DE102012200974A1

DE102012200974A1 - Energiequellensystem

Info

Publication number: DE102012200974A1
Application number: DE201210200974
Authority: DE
Inventors: Fumito Uemura; Nobuhiro Kihara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-03-07
Also published as: US9054554B2; JP5340357B2; US20130057057A1; JP2013055839A

Abstract

In dem Fall, wo die Drehzahlen jeweiliger Magnet-Wechselstromgeneratoren einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20 und 30) ungefähr dieselbe Drehzahl sind und der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung derselbe oder kleiner als die maximale gesamte erzeugte elektrische Leistung der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20 und 30) ist, wählt die integrierte Steuereinheit (6) zum integrierten Steuern der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20 und 30) wenigstens eine von der Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20 und 30) aus und steuert eine Spannungssteuereinheit (5) der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung derart, dass die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung ihre maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dieselbe wie oder kleiner als der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiequellensystem, das mit einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ausgestaltet ist, in denen jeweils ein Magnetgenerator genutzt wird.
Beschreibung der verwandten Technik
Energiequelle-Vorrichtungen, die einen Magnetgenerator nutzen, enthalten zum Beispiel eine in Patentdokument 1 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung. Die im Patentdokument 1 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung ist als ein in einem Fahrzeug angebrachtes Batterieladegerät gestaltet und ist versehen mit einem Magnet-Wechselstromgenerator, einem Gleichrichtungs-Schaltkreis und einem Energieerzeugungs-Spannungssteuerschaltkreis. Die im Patentdokument 1 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass die durch den Magnet-Wechselstromgenerator erzeugte elektrische Leistung in eine elektrische Gleichstromleistung durch den Gleichrichtungs-Schaltkreis konvertiert wird und an den Energieerzeugungs-Spannungssteuerschaltkreis eingegeben wird; in dem Energieerzeugungs-Spannungssteuerschaltkreis eine Steuerspannung auf die elektrische Gleichstromleistung derart angewendet wird, dass eine der Batteriespannung entsprechende Spannung produziert wird; dann die Spannung an die Batterie geliefert wird.
In der im Patentdokument 1 offenbarten Energiequelle-Vorrichtung wird die an die Batterie zu liefernde Ausgangsspannung für eine gegebene Zeit gestoppt oder wird die Ausgangsspannung geändert, so dass die Last für den Energiegenerator reduziert wird, wenn der Motor beschleunigt wird; somit kann die Beschleunigungs-Performance des Motors erhöht werden.
Patentdokument 2 offenbart eine Energiequelle-Vorrichtung, die versehen ist mit einem Magnet-Wechselstromgenerator, einem Gleichrichtungs-Schaltkreis, einem Gleichspannungswandler und einer Spannungssteuereinheit. Die im Patentdokument 2 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass eine durch den Magnet-Wechselstromgenerator erzeugte elektrische Wechselstromleistung in eine elektrische Gleichstromleistung durch den Gleichrichtungs-Schaltkreis konvertiert wird und an den Gleichspannungswandler eingegeben wird; auf Grundlage eines Operationsstatussignals mit Bezug zu dem Magnet-Wechselstromgenerator und einem Laststatussignal wird das Wandlungsverhältnis des Gleichspannungswandlers durch die Spannungssteuereinheit gesteuert; dann wird die elektrische Gleichstromleistung an die Lasten, so wie die Batterie und dergleichen, geliefert.
Die im Patentdokument 2 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung macht es möglich, die Energieerzeugungseffizienz durch Steuern des Wandlungsverhältnisses des Gleichspannungswandlers in hohem Maße zu erhöhen.
[Verweis auf den Stand der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Japanisches Patent Nr. 4100793
[Patentdokument 2] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-288436

Die im Patentdokument 1 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung ist nur aus einem einzelnen Magnet-Wechselstromgenerator gebildet. Indem Fall, wo ein Verbrennungsmotor mit einer Vielzahl von Magnet-Wechselstromgeneratoren betrieben wird, die auf ein und derselben Kurbelwelle angebracht sind, oder in dem Fall, wo ein Wasserfahrzeug mit zwei oder mehr Außenbordmotoren betrieben wird, von denen jeder mit einem daran angebrachten Magnet-Wechselstromgenerator ausgestattet ist, steuert jedoch die im Patentdokument 1 offenbarte konventionelle Energiequelle-Vorrichtung die Ausgangsspannungen sämtlicher der Magnet-Wechselstromgeneratoren, gleich zueinander zu werden, so dass die Ausgangsspannung mit der Spannung der elektrischen Last übereinstimmt; jedoch gibt es ein Problem, dass sämtliche der Magnet-Wechselstromgeneratoren nicht zwangsläufig bei einer hohen Energieerzeugungseffizienz betrieben werden.
Selbst in dem Fall, wo ein Wasserfahrzeug mit zwei oder mehr Außenbordmotoren betrieben wird, von denen jeder mit einem daran angebrachten Magnet-Wechselstromgenerator ausgestattet ist, und auch in dem Fall, wo eine Vielzahl von Magnet-Wechselstromgeneratoren auf ein und derselben Kurbelwelle angebracht ist, steuert im Gegensatz dazu die im Patentdokument 2 offenbarte Energiequelle-Vorrichtung die jeweiligen Drehzahlen der Außenbordmotoren, nahezu gleich zueinander zu werden; deshalb kann jeder der Magnet-Wechselstromgeneratoren mit ungefähr derselben hohen Energieerzeugungseffizienz betrieben werden. Jedoch gibt es ein Problem, dass in dem Fall, wo die erforderliche elektrische Leistung kleiner als die maximale gesamte Energieerzeugungskapazität (bzw. Leistungserzeugungskapazität) einer Vielzahl von Magnet-Wechselstromgeneratoren ist, dass ein Betreiben sämtlicher der Vielzahl der Magnet-Wechselstromgeneratoren mit ungefähr derselben Energieerzeugungseffizienz nicht zwangsweise bedeutet, dass eine Vielzahl von Verbrennungsmotoren in der Gesamtheit mit einem minimale Energieverlust betrieben werden kann.
