JP2004080931A - 内燃機関用スタータジェネレータ - Google Patents
内燃機関用スタータジェネレータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004080931A JP2004080931A JP2002239195A JP2002239195A JP2004080931A JP 2004080931 A JP2004080931 A JP 2004080931A JP 2002239195 A JP2002239195 A JP 2002239195A JP 2002239195 A JP2002239195 A JP 2002239195A JP 2004080931 A JP2004080931 A JP 2004080931A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- voltage
- inverter
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000007858 starting material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
- F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
Abstract
【課題】大形の巻線を用いることなく、発電機として運転する際に100V系の電圧と200V系の電圧とを得ることができる内燃機関用スタータジェネレータを提供する。
【解決手段】固定子13に第1及び第2の電機子コイルLu1〜Lw1及びLu2〜Lw2を設けるとともに、これらの電機子コイルに対して第1及び第2のドライバ15A及び15Bを設け、第1及び第2の電機子コイルの出力で第1及び第2のドライバ内の整流回路を通して第1及び第2のバッテリB1及びB2を充電する。インバータ16から出力させる電圧の値に応じて、バッテリB1及びB2を直列または並列に接続してインバータ16の入力端子間に接続する。
【選択図】 図1
【解決手段】固定子13に第1及び第2の電機子コイルLu1〜Lw1及びLu2〜Lw2を設けるとともに、これらの電機子コイルに対して第1及び第2のドライバ15A及び15Bを設け、第1及び第2の電機子コイルの出力で第1及び第2のドライバ内の整流回路を通して第1及び第2のバッテリB1及びB2を充電する。インバータ16から出力させる電圧の値に応じて、バッテリB1及びB2を直列または並列に接続してインバータ16の入力端子間に接続する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動時には内燃機関始動用電動機として動作し、内燃機関が始動した後は発電機として動作する内燃機関用スタータジェネレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関用スタータジェネレータを構成する回転電機としては、機関のクランク軸に取りつけられた磁石回転子と、電機子鉄心に多相の電機子コイルを巻装して構成した固定子とからなるものが多く用いられる。また内燃機関により駆動される発電機を電源とした電源装置として、発電機が出力する交流電圧を一旦直流電圧に変換した後、該直流電圧をインバータにより商用周波数の交流電圧に変換するようにしたものが多く用いられている。この種の発電装置は、インバータ発電装置と呼ばれる。
【0003】
インバータ発電装置は、商用電源の代わりに用いられるため、その定格出力電圧は国によって異なる。現在世界の国々で用いられている商用電源の定格電圧としては、100V,110V,120V,230V及び240V(いずれも実効値)の5種類がある。これらの電圧は、100V系(100V,110V,120V)と200V系(230V及び240V)とに分けることができる。
【0004】
従来のインバータ発電装置では、100V系の定格電圧を得る場合、及び200V系の定格電圧を得る場合にそれぞれ適合した巻線仕様を有する2種類の発電機を用意して、それぞれの系統の電圧を得るようしている。即ち、100V系の電圧に対しては、内燃機関の定常運転時に、同系列の最大定格電圧120V(実効値)の交流電圧を得るために必要なピーク値(約170V)の交流電圧を発生することができる巻線仕様の発電機を用意して、この発電機の出力を一旦直流出力に変換し、この直流出力をインバータに入力して、インバータを制御することにより、100V,110Vまたは120Vの交流電圧を発生させるようにしていた。
【0005】
また200V系の電圧に対しては、内燃機関の定常運転時に実効値が240Vの交流電圧を得るために必要なピーク値(約339V)の交流電圧を発生することができる巻線仕様の発電機を用意して、この発電機の出力を一旦直流出力に変換し、この直流出力をインバータに入力して、インバータを制御することにより、230Vまたは240Vの交流電圧を発生させるようにしていた。
【0006】
ところが、このように電圧系列が異なる毎に異なる巻線仕様の発電機を用いると、2種類の発電機を用意しておく必要があるため、コストが高くなるのを避けられない。
【0007】
そこで、同じ巻線仕様の発電機を用いて、インバータの制御により100V系の定格電圧と200V系の定格電圧との双方を得ることも考えられる。
【0008】
インバータを用いて同じ巻線仕様の発電機で100V系の定格電圧と200V系の定格電圧との双方を得ることを想定した内燃機関用スタータジェネレータの構成例を図7に示した。
【0009】
図7において1は内燃機関に取りつけられる回転電機で、この回転電機は、機関のクランク軸に取りつけられた磁石回転子2と、機関のケースなどに固定された固定子(電機子)3とからなっている。図示の磁石回転子2は機関のクランク軸に取りつけられたカップ状の回転子ヨーク2Aと、回転子ヨークの内周に取りつけられた4つの永久磁石m1ないしm4とにより4極に構成されている。固定子3は、磁石回転子2の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心4と、電機子鉄心4に巻装された3相の電機子コイルLu〜Lwとからなっている。図示の例では、機械角で180°離れた位置に巻装されて直列に接続されたコイルLu1,Lu2ないしLw1,Lw2によりそれぞれU相ないしW相の電機子コイルLu〜Lwが構成されている。3相の電機子コイルLuないしLwは星形結線されて、それぞれの中性点と反対側の端部からそれぞれ3相の端子1uないし1wが引き出されている。固定子3には、機関の始動時に回転電機1を始動用電動機として動作させるために、U,V及びW相の電機子コイルに対してそれぞれ磁石回転子2の回転角度位置を検出する位置センサhu,hv及びhwが取りつけられている。図7において5はドライバで、このドライバは、ダイオードDu〜Dw及びDx〜Dzからなるダイオードブリッジ全波整流回路と、該整流回路のダイオードに逆並列接続されたスイッチ素子Qu〜Qw及びQx〜Qzにより構成されたブリッジ形のスイッチ回路と、整流回路の直流出力端子間に接続されたコンデンサCdとを備えている。ドライバ5の3相の交流側端子5uないし5wにそれぞれ電機子コイルの3相の端子1u〜1wが接続され、該ドライバの直流側端子間にバッテリBが接続されている。バッテリBの出力電圧は、スイッチ素子QaないしQdのブリッジ回路と、これらのスイッチ素子に逆並列接続されたダイオードDaないしDdとを備えたブリッジ形のインバータ6に入力され、インバータ6からフィルタ7を通して図示しない負荷に商用周波数の交流電力が供給されるようになっている。
【0010】
8はドライバ5とインバータ6とを制御するコントローラで、このコントローラには、磁石回転子の回転角度位置を検出する位置センサhu〜hwの出力と、内燃機関を始動させることを指令する始動スイッチSW1により与えられる始動指令信号と、定格電圧を120Vまたは240Vに切り換えることを指令する電圧切換指令スイッチSW2から与えられる電圧切換指令信号とが入力されている。
【0011】
コントローラ8は、内燃機関の始動時にそのクランク軸を始動させる方向に磁石回転子を回転させるようにバッテリBからドライバ5のスイッチ回路を通して3相の電機子コイルLu〜Lwに電流を流し、内燃機関が始動した後は電機子コイルLu〜Lwからドライバ5の整流回路を通してバッテリBに供給される直流電圧を設定値以下に保つようにドライバ5のスイッチ回路を制御する。コントローラはまた、電圧切換指令スイッチSW2により指令された商用周波数の交流電圧をインバータ6から出力させるように、インバータ6を構成するスイッチ素子をPWM制御する。
【0012】
図7に示したスタータジェネレータを発電機として運転して、120Vの出力と240Vの出力とを得る場合の出力電圧V対出力電流I特性及び出力電圧V対出力電力P特性を図8に示した。同図において、曲線aは出力電圧V対出力電流I特性を示し、曲線bは出力電圧V対出力電力P特性を示している。図7の縦軸に示した電圧170V及び339Vは、それぞれ定格電圧の実効値が120V及び240Vの出力電圧をインバータ6から出力させるために必要な発電機の出力電圧のピーク値(=実効値×√2)であり、定格出力電圧を120Vとして定格出力電流を流す場合及び定格出力電圧を240Vとして定格出力電流を流す場合の動作点はそれぞれA点及びB点となる。またP1は定格電圧を120Vとする場合及び240Vとする場合のインバータの定格出力であり、Pmは発電機の最大出力である。インバータを用いて同じ巻線仕様の発電機で100V系の定格電圧と200V系の定格電圧との双方を得ようとする場合、図示のように、発電機の最大出力Pmは、インバータの定格出力P1よりも大きくしておく必要がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
インバータ発電装置においては、発電機が必要以上に大形になるのを防ぐため、インバータの定格出力に見合った最大出力を有する発電機を用いるのが好ましい。ところが、図7に示した構成で、100V系の電圧と200V系の電圧との2系統の電圧を得ようとすると、インバータの定格出力よりも大きい最大出力を有する発電機を用いる必要があるため、電機子鉄心及び電機子コイルが大形になって、回転電機の部分が大形化するという問題があった。
【0014】
本発明の目的は、回転電機の部分を必要以上に大きくすることなく、100V系の電圧を得る場合と200V系の電圧を得る場合とに対応することができるようにした内燃機関用スタータジェネレータを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の始動時には内燃機関始動用電動機として動作し、内燃機関が始動した後は発電機として動作する内燃機関用スタータジェネレータに適用される。
【0016】
本発明においては、内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子と、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心に相数がn(nは3以上の整数)の第1及び第2の電機子コイルを巻装してなる固定子と、n相ダイオードブリッジ全波整流回路と該整流回路を構成するダイオードにそれぞれ逆並列接続されたスイッチ素子のブリッジ回路により構成されたn相ブリッジ形のスイッチ回路と整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出されたn相の交流側端子と整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された対の直流側端子とを有してn相の交流側端子が第1の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第1のドライバと、第1のドライバと同一の構成を有してn相の交流側端子が第2の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第2のドライバと、第1のドライバの直流側端子間及び第2のドライバの直流側端子間にそれぞれ接続された第1及び第2のバッテリと、第1及び第2のバッテリの出力電圧が直流入力端子に入力されたインバータと、第1及び第2のドライバとインバータとを制御するコントローラとが設けられる。
【0017】
上記コントローラは、内燃機関の始動時に該内燃機関を始動させる方向に磁石回転子を回転させるように第1及び第2のバッテリから第1及び第2のドライバのスイッチ回路を通して第1及び第2の電機子コイルに電流を流し、内燃機関が始動した後は第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバの整流回路を通して第1及び第2のバッテリに供給される直流電圧を設定値以下に保つように第1及び第2のドライバのスイッチ回路を制御するドライバ制御部と、インバータから商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータを制御するインバータ制御部とを備えていて、第1のバッテリ及び第2のバッテリは、インバータ回路から出力させる交流電圧の実効値に応じて直列または並列に接続された状態でインバータの直流入力端子間に接続されている。
