JP2013238150A - エンジン駆動型インバータ発電機の制御方法，及びエンジン駆動型インバータ発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷値の急減に伴うエンジンの減速中に，再度負荷値の急上昇が生じた場合であってもエンジンのストールを防止できるエンジン駆動型インバータ発電機を提供する。
【解決手段】エンジン駆動型インバータ発電機１の負荷側の消費電力を負荷値として検出し，予め求めておいた負荷値とエンジンの回転速度との対応関係に基づいて，検出した負荷値に対応する回転速度を目標回転速度として設定し，変化前の負荷値に対応する目標回転速度より変化後の負荷値に対応する目標回転速度が小さい場合に、予め設定した単位時間ΔＴ_bあたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dである基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）で，変化前の負荷値Ｌ₂に対応する目標回転速度ＮＴ₂から変化後の負荷値Ｌ₁に対応する目標回転速度ＮＴ₁に，目標回転速度を漸減させる。
【選択図】図２

Description

本発明は，エンジン駆動型インバータ発電機の制御方法，及びエンジン駆動型インバータ発電機に関し，より詳細には，エンジン駆動型インバータ発電機に搭載したエンジンの制御方法，及び前記制御方法を実行するエンジン駆動型インバータ発電機に関する。

エンジンによって発電機本体を駆動して電力を得るエンジン駆動型発電機は，停電時における非常用電源等として広く利用されていると共に，特にエンジンや発電機本体等の構成機器をパッケージ内に収容したパッケージ型のエンジン駆動型発電機は，その可搬性により，工事現場やイベント会場等，屋外における電源の確保が必要な場面において広く使用されている。

このようなエンジン駆動型発電機において，発電機本体で発生した交流をそのまま出力する場合，発電機本体が出力する交流の周波数は発電機本体の極数と回転速度によって決まることから，一定周波数の電力を安定して供給するためにはエンジンの回転速度を一定速度に維持する「定速度制御」を行う必要がある。

しかし，回転速度を一定とした運転状態にある発電機本体にあっては，負荷電流が増加すると出力電圧が低下し，負荷電流が減少すると出力電圧が上昇する「垂下特性」を示すことから，このような制御が行われているエンジン駆動型発電機に対し，該発電機の定格出力電力に対して消費電力が小さい負荷を接続して使用すると，負荷電流が減少する分，出力電圧が高くなる為、出力電圧の上昇分，接続された負荷において消費される電力が過剰となるため，エンジンが無駄な燃料を消費していることになる。

そこで，発電機本体が出力する交流をそのまま負荷に供給することをせずに，これを一旦，ダイオード等で構成したコンバータを通して直流に変換し，その後，インバータで所望の周波数および電圧の交流に変換することで，負荷に供給する電力の周波数が発電機本体の回転速度によって決定付けられないようにすると共に，負荷電流が変化しても電圧が変化しないようにしておき，インバータの出力電流（負荷電流）を検出し，検出された負荷電流において燃費が最小となるようにエンジンのスロットル弁開度を自動調整するように構成したインバータ式携帯用発電機も提案されている（特許文献１参照）。

特公昭６３−４６２５３号公報

前掲の特許文献１に記載のインバータ式携帯用発電機では，図６に示すようにインバータの出力電流（負荷電流）の変化と，この出力電流の変化に対してエンジンの燃費が最小となる回転速度（目標回転速度）との対応関係を予め求めておき，この対応関係に従って負荷電流の検出値に基づいて目標回転速度を設定し，回転速度検出器が検出するエンジンの回転速度が設定した目標回転速度に近付くようにスロットル弁開度を調整してエンジンに対する燃料の供給量を制御することで，燃費の向上を図ろうというものである。

しかし，この例において，一例として図６に示すように，負荷電流がＡ₁のときのエンジンの目標回転速度をＮＴ₁，負荷電流がＡ₂のときのエンジンの目標回転速度をＮＴ₂とし，図７（Ａ）に示すように時期Ｔ₁において発電機に接続され，且つ起動されていた負荷の１つを停止することにより，負荷電流がＡ₂からＡ₁に瞬時に低下したと仮定する。

この場合，インバータ式携帯用発電機に設けた制御回路は，検出器が出力電流Ａ₁を検出した検知信号を受信することにより図６に示す対応関係に従い，図７（Ｂ）に示すように時期Ｔ₁においてエンジンの目標回転速度の設定を，負荷電流Ａ₂に対応する目標回転速度ＮＴ₂から，負荷電流Ａ₁に対応する目標回転速度ＮＴ₁まで一気に低下させる変更を行い，回転速度検出器によって実測されるエンジンの回転速度ＮＡ₂が新たに設定された目標回転速度ＮＴ₁に近付くようにスロットル弁を制御して，図７（Ｃ）に示すように，スロットル弁開度を調整してエンジンに対する燃料供給量を急減させる。

このように，制御回路によってエンジンに対する燃料供給量が減少されることにより，図７（Ｄ）に示すように時間Ｔ₀から時間Ｔ₁に至るまで回転速度ＮＡ₂で運転されていたエンジンは，負荷が急減した時期Ｔ₁から，エンジンの特性等によって決まる所定の整定時間（Ｔ₁−Ｔ₃）をかけて，やがて目標回転速度ＮＴ₁に対応する回転速度ＮＡ₁に落ち着き，エンジンに対する燃料供給量も，略一定量Ｆ₁で安定する。