INHALTSANGABE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist realisiert worden, um die vorhergehenden Probleme bei konventionellen Energiequelle-Vorrichtungen zu lösen; ihre Aufgabe ist es, ein Energiequellensystem bereitzustellen, das eine Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen, die jeweils einen Magnet-Wechselstromgenerator nutzen, mit einem kleinen Energieverbrauch zu betreiben, so dass die elektrische Leistung entsprechend dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung erzeugt werden kann.
Ein Energiequellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen und einer integrierten Steuereinheit, die die Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen integral (bzw. ganzheitlich) gemäß einem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung steuern kann, versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der Energiequelle-Vorrichtungen versehen ist mit einem Magnet-Wechselstromgenerator (bzw. Permanent-Wechselstromgenerator; Engl.: magneto alternating current generator), der mit einem Rotor mit Magnetpolen zum Produzieren eines Magnetfeldflusses und einer Ankerwicklung versehen ist, die einen Wechselstrom auf Grundlage einer Drehung des Rotors erzeugt; einer Gleichrichtungseinheit, die einen durch den Magnet-Wechselstromgenerator erzeugten Wechselstrom in einem Gleichstrom gleichrichtet; einem Gleichspannungswandler, der elektrische Leistung auf Grundlage einer Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtungseinheit empfängt und die Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtungseinheit in eine Zwischeneingangsanschluss-Spannung einer elektrischen Last wandelt; und einer Spannungssteuereinheit, die das Wandlungsverhältnis des Gleichspannungswandlers steuert, auf Grundlage von wenigstens einem Operationsstatussignal, das den Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators angibt, und dass in dem Fall, wo die Drehzahlen der jeweiligen Magnet-Wechselstromgeneratoren der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ungefähr dieselbe Drehzahl sind, und der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale gesamte erzeugte elektrische Leistung der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ist, die integrierte Steuereinheit wenigstens eine der Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen auswählt und die Spannungssteuereinheit der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung ihre maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dieselbe wie oder kleiner als der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung ist.
Das Energiequellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart ausgestaltet, dass in dem Fall, wo die Drehzahlen der jeweiligen Magnet-Wechselstromgeneratoren der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ungefähr dieselbe Drehzahl sind, und der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale gesamte erzeugte elektrische Leistung der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ist, die integrierte Steuereinheit wenigstens eine von der Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen auswählt und die Spannungssteuereinheit der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung ihre maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dieselbe wie oder kleiner als der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung ist; deshalb wird die Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen mit einer so klein wie möglichen Verbrauchsenergie betrieben, so dass die elektrische Leistung entsprechend dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung erzeugt werden kann.
Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das ein Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein charakteristischer Graph, der die Betriebsspannung-gegen-Energieerzeugungsstrom-Charakteristik eines Magnet-Wechselstromgenerators darstellt, der in einem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
3 ist ein charakteristischer Graph, der die Energieerzeugungseffizienz-gegen-Drehzahl-Charakteristik eines Magnet-Wechselstromgenerators darstellt, der in einem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsfluss eines Energiequellensystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das ein Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das ein Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt; dort ist ein Energiequellensystem dargestellt, das mit drei Energiequelle-Vorrichtungen ausgestaltet ist, die jeweils mit einem Magnet-Wechselstromgenerator versehen sind. In 1 ist das Energiequellensystem versehen mit einer Energiequelle-Vorrichtung 10 als eine erste Energiequelle-Vorrichtung, einer Energiequelle-Vorrichtung 20 als eine zweite Energiequelle-Vorrichtung, und einer Energiequelle-Vorrichtung 30 als eine dritte Energiequelle-Vorrichtung.
Die erste Energiequelle-Vorrichtung 10, die zweite Energiequelle-Vorrichtung 20 und die dritte Energiequelle-Vorrichtung 30 sind in ein und derselben Weise ausgestaltet; jede der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 ist derart ausgestaltet, um mit einem Magnet-Wechselstromgenerator als ein Magnetgenerator, einer Gleichrichtungseinheit 3, einem Gleichspannungswandler 4, einer Spannungssteuereinheit 5 mit einem Speicher M, und einem Drehzahlsensor 104 als eine später beschriebene Operationsstatus-Erfassungsvorrichtung ausgestattet zu sein, und liefert elektrische Gleichstromenergie an eine elektrische Speicherungsvorrichtung 2 als eine Last. Die elektrische Speicherungsvorrichtung 2 ist zum Beispiel eine Batterie.
In jeder der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 wendet die Gleichrichtungseinheit 3 eine Vollweggleichrichtung auf einen durch den Magnet-Wechselstromgenerator 1 erzeugten Wechselstrom an, um einen Gleichstrom zu erhalten, und gibt den Gleichstrom an den Gleichspannungswandler 4 ein. Der Gleichspannungswandler 4 wandelt die Zwischenausgangsanschluss-Spannung der Gleichrichtungseinheit 3 in die Zwischeneingangsanschluss-Spannung der elektrischen Speicherungsvorrichtung 2 um und liefert die Eingangsanschlussspannung an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2. Wie später beschrieben, steuert die Spannungssteuereinheit 5 das Wandlungsverhältnis der Zwischeneingangsanschluss-Spannung der elektrischen Speicherungsvorrichtung 2 zu der Zwischenausgangsanschluss-Spannung der Gleichrichtungseinheit 3 in dem Gleichspannungswandler 4 variabel.
In dem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 sind die Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 derart ausgestaltet, um gleichzeitig miteinander durch eine Drehmomentzuführvorrichtung RS bei ungefähr derselben Drehzahl betrieben zu werden, und es ist eine integrierte Steuereinheit 6 zum integrierten (bzw. ganzheitlichen)) Steuern der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 bereitgestellt.
In jeder der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 ist ein Rotor 1a des Magnet-Wechselstromgenerators 1 versehen mit einem zylindrisch gebildeten Haltebauteil 101 und einem Rotormagnet 102, der auf der inneren Umfangsoberfläche des Haltebauteils 101 entlang dessen Umfangsrichtung fixiert ist.