【0018】
上記のように構成すると、内燃機関の始動時には、第1及び第2のバッテリから第1及び第2のドライバ回路のスイッチ回路を通して第1及び第2の電機子コイルに駆動電流を流して、機関を始動する方向に磁石回転子を駆動することができる。また機関が始動した後は、第1及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバの整流回路を通して第1及び第2のバッテリに充電電流を供給して、これらのバッテリを充電することができ、これらのバッテリの出力電圧をインバータにより商用周波数の交流電圧に変換して負荷に供給することができる。
【0019】
上記のように、インバータ回路から出力させる交流電圧の実効値に応じて第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態または並列に接続した状態にしてインバータの入力端子間に接続するようにすると、インバータの定格出力に等しい最大出力を有する発電機を用いて、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるため、電機子鉄心及び電機子コイルを必要以上に大形にすることなく、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるスタータジェネレータを得ることができる。
【0020】
本発明の好ましい態様では、上記第1のバッテリの正極端子及び第2のバッテリの正極端子にそれぞれカソード及びアノードが接続された第1のダイオードと、第1のバッテリの負極端子及び第2のバッテリの負極端子にそれぞれカソード及びアノードが接続された第2のダイオードとが更に設けられて、第1のバッテリの正極端子及び第2のバッテリの負極端子がそれぞれインバータの正極側直流入力端子及び負極側直流入力端子に接続される。
【0021】
このように構成すると、第1のバッテリの負極端子と第2のバッテリの正極端子との間を接続したり切り離したりすることにより第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態と両バッテリを並列に接続した状態とを切り換えることができる。
【0022】
上記のように第1のダイオード及び第2のダイオードを設ける場合、第1のバッテリの負極端子と第2のバッテリの正極端子との間に直並列切換スイッチを接続しておくのが好ましい。このように直並列切換スイッチを設けておくと、該切換スイッチをオン状態にすることにより第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態にすることができ、該切換スイッチをオフ状態にすることにより、両バッテリを並列に接続した状態にすることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施形態の構成を示したものである。同図において、11は内燃機関に取りつけられる回転電機で、この回転電機は、機関のクランク軸に取りつけられた磁石回転子12と、機関のケースなどに固定された固定子(電機子)13とからなっている。図示の磁石回転子12は機関のクランク軸に取りつけられたカップ状の回転子ヨーク12Aと、回転子ヨークの内周に90°間隔で取りつけられた4つの永久磁石m1ないしm4とにより4極に構成されている。
【0024】
固定子13は、環状の継鉄部14aの外周から6個の突極部14b1ないし14b6を放射状に突出させて、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を各突極部の先端に形成した構造を有する星形環状の6極の電機子鉄心14と、電機子鉄心14の3つの突極部14b1なし14b3にそれぞれ巻装された巻数が等しい3相の第1の電機子コイルLu1〜Lw1と、突極部14b1なし14b3からそれぞれ180°離れた位置に設けられた突極部14b4ないし14b6にそれぞれ巻装された巻数が等しい3相の第2の電機子コイルLu2〜Lw2とからなっている。第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルは、同じ巻線仕様を有するように巻回されていて、内燃機関の定常運転時に各電機子コイルに少なくともピーク値が170Vの電圧を誘起させるように各電機子コイルの巻数が設定されている。
【0025】
第1の電機子コイルLu1ないしLw1及び第2の電機子コイルLu2ないしLw2はそれぞれ星形結線されていて、第1の電機子コイルLu1ないしLw1の中性点と反対側の端部からそれぞれ3相の端子11u1ないし11w1が引き出され、第2の電機子コイルLu2ないしLw2の中性点と反対側の端部からそれぞれ3相の端子11u2〜11w2が引き出されている。
【0026】
また固定子13には、機関の始動時に回転電機11をブラシレス直流電動機として動作させてクランク軸を回転駆動するため、U,V及びW相の電機子コイルに対してそれぞれ磁石回転子12の回転角度位置を検出する位置センサhu,hu及びhwが取りつけられている。位置センサhuないしhwはホールICからなっていて、W相,U相及びV相の電機子コイルが巻回された突極部14b6,14b1及び14b2の先端の磁極部の所定の部位に相応する位置で磁石回転子12の磁極の極性を検出して、検出している磁極がN極であるときとS極であるときとでレベルを異にする矩形波状の位置検出信号HuないしHwを出力する。
【0027】
なお図1に示した例では、内燃機関が正回転したときに磁石回転子12が図面上時計方向に回転するものとしている。
【0028】
本発明においては、内燃機関の始動時に第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルに駆動電流を流し、内燃機関が始動した後に第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルが出力する交流電圧を整流するために、第1の電機子コイルLu1ないしLw1及び第2の電機子コイルLu2ないしLw2に対してそれぞれ第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bが設けられている。
【0029】
第1のドライバ15Aは、ブリッジの上辺を構成するダイオードDu〜Dw及びブリッジの下辺を構成するダイオードDx〜Dzからなるダイオードブリッジ全波整流回路と、該整流回路のダイオードDu〜Dw及びDx〜Dzにそれぞれ逆並列接続されてブリッジ接続されたスイッチ素子Qu〜Qw及びQx〜Qzにより構成されたブリッジ形のスイッチ回路とを備えていて、整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された直流側端子p1,n1間に第1の電源コンデンサCd1が接続されている。
【0030】
第1のドライバ15Aの整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された3相の交流側端子15u1ないし15w1にそれぞれ第1の電機子コイルの3相の端子11u1〜11w1が接続され、該ドライバの正極側の直流側端子p1及び負極側の直流側端子n1にそれぞれ第1のバッテリB1の正極端子及び負極端子が接続されている。
【0031】
第2のドライバ15Bは第1のドライバと全く同様に構成されていて、その直流側端子p2,n2間に第2の電源コンデンサCd2が接続されている。そして、第2のドライバ15Bの3相の交流側端子15u2ないし15w2にそれぞれ第2の電機子コイルLu2ないしLw2の3相の端子11u2ないし11w2が接続され、該ドライバ15Bの正極側の直流側端子p2及び負極側の直流側端子n2にそれぞれ第2のバッテリB2の正極端子及び負極端子が接続されている。
【0032】
更に第1のバッテリB1の正極端子及び第2のバッテリB2の正極端子にそれぞれ第1のダイオードD1のカソード及びアノードが接続され、第1のバッテリB1の負極端子及び第2のバッテリの負極端子にそれぞれ第2のダイオードD2のカソード及びアノードが接続されている。また第1のバッテリB1の負極端子と第2のバッテリB2の正極端子との間にリレー接点などからなるオンオフ制御が可能な直並列切換スイッチ19が接続されていて、この直並列切換スイッチ19を閉じたときに第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2が直列に接続され、該切換スイッチ19を開いたときに両バッテリがダイオードD1及びD2を介して並列に接続されるようになっている。
【0033】
第1のバッテリB1の正極端子及び第2のバッテリB2の負極端子にそれぞれインバータ16の正極側直流入力端子P及び負極側直流入力端子Nが接続され、、直並列切換スイッチ19のオンオフに応じて、直列または並列に接続されたバッテリB1,B2の出力電圧がインバータ16の直流入力端子P,N間に印加されるようになっている。
【0034】
本発明においては、インバータ16から100V系の電圧を出力させるときに第1及び第2のバッテリB1及びB2を並列に接続し、インバータ16から200V系の電圧を出力させるときに第1及び第2のバッテリを直列に接続する。
【0035】
インバータ16は、スイッチ素子QaないしQdのブリッジ回路と、これらのスイッチ素子に逆並列接続されたダイオードDaないしDdとを備えたブリッジ形のインバータである。このインバータは、後記するコントローラにより制御されて、ブリッジの対角位置にあるスイッチ素子Qa,Qdをオン状態にする期間と他の対角位置にあるスイッチ素子Qb,Qcをオン状態にする期間とを交互に生じさせることにより、バッテリB1及びB2から与えられる直流電圧を交流電圧に変換する。
【0036】
インバータ16の交流出力端子16u,16v間に得られる交流電圧は、該交流電圧から高調波成分を除去するフィルタ17を通して図示しない負荷に与えられる。
【0037】
本実施形態では、各ドライバのスイッチ回路を構成するスイッチ素子Qu〜Qw及びQx〜QzとしてMOSFETが用いられている。このようにスイッチ素子としてMOSFETを用いる場合、MOSFETのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを整流回路を構成するダイオードDu〜Dw及びDx〜Dzとして用いることができる。同様に、インバータ16を構成するスイッチ素子Qa〜QdとしてMOSFETが用いられている。このようにスイッチ素子Qa〜QdとしてMOSFETを用いる場合、MOSFETのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードをダイオードDa〜Ddとして用いることができる。
【0038】
第1及び第2のドライバ15A及び15Bと、インバータ16とを制御するためにマイクロプロセッサを備えたコントローラ18が設けられている。コントローラ18には、磁石回転子12の回転角度位置を検出する位置センサhu〜hwの出力と、図示しない直流電源から抵抗R1を通して直流電圧が印加された始動スイッチSW1により与えられる始動指令信号と、図示しない直流電源の出力電圧が抵抗R2を通して印加された電圧切換指令スイッチSW2から与えられる電圧切換指令信号とが入力されている。
【0039】
コントローラ18は、内燃機関の始動時に該内燃機関を始動させる方向に磁石回転子12を回転させるように第1及び第2のバッテリB1及びB2から第1及び第2のドライバ15A及び15Bのスイッチ回路を通して第1及び第2の電機子コイルLu1〜Lw1及びLu2〜Lw2に電流を流し、内燃機関が始動した後は第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバ15A及び15Bの整流回路を通して第1及び第2のバッテリB1及びB2に供給される直流電圧を設定値以下に保つように第1及び第2のドライバ15A及び15Bのスイッチ回路を制御するドライバ制御部と、インバータから商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ16を制御するインバータ制御部とを備えている。
【0040】
上記ドライバ制御部及びインバータ制御部は、コントローラ18内のマイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現される各種の機能実現手段により構成される。マイクロプロセッサにより構成される機能実現手段の一例を図2に示した。
【0041】