しかし，このようにエンジンが回転速度ＮＡ₂の状態から回転速度ＮＡ₁に落ち着く迄の間，制御回路は，回転速度ＮＡ₂で運転されていたエンジンの回転速度を急激に目標回転速度ＮＴ₁に低下させるために，検出された回転速度と目標回転速度ＮＴ₁との差が零になるように、スロットル弁開度を急激に変化させるため，図７（Ｃ）に示すようにエンジンに対する燃料供給量は，負荷電流Ａ₁の検出からごく短い時間の間に，新たな目標回転速度ＮＴ₁で安定して運転されているエンジンに対する燃料供給量Ｆ₁を下回る量まで急激に減少させられる。

そのため，回転速度の急減が行われている途中にあるエンジンは，同じ回転速度であっても一定の回転速度で安定して運転されているエンジンに比較して与えられているエネルギー量（燃料供給量）の時間に対する変化率が負となっている。

このことから，負荷電流の急減に伴ってエンジンの回転速度を急減させている減速制御中に，停止させた負荷を再投入・再起動する等して，負荷電流の急激な再上昇，例えばＡ₂への再上昇があった場合，これに対応して目標回転速度を再度ＮＴ₂に変更し，エンジンの回転速度をＮＡ₂まで再度急上昇させようとしても，エンジンは回転速度の急激な上昇指示に追従できずにストールしてしまったり，また，ストールを免れたとしても，負荷側で必要とする電力を供給することができず，起動中の負荷の停止や，投入した負荷の起動に失敗するといった動作不良を起こすという問題が生じていた。

特に，このようなエンジンの回転速度制御において，急激な負荷変更に伴ってエンジンの回転速度を急激に，且つ大幅に低減させる制御を行う場合には，図７（Ｄ）に示すようにエンジンの回転速度の低下が，新たに設定した目標回転速度ＮＴ₁に対応する回転速度ＮＡ₁で止まらずに，これを下回って一時的に瞬間最低速度ＮＡminまで低下してしまう，所謂「アンダーシュート」と呼ばれる現象が生じることから，このようにアンダーシュートが生じている時（例えばＴ₁からＴ₂間の減速時）に，前述したように負荷電流が再度急上昇した場合には，エンジンは，より一層このような変化に追従して回転速度を変化することが難しくなる。

そこで本発明は，上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり，エンジン駆動型インバータ発電機において，前述したように，エンジン駆動型インバータ発電機に接続されている総負荷の大きさを表す負荷値（例えば負荷電流値や消費電力値等）が急減から急増に転じる激しい変化を示した場合であっても，エンジンの回転速度をこれに追従して俊敏に変化させることができ，その結果，エンジンのストールを防止でき，また，負荷値の変化に対応した電力供給量で出力を行うことができるようになることで，運転中の負荷が意図せずに停止したり，また，投入した負荷の起動に失敗する等といった動作不良の発生を好適に防止することのできるエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法，及び前記制御方法を実現するエンジン駆動型インバータ発電機を提供することを目的とする。

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記目的を達成するために，本発明のエンジン駆動型インバータ発電機１の制御方法は，
エンジン２１，前記エンジン２１によって駆動される発電機本体２２，前記発電機本体２２で発生した交流を直流に変換するコンバータ３１，及び前記コンバータ３１より出力された直流を所定の交流に変換して負荷へ供給するインバータ３２を備えたエンジン駆動型インバータ発電機１において，
発電機に接続されている負荷により消費される電力量を示す負荷値と，エンジン２１の回転速度との対応関係を予め求めておき，前記対応関係に基づいて，検出した負荷値に対応する回転速度を目標回転速度として設定し，前記エンジン２１の回転速度が設定された前記目標回転速度になるよう，エンジン２１に対する燃料の供給量を制御すると共に，
変化前の負荷値に対応する目標回転速度より変化後の負荷値に対応する目標回転速度が小さい場合に，予め設定した単位時間ΔＴ_bあたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dである基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）で，変化前の負荷値Ｌ₂に対応する目標回転速度ＮＴ₂から変化後の負荷値Ｌ₁に対応する目標回転速度ＮＴ₁に目標回転速度を漸減させることを特徴とする（請求項１）。

前記エンジン駆動型インバータ発電機１の制御方法において，前記基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）を，前記目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dでエンジン回転速度が低下した場合に前記エンジン２１で必要となる整定時間以上の時間で回転速度の低下指示が完了するように設定することが好ましい（請求項２）。

前記構成のエンジン駆動型インバータ発電機１の制御方法において，前述した目標回転速度の漸減は，前記目標回転速度の減少開始時点Ｔ₁から経過時間の増加に応じて線形に減少させるものとしても良い（請求項３：図２，３参照）。

又は，このような線形での漸減に代えて，前記目標回転速度を複数回に分けて段階的に低下させることにより行うものとしても良い（請求項４：図４，５参照）。

このように，目標回転速度の漸減を段階的に行う場合には，目標回転速度の段階的な低下を，１回当たり１sec以下の時間隔ｔで行うようにすることが好ましい（請求項５）。

また，同様に目標回転速度の漸減を段階的に行う場合，前記エンジン２１がアンダーシュートを生じない目標回転速度の瞬間減少量を予め求めておき，
１回あたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_d（図５参照）を，前記瞬間減少量以下の値に設定することが好ましく（請求項６），より好ましくは，１回あたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dを１００min^-1以下とする（請求項７）。

更に，このようにして目標回転速度を段階的に減少させる構成とした場合，目標回転速度を１回低下する毎に，該低下後の目標回転速度に対応する回転速度でエンジン２１の回転速度を所定時間ｔ_h保持するようにすることが好ましい(請求項８)。

