DE102007005352A1

DE102007005352A1 - Generatorsysteme und entsprechende Verfahren

Info

Publication number: DE102007005352A1
Application number: DE102007005352A
Authority: DE
Inventors: Dennis John Mukwonago Cerney; David Paul Waukesha Serdynski; John Gordon Hartford Marx; Jonathan Waukesha Zick; Andrew G. Brookfield Gongola
Original assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Current assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2007-08-23
Also published as: US7781902B2; GB2434928A; CN101102050A; US20070182158A1; GB0702027D0; GB2434928B

Abstract

Es wird ein Generatorsatz angegeben. In einer Ausführungsform umfasst der Generatorsatz einen Verbrennungsmotor, einen Gleichstromgenerator, eine oder mehrere Akkuzellen und einen Wechselrichter. Der Gleichstromgenerator ist mit dem Motor verbunden und erzeugt einen Gleichstrom. Die Akkuzellen geben den gespeicherten Gleichstrom aus und können unter Verwendung des Gleichstroms aus dem Gleichstromgenerator wiederaufgeladen werden. Der Wechselrichter ist elektrisch mit dem Gleichstromgenerator und den Akkuzellen verbunden. Der Wechselrichter wandelt den durch den Gleichstromgenerator erzeugten Gleichstrom und den aus der einen oder den mehreren Akkuzellen ausgegebenen Gleichstrom zu einem Wechselstrom um. Der Wechselstrom ist für die Verwendung durch eine Last verfügbar.

Description

Verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US-Anmeldung mit der Nummer 60/764,707 und dem Einreichungsdatum vom 2. Februar 2006, deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Generatoren. Insbesondere betreffen einige Ausführungsformen der Erfindung Generatoren, die Leistung zu einer Last aus mehreren Quellen vorsehen. Andere Ausführungsformen der Erfindung betreffen elektrische Generatorsysteme, die eine zusätzliche integrierte Einrichtung umfassen.

Hintergrund

Elektrische Generatorsätze sorgen für eine elektrische Stromversorgung an entfernten Orten oder an Orten, an denen kein Zugriff auf eine Netzstromversorgung verfügbar ist. Generatorsätze können auch eine Quelle für eine Notstromversorgung bei einem Netzstromausfall vorsehen. Einige Generatorsätze können derart dimensioniert sein, dass sie von einem Ort zu einem anderen Ort transportiert werden können. Derartige transportierbare Generatorsätze umfassen gewöhnlich einen Verbrennungsmotor, der mit einer synchronen Lichtmaschine oder einem Gleichstromgenerator verbunden ist.

Herkömmlicherweise muss der Motor eines Generatorsatzes unabhängig von der Last mit einer konstanten Geschwindigkeit betrieben werden, um eine nutzbare Stromquelle vorzusehen. Der konstante Betrieb des Motors kann zusätzliche Geräusche erzeugen und zusätzlichen Kraftstoff verbrauchen, auch wenn die tatsächliche Nutzung der Leistung aus dem Generatorsatz gering ist (oder überhaupt nicht gegeben ist).

Zusammenfassung

In einer Ausführungsform umfasst ein Generatorsatz einen Verbrennungsmotor, einen Gleichstromgenerator, eine oder mehrere Akkuzellen und einen Wechselrichter. Der Gleichstromgenerator ist mit dem Motor verbunden und erzeugt einen Gleichstrom. Die eine oder die mehreren Akkuzellen geben einen gespeicherten Gleichstrom aus und können unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator wiederaufgeladen werden. Der Wechselrichter ist elektrisch mit dem Gleichstromgenerator und der einen oder den mehreren Akkuzellen verbunden. Der Wechselrichter wandelt den durch den Gleichstromgenerator erzeugten Gleichstrom und den aus der einen oder den mehreren Akkuzellen ausgegebenen Gleichstrom zu einem Wechselstrom. Der Wechselstrom ist für die Nutzung durch eine Last verfügbar.

In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Generatorsatz einen Verbrennungsmotor, einen Gleichstromgenerator, eine oder mehrere Akkuzellen, eine Akkuladeeinrichtung und einen Wechselrichter. Der Gleichstromgenerator ist mit dem Motor verbunden und erzeugt einen Gleichstrom. Die eine oder die mehreren Akkuzellen geben gespeicherten Gleichstrom aus und können unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator wiederaufgeladen werden. Die Akkuladeeinrichtung lädt die eine oder die mehreren Akkuzellen auf und wird durch eine externe Stromversorgung mit Strom versorgt. Der Wechselrichter ist elektrisch mit dem Gleichstromgenerator und mit der einen oder den mehreren Akkuzellen verbunden. Der Wechselrichter wandelt den durch den Gleichstromgenerator erzeugten Gleichstrom und den aus der einen oder den mehreren Akkuzellen ausgegebenen Gleichstrom zu einem Wechselstrom. Der Wechselstrom ist für die Verwendung durch eine Last verfügbar.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Generatorsatz einen Verbrennungsmotor, eine Lichtmaschine, die mit dem Motor verbunden ist, um Strom zu erzeugen, und eine Pumpe, die mit dem Motor verbunden ist, um eine Flüssigkeit oder ein Gas zu komprimieren.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Systems, das einen beispielhaften hybriden Generator umfasst.