図2において18Aはドライバ制御部、18Bはインバータ制御部である。図示のドライバ制御部18Aは、内燃機関の始動を完了する始動完了検出手段20と、始動指令スイッチSW1により始動指令が与えられ、始動完了検出手段20により機関の始動が完了したことが検出されていない状態でにあるときに位置センサhu〜hwの出力から磁石回転子12を内燃機関を始動させる方向に回転させるために電機子電流を流す相(励磁相)と流さない相(非励磁相)とを示す励磁パターンを決定する励磁パターン決定手段21と、始動指令スイッチSW1により始動指令が与えられ、始動完了検出手段20により機関の始動が完了したことが検出されていない状態にあるときに、励磁パターン決定手段21により決定された励磁相の電機子コイルに電機子電流を流すべく第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bの所定のスイッチ素子に駆動信号(スイッチ素子をオン状態にする信号)を与える第1の始動時ドライバ駆動手段22及び第2の始動時ドライバ駆動手段23と、始動完了検出手段20により機関の始動が完了したことが検出されたときに、第1のドライバ15Aの出力電圧(コンデンサCd1の両端の電圧)及び第2のドライバ15Bの出力電圧(コンデンサCd2の両端の電圧)をそれぞれ検出する第1のドライバ出力電圧検出手段24及び第2のドライバ出力電圧検出手段25と、始動完了検出手段20により、機関の始動が完了したことが検出されているときに第1のドライバ出力電圧検出手段24により検出された電圧を設定値に保つように、第1のドライバ15Aのスイッチ回路を制御する第1の発電時ドライバ制御手段26と、始動完了検出手段20により、機関の始動が完了したことが検出されているときに第2のドライバ出力電圧検出手段25により検出された電圧を設定値(この例では約170V)に保つように、第2のドライバ15Bのスイッチ回路を制御する第2の発電時ドライバ制御手段27と、電圧切換スイッチSW2により与えられる電圧切換指令に応じて、直並列切換スイッチ19を制御する直並列切換スイッチ制御手段28とを備えている。
【0042】
またインバータ制御部18Bは、インバータ16から商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ16を構成するスイッチ素子QaないしQdに駆動信号AないしDを供給するインバータ駆動手段30と、インバータ16に入力される直流電圧を検出するインバータ入力電圧検出手段31と、インバータの出力電圧の実効値(100V,110V,120V,230V,240Vのいずれか)を設定電圧として設定する出力電圧設定手段32と、インバータ16に入力される直流電圧と出力電圧設定手段32により設定された電圧とから、インバータ16のスイッチ素子をPWM制御して該インバータの出力電圧を設定電圧に等しくするために必要なスイッチ素子のオンオフのデューティ比を演算して、演算したデューティ比でインバータ16のスイッチ素子をオンオフさせるようにスイッチ素子に与えられる駆動信号A,CまたはB,DをPWM変調するPWM制御手段33とを備えている。
【0043】
本実施形態の内燃機関用スタータジェネレータにおいて、始動指令スイッチSW1によりコントローラ18に始動指令が与えられると、励磁パターン21が位置センサhu〜hwの出力に応じて励磁相と非励磁相とを決定する。このとき第1の始動時ドライバ駆動手段22及び第2の始動時ドライバ駆動手段23が第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2から励磁相の第1及び第2の電機子コイルに電機子電流を流すようにドライバ15A及び15Bのスイッチ回路を制御するため、磁石回転子12が機関を始動させる方向に回転し、機関が始動させられる。
【0044】
始動完了検出手段20が機関の始動完了を検出すると、第1の始動時ドライバ駆動手段22及び第2の始動時ドライバ駆動手段23が動作を停止するため、第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bのすべてのスイッチ素子がオフ状態にされ、第1及び第2の電機子コイルへの電機子電流の供給が停止される。
【0045】
内燃機関の始動が完了すると、回転電機1が機関により駆動される状態になるため、第1の電機子コイルLu1〜Lw1及び第2の電機子コイルLu2〜Lw2に3相交流電圧が誘起し、これらの電圧が第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bの整流回路を通して第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2に印加される。これにより両バッテリが充電される。電機子コイルの出力電圧が上昇して第1のバッテリB1の両端の電圧及び第2のバッテリB2の両端の電圧が設定値(170V)を超えると、第1の発電時ドライバ制御手段26及び第2の発電時ドライバ制御手段27が第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2に印加される電圧を設定値以下にするように、第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bのスイッチ回路を制御する。この制御は、例えば、各バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに各ドライバのスイッチ回路のブリッジの上辺を構成するスイッチ素子Qu〜Qwを同時にオン状態にするか、または、ブリッジの下辺を構成するスイッチ素子Qx〜Qzを同時にオン状態にして、各ドライバ内に電機子コイルの出力を短絡する回路を構成することにより行う。
【0046】
これにより、内燃機関の運転中、第1及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバ内の整流回路を通して第1及び第2のバッテリに供給される電圧が設定値以下に保たれ、バッテリB1及びB2の両端の電圧が設定値(この例では170V)に保たれる。
【0047】
電圧切換指令スイッチSW2によりインバータの出力電圧を100V系の電圧とすることが指令されている時には、直並列切換スイッチ制御手段28が直並列切換スイッチ19をオフ状態にして第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2を並列に接続する。この状態では、インバータ16にバッテリB1及びB2の端子電圧(170V)が入力される。このときPWM制御手段33は、インバータの出力電圧を出力電圧設定手段32により設定された電圧(100V,110Vまたは120V)に等しくするようにインバータのスイッチ素子を所定のデューティ比でPWM制御して、インバータ16から電圧値が設定電圧(実効値)に等しく、周波数が商用周波数に等しい交流電圧を出力させる。
【0048】
また電圧切換指令スイッチSW2によりインバータの出力電圧を200V系の電圧とすることが指令されている時には、直並列切換スイッチ制御手段28が直並列切換スイッチ19をオン状態にして第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2を直列に接続する。この状態では、インバータ16にバッテリB1及びB2の端子電圧の2倍の電圧(約340V)が入力される。このときPWM制御手段33は、インバータの出力電圧を出力電圧設定手段32により設定された電圧(230Vまたは240V)に等しくするようにインバータのスイッチ素子を所定のデューティ比でPWM制御して、インバータ16から電圧値が設定電圧に等しく、周波数が商用周波数に等しい交流電圧を出力させる。
【0049】
本実施形態のスタータジェネレータが発電機として動作する際の出力電圧V対出力電流I特性及び出力電圧V対出力電力P特性を図6に示した。同図において曲線a1はバッテリB1及びB2を並列に接続して運転する際の出力電圧V対出力電流I特性であり、曲線a2は、バッテリB1及びB2を直列に接続して運転する際の出力電圧V対出力電流I特性である。また曲線b1はバッテリB1及びB2を並列に接続して運転する場合の出力電圧V対出力P特性であり、曲線b2は、バッテリB1及びB2を直列に接続して運転する場合の出力電圧V対出力P特性である。また破線で示した曲線Aは、図8の曲線aと同じ出力電圧V対出力電流I特性である。
【0050】
図6において、A点は、インバータから定格電圧が120Vの定格交流出力P1を得る場合の動作点であり、B点はインバータから定格電圧が240Vの定格交流出力を得る場合の動作点である。
【0051】
本発明のように、固定子に第1及び第2の電機子コイルを設けるとともに、これらの電機子コイルの整流出力により充電される第1及び第2のバッテリを設けて、インバータ16から出力させる交流電圧の実効値に応じて第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態または並列に接続した状態にしてインバータ16の入力端子間に接続するようにすると、図6に示されているように、100V系の電圧を出力させる場合も、200V系の電圧を出力させる場合も、電機子コイルに必要とされる最大出力は定格出力P1に等しくてよい。そのため、電機子鉄心14及び電機子コイルLu1〜Lw1及びLu2〜Lw2を必要以上に大形にすることなく、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるスタータジェネレータを得ることができる。
【0052】
上記の実施形態では、インバータから120Vの電圧の出力または240Vの電圧の出力を発生させるようにしたが、インバータから発生させる電圧の組み合わせはこれらの限定されるものではない。例えば、インバータから発生させる電圧は120Vと230Vでもよく、100V,110V,120V,230V,240Vのすべてを発生させるようにしてもよい。
【0053】
図3は本発明の他の実施形態の構成を示したもので、この例では、電圧切換指令スイッチとして図示しない電源から抵抗R21及びR22を通して直流電圧が印加された2つのスイッチSW21及びSW22が設けられ、これらのスイッチをオン状態またはオフ状態にすることにより、コントローラ18に「1」または「0」の値をとる2値信号X及びYが入力されるようになっている。コントローラ18は、これらの信号の値の組み合わせから電圧切換指令スイッチにより指令された電圧値を判別する電圧指令値判別手段を備えている。この電圧指令値判別手段は、例えば図4に示した真理値表に従って、信号X,Yの値の組み合わせから、電圧切換指令スイッチにより指示されたインバータ16の出力電圧の定格値が100V、120V,230V及び240Vのいずれであるかを判別し、その判別結果に基づいて、直並列切換スイッチ19をオン状態またはオフ状態にするかを決定する。図3に示したスタータジェネレータのその他の構成は、図1に示した例と同様である。
【0054】
上記の実施形態では、直並列切換スイッチ19として、リレー接点を用いているが、この直並列切換スイッチ19を図5に示すように、半導体スイッチにより構成することができる。図5に示した例では、ドレインソース間に寄生ダイオードDfが形成されたMOSFETQfにより直並列切換スイッチ19が構成されている。
【0055】
上記の実施形態では、電圧切換指令に応じて直並列切換スイッチ19を制御するようにしているが、直並列切換スイッチ19は手動操作されるスイッチであってもよい。
【0056】
また上記の実施形態では、バッテリB1の負極端子とバッテリB2の正極端子との間に直並列切換スイッチ19を接続しているが、このような切換スイッチを設けることなく、出荷先の商用電源の電圧値が100V系であると予め分かっている場合には、工場出荷時にバッテリB1の負極端子とバッテリB2の正極端子との間を接続することなくバッテリB1とバッテリB2とを並列に接続しておき、出荷先の商用電源の電圧値が200V系であると予め分かっている場合には、工場出荷時にバッテリB1の負極端子とバッテリB2の正極端子との間を配線で接続してバッテリB1及びB2を直列に接続するようにしてもよい。
【0057】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、固定子に第1及び第2の電機子コイルを設けるとともに、これらの電機子コイルの整流出力により充電される第1及び第2のバッテリを設けて、発電機として運転する際に、インバータから出力させる交流電圧の実効値に応じて第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態または並列に接続した状態にしてインバータの入力端子間に接続するようにしたので、100V系の電圧を出力させる場合も、200V系の電圧を出力させる場合も、電機子コイルに必要とされる最大出力はインバータの定格出力に等しくすることができる。そのため、電機子鉄心及び電機子コイルを必要以上に大形にすることなく、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるスタータジェネレータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。