また，上記制御方法を実現する本発明のエンジン駆動型インバータ発電機１は，エンジン２１，前記エンジン２１によって駆動される発電機本体２２，前記発電機本体２２で発生した交流を直流に変換するコンバータ３１，及び前記コンバータ３１より出力された直流を所定の交流に変換して負荷へ供給するインバータ３２を備えたエンジン駆動型インバータ発電機１において，
発電機に接続されている負荷により消費される電力量を示す負荷値と，エンジンの回転速度との対応関係（回転速度対応テーブル８１）を記憶した記憶手段（図示せず）と，
前記負荷値を検出する負荷値検出手段（実施形態において制御ユニット３３）と，
前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づいて，前記負荷値検出手段（実施形態において制御ユニット３３）が検出した負荷値に対応する回転速度を目標回転速度として設定し，前記エンジン２１の回転速度が設定された前記目標回転速度になるよう，エンジン２１に対する燃料の供給量を制御するエンジン制御装置（実施形態においてコントローラ８，ＥＣＵ２６，電子ガバナ２４，回転速度センサ２５が全体で「エンジン制御装置」を構成）を設け，
前記エンジン制御装置に，変化前の負荷値に対応する目標回転速度より変化後の負荷値に対応する目標の回転速度が小さい場合に、予め設定した単位時間ΔＴ_bあたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dである基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）で，変化前の負荷値Ｌ₂に対応する目標回転速度ＮＴ₂から変化後の負荷値Ｌ₁に対応する目標回転速度ＮＴ₁に目標回転速度を漸減させる減速制御手段８２を設けたことを特徴とする（請求項９）。

上記構成のエンジン駆動型インバータ発電機１の構成において，前記減速制御手段８２が，前記目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dでエンジン回転速度が低下した場合に前記エンジン２１が必要とする整定時間以上の時間で回転速度の低下指示が完了するよう設定された前記基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）に従い、前記回転速度の制御を行うように構成することができる（請求項１０）。

また，前記減速制御手段８２は，前記目標回転速度の漸減を，前記目標回転速度の減少開始時期Ｔ₁からの経過時間の増加に応じて線形に減少させる制御を行うよう構成しても良く（請求項１１），又は，この構成に代え，前記目標回転速度を複数回に分けて段階的に低下させるように構成しても良い（請求項１２）。

この場合，前記減速制御手段８２は，前記目標回転速度の低下を，１回当たり１sec以下の時間隔ｔで行うようにすることができ（請求項１３），また，前記減速制御手段が，１回あたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dを，前記エンジンがアンダーシュートを生じない回転速度の瞬間減少量以下として行うことができ（請求項１４），更に好ましくは，１回あたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dを，１００min^-1以下で行うように構成することができる（請求項１５）。

なお，前記減速制御手段８２が，このように段階的に目標回転速度の減少を行う場合，前記目標回転速度の１回の低下毎に，該低下後の目標回転速度に対応する回転速度でエンジン２１の回転速度を所定時間ｔ_h保持するようにすることができる（請求項１６）。

以上説明した本発明の構成により，本発明のエンジン駆動型インバータ発電機１によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。

検出された負荷値が，例えば負荷の一部又は全部の停止等によって，急激な減少を示した場合には，予め設定した単位時間ΔＴ_bあたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dである基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）で，変化前の負荷値Ｌ₂に対応する回転速度ＮＴ₂から変化後の負荷値Ｌ₁に対応する回転速度ＮＴ₁に目標回転速度を漸減させたことにより，従来技術として説明したように，元の目標回転速度ＮＴ₂から，新たな目標回転速度ＮＴ₁に，目標回転速度を瞬時に変更する場合（図７参照）のように，エンジンに対する燃料供給量が急激に減少し，又は，エンジンに対する燃料の供給が一時的に停止することが無くなった。

その結果，エンジンの駆動エネルギーが急激に低下することや，前述した「アンダーシュート」の発生を防止できることから，エンジンの回転速度を低下させる制御が行われている最中に，再度負荷値が急上昇するといったように，負荷値が急激に変化する場合であっても，この負荷値の急変にエンジンの回転速度変化を俊敏に追従させることができ，その結果，エンジンのストールの発生，負荷側で要求する電力が供給できないこと（出力電力不足）による起動中の負荷の停止や，投入された負荷が起動に失敗する等といった動作不良の発生を好適に防止することができた。

このような目標回転速度の漸減を行う際の基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）を，前記目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dに対応してエンジン回転速度が低下した場合に前記エンジン２１が必要とする整定時間以上の時間で回転速度の低下指示が完了するようにすることで，エンジン２１に無理な減速を行わせることがなくなり，アンダーシュートの発生をより確実に防止することができ，その結果，前述したエンジンのストール，起動中の負荷の停止，投入した負荷の起動失敗等の動作不良が発生することをより確実に防止することができた。

なお，このようなエンジンの目標回転速度の漸減は，これを時間の経過と共に線形に減少させて行うこともできるが，複数回に分けて段階的に行う構成では，アンダーシュートの発生をより確実に防止できると共に，このようなエンジンの回転速度を低下させる制御中に再度負荷値が急激に上昇した場合であっても，回転速度の上昇に俊敏に対応することができた。