2 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Systems, das einen beispielhaften hybriden Generator umfasst.
3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Multifunktions-Generatorsystems.
4A ist eine Vorderansicht eines Generatorsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4B ist eine Ansicht von rechts des Generatorsatzes von 4A.
4C ist eine Ansicht von hinten des Generatorsatzes von 4A.
4D ist eine Ansicht von links des Generatorsatzes von 4A.
Ausführliche Beschreibung
Bevor Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, soll darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details des Aufbaus und auf die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung genannt oder in den folgenden Zeichnungen gezeigt werden. Die Erfindung kann auch durch andere Ausführungsformen realisiert und auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
Weiterhin ist zu beachten, dass die hier verwendete Terminologie lediglich erläuternd ist und nicht als beschränkend aufzufassen ist. Unter „enthalten", „umfassen" oder „aufweisen" ist zu verstehen, dass anstelle oder zusätzlich zu den in Zusammenhang damit genannten Elementen auch andere äquivalente oder zusätzliche Elemente vorgesehen sein können. Soweit nicht anders spezifiziert, sind unter „montiert", „verbunden", „gehalten" und „gekoppelt" sowohl direkte als auch indirekte Montagen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen zu verstehen. Außerdem sind „verbunden" und „gekoppelt" nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Einige Ausführungsformen der Erfindung betreffen allgemein Generatorsätze, die Leistung für eine Last aus mehreren Quellen vorsehen. In einer Ausführungsform umfasst ein Generatorsatz einen Motor und einen oder mehrere Akkus, die jeweils eine separate Stromquelle für eine Last vorsehen können. Der Motor kann auch verwendet werden, um die Akkus aufzuladen, sodass die Akkus Strom für die Last vorsehen können, wenn der Motor nicht betrieben wird. Die hier angegebenen Ausführungsformen können deshalb die Geräuscherzeugung eines gewöhnlichen Generators reduzieren, indem sie die Betriebsdauer des Generators (wie unten beschrieben) reduzieren. Außerdem kann durch einen kürzeren Motorbetrieb die Effizienz erhöht werden, der Kraftstoffverbrauch reduziert werden und die durch das Verbrennen des Kraftstoffs verursachte Luftverschmutzung reduziert werden.
1 ist ein Blockdiagramm eines Systems 100, das einen Generatorsatz 105 und eine Last 110 umfasst. Der Generatorsatz 105 von 1 umfasst allgemein einen Motor 115, einen Gleichstromgenerator oder eine Lichtmaschine mit Gleichrichter 120, einen Wechselrichter 125 und einen oder mehrere Akkus 130. In anderen Ausführungsformen kann der Generatorsatz 105 anders konfiguriert sein. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform der eine oder die mehreren Akkus 130 extern zu dem Generatorsatz 105 angeordnet sein.
Die Größe und die Kapazität des Motors 115 sind variabel und hängen von der Größe der erwarteten Last 110 ab. Eine relativ große Last 110 kann einen relativ großen Motor erforderlich machen. Entsprechend erfordert eine kleinere Last 110 einen relativ kleineren Motor. Außerdem kann die Größe des Motors 115 von der gewünschten Beweglichkeit des Generatorsatzes 105 abhängen. Zum Beispiel kann der Motor 115 ein Verbrennungsmotor mit einer derartigen Größe sein, dass der Generatorsatz 105 einfach von einer Position zu einer anderen Position bewegt werden kann (d.h. ein tragbarer Generatorsatz ist). In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Motor 115 ein 2,4 PS-Motor, der eine Ausgabeleistung von 3000 Watt erzeugt. Es sind aber auch andere Motorgrößen möglich (z.B. ein 6 PS-Motor). In einigen Ausführungsformen ist der Motor 115 ausgebildet, um mit einer einzigen Geschwindigkeit (z.B. 3600 Umdrehungen pro Minuten (U/min)) betrieben zu werden.