【図2】図1の実施形態で用いるコントローラが実現する機能実現手段の一例を示したブロック図である。
【図3】本発明の他の実施形態の構成を示した回路図である。
【図4】図3の実施形態でコントローラが電圧指令値を判別する際の用いる真理値表を示した図表である。
【図5】図1及び図3に示した実施形態において用いる直並列切換スイッチの変形例を示した回路図である。
【図6】本発明に係わるスタータジェネレータを発電機として運転する際の出力電圧対出力電流特性及び出力電圧対出力特性を示したグラフである。
【図7】発電機として運転する際に、発電機の出力で整流回路を通して充電される一つのバッテリの出力をインバータにより交流電圧に変換する構成をとって、100V系の電圧と200V系の電圧とをインバータから出力させるようにしたスタータジェネレータの構成を示した回路図である。
【図8】図7に示したスタータジェネレータを発電機として運転して100V系の電圧と200V系の電圧とをインバータから出力させるようにしたた場合の発電機の出力電圧対出力電流特性及び出力電圧対出力特性を示したグラフである。
【符号の説明】
11:回転電機、12:磁石回転子、13:固定子、14:電機子鉄心、Lu1〜Lw1:第1の電機子コイル、Lu2〜Lw2:第2の電機子コイル、15A:第1のドライバ、15B:第2のドライバ、16:インバータ、B1:第1のバッテリ、B2:第2のバッテリ、D1:第1のダイオード、D2:第2のダイオード。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動時には内燃機関始動用電動機として動作し、内燃機関が始動した後は発電機として動作する内燃機関用スタータジェネレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関用スタータジェネレータを構成する回転電機としては、機関のクランク軸に取りつけられた磁石回転子と、電機子鉄心に多相の電機子コイルを巻装して構成した固定子とからなるものが多く用いられる。また内燃機関により駆動される発電機を電源とした電源装置として、発電機が出力する交流電圧を一旦直流電圧に変換した後、該直流電圧をインバータにより商用周波数の交流電圧に変換するようにしたものが多く用いられている。この種の発電装置は、インバータ発電装置と呼ばれる。
【0003】
インバータ発電装置は、商用電源の代わりに用いられるため、その定格出力電圧は国によって異なる。現在世界の国々で用いられている商用電源の定格電圧としては、100V,110V,120V,230V及び240V(いずれも実効値)の5種類がある。これらの電圧は、100V系(100V,110V,120V)と200V系(230V及び240V)とに分けることができる。
【0004】
従来のインバータ発電装置では、100V系の定格電圧を得る場合、及び200V系の定格電圧を得る場合にそれぞれ適合した巻線仕様を有する2種類の発電機を用意して、それぞれの系統の電圧を得るようしている。即ち、100V系の電圧に対しては、内燃機関の定常運転時に、同系列の最大定格電圧120V(実効値)の交流電圧を得るために必要なピーク値(約170V)の交流電圧を発生することができる巻線仕様の発電機を用意して、この発電機の出力を一旦直流出力に変換し、この直流出力をインバータに入力して、インバータを制御することにより、100V,110Vまたは120Vの交流電圧を発生させるようにしていた。
【0005】
また200V系の電圧に対しては、内燃機関の定常運転時に実効値が240Vの交流電圧を得るために必要なピーク値(約339V)の交流電圧を発生することができる巻線仕様の発電機を用意して、この発電機の出力を一旦直流出力に変換し、この直流出力をインバータに入力して、インバータを制御することにより、230Vまたは240Vの交流電圧を発生させるようにしていた。
【0006】
ところが、このように電圧系列が異なる毎に異なる巻線仕様の発電機を用いると、2種類の発電機を用意しておく必要があるため、コストが高くなるのを避けられない。
【0007】
そこで、同じ巻線仕様の発電機を用いて、インバータの制御により100V系の定格電圧と200V系の定格電圧との双方を得ることも考えられる。
【0008】
インバータを用いて同じ巻線仕様の発電機で100V系の定格電圧と200V系の定格電圧との双方を得ることを想定した内燃機関用スタータジェネレータの構成例を図7に示した。
【0009】
図7において1は内燃機関に取りつけられる回転電機で、この回転電機は、機関のクランク軸に取りつけられた磁石回転子2と、機関のケースなどに固定された固定子(電機子)3とからなっている。図示の磁石回転子2は機関のクランク軸に取りつけられたカップ状の回転子ヨーク2Aと、回転子ヨークの内周に取りつけられた4つの永久磁石m1ないしm4とにより4極に構成されている。固定子3は、磁石回転子2の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心4と、電機子鉄心4に巻装された3相の電機子コイルLu〜Lwとからなっている。図示の例では、機械角で180°離れた位置に巻装されて直列に接続されたコイルLu1,Lu2ないしLw1,Lw2によりそれぞれU相ないしW相の電機子コイルLu〜Lwが構成されている。3相の電機子コイルLuないしLwは星形結線されて、それぞれの中性点と反対側の端部からそれぞれ3相の端子1uないし1wが引き出されている。固定子3には、機関の始動時に回転電機1を始動用電動機として動作させるために、U,V及びW相の電機子コイルに対してそれぞれ磁石回転子2の回転角度位置を検出する位置センサhu,hv及びhwが取りつけられている。図7において5はドライバで、このドライバは、ダイオードDu〜Dw及びDx〜Dzからなるダイオードブリッジ全波整流回路と、該整流回路のダイオードに逆並列接続されたスイッチ素子Qu〜Qw及びQx〜Qzにより構成されたブリッジ形のスイッチ回路と、整流回路の直流出力端子間に接続されたコンデンサCdとを備えている。ドライバ5の3相の交流側端子5uないし5wにそれぞれ電機子コイルの3相の端子1u〜1wが接続され、該ドライバの直流側端子間にバッテリBが接続されている。バッテリBの出力電圧は、スイッチ素子QaないしQdのブリッジ回路と、これらのスイッチ素子に逆並列接続されたダイオードDaないしDdとを備えたブリッジ形のインバータ6に入力され、インバータ6からフィルタ7を通して図示しない負荷に商用周波数の交流電力が供給されるようになっている。
【0010】
8はドライバ5とインバータ6とを制御するコントローラで、このコントローラには、磁石回転子の回転角度位置を検出する位置センサhu〜hwの出力と、内燃機関を始動させることを指令する始動スイッチSW1により与えられる始動指令信号と、定格電圧を120Vまたは240Vに切り換えることを指令する電圧切換指令スイッチSW2から与えられる電圧切換指令信号とが入力されている。
【0011】
コントローラ8は、内燃機関の始動時にそのクランク軸を始動させる方向に磁石回転子を回転させるようにバッテリBからドライバ5のスイッチ回路を通して3相の電機子コイルLu〜Lwに電流を流し、内燃機関が始動した後は電機子コイルLu〜Lwからドライバ5の整流回路を通してバッテリBに供給される直流電圧を設定値以下に保つようにドライバ5のスイッチ回路を制御する。コントローラはまた、電圧切換指令スイッチSW2により指令された商用周波数の交流電圧をインバータ6から出力させるように、インバータ6を構成するスイッチ素子をPWM制御する。
【0012】
図7に示したスタータジェネレータを発電機として運転して、120Vの出力と240Vの出力とを得る場合の出力電圧V対出力電流I特性及び出力電圧V対出力電力P特性を図8に示した。同図において、曲線aは出力電圧V対出力電流I特性を示し、曲線bは出力電圧V対出力電力P特性を示している。図7の縦軸に示した電圧170V及び339Vは、それぞれ定格電圧の実効値が120V及び240Vの出力電圧をインバータ6から出力させるために必要な発電機の出力電圧のピーク値(=実効値×√2)であり、定格出力電圧を120Vとして定格出力電流を流す場合及び定格出力電圧を240Vとして定格出力電流を流す場合の動作点はそれぞれA点及びB点となる。またP1は定格電圧を120Vとする場合及び240Vとする場合のインバータの定格出力であり、Pmは発電機の最大出力である。インバータを用いて同じ巻線仕様の発電機で100V系の定格電圧と200V系の定格電圧との双方を得ようとする場合、図示のように、発電機の最大出力Pmは、インバータの定格出力P1よりも大きくしておく必要がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
インバータ発電装置においては、発電機が必要以上に大形になるのを防ぐため、インバータの定格出力に見合った最大出力を有する発電機を用いるのが好ましい。ところが、図7に示した構成で、100V系の電圧と200V系の電圧との2系統の電圧を得ようとすると、インバータの定格出力よりも大きい最大出力を有する発電機を用いる必要があるため、電機子鉄心及び電機子コイルが大形になって、回転電機の部分が大形化するという問題があった。
【0014】
本発明の目的は、回転電機の部分を必要以上に大きくすることなく、100V系の電圧を得る場合と200V系の電圧を得る場合とに対応することができるようにした内燃機関用スタータジェネレータを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の始動時には内燃機関始動用電動機として動作し、内燃機関が始動した後は発電機として動作する内燃機関用スタータジェネレータに適用される。
【0016】
本発明においては、内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子と、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心に相数がn(nは3以上の整数)の第1及び第2の電機子コイルを巻装してなる固定子と、n相ダイオードブリッジ全波整流回路と該整流回路を構成するダイオードにそれぞれ逆並列接続されたスイッチ素子のブリッジ回路により構成されたn相ブリッジ形のスイッチ回路と整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出されたn相の交流側端子と整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された対の直流側端子とを有してn相の交流側端子が第1の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第1のドライバと、第1のドライバと同一の構成を有してn相の交流側端子が第2の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第2のドライバと、第1のドライバの直流側端子間及び第2のドライバの直流側端子間にそれぞれ接続された第1及び第2のバッテリと、第1及び第2のバッテリの出力電圧が直流入力端子に入力されたインバータと、第1及び第2のドライバとインバータとを制御するコントローラとが設けられる。
【0017】
上記コントローラは、内燃機関の始動時に該内燃機関を始動させる方向に磁石回転子を回転させるように第1及び第2のバッテリから第1及び第2のドライバのスイッチ回路を通して第1及び第2の電機子コイルに電流を流し、内燃機関が始動した後は第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバの整流回路を通して第1及び第2のバッテリに供給される直流電圧を設定値以下に保つように第1及び第2のドライバのスイッチ回路を制御するドライバ制御部と、インバータから商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータを制御するインバータ制御部とを備えていて、第1のバッテリ及び第2のバッテリは、インバータ回路から出力させる交流電圧の実効値に応じて直列または並列に接続された状態でインバータの直流入力端子間に接続されている。
【0018】
上記のように構成すると、内燃機関の始動時には、第1及び第2のバッテリから第1及び第2のドライバ回路のスイッチ回路を通して第1及び第2の電機子コイルに駆動電流を流して、機関を始動する方向に磁石回転子を駆動することができる。また機関が始動した後は、第1及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバの整流回路を通して第1及び第2のバッテリに充電電流を供給して、これらのバッテリを充電することができ、これらのバッテリの出力電圧をインバータにより商用周波数の交流電圧に変換して負荷に供給することができる。
【0019】