すなわち，エンジンの回転速度は，これを線形に連続して低下させる場合，回転速度を低下させる状態を維持しようとする，慣性的な作用が働き，このようにして連続して回転速度を低下するエンジンの回転速度を所定値で安定させ，又は，再度上昇させようとする場合，前述した慣性的な作用を断って，これとは逆の動作をさせる必要があるため，直ちには回転速度の低下が止まらずに，前述したアンダーシュートが生じ易くなると共に，同じ回転速度で運転されているエンジンの回転速度を上昇させる場合であっても，該回転速度で安定した状態で運転されているエンジンの回転速度を上昇させる場合に比較して，回転速度を低下させている最中のエンジンの回転速度を上昇させる場合の方が，より多くのエネルギー（燃料）の供給を必要とする。

これに対し，前述したように目標回転速度の漸減を段階的に行う構成では，１回の段階毎に回転速度が変化するため，エンジンの回転速度の低下における「連続性」が断たれ，前述した慣性的な作用が生じ難くなっている結果，前述したアンダーシュートの発生防止や，回転速度の再上昇に際して供給するエネルギー量の低減を図ることができるものとなっている。

特に，前記目標回転速度の１回の低下毎に，該低下後の目標回転速度に対応する回転速度でエンジン２１の回転速度を所定時間ｔ_h保持する構成とした場合には，保持時間中，エンジン２１の回転速度が安定するため，回転速度の低下運動の連続性を確実に分断することができ，上記効果をより一層助長させることができた。

このような目標回転速度の低下を，１sec以下の時間隔毎，１回あたり１００min^-1以下で行うことにより，減速に際して生じるエンジン音が連続して聞こえるため，聴感としての「うるささ」を低減することができた。

本発明のエンジン駆動型インバータ発電機の構成例を示すブロック図。 （Ａ）：負荷値，（Ｂ）：目標回転速度，（Ｃ）：燃料供給量，（Ｄ）：エンジンの回転速度の変化の関係を示したタイムチャート（負荷値が瞬時に低下する場合であって，目標回転速度を線形に減少させた例）。 （Ａ）：負荷値，（Ｂ）：目標回転速度，（Ｃ）：燃料供給量，（Ｄ）：エンジンの回転速度の変化の関係を示したタイムチャート（負荷値が基準減少率を越えて急激な低下を示す場合であって，目標回転速度を線形に減少させた例）。 （Ａ）：負荷値，（Ｂ）：目標回転速度，（Ｃ）：燃料供給量，（Ｄ）：エンジンの回転速度の変化の関係を示したタイムチャート（負荷値が瞬時に低下する場合であって，目標回転速度を段階的に減少させた例）。 目標回転速度を段階的に減少させる場合の変化の様子を示したグラフであり，（Ａ）は時間−目標回転速度，（Ｂ）は時間−エンジンの回転速度の変化を示す。 負荷値(負荷電流)−目標回転速度の対応関係を示すグラフ。 従来のエンジン駆動型インバータ発電機における（Ａ）：負荷値，（Ｂ）：目標回転速度，（Ｃ）：燃料供給量，（Ｄ）：エンジンの回転速度の変化の関係を示したタイムチャート。

以下に，添付図面を参照しながら本発明のエンジン駆動型インバータ発電機と，このエンジン駆動型インバータ発電機において行われる制御方法について説明する。

〔発電機の構成〕
（１）全体構成
図１において，符号１は，本発明のエンジン駆動型発電機であり，このエンジン駆動型発電機１は，エンジン２１，及び前記エンジン２１によって駆動される発電機本体２２を有する発電部２，この発電部２で発生した交流を直流に変換するコンバータ３１，前記コンバータ３１からの直流を所定周波数の交流に変換して出力するインバータ３２を有する電力変換部３，前記電力変換部３の出力波形を改善する波形整形部４を備え，この波形整形部４で整形された交流出力を，ブレーカ５等を介して接続された出力端子台６より取り出すことができるようになっている。

また，エンジン駆動型インバータ発電機１には，電力変換部３に設けられた制御ユニット３３等からの検出信号に基づいて，発電部２や電力変換部３の動作を制御するコントローラ８が設けられている。

（２）発電部
発電部２は，エンジン２１と，このエンジンによって駆動される発電機本体２２と，エンジンの回転速度を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２６とを備え，エンジン２１の出力軸に発電機本体２２の回転軸が連結され，エンジン２１と発電機本体２２とが同期して回転する。

本実施形態において発電機本体２２は，永久磁石式発電機であり，前述したエンジン２１によって駆動されることで，回転速度に応じた周波数の三相交流を発電し出力する。

エンジン２１には，電気信号によって燃焼室に対する燃料の噴射量を調整する電子ガバナ２４と，回転速度を検出する回転速度センサ２５を設けている。

エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２６は，エンジン２１の電気的な制御を総合的に行うための電子制御装置であり，エンジン２１に設けた電子ガバナ２４に対して制御信号を送信することで，燃料の噴射量や噴射タイミング等を制御できるようになっており，回転速度センサ２５で検出したエンジン２１の回転速度（実測回転速度）と，後述するコントローラ８から出力された回転速度（目標回転速度）との偏差が０になるよう電子ガバナ２４に対して燃料の噴射量（又は燃料の増減量）を指示する燃料制御信号を送信する。

従って，図１に示す実施形態にあっては，後述するコントローラ８，該コントローラ８によって制御されるＥＣＵ２６，及び，ＥＣＵ２６によって制御される電子ガバナ２４，及びＥＣＵ２６にエンジン２１の回転速度をフィードバックする回転速度センサ２５によって，エンジンの回転速度制御を行う，請求項に記載の「エンジン制御装置」が構成されている。