Ein in dem Raum des Rotors 1a angeordneten Stator 1b ist mit einer Δ-Zusammenschaltung-Dreiphasen-Ankerwicklung 103 versehen. Die äußere Umfangsoberfläche des Stators 1b und die innere Umfangsoberfläche des Rotormagnets 102 stehen einander derart gegenüber, um voneinander mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein. Außerdem kann eine Y-Zusammenschaltung-Ankerwicklung als die Dreiphasen-Ankerwicklung 103 übernommen werden.
Der Rotor 1a ist mit einer Drehungsachswelle RA gekoppelt, an die ein Drehmoment von der Drehmomentzuführvorrichtung RS übertragen wird. Die Drehungsachswelle RA wird durch die Drehmomentzuführvorrichtung RS drehungs-angetrieben. In dem Fall, wo die Energiequelle-Vorrichtung 10 zum Beispiel eine Energiequelle-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor ist, ist die Drehmomentzuführvorrichtung RS der Verbrennungsmotor, und die Drehungsachswelle RA ist die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder ist aus einer Drehungsachswelle gebildet, die mit der Kurbelwelle gekoppelt ist oder mit der Kurbelwelle durch ein Zwischenstück eines Riemens oder eines Zahnrads gekoppelt ist.
Wenn die Drehungsachswelle RA zum Drehen durch die Drehmomentzuführvorrichtung RS angetrieben wird, dreht der Rotor 1a des Magnet-Wechselstromgenerators 1 zusammen mit der Drehungsachswelle RA, wodurch ein Wechselstrom in der Ankerwicklung 103 des Stators 1b erzeugt wird. Der in der Ankerwicklung 103 des Stators 1b erzeugte Wechselstrom wird in einen Gleichstrom durch die Gleichrichtungseinheit 3 gleichgerichtet, die aus einer Dreiphasen-Diodenbrücke gebildet ist, die mit sechs Dioden ausgestaltet ist.
Der Gleichspannungswandler 4 wandelt die Zwischenausgangsanschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 in die Zwischeneingangsanschluss-Spannung Vbin der elektrischen Speicherungsvorrichtung 2 und liefert die Eingangsanschlussspannung an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2. Das Wandlungsverhältnis (Vbin/Vrout) in dieser Situation ist ein Wert, der in Abhängigkeit von dem Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators 1 oder der Drehmomentzuführvorrichtung RS variiert, und wird durch die Spannungssteuereinheit 5 gesteuert, auf Grundlage eines Signals, das den Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators 1 oder der Drehmomentzuführvorrichtung RS angibt.
Genauer genommen ist der Gleichspannungswandler 4 beispielsweise aus einem spannungserniedrigenden unisolierten DC/DC-Elektroenergie-Umwandlungsschaltkreis gebildet, der in 2 des oben beschriebenen Patentdokumentes 2 veranschaulicht ist. Der spannungserniedrigende unisolierte DC/DC-Elektroenergie-Umwandlungsschaltkreis ist ausgestaltet mit einem Eingangsanschlusskondensator Ci; einem Reihenschaltkreis, der parallel mit dem Eingangsanschlusskondensator Ci geschaltet ist, und in dem ein MOSFET (Feldeffekttransistor) und eine Stromrückkopplungsdiode D0 miteinander in Reihe geschaltet sind; und einem Reihenschaltkreis, der parallel mit der Stromrückkopplungsdiode D0 geschaltet ist, und in dem eine Induktivität Lc und ein Ausgangsanschlusskondensator Co miteinander in Reihe geschaltet sind.
In dem spannungserniedrigenden unisolierten DC/DC-Elektroenergie-Umwandlungsschaltkreis wird die Zwischenausgangsanschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 über den Eingangsanschlusskondensator Ci angelegt, und die umgewandelte Spannung Vbin wird über den Ausgangsanschlusskondensator Co ausgegeben. Die umgewandelte Spannung Vbin ist eine an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2 gelieferte Spannung.
In dieser Situation wird der MOSFET AN/AUS-gesteuert durch die Spannungssteuereinheit 5, auf Grundlage eines Signals, das den Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators 1 oder der Drehmomentzuführvorrichtung RS angibt, wodurch die Zwischenausgangsanschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 derart gewandelt wird, um die Zwischeneingangsanschluss-Spannung Vbin der elektrischen Speicherungsvorrichtung 2 zu werden.
Außerdem kann der Gleichspannungswandler 4 zum Beispiel ein spannungsvariabler DC/DC-Elektroenergie-Umwandlungsschaltkreis sein, der in den 6, 8 und 15 des oben beschriebenen Patentdokuments 2 veranschaulicht ist; jedoch wird die detaillierte Erläuterung dafür weggelassen werden.
Als das Signal, das den Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators 1 oder der Drehmomentzuführvorrichtung RS angibt, wird das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 104 genutzt, der die Drehzahl des Rotors 1a erfasst. In dem Fall, wo die Energiequelle-Vorrichtung 10 in einem Verbrennungsmotor angebracht ist, kann dort als das Signal, das den Operationsstatus angibt, zum Beispiel das Ausgangssignal eines Drehzahlsensors, der die Drehzahl der Verbrennungsmotorkurbelwelle erfasst, mit der der Rotor 1a verbunden ist, oder ein Drehzahlsignal genutzt werden, das von einem Verbrennungsmotor-Elektroniksteuersystem oder dergleichen erhalten werden kann.
In dem Fall, wo die in 1 dargestellten Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 gleichzeitig genutzt werden, steuert die integrierte Steuereinheit 6 wenigstens eine der drei Energiequelle-Vorrichtungen bei einem Wandlungsverhältnis, das unterschiedlich von denen der restlichen zwei Energiequelle-Vorrichtungen ist, auf Grundlage der durch die drei Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 erzeugten gesamten elektrischen Leistung. In manchen Fällen werden sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen bei jeweils unterschiedlichen Wandlungsverhältnissen gesteuert. Weiteres detalliert beschreibend, setzt, während die Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 im Betrieb bei jeweils unterschiedlichen Betriebsstatus(sen) gehalten werden, die integrierte Steuereinheit 6 die jeweiligen Wandlungsverhältnisse der Energiequelle-Vorrichtungen durch Steuern der jeweiligen Spannungssteuereinheiten 5, so dass die Gesamtenergie der drei Verbrennungsmotoren, erforderlich für die Erzeugung der elektrischen Leistung durch die drei Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30, kleiner ist als die gesamte Energie in dem Fall, dass die drei Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 bei ungefähr demselben Operationsstatus betrieben werden.