上記のように、インバータ回路から出力させる交流電圧の実効値に応じて第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態または並列に接続した状態にしてインバータの入力端子間に接続するようにすると、インバータの定格出力に等しい最大出力を有する発電機を用いて、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるため、電機子鉄心及び電機子コイルを必要以上に大形にすることなく、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるスタータジェネレータを得ることができる。
【0020】
本発明の好ましい態様では、上記第1のバッテリの正極端子及び第2のバッテリの正極端子にそれぞれカソード及びアノードが接続された第1のダイオードと、第1のバッテリの負極端子及び第2のバッテリの負極端子にそれぞれカソード及びアノードが接続された第2のダイオードとが更に設けられて、第1のバッテリの正極端子及び第2のバッテリの負極端子がそれぞれインバータの正極側直流入力端子及び負極側直流入力端子に接続される。
【0021】
このように構成すると、第1のバッテリの負極端子と第2のバッテリの正極端子との間を接続したり切り離したりすることにより第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態と両バッテリを並列に接続した状態とを切り換えることができる。
【0022】
上記のように第1のダイオード及び第2のダイオードを設ける場合、第1のバッテリの負極端子と第2のバッテリの正極端子との間に直並列切換スイッチを接続しておくのが好ましい。このように直並列切換スイッチを設けておくと、該切換スイッチをオン状態にすることにより第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態にすることができ、該切換スイッチをオフ状態にすることにより、両バッテリを並列に接続した状態にすることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施形態の構成を示したものである。同図において、11は内燃機関に取りつけられる回転電機で、この回転電機は、機関のクランク軸に取りつけられた磁石回転子12と、機関のケースなどに固定された固定子(電機子)13とからなっている。図示の磁石回転子12は機関のクランク軸に取りつけられたカップ状の回転子ヨーク12Aと、回転子ヨークの内周に90°間隔で取りつけられた4つの永久磁石m1ないしm4とにより4極に構成されている。
【0024】
固定子13は、環状の継鉄部14aの外周から6個の突極部14b1ないし14b6を放射状に突出させて、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を各突極部の先端に形成した構造を有する星形環状の6極の電機子鉄心14と、電機子鉄心14の3つの突極部14b1なし14b3にそれぞれ巻装された巻数が等しい3相の第1の電機子コイルLu1〜Lw1と、突極部14b1なし14b3からそれぞれ180°離れた位置に設けられた突極部14b4ないし14b6にそれぞれ巻装された巻数が等しい3相の第2の電機子コイルLu2〜Lw2とからなっている。第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルは、同じ巻線仕様を有するように巻回されていて、内燃機関の定常運転時に各電機子コイルに少なくともピーク値が170Vの電圧を誘起させるように各電機子コイルの巻数が設定されている。
【0025】
第1の電機子コイルLu1ないしLw1及び第2の電機子コイルLu2ないしLw2はそれぞれ星形結線されていて、第1の電機子コイルLu1ないしLw1の中性点と反対側の端部からそれぞれ3相の端子11u1ないし11w1が引き出され、第2の電機子コイルLu2ないしLw2の中性点と反対側の端部からそれぞれ3相の端子11u2〜11w2が引き出されている。
【0026】
また固定子13には、機関の始動時に回転電機11をブラシレス直流電動機として動作させてクランク軸を回転駆動するため、U,V及びW相の電機子コイルに対してそれぞれ磁石回転子12の回転角度位置を検出する位置センサhu,hu及びhwが取りつけられている。位置センサhuないしhwはホールICからなっていて、W相,U相及びV相の電機子コイルが巻回された突極部14b6,14b1及び14b2の先端の磁極部の所定の部位に相応する位置で磁石回転子12の磁極の極性を検出して、検出している磁極がN極であるときとS極であるときとでレベルを異にする矩形波状の位置検出信号HuないしHwを出力する。
【0027】
なお図1に示した例では、内燃機関が正回転したときに磁石回転子12が図面上時計方向に回転するものとしている。
【0028】
本発明においては、内燃機関の始動時に第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルに駆動電流を流し、内燃機関が始動した後に第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルが出力する交流電圧を整流するために、第1の電機子コイルLu1ないしLw1及び第2の電機子コイルLu2ないしLw2に対してそれぞれ第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bが設けられている。
【0029】
第1のドライバ15Aは、ブリッジの上辺を構成するダイオードDu〜Dw及びブリッジの下辺を構成するダイオードDx〜Dzからなるダイオードブリッジ全波整流回路と、該整流回路のダイオードDu〜Dw及びDx〜Dzにそれぞれ逆並列接続されてブリッジ接続されたスイッチ素子Qu〜Qw及びQx〜Qzにより構成されたブリッジ形のスイッチ回路とを備えていて、整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された直流側端子p1,n1間に第1の電源コンデンサCd1が接続されている。
【0030】
第1のドライバ15Aの整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された3相の交流側端子15u1ないし15w1にそれぞれ第1の電機子コイルの3相の端子11u1〜11w1が接続され、該ドライバの正極側の直流側端子p1及び負極側の直流側端子n1にそれぞれ第1のバッテリB1の正極端子及び負極端子が接続されている。
【0031】
第2のドライバ15Bは第1のドライバと全く同様に構成されていて、その直流側端子p2,n2間に第2の電源コンデンサCd2が接続されている。そして、第2のドライバ15Bの3相の交流側端子15u2ないし15w2にそれぞれ第2の電機子コイルLu2ないしLw2の3相の端子11u2ないし11w2が接続され、該ドライバ15Bの正極側の直流側端子p2及び負極側の直流側端子n2にそれぞれ第2のバッテリB2の正極端子及び負極端子が接続されている。
【0032】
更に第1のバッテリB1の正極端子及び第2のバッテリB2の正極端子にそれぞれ第1のダイオードD1のカソード及びアノードが接続され、第1のバッテリB1の負極端子及び第2のバッテリの負極端子にそれぞれ第2のダイオードD2のカソード及びアノードが接続されている。また第1のバッテリB1の負極端子と第2のバッテリB2の正極端子との間にリレー接点などからなるオンオフ制御が可能な直並列切換スイッチ19が接続されていて、この直並列切換スイッチ19を閉じたときに第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2が直列に接続され、該切換スイッチ19を開いたときに両バッテリがダイオードD1及びD2を介して並列に接続されるようになっている。
【0033】
第1のバッテリB1の正極端子及び第2のバッテリB2の負極端子にそれぞれインバータ16の正極側直流入力端子P及び負極側直流入力端子Nが接続され、、直並列切換スイッチ19のオンオフに応じて、直列または並列に接続されたバッテリB1,B2の出力電圧がインバータ16の直流入力端子P,N間に印加されるようになっている。
【0034】
本発明においては、インバータ16から100V系の電圧を出力させるときに第1及び第2のバッテリB1及びB2を並列に接続し、インバータ16から200V系の電圧を出力させるときに第1及び第2のバッテリを直列に接続する。
【0035】
インバータ16は、スイッチ素子QaないしQdのブリッジ回路と、これらのスイッチ素子に逆並列接続されたダイオードDaないしDdとを備えたブリッジ形のインバータである。このインバータは、後記するコントローラにより制御されて、ブリッジの対角位置にあるスイッチ素子Qa,Qdをオン状態にする期間と他の対角位置にあるスイッチ素子Qb,Qcをオン状態にする期間とを交互に生じさせることにより、バッテリB1及びB2から与えられる直流電圧を交流電圧に変換する。
【0036】
インバータ16の交流出力端子16u,16v間に得られる交流電圧は、該交流電圧から高調波成分を除去するフィルタ17を通して図示しない負荷に与えられる。
【0037】
本実施形態では、各ドライバのスイッチ回路を構成するスイッチ素子Qu〜Qw及びQx〜QzとしてMOSFETが用いられている。このようにスイッチ素子としてMOSFETを用いる場合、MOSFETのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを整流回路を構成するダイオードDu〜Dw及びDx〜Dzとして用いることができる。同様に、インバータ16を構成するスイッチ素子Qa〜QdとしてMOSFETが用いられている。このようにスイッチ素子Qa〜QdとしてMOSFETを用いる場合、MOSFETのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードをダイオードDa〜Ddとして用いることができる。
【0038】
第1及び第2のドライバ15A及び15Bと、インバータ16とを制御するためにマイクロプロセッサを備えたコントローラ18が設けられている。コントローラ18には、磁石回転子12の回転角度位置を検出する位置センサhu〜hwの出力と、図示しない直流電源から抵抗R1を通して直流電圧が印加された始動スイッチSW1により与えられる始動指令信号と、図示しない直流電源の出力電圧が抵抗R2を通して印加された電圧切換指令スイッチSW2から与えられる電圧切換指令信号とが入力されている。
【0039】
コントローラ18は、内燃機関の始動時に該内燃機関を始動させる方向に磁石回転子12を回転させるように第1及び第2のバッテリB1及びB2から第1及び第2のドライバ15A及び15Bのスイッチ回路を通して第1及び第2の電機子コイルLu1〜Lw1及びLu2〜Lw2に電流を流し、内燃機関が始動した後は第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバ15A及び15Bの整流回路を通して第1及び第2のバッテリB1及びB2に供給される直流電圧を設定値以下に保つように第1及び第2のドライバ15A及び15Bのスイッチ回路を制御するドライバ制御部と、インバータから商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ16を制御するインバータ制御部とを備えている。
【0040】
上記ドライバ制御部及びインバータ制御部は、コントローラ18内のマイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現される各種の機能実現手段により構成される。マイクロプロセッサにより構成される機能実現手段の一例を図2に示した。
【0041】
図2において18Aはドライバ制御部、18Bはインバータ制御部である。図示のドライバ制御部18Aは、内燃機関の始動を完了する始動完了検出手段20と、始動指令スイッチSW1により始動指令が与えられ、始動完了検出手段20により機関の始動が完了したことが検出されていない状態でにあるときに位置センサhu〜hwの出力から磁石回転子12を内燃機関を始動させる方向に回転させるために電機子電流を流す相(励磁相)と流さない相(非励磁相)とを示す励磁パターンを決定する励磁パターン決定手段21と、始動指令スイッチSW1により始動指令が与えられ、始動完了検出手段20により機関の始動が完了したことが検出されていない状態にあるときに、励磁パターン決定手段21により決定された励磁相の電機子コイルに電機子電流を流すべく第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bの所定のスイッチ素子に駆動信号(スイッチ素子をオン状態にする信号)を与える第1の始動時ドライバ駆動手段22及び第2の始動時ドライバ駆動手段23と、始動完了検出手段20により機関の始動が完了したことが検出されたときに、第1のドライバ15Aの出力電圧(コンデンサCd1の両端の電圧)及び第2のドライバ15Bの出力電圧(コンデンサCd2の両端の電圧)をそれぞれ検出する第1のドライバ出力電圧検出手段24及び第2のドライバ出力電圧検出手段25と、始動完了検出手段20により、機関の始動が完了したことが検出されているときに第1のドライバ出力電圧検出手段24により検出された電圧を設定値に保つように、第1のドライバ15Aのスイッチ回路を制御する第1の発電時ドライバ制御手段26と、始動完了検出手段20により、機関の始動が完了したことが検出されているときに第2のドライバ出力電圧検出手段25により検出された電圧を設定値(この例では約170V)に保つように、第2のドライバ15Bのスイッチ回路を制御する第2の発電時ドライバ制御手段27と、電圧切換スイッチSW2により与えられる電圧切換指令に応じて、直並列切換スイッチ19を制御する直並列切換スイッチ制御手段28とを備えている。