なお，本実施形態において前記回転速度センサ２５はエンジン２１の所定回転角度毎に回転パルス信号を発信するものであって，ＥＣＵ２６ではこの回転パルス信号に基づいて実測回転速度を算出する。

（３）電力変換部
電力変換部３は，発電機本体２２より出力された三相交流を直流に変換するコンバータ３１と，このコンバータ３１から出力された直流を所定の三相交流に変換するインバータ３２と，前記コンバータ３１及びインバータ３２を制御する制御ユニット３３と，前記コンバータに入力する三相交流の電流値を検出する電流検出手段３４と，インバータから出力された三相交流の電流値を検出する電流検出手段３５とを備える。

発電機本体２２より出力された三相交流は，電力変換部３に設けたコンバータ３１に入力され，直流に整流された後，出力される。

このコンバータ３１によって三相交流から変換された直流は，その後，同じく電力変換部３に設けられているインバータ３２に入力され，設定された所定の周波数，出力電圧値となるようインバータ３２に内蔵された複数のトランジスタによって三相交流に変換された後、正弦波に変調するフィルタを通して出力される。

コンバータ３１やインバータ３２は電子制御装置である制御ユニット３３によって制御されている。

制御ユニット３３は，インバータ３２から出力された三相交流各相の電流値から算出した消費電力を，エンジン駆動型インバータ発電機１に対し接続されているコントローラ８へ出力する。

従って本実施形態では，制御ユニット３３が負荷値を検出する負荷値検出手段を実現するものとなっているが，負荷値検出手段は，エンジン駆動型インバータ発電機１に接続された負荷（総負荷）の大きさの変化，すなわち消費電力の変化を電気信号として取り出すことができるものであれば如何なるものであっても良く，インバータ３２の出力電流を検出する電流検出手段３５，波形整形部４から出力された三相交流の各相間の線間電圧値を監視する，コントローラ８に設けられた電圧監視手段８３等で得た負荷値の変化に基づいて，本発明の方法による制御を行うようにしても良い。

エンジン２１の回転速度センサ２５から発信される回転パルス信号は，制御ユニット３３でエンジンの回転速度（実測回転速度）を生成し，コントローラ８へ出力してもよい。

（４）波形整形部
電力変換部３より出力された所定周波数の三相交流は，その後，波形整形部４を介して波形整形が行われ，出力端子台６に接続された負荷に対して出力される。

（５）コントローラ
前述の制御ユニット３３から出力された負荷側の消費電力（負荷値）やエンジン２１の回転速度，波形整形部４から出力された三相交流の各相間の線間電圧値は，いずれもマイクロコントローラ等によって構成されたコントローラ８に入力される。

このコントローラ８は，メモリ内に格納されたプログラムに従い，制御ユニット３３から送信された消費電力や回転速度，波形整形部４から出力され，電圧監視手段８３で検知された三相交流の各相間の線間電圧値に基づいて，ＥＣＵ２６，及び制御ユニット３３に対し，エンジン２１の制御，コンバータ３１やインバータ３２の制御を指令する信号を送信する。

コントローラ８の記憶手段には，負荷側の消費電力とエンジン２１の回転速度との対応関係を示す回転速度対応テーブル８１が設けられており，負荷値検出手段である制御ユニット３３が求めた消費電力（負荷値）に基づいて，前述の回転速度対応テーブル８１を参照してエンジン２１の論理回転速度を求め，この論理回転速度を目標回転速度として，回転速度センサ２５によって実測されるエンジンの回転速度が，この目標回転速度に近付くようにエンジンに対する燃料供給量を制御するようＥＣＵ２６に対する指令信号を出力する。

回転速度対応テーブル８１は，エンジン２１の燃費曲線に基づき，検知した負荷側の消費電力と，負荷側の消費電力を発生するに必要なエンジン２１の出力に対し，生じ得る負荷変動に対応し得る所定の余裕値を加えた出力を発生させるために最も少ない燃料消費量となるエンジン２１の回転速度との関係が設定されており，設定されたアイドル回転速度，及び最高回転速度間で，消費電力が低い又は０の場合には，アイドル回転速度が目標回転速度として設定され，その後，本実施形態では消費電力が増加するにつれて目標回転速度を直線的に増加し，最高回転速度にてクランプするように設定される。

本実施形態では，消費電力と回転速度の対応関係を回転速度対応テーブル８１としてコントローラ８に記憶しているが，これに代えて，消費電力と回転速度との対応関係を計算式とし，この計算式をコントローラ８に記憶しておいてもよい。

また，本実施形態では消費電力を負荷値として検出しているが，これに代えて負荷電流値を負荷値として検知する場合には，図６に示したように電流値と回転速度の対応関係を回転速度対応テーブル又は計算式としてコントローラ８に記憶しておくものとしてもよい。

前述した負荷変動に対応し得る所定の余裕値は，負荷側の消費電力に対して一定の値であってもよく，また，所定の余裕値を，負荷側の消費電力が小さいときには大きくし，負荷側の消費電力が大きいときには小さくするようにしてもよい。

このように構成されたコントローラ８は，更にプログラムの実行により，負荷値検出手段によって検出された負荷値の減少が確認された場合，予め設定した単位時間ΔＴ_bあたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dである基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）で変化前の負荷値Ｌ₂に対応する目標回転速度ＮＴ₂から変化後の負荷値Ｌ₁に対応する目標回転速度ＮＴ₁に目標回転速度を漸減させる，減速制御手段８２を実現することができるように構成されている。

なお，この減速制御手段８２によってＥＣＵ２６に対し指令される目標回転速度の内容については，後述の動作説明にて詳述する。

（６）スタータスイッチ
なお，図１中の符号７６はエンジン駆動型インバータ発電機１の始動・停止を行うためのスタータスイッチであり，このスタータスイッチ７６の操作によって，エンジン２１や，コントローラ８，制御ユニット３３，その他の電装品に対する通電を断った「停止」位置，エンジン２１や電装品に対する通電を開始してエンジン２１を運転可能な状態とする「運転」位置，及び，エンジン２１に設けた図示せざるセルモータに対する通電を行い，エンジン２１を始動させる「始動」位置間で，スイッチの切替を行うことができるようになっており，本実施形態にあっては，このスタータスイッチとして，鍵の差し込みにより前記各位置間の切り替えが可能となるスイッチを使用している。

なお，図示の実施形態にあっては，単一のスイッチで，停止，運転，始動の３位置を切り替え可能としているが，例えば「停止」と「運転」位置間の切替を行うスイッチ（例えば切替スイッチ）と，セルモータの始動を行うスイッチ（例えばモメンタリスイッチ）を別個に設ける等しても良い。

〔動作説明〕
以上のように構成された本発明のエンジン駆動型インバータ発電機１の動作を説明する。

（１）一般的な動作
スタータスイッチ７６を，「運転」位置から「始動」位置に移動すると，エンジン２１に設けた図示せざるセルモータに対する通電が行われ，セルモータの回転によってエンジン２１が始動すると共に，エンジン２１の始動後，スタータスイッチ７６を，「運転」の位置に戻して，運転を継続させる。

本実施形態にあっては，エンジンの回転速度が所定の回転速度（一例として１２００min^-1）に達すると，コントローラ８が制御ユニット３３に対し出力開始信号（ＰＯＮ信号）を出力し，このＰＯＮ信号を受信した制御ユニット３３は，インバータ３２のゲートをＯＮにして，インバータからの出力が開始可能な状態となる。

負荷の接続によって，負荷値検出手段（本実施形態では制御ユニット３３）によって検出される負荷値（消費電力）が上昇すると，これを受信したコントローラ８は，記憶手段に記憶されている回転速度対応テーブル８１に規定する対応関係に従い，制御ユニット３３より受信した負荷値に基づき，この負荷値に対応した回転速度を目標回転速度としたエンジンの回転速度制御をＥＣＵ２６に実行させる。

（２）負荷減少時における制御
以上のように構成された従来のエンジン駆動型インバータ発電機において，前述した回転速度対応テーブル８１に規定された対応関係のみに基づいて目標回転速度の設定を行った場合，図７を参照した説明のように，負荷値が時期Ｔ₁において瞬時にＡ₂からＡ₁に減少した場合，目標回転速度の設定もＴ₁で瞬時にＮＴ₂からＮＴ₁に減少させる制御が行われていた。

これに対し，本願発明では，単位時間ΔＴ_bあたりの目標回転速度の減少量ΔＮＴ_dを，基準減少率（ΔＮＴ_d／ΔＴ_b）として予め規定しておき，目標回転速度の減少時，この基準減少率によって決まる所定の時間（図２中の時間Ｔ_b）をかけて目標回転速度をＮＴ₂からＮＴ₁まで漸減するようにしている。

なお，図２に示す例では，負荷値が時期Ｔ₁において瞬時にＬ₂からＬ₁迄，減少量Ｌ_d低下した場合を例に示しているが，この負荷値の変化は，図２に示したようにＴ₁において瞬時に低下する場合のみならず，図３（Ａ）に示すように所定の時間をかけて負荷値が低減した場合であっても本発明の方法による制御の対象となる。

一例として，本実施形態にあっては，前述した単位時間ΔＴ_bを，減少量ΔＮＴ_dで目標回転速度が低下した場合に前記エンジン２１において必要となる整定時間を例えば実験的に，又は，エンジンの諸元等として提供されているデータに基づいて求め，この整定時間以上の時間として，単位時間時ΔＴ_bを設定した。

そして，このように負荷値が減少する変化を示した場合，前述した基準減少率で目標回転速度を変化前の負荷値Ｌ₂に対応する回転速度ＮＴ₂から変化後の負荷値Ｌ₁に対応する回転速度ＮＴ₁に時間Ｔ_bをかけて漸減させることで，エンジンに対する燃料供給量についても図２（Ｃ）に示すように漸減されることとなり，図７を参照して説明した従来のエンジン駆動型インバータ発電機のように，エンジンに対する燃料供給量が急速に減少し，又は，エンジンに対する燃料の供給が一時的に停止することがなく，従って，エンジンが持つエネルギーも急減せずに，前記基準低減率として設定した傾きに対応した緩やかな減少が行われる。

その結果，図７を参照して説明した従来の制御方法では，例えばエンジン２１の回転速度を減速させている制御中に，時期Ｔ₂で再度，負荷値がＡ₂迄上昇した場合には，アンダーシュートによってＮminまで回転速度が低下している，燃料の供給が絶たれた状態のエンジン２１に対し，急激に大きな負荷が加わることでエンジン２１がストールしたり，また，仮にストールを免れたとしても，急増した負荷値（負荷側の消費電力）に追従して発電機本体２２の回転速度を上昇させることができずに，供給電力に不足が生じ，起動中の負荷を停止させてしまったり，投入した負荷の起動に失敗する等といった動作不良が生じていた。