Die Steuerung der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 durch die integrierte Steuereinheit 6 wird unten spezifisch erläutert werden. 2 ist ein charakteristischer Graph, der die Betriebsspannung-gegen-Energieerzeugungsstrom-Charakteristik eines Magnet-Wechselstromgenerators darstellt, der in einem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung genutzt wird; die Ordinate bezeichnet die Betriebsspannung [V] eines Magnet-Wechselstromgenerators, und die Abszisse bezeichnet den Betriebsstrom [A] des Magnet-Wechselstromgenerators; die Betriebsspannung-gegen-Energieerzeugungsstrom-Charakteristik, bei der Drehzahl von 4000 [U/min], des Magnet-Wechselstromgenerators ist durch eine durchgezogene Kurve dargestellt.
In 2 ist der Magnet-Wechselstromgenerator, der in der Energiequelle-Vorrichtung des Energiequellensystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass, wie durch die durchgezogene Charakteristikkurve dargestellt, eine elektrische Leistung von 1000 [W] erzeugt wird, wenn die Erzeugungsspannung 28 [V] ist, und die elektrische Leistung von 1500 [W] erzeugt wird, wenn die Erzeugungsspannung 42 [V] ist. Die folgende Erläuterung wird unter der Annahme getätigt werden, dass in dem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 die faktische maximale Erzeugungskapazität von jeder der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 1500 [W] ist, wenn die Drehzahl 4000 [U/min] ist. Die Charakteristikkurve in 2 wurde auf Grundlage einer faktischen Messung erhalten.
3 ist ein charakteristischer Graph, der die Energieerzeugungseffizienz-gegen-Drehzahl-Charakteristik eines Magnet-Wechselstromgenerators darstellt, der in einem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung genutzt wird; die Ordinate bezeichnet die Energieerzeugungseffizienz [%], und die Abszisse bezeichnet die Drehzahl [U/min]; die Energieerzeugungseffizienz-Charakteristik zu einer Zeit, wenn die Erzeugungsspannung 28 [V] ist, ist durch eine dünne durchgezogene Kurve dargestellt, und die Energieerzeugungseffizienz-Charakteristik zu einer Zeit, wenn die Erzeugungsspannung 42 [V] ist, ist durch eine dicke durchgezogene Kurve dargestellt.
In 3 ist der Magnet-Wechselstromgenerator; der in der Energiequelle-Vorrichtung des Energiequellensystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass, wie durch die dünne durchgezogene Linie dargestellt, die Energieerzeugungseffizienz 56,4 [%] ist, wenn die Erzeugungsspannung 28 [V] ist, und, wie durch die dicke durchgezogene Linie dargestellt, die Energieerzeugungseffizienz 63,5 [%] ist, wenn die Erzeugungsspannung 42 [V] ist. Diese Charakteristikkurven wurden auf Grundlage einer faktischen Messung erhalten.
In dieser Situation werden zum Beispiel in dem in Patentdokument 2 offenbarten konventionellen Energiequellensystem drei Energiequelle-Vorrichtungen gleichzeitig bei einer Drehzahl von 4000 [U/min] betrieben; wenn eine elektrische Leistung von 3000 [W] erforderlich ist, werden sämtliche der drei Energiequelle-Vorrichtungen derart gesteuert, die beste Energieerzeugungseffizienz für die erzeugte elektrische Leistung von 1000 [W] als das Ziel zu haben. Sämtliche der drei Energiequelle-Vorrichtungen werden mit anderen Worten dazu gebracht, eine elektrische Leistung mit der Erzeugungsspannung von 28 [V] zu erzeugen, und die zu dieser Zeit erhaltene Energieerzeugungseffizienz ist 56,4 [%]. Zu dieser Zeit ist die erforderliche Energie des Verbrennungsmotors, als eine Drehmomentzuführvorrichtung, unten angegeben. (1000 [W] × 3)/0,564 = 5319 [W]
Im Gegensatz dazu erzeugt das Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung elektrische Leistung derart, dass, wenn zum Beispiel eine elektrische Leistung von 3000 [W] erforderlich ist, zwei der drei Energiequelle-Vorrichtungen, die bei einer Drehzahl von 4000 [U/min] betrieben werden, durch die Spannungssteuereinheit 5 gesteuert werden, die beste Energieerzeugungseffizienz für die erzeugte elektrische Leistung von 1500 [W] pro Energiequelle-Vorrichtung als das Ziel zu haben. Das heißt, dass nur zwei der drei Energiequelle-Vorrichtungen dazu gebracht werden, elektrische Energie mit der Erzeugungsspannung von 42 [V] zu erzeugen, und die Energieerzeugungseffizienz, die erhalten werden kann, ist 63,5 [%]. Zu dieser Zeit ist die erforderliche Energie für den Verbrennungsmotor, als eine Drehmomentzuführvorrichtung, unten angegeben. (1500 [W] × 2)/0,635 = 4724 [W]
Die restliche eine der Energiequelle-Vorrichtungen wird derart gesteuert, dass ihr Ausgangsanschluss unterbrochen (bzw. geöffnet) oder geschlossen ist, oder derart, um mit einer niedrigen Erzeugungsspannung zu erzeugen, so dass ihr Energieverbrauch minimiert wird. In diesem Fall ist die Verbrauchsenergie der restlichen einen Energiequelle-Vorrichtung ungefähr 300 [W], wenn ihre Drehzahl 4000 [ U/min] ist.
Im Vergleich zu der vorherigen konventionellen Vorrichtung kann demgemäß das Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung die Energie um ungefähr 300 [W] reduzieren, wie durch die folgende Berechnungsformel ausgedrückt, wenn die Drehzahl zum Beispiel 4000 [U/min] ist. 5319 [W] – (4724 [W] + 300 [W]) = 295 [W]
Als Nächstes wird die Operation des Energiequellensystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf ein Flussdiagramm erläutert werden. 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsfluss eines Energiequellensystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. Die folgende Erläuterung wird unter der Annahme getätigt werden, dass wie in 1 dargestellt das Energiequellensystem mit drei Energiequelle-Vorrichtungen, das heißt der ersten bis dritten Energiequelle-Vorrichtung, ausgestaltet ist.
In 4 bestimmt zuerst in dem Schritt S1 die integrierte Steuereinheit 6, ob oder ob nicht der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung die maximale gesamte Energieerzeugungskapazität sämtlicher der Energiequelle-Vorrichtungen überschreitet. Wenn zum Beispiel die Drehzahl des Magnet-Wechselstromgenerators 1 jeder der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 4000 [U/min] ist, ist die faktische maximale Erzeugungskapazität jeder der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 1500 [W]; wenn der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung 5000 [W] ist, was 4500 [W] überschreitet, ist somit das Ergebnis der Bestimmung in dem Schritt S1 ”JA”, und dem Schritt S1 folgt der Schritt S2.
In dem Schritt S2 steuert die integrierte Steuereinheit 6 die jeweiligen Spannungssteuereinheiten der Energiequelle-Vorrichtungen derart, dass sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen die maximale elektrische Leistung erzeugen, und beendet dann die Verarbeitung. Beispielsweise steuert wie oben beschrieben die integrierte Steuereinheit 6 die jeweiligen Spannungssteuereinheiten 5 der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 derart, dass, wenn die Drehzahl 4000 [U/min] ist, jede der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 die maximale elektrische Leistung von 1500 [W] erzeugt. Demgemäß wandelt der Gleichspannungswandler 4 jeder der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 die Zwischenausganganschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 zu 42 [V] um und liefert die 42 [V] an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2.
Im Gegensatz dazu folgt in dem Fall, wo in dem Schritt S1 bestimmt wird, dass das der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht die maximale gesamte Energieerzeugungskapazität sämtlicher der Energiequelle-Vorrichtungen überschreitet (NEIN), dem Schritt S1 der Schritt S3. In dem Schritt S3 steuert die integrierte Steuereinheit 6 irgendeine der Energiequelle-Vorrichtungen derart, dass diese bestimmte Energiequelle-Vorrichtung die maximale elektrische Leistung erzeugt, und dann folgt dem Schritt S3 der Schritt S4. Wenn zum Beispiel der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung 3000 [W] ist, ist das Ergebnis der Bestimmung in dem Schritt S1 ”NEIN”, und dem Schritt S1 folgt der Schritt S3.
In dem Schritt S3 wird zum Beispiel als eine von den sämtlichen Energiequelle-Vorrichtungen die erste Empfangsvorrichtung 10 ausgewählt, und die integrierte Steuereinheit 6 steuert die Spannungssteuereinheit 5 der ersten Energiequelle-Vorrichtung 10 derart, dass, wenn die Drehzahl 4000 [U/min] ist, die erste Energiequelle-Vorrichtung 10 die maximale elektrische Leistung von 1500 [W] erzeugt. Demgemäß wandelt der Gleichspannungswandler 4 der ersten Energiequelle-Vorrichtung 10 die Zwischenausgangsanschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 zu 42 [V] und liefert die 42 [V] an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2. In dieser Situation ist die Energieerzeugungseffizienz für die erste Energiequelle-Vorrichtung 10 zum Beispiel 63,5 [%].
Als Nächstes folgt dem Schritt S3 der Schritt S4, wo die integrierte Steuereinheit 6 bestimmt, ob oder ob nicht ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung die maximale Erzeugungkapazität irgendeiner der anderen Energiequelle-Vorrichtungen überschreitet. Wenn zum Beispiel der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung 3000 [W] ist, ist der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung 1500 [W] aufgrund der Implementierung des Schrittes S3; somit ist das Ergebnis der Bestimmung in dem Schritt S4 ”NEIN”, und dem Schritt S4 folgt der Schritt S6.
Wenn dem Schritt S4 der Schritt S6 folgt, steuert die integrierte Steuereinheit 6 die jeweiligen Spannungssteuereinheiten der Energiequelle-Vorrichtungen derart, dass die irgendeine der anderen Energiequelle-Vorrichtungen die maximale elektrische Leistung erzeugt und die restlichen Energiequelle-Vorrichtungen kurzgeschlossen oder unterbrochen sind, und beendet dann die Verarbeitung. Zum Beispiel wählt die integrierte Steuereinheit 6 die zweite Energiequelle-Vorrichtung 20 als die irgendeine der anderen Energiequelle-Vorrichtungen aus und steuert die Spannungssteuereinheit 5 der zweiten Energiequelle-Vorrichtung 20 derart, dass, wenn die Drehzahl 4000 [U/min] ist, die zweite Energiequelle-Vorrichtung 20 die maximale elektrische Leistung von 1500 [W] erzeugt.
Demgemäß wandelt der Gleichspannungswandler 4 der zweiten Energiequelle-Vorrichtung 20 die Zwischenausgangsanschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 zu 42 [V] um und liefert die 42 [V] an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2. Im Gegensatz dazu wird die dritte Energiequelle-Vorrichtung 30, die die restliche (bzw. übrige) Energiequelle-Vorrichtung ist, durch die integrierte Steuereinheit 6 gesteuert, kurzgeschlossen oder unterbrochen zu sein, und ihr Energieverbrauch wird minimiert. In diesem Fall ist wie oben beschrieben die Verbrauchsenergie der dritten Energiequelle-Vorrichtung 30 ungefähr 300 [W], wenn die Drehzahl 4000 [U/min] ist; somit kann durch Implementieren des Schrittes S6 das Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung die Energie um ungefähr 300 [W] im Vergleich zu der vorhergehenden konventionellen Vorrichtung reduzieren.
In dem Fall, wo in dem Schritt S4 bestimmt wird, dass der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung die maximale Erzeugungskapazität der irgendeinen der anderen Energiequelle-Vorrichtungen, zum Beispiel die zweite Energiequelle-Vorrichtung 20, überschreitet (NEIN), folgt im Gegensatz dazu dem Schritt S4 der Schritt S5. Wenn zum Beispiel der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung 4000 [W] ist, ist der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung 2500 [W] aufgrund der Implementierung des Schrittes S3; somit ist das Ergebnis der Bestimmung in dem Schritt S4 ”JA”, und dem Schritt S4 folgt der Schritt S5.