Der Gleichstromgenerator 120 verwendet die durch den Motor 115 vorgesehene mechanische Bewegung, um einen Gleichstrom zu erzeugen. Derartige Generatoren sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Die Ausgabe des Gleichstrommotors 120 ist wenigstens teilweise von der Größe und dem Betrieb des Motors 115 abhängig. In einigen Ausführungsformen ist der Gleichstromgenerator als eine Kombination aus einer Wechselstrom-Lichtmaschine mit einem Gleichrichter implementiert.
In einigen Ausführungsformen wandelt der Wechselrichter 125 den Gleichstrom zu einem 60 Hz/120 V-Wechselstrom. In anderen Ausführungsformen kann der Wechselrichter einen Strom mit einer anderen Frequenz und/oder einer anderen Spannung vorsehen. Zum Beispiel kann der Wechselrichter 125 den Gleichstrom zu einem 50 Hz/240 V-Wechselstrom wandeln.
Die Akkus 130 können verschiedene Spannungswerte und verschiedene chemische Zusammensetzungen aufweisen. Außerdem können die Akkus 130 verschiedenen Typen angehören. Zum Beispiel sind die Akkus 130 in einer Ausführungsform 18 V-Nickel-Cadmium-Akkupacks. In anderen Ausführungsformen können die Akkus 130 dagegen andere Spannungswerte aufweisen (z.B. 12 V, 24 V, 28 V, usw.), andere chemische Zusammensetzungen aufweisen (z.B. Bleisäure, Nickel-Metall-Hydrid, Lithium-Ionen usw.) oder andern Typen angehören (z.B. Hochleistung, Start oder Mehrzweck). Die Akkus 130 können auch eine Kombination von Akkus mit beliebigen der oben beschriebenen oder anderen nicht hier beschriebenen Nennleistungen, chemischen Zusammensetzungen und Typen umfassen. In einer Ausführungsform sind die Akkus 130 in dem Generatorsatz 105 integriert oder untergebracht. In anderen Ausführungsformen 130 können die Akkus modulare Einheiten sein, die zu dem Generatorsatz 105 hinzugefügt oder von demselben entfernt werden können (z.B. wiederaufladbare, kabellose Elektrowerkzeug-Akkupacks). Die Akkus 130 speichern und geben eine große Strommenge aus. Dieser Strom kann verwendet werden, um Leistung für die Last 110 vorzusehen oder große Lasten zu starten, was weiter unten im größeren Detail beschrieben wird.
Während der Nutzung sieht der Motor 115 die mechanische Kraft vor, die erforderlich ist, um den Generator 120 anzutreiben. Der Gleichstromgenerator 120 sieht eine Gleichspannung für den Wechselrichter 125 vor, der die Gleichspannung (wie oben beschrieben) zu einem 120 oder 240 V-Strom wandelt, der verwendet werde kann, um die Last 110 zu betreiben. In einigen Ausführungsformen kann auch eine Schaltung vorgesehen sein, die gestattet, dass eine Gleichstromlast 110 direkt Strom aus dem Gleichstromgenerator 120 erhält. Der Gleichstromgenerator 120 sieht auch eine Gleichspannung für die Akkus 130 vor, wobei die Akkus 130 aufgeladen werden, bis sie eine bestimmte Kapazität erreichen. Sobald die Akkus 130 wenigstens teilweise aufgeladen sind, können die Akkus 130 eine Gleichspannung zu dem Wechselrichter 125 geben, der die Gleichspannung zu einem Strom für die Last 105 wandelt. Die Akkus 130 können auch eine vorher vorhandene Ladung aufweisen.
In einer Ausführungsform sieht der Gleichstromgenerator 120 nur so viel Spannung für den Wechselrichter 125 vor, wie erforderlich ist, um die Last 110 zu bedienen, und leitet die verbleibende Spannung an die Akkus 130 weiter, um dieselben aufzuladen (wenn die Akkus 130 nicht bereits aufgeladen sind). Der Motor 115 und der Generator 120 werden weiter betrieben, bis die Akkus 130 vollständig aufgeladen sind oder auf einen anderen vordefinierten Zustand aufgeladen wurden. Wenn die Akkus 130 einen vollständig aufgeladenen oder anderen vordefinierten Zustand erreichen (z.B. 90% der vollen Kapazität), kann der Motor 115 unabhängig von der Last 110 heruntergefahren werden. Der Wechselrichter 125 führt dann Strom nur aus den Akkus 130 zu der Last 110. Die Stromzufuhr zu der Last 110 wird bei diesem Übergang nicht wesentlich unterbrochen. Bei relativ leichten Lasten 110 können die Akkus 130 Strom für eine relativ längere Zeitdauer als bei schwereren Lasten 110 vorsehen. In einigen Ausführungsformen ist eine Schaltung in dem Generatorsatz 105 enthalten, die die Stromentnahme aus jedem Akku 130 ausgleicht. Nachdem die Akkus 130 zu einem vorbestimmten Zustand (z.B. 5% der vollständigen Kapazität) aufgeladen wurden, kann der Motor 115 neu gestartet werden, um die Last 110 mit Strom zu versorgen und die Akkus 130 aufzuladen. Der Zustand von einem oder mehreren der Akkus (d.h. wie viel der Akkuladung übrig bleibt) wird in wenigstens einer Ausführungsform durch eine Schaltung in dem Wechselrichter 125 bestimmt. In anderen Ausführungsformen kann der Zustand der Akkus durch einen anderen Mechanismus oder eine andere Schaltung (z.B. eine direkt in den Akkus 130 integrierte Beobachtungseinrichtung) bestimmt werden.