しかし，本願発明の方法では，エンジンの回転速度を低下させる制御が行われている時に，一例として図２中の時期Ｔ₂で再度負荷値がＬ₂にまで急増したとしても，エンジンの回転速度は，ＮＡ_mにあると共に，この回転速度に見合った供給量Ｆ_mで燃料の供給が行われていることから，このような負荷値の急増が生じた場合であっても，エンジン２１のストールや，起動中の負荷の停止，投入した負荷の起動失敗等の動作不良が生じることを好適に防止することができた。

なお，エンジン２１の回転速度は，これを急激に低下させる制御を行った場合，回転速度の低下を維持しようとする慣性的な作用が働き，回転速度の低下を目標回転速度で停止させようとしても，回転速度の低下が継続される結果，目標回転速度ＮＴ₁に対応する回転速度ＮＡ₁を大きく下回って最低回転速度ＮＡminまでエンジンの回転速度が低下する「アンダーシュート」が生じることも既に説明した(図７参照)。

これに対し，前述したように本願の方法では，所定の時間をかけて目標回転速度を漸減したこと，特に，目標回転速度を前述した整定時間以上の時間をかけて漸減したことにより，エンジンが回転速度の低下を継続しようとする作用を抑制しつつ，エンジンの回転速度を低下させているために，前述したアンダーシュートの発生を好適に防止することができ，エンジンの回転速度の減速制御中に，再度負荷値が急激に上昇してエンジンの回転速度を上昇させる必要が生じた場合であっても，このようなエンジンの回転速度の再上昇を俊敏に行うことができるものとなっている。

以上，図２，３を参照して説明した本発明の構成にあっては，負荷値が減少したときの目標回転速度の減少を，時間の経過と共に線形に減少させる制御を行うものとして説明したが，この目標回転速度の減少は，図４及び図５に示すようにこれを段階的に行うものとしても良い。

この場合においても，図２及び図３を参照して説明したと同様，低下前の負荷値Ｌ₂に対応する目標回転速度Ｎ₂から，低下後の負荷値Ｌ₁に対応する目標回転速度Ｎ₁迄，目標回転速度の低下に要するトータルの時間Ｔ_bを，同様に，減少量ΔＮＴ_dで目標回転速度が減少した場合にエンジン２１が必要とする整定時間以上の時間として設定することが望ましい。

そして，この時間Ｔ_bの間，一定の時間隔ｔ毎に一定値ｎｔ_dずつ目標回転速度を低減させ，この作業の連続によって，時間Ｔ_bをかけて低下量ＮＴ_dで目標回転速度を低下させる。

このように分割された個々の時間隔ｔは，一例として１sec以下，好ましくは３００msec以下とすることができ，１回当たりの目標回転速度の減少値ｎｔ_dは，前述したアンダーシュートが生じる最小の減速量を予め試験的に求めておき，１回当たりの減速量ｎｔ_dをこれよりも小さな値として設定することが好ましく，より好ましくは，１回当たりの目標回転速度の減少値ｎｔ_dを，１００min^-1以下，更に好ましくは３０min^-1以下とする。

このように，１回当たりの時間隔ｔを１sec以下，好ましくは３００msec以下，１回当たりの目標回転速度の減速量ｎｔ_dを１００min^-1以下，好ましくは３０min^-1以下とすることで，回転速度を低減させる際のエンジン音が連続して聞き取れることで，聴感としての「うるささ」が低減される。

更に，本実施形態にあっては，１回の目標回転速度の減速毎に，エンジン２１の回転速度を，この目標回転速度に対応する回転速度で一定の保持時間ｔ_h保持することで，目標回転速度を段階的に低減させた。

従って，図５（Ａ）に示す目標回転速度の変化において，各時間隔ｔは，１回あたりの目標回転速度の減少量ｎｔ_dに対しエンジンの回転速度を減少させるために必要な時間ｔ_s（時間ｔ_sは減少量ｎｔ_dに対するエンジン２１の整定時間に設定することができるが，これに限定されない。）と，保持時間ｔ_hの和となり，図５（Ａ）に示すように目標回転速度を変化させると，エンジンの回転速度は，図５（Ｂ）に示すように変化する。

すなわち，各回毎に目標回転速度を減速量ｎｔ_dずつ低下させると，このｎｔ_dの低下に必要な時間ｔ_sをかけて，エンジン２１の回転速度がｎｔ_d低下した後，保持時間ｔ_hの間，低減後の回転速度に維持され，この作業を繰り返して回転速度ＮＡ₁迄回転速度を低減する。

なお，エンジン２１の回転速度を急激に低下させようとする場合，エンジン２１には，回転速度を低下させる作用を維持しようとする慣性的な作用が働く点については前述した通りであるが，本実施形態で説明したように，エンジンの回転速度を段階的に低減させていくと共に，低減後の回転速度を一定時間保持することにより，各段階毎に，回転速度の低下作用の連続性が断たれるようにしている。

その結果，連続して回転速度を低下させているエンジンの回転速度を再上昇させる場合に比較して，各段階毎でエンジンの回転が安定的に保持されている状態にあるエンジンの回転速度を再上昇させる場合の方が，回転速度の再上昇のためにエンジンに与えるエネルギーが少なくて済み，急激な負荷値の減少に続いて急激な負荷値の上昇があった場合のように，負荷値が急激な変化を示した場合であっても，エンジンの回転速度がこの変化に俊敏に追従して，エンジンがストールしたり，また，出力電力量が一時的に減少して，負荷の起動に失敗したり，又は，起動中の負荷を停止させてしまう等の動作不良の発生を好適に防止することができた。

１ エンジン駆動型インバータ発電機
２ 発電部
２１ エンジン
２２ 発電機本体
２４ 電子ガバナ
２５ 回転速度センサ
２６ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３ 電力変換部
３１ コンバータ
３２ インバータ
３３ 制御ユニット
３４ 電流検出手段
３５ 電流検出手段
４ 波形整形部
５ ブレーカ
６ 出力端子台
７６ スタータスイッチ
８ コントローラ
８１ 回転速度対応テーブル
８２ 減速制御手段
８３ 電圧監視手段

Claims (16)

1. エンジン，前記エンジンによって駆動される発電機本体，前記発電機本体で発生した交流を直流に変換するコンバータ，及び前記コンバータより出力された直流を所定の交流に変換して負荷へ供給するインバータを備えたエンジン駆動型インバータ発電機において，
   発電機に接続されている負荷により消費される電力量を示す負荷値と，エンジンの回転速度との対応関係を予め求めておき，前記対応関係に基づいて，検出した負荷値に対応する回転速度を目標回転速度として設定し，前記エンジンの回転速度が設定された前記目標回転速度になるよう，エンジンに対する燃料の供給量を制御すると共に，
   変化前の負荷値に対応する目標回転速度より変化後の負荷値に対応する目標回転速度が小さい場合に、予め設定した単位時間あたりの目標回転速度の減少量である基準減少率で，変化前の負荷値に対応する目標回転速度から変化後の負荷値に対応する目標回転速度に目標回転速度を漸減させることを特徴とするエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
2. 前記エンジン駆動型インバータ発電機の制御方法において，前記基準減少率を，前記目標回転速度の減少量でエンジン回転速度が低下した場合に前記エンジンで必要となる整定時間以上の時間で回転速度の低下指示が完了するように設定することを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
3. 前記目標回転速度の漸減を，前記目標回転速度の減少開始から経過時間の増加に応じて線形に減少させることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
4. 前記目標回転速度の漸減を，前記目標回転速度を複数回に分けて段階的に低下させることにより行うことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
5. 前記目標回転速度の段階的な低下を，１回当たり１sec以下の時間隔で行うことを特徴とする請求項４に記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
6. 前記エンジンがアンダーシュートを生じない目標回転速度の瞬間減少量を予め求めておき，
   １回あたりの目標回転速度の減少量を，前記瞬間減少量以下の値に設定したことを特徴とする請求項４又は５記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
7. １回あたりの目標回転速度の減少量を，１００min^-1以下とすることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
8. 前記目標回転速度を１回低下する毎に，該低下後の目標回転速度に対応する回転速度でエンジンの回転速度を所定時間保持することを特徴とする請求項４〜７いずれか１項記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
9. エンジン，前記エンジンによって駆動される発電機本体，前記発電機本体で発生した交流を直流に変換するコンバータ，及び前記コンバータより出力された直流を所定の交流に変換して負荷へ供給するインバータを備えたエンジン駆動型インバータ発電機において，
   発電機に接続されている負荷により消費される電力量を示す負荷値と，エンジンの回転速度との対応関係を記憶した記憶手段と，
   前記負荷値を検出する負荷値検出手段と，
   前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づいて，前記負荷値検出手段が検出した負荷値に対応する回転速度を目標回転速度として設定し，前記エンジンの回転速度が設定された前記目標回転速度になるよう，エンジンに対する燃料の供給量を制御するエンジン制御装置を設け，
   前記エンジン制御装置に，変化前の負荷値に対応する目標回転速度より変化後の負荷値に対応する目標の回転速度が小さい場合に、予め設定した単位時間ΔＴbあたりの目標回転速度の減少量である基準減少率で，変化前の負荷値に対応する目標回転速度から変化後の負荷値に対応する目標回転速度に目標回転速度を漸減させる減速制御手段を設けたことを特徴とするエンジン駆動型インバータ発電機。
10. 前記減速制御手段が，前記目標回転速度の減少量でエンジン回転速度が低下した場合に前記エンジンが必要とする整定時間以上の時間で回転速度の低下指示が完了するよう設定された前記基準減少率に従い、前記回転速度の制御を行うことを特徴とする請求項９記載のエンジン駆動型インバータ発電機。
11. 前記減速制御手段が，前記目標回転速度の漸減を，前記目標回転速度の減少開始からの経過時間の増加に応じて線形に減少させることを特徴とする請求項９又は１０記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
12. 前記減速制御手段が，前記目標回転速度の漸減を，前記目標回転速度を複数回に分けて段階的に低下させることにより行うことを特徴とする請求項９又は１０記載のエンジン駆動型インバータ発電機。
13. 前記減速制御手段が，前記目標回転速度の低下を，１回当たり１sec以下の時間隔で行うことを特徴とする請求項１２記載のエンジン駆動型インバータ発電機。
14. 前記減速制御手段が，１回あたりの目標回転速度の減少量を，前記エンジンがアンダーシュートを生じない回転速度の瞬間減少量以下として行うことを特徴とする請求項１２又は１３記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
15. 前記減速制御手段が，１回あたりの目標回転速度の減少量を，１００min^-1以下で行うことを特徴とする請求項１２〜１４いずれか１項記載のエンジン駆動型インバータ発電機。
16. 前記減速制御手段が，前記目標回転速度の１回の低下毎に，該低下後の目標回転速度に対応する回転速度で前記エンジンの回転速度を所定時間保持することを特徴とする請求項１２〜１５いずれか１項記載のエンジン駆動型インバータ発電機。

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