【0042】
またインバータ制御部18Bは、インバータ16から商用周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ16を構成するスイッチ素子QaないしQdに駆動信号AないしDを供給するインバータ駆動手段30と、インバータ16に入力される直流電圧を検出するインバータ入力電圧検出手段31と、インバータの出力電圧の実効値(100V,110V,120V,230V,240Vのいずれか)を設定電圧として設定する出力電圧設定手段32と、インバータ16に入力される直流電圧と出力電圧設定手段32により設定された電圧とから、インバータ16のスイッチ素子をPWM制御して該インバータの出力電圧を設定電圧に等しくするために必要なスイッチ素子のオンオフのデューティ比を演算して、演算したデューティ比でインバータ16のスイッチ素子をオンオフさせるようにスイッチ素子に与えられる駆動信号A,CまたはB,DをPWM変調するPWM制御手段33とを備えている。
【0043】
本実施形態の内燃機関用スタータジェネレータにおいて、始動指令スイッチSW1によりコントローラ18に始動指令が与えられると、励磁パターン21が位置センサhu〜hwの出力に応じて励磁相と非励磁相とを決定する。このとき第1の始動時ドライバ駆動手段22及び第2の始動時ドライバ駆動手段23が第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2から励磁相の第1及び第2の電機子コイルに電機子電流を流すようにドライバ15A及び15Bのスイッチ回路を制御するため、磁石回転子12が機関を始動させる方向に回転し、機関が始動させられる。
【0044】
始動完了検出手段20が機関の始動完了を検出すると、第1の始動時ドライバ駆動手段22及び第2の始動時ドライバ駆動手段23が動作を停止するため、第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bのすべてのスイッチ素子がオフ状態にされ、第1及び第2の電機子コイルへの電機子電流の供給が停止される。
【0045】
内燃機関の始動が完了すると、回転電機1が機関により駆動される状態になるため、第1の電機子コイルLu1〜Lw1及び第2の電機子コイルLu2〜Lw2に3相交流電圧が誘起し、これらの電圧が第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bの整流回路を通して第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2に印加される。これにより両バッテリが充電される。電機子コイルの出力電圧が上昇して第1のバッテリB1の両端の電圧及び第2のバッテリB2の両端の電圧が設定値(170V)を超えると、第1の発電時ドライバ制御手段26及び第2の発電時ドライバ制御手段27が第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2に印加される電圧を設定値以下にするように、第1のドライバ15A及び第2のドライバ15Bのスイッチ回路を制御する。この制御は、例えば、各バッテリの両端の電圧が設定値を超えたときに各ドライバのスイッチ回路のブリッジの上辺を構成するスイッチ素子Qu〜Qwを同時にオン状態にするか、または、ブリッジの下辺を構成するスイッチ素子Qx〜Qzを同時にオン状態にして、各ドライバ内に電機子コイルの出力を短絡する回路を構成することにより行う。
【0046】
これにより、内燃機関の運転中、第1及び第2の電機子コイルから第1及び第2のドライバ内の整流回路を通して第1及び第2のバッテリに供給される電圧が設定値以下に保たれ、バッテリB1及びB2の両端の電圧が設定値(この例では170V)に保たれる。
【0047】
電圧切換指令スイッチSW2によりインバータの出力電圧を100V系の電圧とすることが指令されている時には、直並列切換スイッチ制御手段28が直並列切換スイッチ19をオフ状態にして第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2を並列に接続する。この状態では、インバータ16にバッテリB1及びB2の端子電圧(170V)が入力される。このときPWM制御手段33は、インバータの出力電圧を出力電圧設定手段32により設定された電圧(100V,110Vまたは120V)に等しくするようにインバータのスイッチ素子を所定のデューティ比でPWM制御して、インバータ16から電圧値が設定電圧(実効値)に等しく、周波数が商用周波数に等しい交流電圧を出力させる。
【0048】
また電圧切換指令スイッチSW2によりインバータの出力電圧を200V系の電圧とすることが指令されている時には、直並列切換スイッチ制御手段28が直並列切換スイッチ19をオン状態にして第1のバッテリB1及び第2のバッテリB2を直列に接続する。この状態では、インバータ16にバッテリB1及びB2の端子電圧の2倍の電圧(約340V)が入力される。このときPWM制御手段33は、インバータの出力電圧を出力電圧設定手段32により設定された電圧(230Vまたは240V)に等しくするようにインバータのスイッチ素子を所定のデューティ比でPWM制御して、インバータ16から電圧値が設定電圧に等しく、周波数が商用周波数に等しい交流電圧を出力させる。
【0049】
本実施形態のスタータジェネレータが発電機として動作する際の出力電圧V対出力電流I特性及び出力電圧V対出力電力P特性を図6に示した。同図において曲線a1はバッテリB1及びB2を並列に接続して運転する際の出力電圧V対出力電流I特性であり、曲線a2は、バッテリB1及びB2を直列に接続して運転する際の出力電圧V対出力電流I特性である。また曲線b1はバッテリB1及びB2を並列に接続して運転する場合の出力電圧V対出力P特性であり、曲線b2は、バッテリB1及びB2を直列に接続して運転する場合の出力電圧V対出力P特性である。また破線で示した曲線Aは、図8の曲線aと同じ出力電圧V対出力電流I特性である。
【0050】
図6において、A点は、インバータから定格電圧が120Vの定格交流出力P1を得る場合の動作点であり、B点はインバータから定格電圧が240Vの定格交流出力を得る場合の動作点である。
【0051】
本発明のように、固定子に第1及び第2の電機子コイルを設けるとともに、これらの電機子コイルの整流出力により充電される第1及び第2のバッテリを設けて、インバータ16から出力させる交流電圧の実効値に応じて第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態または並列に接続した状態にしてインバータ16の入力端子間に接続するようにすると、図6に示されているように、100V系の電圧を出力させる場合も、200V系の電圧を出力させる場合も、電機子コイルに必要とされる最大出力は定格出力P1に等しくてよい。そのため、電機子鉄心14及び電機子コイルLu1〜Lw1及びLu2〜Lw2を必要以上に大形にすることなく、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるスタータジェネレータを得ることができる。
【0052】
上記の実施形態では、インバータから120Vの電圧の出力または240Vの電圧の出力を発生させるようにしたが、インバータから発生させる電圧の組み合わせはこれらの限定されるものではない。例えば、インバータから発生させる電圧は120Vと230Vでもよく、100V,110V,120V,230V,240Vのすべてを発生させるようにしてもよい。
【0053】
図3は本発明の他の実施形態の構成を示したもので、この例では、電圧切換指令スイッチとして図示しない電源から抵抗R21及びR22を通して直流電圧が印加された2つのスイッチSW21及びSW22が設けられ、これらのスイッチをオン状態またはオフ状態にすることにより、コントローラ18に「1」または「0」の値をとる2値信号X及びYが入力されるようになっている。コントローラ18は、これらの信号の値の組み合わせから電圧切換指令スイッチにより指令された電圧値を判別する電圧指令値判別手段を備えている。この電圧指令値判別手段は、例えば図4に示した真理値表に従って、信号X,Yの値の組み合わせから、電圧切換指令スイッチにより指示されたインバータ16の出力電圧の定格値が100V、120V,230V及び240Vのいずれであるかを判別し、その判別結果に基づいて、直並列切換スイッチ19をオン状態またはオフ状態にするかを決定する。図3に示したスタータジェネレータのその他の構成は、図1に示した例と同様である。
【0054】
上記の実施形態では、直並列切換スイッチ19として、リレー接点を用いているが、この直並列切換スイッチ19を図5に示すように、半導体スイッチにより構成することができる。図5に示した例では、ドレインソース間に寄生ダイオードDfが形成されたMOSFETQfにより直並列切換スイッチ19が構成されている。
【0055】
上記の実施形態では、電圧切換指令に応じて直並列切換スイッチ19を制御するようにしているが、直並列切換スイッチ19は手動操作されるスイッチであってもよい。
【0056】
また上記の実施形態では、バッテリB1の負極端子とバッテリB2の正極端子との間に直並列切換スイッチ19を接続しているが、このような切換スイッチを設けることなく、出荷先の商用電源の電圧値が100V系であると予め分かっている場合には、工場出荷時にバッテリB1の負極端子とバッテリB2の正極端子との間を接続することなくバッテリB1とバッテリB2とを並列に接続しておき、出荷先の商用電源の電圧値が200V系であると予め分かっている場合には、工場出荷時にバッテリB1の負極端子とバッテリB2の正極端子との間を配線で接続してバッテリB1及びB2を直列に接続するようにしてもよい。
【0057】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、固定子に第1及び第2の電機子コイルを設けるとともに、これらの電機子コイルの整流出力により充電される第1及び第2のバッテリを設けて、発電機として運転する際に、インバータから出力させる交流電圧の実効値に応じて第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態または並列に接続した状態にしてインバータの入力端子間に接続するようにしたので、100V系の電圧を出力させる場合も、200V系の電圧を出力させる場合も、電機子コイルに必要とされる最大出力はインバータの定格出力に等しくすることができる。そのため、電機子鉄心及び電機子コイルを必要以上に大形にすることなく、100V系の電圧と200V系の電圧とを発生させることができるスタータジェネレータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。
【図2】図1の実施形態で用いるコントローラが実現する機能実現手段の一例を示したブロック図である。
【図3】本発明の他の実施形態の構成を示した回路図である。
【図4】図3の実施形態でコントローラが電圧指令値を判別する際の用いる真理値表を示した図表である。
【図5】図1及び図3に示した実施形態において用いる直並列切換スイッチの変形例を示した回路図である。
【図6】本発明に係わるスタータジェネレータを発電機として運転する際の出力電圧対出力電流特性及び出力電圧対出力特性を示したグラフである。
【図7】発電機として運転する際に、発電機の出力で整流回路を通して充電される一つのバッテリの出力をインバータにより交流電圧に変換する構成をとって、100V系の電圧と200V系の電圧とをインバータから出力させるようにしたスタータジェネレータの構成を示した回路図である。
【図8】図7に示したスタータジェネレータを発電機として運転して100V系の電圧と200V系の電圧とをインバータから出力させるようにしたた場合の発電機の出力電圧対出力電流特性及び出力電圧対出力特性を示したグラフである。
【符号の説明】
11:回転電機、12:磁石回転子、13:固定子、14:電機子鉄心、Lu1〜Lw1:第1の電機子コイル、Lu2〜Lw2:第2の電機子コイル、15A:第1のドライバ、15B:第2のドライバ、16:インバータ、B1:第1のバッテリ、B2:第2のバッテリ、D1:第1のダイオード、D2:第2のダイオード。
Claims (3)
- 内燃機関の始動時には内燃機関始動用電動機として動作し、内燃機関が始動した後は発電機として動作する内燃機関用スタータジェネレータにおいて、