In einer alternativen Ausführungsform führt der Gleichstromgenerator 120 keine Spannung zu dem Wechselrichter 125 zu und leitet die gesamte Spannung zu den Akkus 130, um dieselben aufzuladen. Der Betrieb des Motors 115 wird fortgesetzt, bis die Akkus 130 einen vorbestimmten Spannungspegel (d.h. eine volle Kapazität, eine Kapazität von 95% usw.) erreichen. Sobald die Akkus 130 ausreichend aufgeladen sind, wird der Motor 115 heruntergefahren. In dieser alternativen Ausführungsform wird die Gleichspannung nur durch die Akkus 130 zu dem Wechselrichter 125 zugeführt.
Die Akkus 130 können eine große Strommenge speichern und abgeben. Dieser Strom kann zum Beispiel verwendet werden, um den Motor 115 des Generators 115 zu starten oder um eine große Strommenge für ein oder mehrere elektrisch mit dem Generator 105 verbundene Geräte vorzusehen. Gelegentlich erfordern Lasten (z.B. der Motor 115 und die Last 110) eine große Menge an augenblicklicher Leistung (auch als Stromstoß bezeichnet). Die Stoßrate bzw. die Menge der augenblicklichen Leistung, die ein Generatorsatz unterstützen kann, wird manchmal durch die Strommenge begrenzt, die augenblicklich durch den Motor erzeugt werden kann. In einigen Ausführungsformen der vorliegende Erfindung wird die Stoßrate jedoch durch die Größe und/oder die Fähigkeiten der Akkus 130 und des Wechselrichters 125 bestimmt. Durch einen Generator (wie etwa den Generator 115), der einen Wechselrichter 125 und einen oder mehrere Akkus 130 umfasst, kann eine relativ höhere Stoßrate gewonnen werden als durch einen Generator, der keine Akkus und keinen Wechselrichter umfasst.
2 zeigt ein zweites System 200, das einen Generatorsatz 205, eine externe Stromversorgung bzw. Quelle 210 und die Last 110 umfasst. Der Generatorsatz 205 umfasst den Motor 115, den Gleichstromgenerator 120, den Wechselrichter 125, die Akkus 130 und eine Akkuladeeinrichtung 215.
Der Generatorsatz 205 ist ähnlich wie der Generatorsatz 105 konfiguriert. Durch das Hinzufügen der externen Stromversorgung 210 und der Akkuladeeinrichtung 215 können unter anderem die Akkus 130 des Generatorsatzes 205 aufgeladen werden, ohne den Motor 115 oder den Generator 120 zu betreiben. Die externe Stromversorgung 210 sieht eine Leistung für die Akkuladeeinrichtung 215 vor, die die Akkus 130 auflädt. Zum Beispiel kann ein Arbeiter, der den Generatorsatz 205 an einer Arbeitsstätte einsetzt, die externe Stromversorgung 210 verwenden (d.h. die Akkuladeeinrichtung 215 an eine Steckdose anschließen), wenn der Generatorsatz 205 nicht anderweitig genutzt wird (d.h. während einer Pause, nachts, usw.), um einen oder mehrere Elektrowerkzeugakkus 130 aufzuladen, ohne den Motor 115 oder den Generator 120 laufen zu lassen.
In einer anderen Ausführungsform können die Akkus 130 wie weiter oben beschrieben mehrere unterschiedliche Typen von Akkus umfassen, die in dem Generatorsatz 205 integriert sind und von dem Generatorsatz 205 entfernt werden können. Dabei kann ein Typ von Akku, der eine vorhandene Ladung aufweist und in den Akkus 130 enthalten ist, verwendet werden um einen in den Akkus 130 enthaltenen anderen Typ von Akku aufzuladen. Zum Beispiel können der Motor 115 und der Generator 120 verwendet werden, um einen ersten Typ von Akku (z.B. einen gedichteten Bleisäureakku) unter den Akkus 130 aufzuladen. Der erste Typ von Akku kann dann verwendet werden, um einen zweiten Typ von Akkus (z.B. einen entfernbaren, wiederaufladbaren Elektrowerkzeugakku) unter Verwendung der Akkuladeeinrichtung 215 aufzuladen, ohne den Motor 115 und den Generator 120 zu verwenden.