In dem Schritt S5 steuert die integrierte Steuereinheit 6 die Spannungssteuereinheit 5 der zweiten. Energiequelle-Vorrichtung 20, die die irgendeine der anderen Energiequelle-Vorrichtungen ist, derart, dass die zweite Energiequelle-Vorrichtung 20 die maximale elektrische Leistung erzeugt. Wenn zum Beispiel der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung 4000 [W] ist, ist der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung 2500 [W] aufgrund der Implementierung des Schrittes S3; jedoch erzeugt in dem Schritt S5 die zweite Energiequelle-Vorrichtung 20 die maximale elektrische Leistung von 1500 [W]. Der Gleichspannungswandler 4 der zweiten Energiequelle-Vorrichtung 20 wandelt die Zwischenausgangsanschluss-Spannung Vrout der Gleichrichtungseinheit 3 zu 42 [V] um und liefert die 42 [V] an die elektrische Speicherungsvorrichtung 2. In dieser Situation ist die Energieerzeugungseffizienz der zweiten Energiequelle-Vorrichtung 20 zum Beispiel 63,5 [%].
Als Nächstes folgt dem Schritt S5 der Schritt S7, wo die integrierte Steuereinheit 6 bestimmt, ob oder ob nicht der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung die maximale Erzeugungsskapazität der restlichen Energiequelle-Vorrichtung überschreitet. Wenn zum Beispiel der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung 4000 [W] ist, ist der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung 1000 [W] aufgrund der Implementierung des Schrittes S5; somit ist das Ergebnis der Bestimmung in dem Schritt S7 ”Nein”, und dem Schritt S7 folgt der Schritt S8.
In dem Schritt S8 steuert die integrierte Steuereinheit 6 die Spannungssteuereinheit 5 der dritten Energiequelle-Vorrichtung 30, die die restliche Energiequelle-Vorrichtung ist, derart, dass die dritte Energiequelle-Vorrichtung 30 den Fehlbetrag der elektrischen Leistung von 1000 [W] erzeugt. Das heißt, dass die dritte Energiequelle-Vorrichtung 30 durch die Spannungssteuereinheit 5 gesteuert wird, um eine elektrische Leistung von 28 [V] zu erzeugen; die Energieerzeugungseffizienz davon ist zum Beispiel 56,4 [%].
Die vorhergehende Erläuterung mit Verweis auf 4 ist unter der Annahme getätigt worden, dass das Energiequellensystem mit drei Energiequelle-Vorrichtungen ausgestaltet ist; jedoch folgt in dem Fall, wo mehr als drei Energiequelle-Vorrichtungen existieren, wie der durch eine gestrichelte Linie in 4 dargestellte Fluss, dem Schritt S7 der Schritt S4, in Abhängigkeit von dem Wert des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung; in dem Schritt S4 wird erneut bestimmt, ob oder ob nicht der Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung die durch die irgendeine der restlichen Energiequelle-Vorrichtungen erzeugte maximale elektrische Leistung überschreitet; auf Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung kann dem Schritt S4 der Schritt S6 oder der Schritt S5 folgen. Allgemein gesagt, wird der Schritt S4 wiederholt, bis der Wert des Fehlbetrags des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung nicht mehr die maximale Erzeugungskapazität der restlichen Energiequelle-Vorrichtung überschreiten wird, das heißt bis das Ergebnis der Bestimmung ”NEIN” wird.
Bezüglich des Betriebs des vorhergehenden Energiequellensystems gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann irgendeine(s) von der Maximaler-Leistungspunkt-Nachführsteuerung und dem Energieerzeugungs-Steuerkennfeld für jede Drehzahl zum Steuern der Energiequelle-Vorrichtungen benutzt werden. In dieser Ausführungsform bezeichnet das Energieerzeugungs-Steuerkennfeld ein Kennfeld, in dem für den Zweck, dass jede der Energiequelle-Vorrichtungen die maximale elektrische Leistung bei der jeweiligen Drehzahl erzeugt, die Erzeugungsspannung für die jeweilige Drehzahl vorläufig bestimmt wird und in dem Speicher M der Spannungssteuereinheit 5 gespeichert wird. Die Maximaler-Leistungspunkt-Nachführsteuerung bezeichnet eine Steuerung, in der die maximale elektrische Leistung aufrecht erhalten wird, selbst wenn die Drehzahl sich ändert, durch, während einer Energieerzeugung durch jede Energiequelle-Vorrichtung, Ändern der Erzeugungsspannung derart, dass das Produkt eines Stroms und einer Spannung, das heißt die elektrische Leistung, maximal wird.
Das vorhergehende Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung betreibt eine Vielzahl von Verbrennungsmotoren, als Drehmomentzuführvorrichtungen, mit einer so klein wie möglichen Verbrauchsenergie, so dass die elektrische Leistung entsprechend dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung durch eine Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen erzeugt werden kann.
Das vorhergehende Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird erhalten durch Konvertieren der Erfindung, beschrieben in einer der unten stehenden Positionen (1) bis (4), in eine greifbare Form.

(1) Eine Energiequellensystem, das versehen ist mit einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen und einer integrierten Steuereinheit, die die Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen gemäß einem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung integral (bzw. ganzheitlich) steuern kann, wobei das Energiequellensystem dadurch gekennzeichnet ist, dass jede der Energiequelle-Vorrichtungen versehen ist mit einem Magnet-Wechselstromgenerator, der versehen ist mit einem Rotor mit Magnetpolen zum Produzieren eines Magnetfeldflusses und einer Ankerwicklung, die einen Wechselstrom auf Grundlage einer Drehung des Rotors erzeugt; einer Gleichrichtungseinheit, die einen durch den Magnet-Wechselstromgenerator erzeugten Wechselstrom in einen Gleichstrom gleichrichtet; einem Gleichspannungswandler, der eine elektrische Leistung auf Grundlage einer Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtungseinheit empfängt und die Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtungseinheit in eine Zwischeneingangsanschluss-Spannung einer elektrischen Last wandelt; und einer Spannungssteuereinheit, die das Wandlungsverhältnis des Gleichspannungswandlers steuert, auf Grundlage von wenigstens einem Operationsstatussignal, das den Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators angibt, und dadurch, dass in dem Fall, wo die Drehzahlen der jeweiligen Magnet-Wechselstromgeneratoren der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ungefähr dieselbe Drehzahl sind und der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale gesamte erzeugte elektrische Leistung der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ist, die integrierte Steuereinheit wenigstens eine von der Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen auswählt und die Spannungssteuereinheit der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung derart steuert, dass die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung ihre maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dieselbe wie oder kleiner als der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung ist.