前記内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子と、前記磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心に相数がn(nは3以上の整数)の第1及び第2の電機子コイルを巻装してなる固定子と、n相ダイオードブリッジ全波整流回路と該整流回路を構成するダイオードにそれぞれ逆並列接続されたスイッチ素子のブリッジ回路により構成されたn相ブリッジ形のスイッチ回路と該整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出されたn相の交流側端子と該整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された対の直流側端子とを有してn相の交流側端子が前記第1の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第1のドライバと、前記第1のドライバと同一の構成を有してn相の交流側端子が前記第2の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第2のドライバと、前記第1のドライバの直流側端子間及び前記第2のドライバの直流側端子間にそれぞれ接続された第1及び第2のバッテリと、前記第1及び第2のバッテリの出力電圧が直流入力端子に入力されたインバータと、前記第1及び第2のドライバと前記インバータとを制御するコントローラとを具備し、
前記コントローラは、前記内燃機関の始動時に該内燃機関を始動させる方向に前記磁石回転子を回転させるように前記第1及び第2のバッテリから前記第1及び第2のドライバのスイッチ回路を通して前記第1及び第2の電機子コイルに電流を流し、前記内燃機関が始動した後は前記第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルから前記第1及び第2のドライバの整流回路を通して第1及び第2のバッテリに供給される直流電圧を設定値以下に保つように前記第1及び第2のドライバのスイッチ回路を制御するドライバ制御部と、前記インバータから商用周波数の交流電圧を出力させるように前記インバータを制御するインバータ制御部とを備え、
前記第1のバッテリ及び第2のバッテリは、前記インバータ回路から出力させる交流電圧の実効値に応じて直列または並列に接続された状態で前記インバータの直流入力端子間に接続されている内燃機関用スタータジェネレータ。 - 内燃機関の始動時には内燃機関始動用電動機として動作し、内燃機関が始動した後は発電機として動作する内燃機関用スタータジェネレータにおいて、
前記内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子と、前記磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心に相数がn(nは3以上の整数)の第1及び第2の電機子コイルを巻装してなる固定子と、n相ダイオードブリッジ全波整流回路と該整流回路を構成するダイオードにそれぞれ逆並列接続されたスイッチ素子のブリッジ回路により構成されたn相ブリッジ形のスイッチ回路と該整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出されたn相の交流側端子と該整流回路及びスイッチ回路から共通に引き出された対の直流側端子とを有してn相の交流側端子が前記第1の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第1のドライバと、前記第1のドライバと同一の構成を有してn相の交流側端子が前記第2の電機子コイルのn相の端子にそれぞれ接続された第2のドライバと、前記第1のドライバの直流側端子間及び前記第2のドライバの直流側端子間にそれぞれ接続された第1及び第2のバッテリと、前記第1のバッテリの正極端子及び第2のバッテリの正極端子にそれぞれカソード及びアノードが接続された第1のダイオードと、前記第1のバッテリの負極端子及び前記第2のバッテリの負極端子にそれぞれカソード及びアノードが接続された第2のダイオードと、前記第1のバッテリの正極端子及び第2のバッテリの負極端子にそれぞれ正極側直流入力端子及び負極側直流入力端子が接続されたインバータと、前記第1及び第2のドライバと前記インバータとを制御するコントローラとを具備し、
前記コントローラは、前記内燃機関の始動時に該内燃機関を始動させる方向に前記磁石回転子を回転させるように前記第1及び第2のバッテリから前記第1及び第2のドライバのスイッチ回路を通して前記第1及び第2の電機子コイルに電流を流し、前記内燃機関が始動した後は前記第1の電機子コイル及び第2の電機子コイルから前記第1及び第2のドライバの整流回路を通して第1及び第2のバッテリに供給される直流電圧を設定値以下に保つように前記第1及び第2のドライバのスイッチ回路を制御するドライバ制御手段と、前記インバータから商用周波数の交流電圧を出力させるように前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備え、
前記第1のバッテリの負極端子と第2のバッテリの正極端子との間を接続したり切り離したりすることにより前記第1及び第2のバッテリを直列に接続した状態と両バッテリを並列に接続した状態とを切り換え得るように構成されている内燃機関用スタータジェネレータ。 - 前記第1のバッテリの負極端子と第2のバッテリの正極端子との間に直並列切換スイッチが接続されている請求項2に記載の内燃機関用スタータジェネレータ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002239195A JP2004080931A (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | 内燃機関用スタータジェネレータ |
US10/620,501 US6787931B2 (en) | 2002-08-20 | 2003-07-16 | Starter generator for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002239195A JP2004080931A (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | 内燃機関用スタータジェネレータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004080931A true JP2004080931A (ja) | 2004-03-11 |
Family
ID=31884482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002239195A Pending JP2004080931A (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | 内燃機関用スタータジェネレータ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6787931B2 (ja) |
JP (1) | JP2004080931A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7026774B2 (en) | 2004-08-02 | 2006-04-11 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Rotor position determination device of rotating electric machine and control device of rotating electric machine |
JP5600788B1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 中央電子システム株式会社 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
WO2014157719A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 中央電子システム株式会社 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
WO2015100152A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Generac Power Systems, Inc. | Method of controlling multiple parallel-connected generators |
WO2016143032A1 (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 新電元工業株式会社 | 始動発電装置、及び始動発電方法 |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4456068B2 (ja) | 2002-10-11 | 2010-04-28 | 株式会社ミツバ | 発電機の制御方法及び風力発電機 |
US6879053B1 (en) * | 2002-10-22 | 2005-04-12 | Youtility, Inc. | Transformerless, load adaptive speed controller |
US20040084965A1 (en) * | 2002-10-22 | 2004-05-06 | Welches Richard Shaun | Hybrid variable speed generator/uninterruptible power supply power converter |
JP2004350354A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Kokusan Denki Co Ltd | インバータ電源装置 |
US7342382B1 (en) * | 2004-02-03 | 2008-03-11 | Dana Corporation | Method of determining transition from starter to alternator function by monitoring battery voltage or current |
US7239032B1 (en) | 2005-11-18 | 2007-07-03 | Polaris Industries Inc. | Starter-generator |
JP4894417B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2012-03-14 | 国産電機株式会社 | 発電装置 |
US7710081B2 (en) | 2006-10-27 | 2010-05-04 | Direct Drive Systems, Inc. | Electromechanical energy conversion systems |
US8085002B2 (en) * | 2006-12-29 | 2011-12-27 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Shore power transfer switch |
US7863764B2 (en) * | 2007-09-18 | 2011-01-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Powertrain with torque converter-mounted generator for multiple voltage electrical power and method for assembling same |
US9263907B2 (en) | 2008-01-03 | 2016-02-16 | F.D. Richardson Enterprises, Inc. | Method and apparatus for providing supplemental power to an engine |
US8493021B2 (en) * | 2008-01-03 | 2013-07-23 | F. D. Richardson Entereprises, Inc. | Method and apparatus for providing supplemental power to an engine |