Die Generatorsätze 105 und 205 können auch andere Merkmale umfassen. Zum Beispiel können die Generatorsätze 105 und 205 in einer Ausführungsform einen Akkuladeinitiator (nicht gezeigt) umfassen. Der Akkuladeinitiator wird verwendet, um eine vollständige (oder anders definierte) Ladung der Akkus 130 zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Anforderung zu veranlassen. Zum Beispiel kann ein Benutzer den Akkuladeinitiator nach der Nutzung der Generatorsätze 105 und 205 betätigen, um sicherzustellen, dass die Akkus 130 vollständig für die nächste Nutzung aufgeladen sind.
Die Generatorsätze 105 und 205 können auch einen Anschluss umfassen, der betrieben werden kann, um eine Eingabe von einem Fahrzeug zu empfangen (z.B. einen 12 V-Gleichstromanschluss). Dabei kann der Generatorsatz 205 unter Verwendung des Stroms aus dem Fahrzeug gestartet werden. Der Anschluss kann auch für ein Fahrzeug mit einem Wechselrichter (z.B. ein Lastfahrzeug) angepasst werden.
In einigen Ausführungsformen enthalten die Generatorsätze 105 und 205 auch eine Kraftstoff-Messeinrichtung (nicht gezeigt). Die Kraftstoff-Messeinrichtung kann verwendet werden, um die für den Motor 115 verfügbare Mange an Kraftstoff und die in den Akkus 130 gespeicherte Menge an Energie zu messen. Dabei kann die Strommenge, die durch die Generatorsätze 105 und 205 (ohne Nachtanken) erzeugt werden kann, unter Prüfung der Kraftstoff-Messeinrichtung bestimmt werden.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die Generatorsätze 105 und 205 einen elektrischen Antriebsmotor, der Räder antreibt, die mit den Generatorsätzen 105 und 205 verbunden sind. Die elektrisch angetriebenen Räder bieten bessere Bewegungsmöglichkeiten, indem sie einen Transport des Generators (bei zum Beispiel einem Generatorsatz mit einem Transportantrieb) unterstützen. In einigen Ausführungsformen bezieht der elektrische Antriebsmotor Leistung aus den Akkus 130. Dabei kann der elektrische Antriebsmotor Steuerelemente (Vorwärts, Rückwärts, usw.) in den Griffen des Generatorsatzes umfassen.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die Generatorsätze 105 und 205 eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt), die eine Vielzahl von Operationen und Funktionen der Generatorsätze 105 und 205 steuert. Zum Beispiel bestimmt in einer Ausführungsform eine Steuereinrichtung die Ladung der Akkus 130 und fährt den Motor 115 herunter, wenn die Akkus 130 eine vorbestimmte Ladung (wie weiter oben beschrieben) erreichen. Außerdem kann die Steuereinrichtung den Motor 115 der Generatorsätze 105 und 205 starten, wenn die Ladung der Akkus 130 unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt. Zusätzliche Funktionen der Steuereinrichtung können eine Akkulast-Verteilungsfunktion umfassen, die die aus den Akkus 130 gezogene Leistung ausgleicht, sowie eine Wechselrichter-Bypassfunktion, die den Wechselrichter 125 für Gleichstromlasten umgeht. Es sind zahlreiche weitere Steuerfunktionen möglich.
In einigen Ausführungsformen können die Generatorsätze 105 und 205 den Generator und die Akkusysteme umfassen, die in der US-Patentanmeldung Nr. 60/722,792 vom 30. September 2005 und in der US-Patentanmeldung Nr. 09/941,192 vom 28. August 2001 (jetzt US-Patent Nr. 6,806,680) beschrieben sind, die hier beide unter Bezugnahme eingeschlossen sind.
Andere Ausführungsformen der Erfindung betreffen allgemein Generatorsysteme, die eine zusätzliche integrierte Einrichtung enthalten. In einer Ausführungsform umfasst ein Generatorsystem eine Stromquelle (z.B. eine oder mehrere Steckdosen) und einen integrierten Druckwäscher. In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Generatorsystem eine Stromquelle und einen integrierten Luftkompressor. Derartige Generatorsysteme mit integrierten Geräten können einen Motor, eine Lichtmaschine und eine Pumpe umfassen. Der Motor und die Lichtmaschine sehen eine Stromquelle sowie eine Leistungsquelle zum Betreiben der Pumpe vor. Die hier beschriebenen Ausführungsformen können die Anzahl der einzelnen Geräte reduzieren, die ansonsten zum Ausführen von verschiedenen Aufgaben erforderlich sind. Zum Beispiel kann ein Arbeiter, der eine Leistungsquelle und ein unter Druck stehendes Gas oder eine unter Druck stehende Flüssigkeit benötigt, mit weniger Geräten auskommen (d.h. es müssen nicht ein Generator und eine separat dazu vorgesehene Druckerzeugungsvorrichtung vorgesehen werden). Außerdem können die hier beschriebenen Ausführungsformen ein Generatorsystem vorsehen, das verschiedene Aufgaben kostengünstig ausführen kann.
3 zeigt ein Multifunktions-Generatorsystem 300, das einen Motor 305, eine Lichtmaschine 310 und eine Pumpe 315 umfasst. In einigen Ausführungsformen ist das Generatorsystem 300 derart dimensioniert, dass es relativ einfach von einem Ort zu einem andern Ort transportiert werden kann. Dementsprechend kann das Generatorsystem 300 eine oder mehrere Komponenten (z.B. einen Hebehaken, Räder, Griffe und ähnliches) umfassen, um das Transportieren des Generatorsystems 300 zu unterstützen (diese Komponenten sind nicht in 1 gezeigt). In einigen Ausführungsformen umfasst das Generatorsystem 300 weiterhin einen oder mehrere Tanks, die zum Beispiel verwendet werden können, um eine komprimierte Flüssigkeit und/oder Luft zu trennen und/oder zu speichern.
Die Größe und die Kapazität des Motors 305 sind variabel und hängen wenigstens teilweise von der Größe der erwarteten Last (nicht gezeigt) und der Größe und der Konfiguration der Pumpe 315 ab. Eine relativ große Last und/oder eine relativ große Pumpe 315 können einen relativ großen Motor 305 erfordern. Entsprechend erfordern eine kleinere Last und/oder Pumpe 315 einen relativ kleineren Motor 305. Außerdem kann die Größe des Motors 305 von der gewünschten Mobilität des Generatorsystems 300 abhängen. Zum Beispiel kann der Motor 305 derart dimensioniert sein, dass das Generatorsystem 300 einfach von einem Ort zu einem anderen Ort transportiert werden kann.
Die Lichtmaschine 310 verwendet die mechanische Bewegung, die durch den Motor 305 vorgesehen wird, um einen Wechselstrom zu erzeugen. Derartige Lichtmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Ausgabe der Lichtmaschine 310 hängt wenigstens teilweise von der Größe und dem Betrieb des Motors 305 ab. Außerdem kann die Lichtmaschine 310 in einigen Ausführungsformen durch eine Gleichstromquelle und einen Wechselrichter (nicht gezeigt) ersetzt werden, die in dieser Kombination einen Wechselstrom erzeugen. Derartige Kombinationen sind aus dem Stand der Technik bekannt. In anderen Ausführungsformen können andere Mechanismen (z.B. eine Gleichstromquelle und ein Umrichter) anstelle der Lichtmaschine 310 verwendet werden.
Die Pumpe 315 wird allgemein mechanisch durch den Betrieb des Motors 305 angetrieben, was nachfolgend im größeren Detail beschrieben wird. Daraus resultiert, dass die Konfiguration der Pumpe 315 wenigstens teilweise von der Größe des Motors 305 abhängt. Zum Beispiel kann ein relativ kleiner Motor 305 nicht in der Lage sein, eine relativ große Pumpe 315 zu betreiben. Die Konfiguration der Pumpe 315 kann auch von der Anwendung abhängen, für die die Pumpe 315 verwendet wird. Zum Beispiel wird die Pumpe 315 in einer Ausführungsform verwendet, um Luft für einen Luftkompressor (nicht gezeigt) zu komprimieren. In einer derartigen Ausführungsform können die zusätzlichen Komponenten des Luftkompressors in das Generatorsystem 300 integriert werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Pumpe 315 verwendet werden, um eine Flüssigkeit wie etwa Wasser für einen Druckwäscher (nicht gezeigt) zu komprimieren, dessen Komponenten ebenfalls in dem Generatorsystem 300 integriert sind. In anderen Ausführungsformen kann die Pumpe 315 verwendet werden, um verschiedene andere Gase oder Flüssigkeiten zu komprimieren (z.B. Dichtungsmittel, Farben, Pestizide, usw.).