(2) Ein Energiequellensystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Fall, wo, selbst wenn die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung ihre maximal erzeugte elektrische Leistung erzeugt, der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht erfüllt wird, und ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung die maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, einer anderen Energiequelle-Vorrichtung abweichend von der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung überschreitet, die integrierte Steuereinheit ferner die andere Energiequelle-Vorrichtung abweichend von der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung auswählt und die Spannungssteuereinheit der ferner ausgewählten anderen Energiequelle-Vorrichtung derart steuert, dass die ferner ausgewählte andere Energiequelle-Vorrichtung ihre maximal erzeugte elektrische Leistung bei der Drehzahl erzeugt.
(3) Ein Energiequellensystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Fall, wo, selbst wenn die ferner ausgewählte andere Energiequelle-Vorrichtung ihre maximale erzeugte elektrische Leistung erzeugt, der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht erfüllt wird, und ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, der restlichen Energiequelle-Vorrichtung aus der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen ist, die integrierte Steuereinheit die Spannungssteuereinheit der restlichen Energiequelle-Vorrichtung derart steuert, dass die restliche Energiequelle-Vorrichtung eine elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dem Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung entspricht.
(4) Ein Energiequellensystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Fall, wo, selbst wenn die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung ihre maximale erzeugte elektrische Leistung erzeugt, der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht erfüllt wird, und ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, einer anderen Energiequelle-Vorrichtung abweichend von der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung ist, die integrierte Steuereinheit ferner die andere Energiequelle-Vorrichtung auswählt, die Spannungssteuereinheit der ferner ausgewählten anderen Energiequelle-Vorrichtung derart steuert, dass die ferner ausgewählte andere Energiequelle-Vorrichtung eine elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dem Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung entspricht, und die restliche Energiequelle-Vorrichtung aus der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen kurzschließt oder unterbricht.

Ausführungsform 2
5 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das ein Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt; dort ist ein Fall dargestellt, wo zwei oder mehr Außenbordmotoren in einem Wasserfahrzeugkörper angebracht sind, betrieben mit ungefähr derselben Drehzahl, und gleichzeitig als Antriebskraft genutzt werden. In jedem der Außenbordmotoren ist wenigstens eine der Energiequelle-Vorrichtungen angebracht; somit ist in manchen Fällen der Wasserfahrzeugkörper mit Energiequelle-Vorrichtungen ausgestattet, die in ihrer Anzahl gleich oder größer als die Anzahl der Außenbordmotoren sind. Sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen werden bei ungefähr derselben Drehzahl genutzt. 5 stellt einen Fall dar, wo ein Wasserfahrzeugkörper mit drei Außenbordmotoren versehen ist und jeder Außenbordmotor eine einzelne Energiequelle-Vorrichtung hat.
Weil jeweilige Außenbordmotoren davon in einem einzelnen Wasserfahrzeugkörper angebracht sind, werden die Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 bei ungefähr derselben Drehzahl betrieben. Die Ausgestaltungen der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 sind dieselben wie die in der oben beschriebenen Ausführungsform 1; deshalb wird eine detaillierte Erläuterung dafür weggelassen werden. Die Bestandteilelemente, die dieselben wie oder ähnlich zu denen in Ausführungsform 1 sind, sind mit denselben Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1 bezeichnet.
Wie es der Fall bei Ausführungsform 1 ist, werden die drei Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 gleichzeitig in dem Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 2 betrieben; somit sind die jeweiligen Drehzahlen der Drehmomentzuführvorrichtungen RS, das heißt die Drehzahlen der Magnet-Wechselstromgeneratoren 1, ungefähr dieselben. In Übereinstimmung mit dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung können die Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 durch die integrierte Steuereinheit 6 mit jeweils unterschiedlichen Wandlungsverhältnissen auf Grundlage der gesamten erzeugten elektrischen Leistung der Energiequelle-Vorrichtungen 10, 20 und 30 gesteuert werden. Während des Steuerns der Energiequelle-Vorrichtungen mit jeweils unterschiedlichen Wandlungsverhältnissen steuert die integrierte Steuereinheit 6 die Energiequelle-Vorrichtungen derart, dass die Energie der Antriebsenergiequelle, die für die Erzeugung der elektrischen Leistung durch sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen erforderlich ist, im Vergleich zu der Energie zu der Zeit reduziert werden kann, wenn sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen auf ungefähr dieselbe Weise betrieben werden. Genauer genommen ist der Prozess ähnlich zu dem vorhergehenden Flussdiagramm in 4; deshalb wird eine detaillierte Erläuterung dafür weggelassen werden.
Als ein Energiequellensystem, das in einem Wasserfahrzeugkörper genutzt wird, das mit einer Vielzahl von Außenbordmotoren ausgestaltet ist, betreibt das Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Verbrennungsmotoren, als Drehmomentzuführvorrichtungen, mit einer so klein wie möglichen Verbrauchsenergie, so dass die elektrische Leistung entsprechend dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung erzeugt werden kann durch eine Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen.
Das vorhergehende Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird erhalten durch Konvertieren der Erfindung, unten in der Position (5) beschrieben, zusätzlich zu irgendeiner der in den Positionen (1) bis (4) oben beschriebenen Erfindungen, in eine greifbare Form.

(5) Eine Energiequellensystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen jeweilige Energiequelle-Vorrichtungen sind, die in einer Vielzahl von Außenbordmotoren bereitgestellt sind, die in einem Wasserfahrzeugkörper angebracht sind.

