通らなかった値
    はデータフィールド（９）に取込まれないようにした請
    求項１記載のエネルギー発生装置特に太陽電池で供給さ
    れるプロペラ型船舶用推進装置。
  8. 【請求項８】 パイロットセル（１０）或いは太陽電池
    （６）の影による為の操作点が設定されるのを阻止する
    ため表にされた値によって制御信号値が夫々調整される
    前に真偽テストが実行され、値が真偽テストを通らなか
    った場合探査過程が再びスタートするか継続されるよう
    にした請求項６記載のエネルギー発生装置特に太陽電池
    で供給されるプロペラ型船舶用推進装置。
  9. 【請求項９】 蓄積装置（バッテリ４）からエネルギー
    を供給される電気モータ（２）とプロペラ（１）のある
    船舶の推進装置と関連してその太陽電池（６）の充電エ
    ネルギーは直流コンバータ（５）によって提供される請
    求項１記載のエネルギー発生装置特に太陽電池で供給さ
    れるプロペラ型船舶用推進装置。
  10. 【請求項１０】 センサによって測定されたバッテリの
    最終充電電圧が達成されたとき制御信号（１９）の値は
    太陽電池（６）の無負荷電圧の方向に変化することを特
    徴とする請求項９記載のエネルギー発生装置特に太陽電
    池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置。
  11. 【請求項１１】 データフィールド（９）内に入る値は
    バッテリの最終充電電圧が達成されたときに阻止される
    請求項１０記載のエネルギー発生装置特に太陽電池で供
    給されるプロペラ型船舶用推進装置。
JP3129292A 1990-06-02 1991-05-31 エネルギー発生装置特に太陽電池で供給されるプロペラ型船舶用推進装置 Pending JPH0573162A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE40178609 1990-06-02
DE4017860A DE4017860A1 (de) 1990-06-02 1990-06-02 Energiegewinnungsanlage, insbesondere propeller-schiffsantrieb, mit speisung durch einen solargenerator

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JPH0573162A true JPH0573162A (ja) 1993-03-26

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CN (1) CN1060937A (ja)
AU (1) AU643018B2 (ja)
BR (1) BR9102241A (ja)
CA (2) CA2043653A1 (ja)
DE (1) DE4017860A1 (ja)
FI (1) FI912636A7 (ja)
HU (1) HU911757D0 (ja)
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