Der Motor 305 wird verwendet, um Leistung für die Lichtmaschine 310 (z.B. für die Stromerzeugung) und die Pumpe 315 (z.B. zum Komprimieren oder Unterdrucksetzen von Flüssigkeiten und/oder Gasen) vorzusehen. In einigen Ausführungsformen ist der Motor 305 jedoch darauf beschränkt, zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur eine Funktion zu unterstützen. Zum Beispiel kann der Motor 305 Leistung für entweder die Lichtmaschine 310 oder die Pumpe 315, jedoch nicht gleichzeitig für die Lichtmaschine 310 und die Pumpe vorsehen. In anderen Ausführungsformen kann der Motor 305 konfiguriert sein, um die Lichtmaschine 310 und die Pumpe 315 gleichzeitig zu betreiben.
In einigen Ausführungsformen kann ein Benutzer die gewünschte Funktion des Generatorsystems 300 wählen. Zum Beispiel möchte ein Benutzer unter Umständen einen oder mehrere Tanks des Generatorsystems 300 unter Verwendung der Pumpe 315 mit einer Substanz laden (z.B. den Tank mit komprimierter Luft füllen). Nachdem der Tank gefüllt wurde, kann der Benutzer zu der Stromerzeugung durch die Lichtmaschine 310 wechseln. Wenn die komprimierte Substanz verbraucht ist, kann der Benutzer zurück zu dem Betrieb der Pumpe 315 wechseln. Eine derartige Möglichkeit des Funktionswechsels kann zum Beispiel durch einen Wahlschalter oder eine ähnliche Einrichtung implementiert werden.
In einigen Ausführungsformen können die Komponenten des Generatorsystems 300 verwendet werden, um verschiedene Aufgaben auszuführen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform ein Ventilator des Motors 305 verwendet werden, um den Motor 305 zu kühlen und eine Luftquelle für einen oder mehrere Tanks vorzusehen (z.B. für einen Lufttank). Andere Komponenten des Generatorsystems 300 können für verschiedene andere Funktionen verwendet werden.
4A–4D zeigen einen Generatorsatz 400 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In einigen Ausführungsformen kann der Generatorsatz 400 zum Beispiel die mit Bezug auf 1–3 beschriebenen Konzepte umfassen.
Vorstehend wurden bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Claims

Generatorsatz, der umfasst: einen Verbrennungsmotor, einen Gleichstromgenerator, der mit dem Motor verbunden ist und konfiguriert ist, um einen Gleichstrom zu erzeugen, eine oder mehrere Akkuzellen, die konfiguriert sind, um gespeicherten Gleichstrom auszugeben, wobei die eine oder die mehreren Akkuzellen betrieben werden können, um unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator wiederaufgeladen zu werden, und einen Wechselrichter, der elektrisch mit dem Gleichstromgenerator und mit der einen oder den mehreren Akkuzellen verbunden ist, wobei der Wechselrichter konfiguriert ist, um den durch den Gleichstromgenerator erzeugten Gleichstrom und den aus der einen oder den mehreren Akkuzellen ausgegebenen Gleichstrom zu einem Wechselstrom zu wandeln, der für die Verwendung durch eine Last verfügbar ist.
Generatorsatz nach Anspruch 1, der weiterhin eine Ladeanzeige umfasst, die konfiguriert ist, um eine Angabe zu der gespeicherten Gleichstrommenge vorzusehen, die für die Ausgabe durch die eine oder die mehreren Akkuzellen verfügbar ist.
Generatorsatz nach Anspruch 1, der weiterhin eine Ladebegrenzungseinrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um das Wiederaufladen der einen oder der mehreren Akkuzellen zu begrenzen, nachdem die eine oder die mehreren Akkuzellen einen vorbestimmten Schwellwert für den gespeicherten Strom erreicht haben.
Generatorsatz nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Akkuzellen konfiguriert sind, um mit einem tragbaren Elektrowerkzeug kompatibel zu sein.
Generatorsatz nach Anspruch 4, wobei die eine oder die mehreren Akkuzellen jeweils Lithium-Ionen-Zellen sind.
Generatorsatz nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Akkuzellen eine erste Gruppe von Akkuzellen und eine zweite Gruppe von Akkuzellen umfassen, wobei die erste Gruppe von Akkuzellen konfiguriert ist, um relativ permanent in dem Generatorsatz integriert zu sein, und wobei die zweite Gruppe von Akkuzellen konfiguriert ist, um aus dem Generatorsatz entnommen werden zu können, und mit einem tragbaren Elektrowerkzeug kompatibel ist.
Generatorsatz nach Anspruch 6, wobei die erste Gruppe von Akkuzellen unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator unabhängig von der zweiten Gruppe von Akkuzellen aufgeladen werden kann, und wobei die zweite Gruppe von Akkuzellen unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator unabhängig von der ersten Gruppe von Akkuzellen aufgeladen werden kann.
Generatorsatz nach Anspruch 1, der weiterhin einen Ladeinitiator umfasst, der konfiguriert ist, um ein Aufladen der einen oder der mehreren Akkuzellen einzuleiten, wobei der Ladeinitiator durch einen Benutzer betätigt werden kann.
Generatorsatz nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter konfiguriert ist, um den Gleichstrom aus der einen oder den mehreren Akkuzellen zu wandeln, bevor der Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator gewandelt wird.
Generatorsatz nach Anspruch 1, wobei der Gleichstromgenerator konfiguriert ist, um einen ersten Teil des Gleichstroms zu dem Wechselrichter zuzuführen und einen zweiten Teil des Gleichstroms zu der einen oder den mehreren Akkuzellen zuzuführen.
Generatorsatz nach Anspruch 10, wobei wenn eine Last mit dem Wechselrichter verbunden ist, der erste Teil des Gleichstroms aus dem Gleichstromgenerator durch die Last bestimmt wird und der zweite Teil des Gleichstroms aus dem Gleichstromgenerator durch den verbleibenden verfügbaren Gleichstrom aus dem Generator bestimmt wird.
Generatorsatz, der umfasst: einen Verbrennungsmotor, einen Gleichstromgenerator, der mit dem Motor verbunden ist und konfiguriert ist, um einen Gleichstrom zu erzeugen, eine oder mehrere Akkuzellen, die konfiguriert sind, um einen gespeicherten Gleichstrom auszugeben, wobei die eine oder die mehreren Akkuzellen betrieben werden können, um unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator wiederaufgeladen zu werden, eine Akkuladeeinrichtung, das konfiguriert ist, um die eine oder die mehreren Akkuzellen wiederaufzuladen, wobei die Akkuladeeinrichtung durch eine externe Stromversorgung mit Strom versorgt wird, und einen Wechselrichter, der mit dem Gleichstromgenerator und mit der einen oder den mehreren Akkuzellen verbunden ist, wobei der Wechselrichter konfiguriert ist, um den durch den Gleichstromgenerator erzeugten Gleichstrom und den aus der einen oder den mehreren Akkuzellen ausgegebenen Gleichstrom zu einem Wechselstrom zu wandeln, der für die Nutzung durch eine Last verfügbar ist.
Generatorsatz nach Anspruch 12, wobei die Akkuladeeinrichtung konfiguriert ist, um die eine oder die mehreren Akkuzellen wiederaufzuladen, wenn der Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist.
Generatorsatz nach Anspruch 12, wobei die eine oder die mehreren Akkuzellen eine erste Gruppe von Akkuzellen und eine zweite Gruppe von Akkuzellen umfassen, wobei die erste Gruppe von Akkuzellen konfiguriert ist, um relativ permanent in dem Generatorsatz integriert zu sein, und wobei die zweite Gruppe von Akkuzellen konfiguriert ist, um aus dem Generatorsatz entfernt werden zu können, und mit einem tragbaren Elektrowerkzeug kompatibel ist.
Generatorsatz nach Anspruch 14, wobei die erste Gruppe von Akkuzellen unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator unabhängig von der zweiten Gruppe von Akkuzellen wiederaufgeladen werden kann, und wobei die zweite Gruppe von Akkuzellen unter Verwendung von Gleichstrom aus dem Gleichstromgenerator unabhängig von der ersten Gruppe von Akkuzellen wiederaufgeladen werden kann.
Generatorsatz nach Anspruch 14, wobei die erste Gruppe von Akkuzellen unter Verwendung von Strom aus dem Gleichstromgenerator aufgeladen wird und die zweite Gruppe von Akkuzellen unter Verwendung von Strom aus der Akkuladeeinrichtung aufgeladen wird.
Generatorsatz, der umfasst: einen Verbrennungsmotor, eine Lichtmaschine, die mit dem Motor verbunden ist und konfiguriert ist, um Strom zu erzeugen, und eine Pumpe, die mit dem Motor verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Flüssigkeit oder ein Gas zu komprimieren.
Generatorsatz nach Anspruch 17, wobei die Pumpe ein Teil eines Luftkompressors ist, wobei der Luftkompressor in dem Generatorsatz integriert ist.
Generatorsatz nach Anspruch 17, wobei die Pumpe ein Teil eines Druckwäschers ist, wobei der Druckwäscher in dem Generatorsatz integriert ist.