Ausführungsform 3
6 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das ein Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt; dort ist ein Fall dargestellt, wo eine Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen auf der Kurbelwelle eines einzelnen Verbrennungsmotors angebracht ist. In diesem Fall können in Übereinstimmung mit dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen durch die integrierte Steuereinheit 6 gesteuert werden, mit jeweiligs unterschiedlichen Wandlungsverhältnissen auf Grundlage der gesamten erzeugten elektrischen Leistung der Energiequelle-Vorrichtungen. Während des Steuerns der Energiequelle-Vorrichtungen mit jeweiligs unterschiedlichen Wandlungsverhältnissen steuert die integrierte Steuereinheit 6 die Energiequelle-Vorrichtungen derart, dass die Energie der Antriebsenergiequelle, die für die Erzeugung der elektrischen Leistung durch sämtlich der Energiequelle-Vorrichtungen erforderlich ist, im Vergleich zu der Energie zu einer Zeit reduziert werden kann, wenn sämtliche der Energiequelle-Vorrichtungen auf ungefähr dieselbe Weise betrieben werden. Genauer genommen ist der Prozess ähnlich zu dem vorhergehenden Flussdiagramm in 4; deshalb wird eine detaillierte Erläuterung dafür weggelassen werden.
Das vorhergehende Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung betreibt einen einzelnen Verbrennungsmotor, als eine Drehmomentzuführvorrichtung, die ein Drehmoment an die jeweiligen Magnet-Wechselstromgeneratoren einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen liefert, mit einer so klein wie möglichen Verbrauchsenergie, so dass die elektrische Leistung entsprechend dem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung durch die Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen erzeugt werden kann.
Das vorhergehende Energiequellensystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird erhalten durch Konvertieren der Erfindung, beschrieben in der Position (6) unten, zusätzlich zu irgendeiner der Erfindungen, die in den Positionen (1) bis (4) oben beschrieben sind, in eine greifbare Form.

(6) Ein Energiequellensystem, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor von jedem der Magnet-Wechselstromgeneratoren einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen durch ein und dieselbe Drehmomentzuführvorrichtung angetrieben wird.

Vielfältige Modifizierungen und Abänderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann ersichtlich werden, ohne von dem Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen, und es sollte verstanden werden, dass diese nicht auf die hierin bekannt gemachten veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4100793 [0006]
JP 2010-288436 [0006]

Claims

Energiequellensystem, das mit einer Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) und einer integrierten Steuereinheit (6) versehen ist, die die Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) integral gemäß einem gesamten Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung steuern kann, dadurch gekennzeichnet, dass: jede der Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) versehen ist mit einem Magnet-Wechselstromgenerator (1), der versehen ist mit einem Rotor (1a) mit Magnetpolen (102) zum Produzieren eines Magnetfeldflusses und einer Ankerwicklung (103), die einen Wechselstrom auf Grundlage einer Drehung des Rotors (1a) erzeugt; einer Gleichrichtungseinheit (3), die einen durch den Magnet-Wechselstromgenerator (1) erzeugten Wechselstrom in einen Gleichstrom gleichrichtet; einem Gleichspannungswandler (4), der eine elektrische Leistung auf Grundlage einer Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtungseinheit (3) empfängt und die Ausgangsgleichspannung der Gleichrichtungseinheit (3) in eine Zwischeneingangsanschluss-Spannung einer elektrischen Last (2) wandelt; und einer Spannungssteuereinheit (5), die das Wandlungsverhältnis des Gleichspannungswandlers (4) steuert, auf Grundlage von wenigstens einem Operationsstatussignal, das den Operationsstatus des Magnet-Wechselstromgenerators (1) angibt, und in dem Fall, wo die Drehzahlen der jeweiligen Magnet-Wechselstromgeneratoren (1) der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) ungefähr dieselbe Drehzahl sind und der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale gesamte erzeugte elektrische Leistung der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) ist, die integrierte Steuereinheit (6) wenigstens eine von der Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen (10 oder 20 oder 30) auswählt und die Spannungssteuereinheit (5) der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) derart steuert, dass die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) ihre maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dieselbe wie oder kleiner als der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung ist.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fall, wo, selbst wenn die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) ihre maximal erzeugte elektrische Leistung erzeugt, der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht erfüllt wird, und ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung die maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, einer anderen Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) abweichend von der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) überschreitet, die integrierte Steuereinheit (6) ferner die andere Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) abweichend von der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) auswählt und die Spannungssteuereinheit (5) der ferner ausgewählten anderen Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) derart steuert, dass die ferner ausgewählte andere Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) ihre maximale erzeugte elektrische Leistung bei der Drehzahl erzeugt.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 2, wobei in dem Fall, wo, selbst wenn die ferner ausgewählte andere Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) ihre maximale erzeugte elektrische Leistung erzeugt, der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht erfüllt wird, und ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als eine maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, der restlichen Energiequelle-Vorrichtungen (10 oder 20 oder 30) aus der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) ist, die integrierte Steuereinheit (6) die Spannungssteuereinheit (5) der restlichen Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) derart steuert, dass die restliche Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) eine elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dem Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung entspricht.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fall, wo, selbst wenn die ausgewählte Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) ihre maximal erzeugte elektrische Leistung erzeugt, der gesamte Erzeugungsbedarf an elektrischer Leistung nicht erfüllt wird, und ein Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung derselbe wie oder kleiner als die maximale erzeugte elektrische Leistung, bei der Drehzahl, einer anderen Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) abweichend von der ausgewählten Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) ist, die integrierte Steuereinheit (6) ferner die andere Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) auswählt, die Spannungssteuereinheit (5) der ferner ausgewählten anderen Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) derart steuert, dass die ferner ausgewählte andere Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) eine elektrische Leistung, bei der Drehzahl, erzeugt, die dem Fehlbetrag des gesamten Erzeugungsbedarfs an elektrischer Leistung entspricht, und die restliche Energiequelle-Vorrichtung (10 oder 20 oder 30) aus der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) kurzschließt oder unterbricht.
Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl der Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) jeweilige Energiequelle-Vorrichtungen sind, die in einer Vielzahl von Außenbordmotoren bereitgestellt sind, die in einem Wasserfahrzeugkörper angebracht sind.
Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Rotor jeder der jeweiligen Magnet-Wechselstromgeneratoren (1) der Vielzahl von Energiequelle-Vorrichtungen (10, 20, 30) durch ein und dieselbe Drehmomentzuführvorrichtung angetrieben wird.