US20090174362A1 (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-09 | F.D. Richardson Enterprises, Inc. Doing Business As Richardson Jumpstarters | Method and apparatus for providing supplemental power to an engine |
US8310123B2 (en) | 2008-07-28 | 2012-11-13 | Direct Drive Systems, Inc. | Wrapped rotor sleeve for an electric machine |
GB0814547D0 (en) | 2008-08-11 | 2008-09-17 | Rolls Royce Plc | Magnetic gear arrangement |
US20100102568A1 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Rodolphe Juan Jacques Bonin | Electric Power Generating System Using Permanent Magent Motors |
KR101151376B1 (ko) * | 2009-11-19 | 2012-06-08 | 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 | 발전기능이 있는 건설기계의 스윙시스템 |
DE102010015905A1 (de) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Karl Storz Gmbh & Co. Kg | Elektromagnetischer Linear-Schrittmotor |
RU2540416C2 (ru) | 2011-05-17 | 2015-02-10 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Инверторный генератор |
US8472219B2 (en) * | 2011-09-14 | 2013-06-25 | General Electric Company | Method and systems for converting power |
WO2014073097A1 (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | トヨタ自動車株式会社 | オルタネータ制御装置 |
US9564840B2 (en) * | 2012-11-09 | 2017-02-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Power source device |
FR2999825B1 (fr) * | 2012-12-13 | 2015-01-02 | Moving Magnet Tech | Ensemble mecatronique pour l'entrainement d'un organe exterieur utilisant un moteur sans balai et un ensemble simple de composants electroniques |
US20150377203A1 (en) * | 2013-06-06 | 2015-12-31 | Remy Technologies, Llc | Multiple voltage system and method |
FR3029037B1 (fr) * | 2014-11-20 | 2019-01-25 | Mmt Sa | Ensemble mecatronique pilote par un signal de couple et direction distinct du signal de puissance. |
JP2016137821A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | ヤマハ発動機株式会社 | 船舶推進装置および船舶 |
CN105927448B (zh) * | 2016-06-21 | 2017-11-10 | 深圳市卓尔思科技有限公司 | 一种电路控制系统及无人机 |
WO2018066065A1 (ja) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 新電元工業株式会社 | 始動発電装置および始動発電方法 |
CN111509938B (zh) * | 2020-03-24 | 2021-12-21 | 江苏大学 | 一种多工作模式双定子磁场调制电机 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01159600A (ja) | 1987-12-15 | 1989-06-22 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 飛しょう体発射装置前蓋の氷結防止装置 |
JPH07119594A (ja) * | 1993-09-02 | 1995-05-09 | Nippondenso Co Ltd | 車両用内燃機関始動装置 |
JP3512950B2 (ja) * | 1996-06-24 | 2004-03-31 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関用の発電装置 |
JP3775189B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2006-05-17 | 国産電機株式会社 | 内燃機関用スタータジェネレータ |
US6462429B1 (en) * | 2000-02-24 | 2002-10-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Induction motor/generator system |
-
2002
- 2002-08-20 JP JP2002239195A patent/JP2004080931A/ja active Pending
-
2003
- 2003-07-16 US US10/620,501 patent/US6787931B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7026774B2 (en) | 2004-08-02 | 2006-04-11 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Rotor position determination device of rotating electric machine and control device of rotating electric machine |
JP5600788B1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 中央電子システム株式会社 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
JP5600789B1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 中央電子システム株式会社 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
WO2014157719A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 中央電子システム株式会社 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
WO2015100152A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Generac Power Systems, Inc. | Method of controlling multiple parallel-connected generators |
US9762160B2 (en) | 2013-12-23 | 2017-09-12 | Generac Power Systems, Inc. | Method of controlling multiple parallel-connected generators |
WO2016143032A1 (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 新電元工業株式会社 | 始動発電装置、及び始動発電方法 |
JPWO2016143032A1 (ja) * | 2015-03-09 | 2017-04-27 | 新電元工業株式会社 | 始動発電装置、及び始動発電方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6787931B2 (en) | 2004-09-07 |
US20040036295A1 (en) | 2004-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004080931A (ja) | 内燃機関用スタータジェネレータ | |
JP3971520B2 (ja) | 空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置 | |
US4825139A (en) | Electric power supply unit, in particular for a motor vehicle, and an electric rotary machine for such a unit | |
JP5967299B2 (ja) | 電力変換装置及びその制御方法 | |
EP1510691A2 (en) | Control apparatus for a starter/generator system | |
US7151359B2 (en) | Variable reluctance generator | |
EP2031749B1 (en) | On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification | |
CN106357164A (zh) | 一种双凸极高压直流起动发电系统及控制方法 | |
JP4689905B2 (ja) | ブラシレスモータの駆動制御方法及びその装置 | |
CN101454966A (zh) | 永磁发电机控制器 | |
JP2000041392A (ja) | 自動車用電動駆動装置 | |
EP1044496B1 (en) | Apparatus for resonant excitation of high frequency alternator field | |
JP2003174790A (ja) | 車両用同期電動機装置 | |
EP1501169A2 (en) | Hybrid electrical machine with system and method for controlling such hybrid machine | |
EP1560318A1 (en) | Starting power generation system and starting power generator | |
EP1753123A2 (en) | Methods and apparatus for controlling a motor/generator | |
US6906490B2 (en) | Starting of switched reluctance generators | |
WO2005062457A1 (en) | Three-wire reversing system | |
JP4736155B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP2000316298A (ja) | 始動発電機 | |
JP2876738B2 (ja) | 直並列切換回転電機 | |
JP7185480B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JPH06141587A (ja) | ブラシレスモータ駆動装置 | |
JP4298896B2 (ja) | 動力出力装置 | |
JP2001145395A (ja) | 磁石発電機を用いた電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050613 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070306 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |