JP2018012349A - 電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニット - Google Patents

電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニットを提供すること。【解決手段】電力供給システムは、回転パワーを調整するエンジン出力調整部を有するエンジンと、前記エンジンから回転パワーを受けるとともに、電気負荷装置に電流を供給する発電機であって、ロータ、ステータ、及び、巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する供給電流調整部を有する発電機と、前記電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合に、前記エンジン出力調整部と、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御する制御装置とを備える。【選択図】図2

Description

本発明は、電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニットに関する。
例えば、特許文献1には車両が示されている。特許文献1に示される車両は、ハイブリッド車両である。前記車両は、エンジン、アクセルペダル、第1回転電機、第2回転電機、及び駆動輪を備えている。第1回転電機は、エンジンの出力軸に連結されている。第1回転電機は、主に発電機として機能する。第2回転電機は、第1回転電機と電気的に接続されている。第2回転電機は、主にモータとして機能する。第1回転電機及び第2回転電機に電流が流れることによって、発電及び力行が行われる。第2回転電機は、車両の駆動輪に連結されている。
特許文献1に示すような車両において、運転者によるアクセルペダルの踏込みは、車両の加速要求を表す。特許文献1に示すような車両が電子制御スロットル装置を備える場合、エンジンの吸入空気量が任意に調整可能である。従って、以下のように車両の制御が行われる。運転者によるアクセルペダルの踏込み量と車速とに基づいて第2回転電機(モータ)の目標出力が決定される。第2回転電機の目標出力に応じて第1回転電機(発電機)の目標発電電力が決定される。この目標発電電力に応じてエンジンの目標出力が決定される。この目標出力が得られるようにエンジンの吸入空気量及び燃料噴射量が制御される。この制御において、第1回転電機では発電電力が制御され、第2回転電機では出力が制御される。また、特許文献1に示すような車両において、アクセルペダルとエンジンのスロットルとが機械的に連結されている場合には、エンジンの実出力に合わせて第1回転電機の発電電力と第2回転電機の出力とが制御される。このように、特許文献1では、回転電機の電力(出力)が制御されており、様々な特性を有する複数の車種への適用が図られている。
特開2002−345109号公報
特許文献1に示すような車両では、例えば、モータとしての第2回転電機に供給される電流を増大させる場合、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる制御が行われる。エンジンの回転速度が増大する結果、発電機として機能する第1回転電機から出力される電圧が増大する。しかしながら、発電機から出力される電流は、発電機の回転速度の増大に比べて増大し難いという問題があった。このため、発電機から出力される電流を増大しようとすると、エンジンの出力パワーを過剰に増大することが求められる。そのため、燃料効率が低下する場合があった。また、エンジンの出力パワーに応じて増大する電圧への対応のため、燃料効率が低下する場合があった。
本発明の目的は、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる電力供給システム、電力供給システムの制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニットを提供することである。
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
(1) 電流の要求が変化する電気負荷装置に電力を供給する電力供給システムであって、
前記電力供給システムは、
回転パワーを出力するように構成されたエンジンであって、前記回転パワーを調整するように構成されたエンジン出力調整部を有するエンジンと、
前記エンジンから回転パワーを受けるとともに、前記電気負荷装置に電流を供給するように構成された発電機であって、永久磁石を有し前記エンジンに接続されたロータ、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータ、及び、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成された供給電流調整部を有する発電機と、
前記電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合に、前記エンジン出力調整部と、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された制御装置と
を備える。
(1)の電力供給システムでは、エンジン出力調整部が、エンジンの回転パワーを調整する。また、供給電流調整部が、発電機の巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部が、巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。
発電機において、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、エンジンの回転パワーを変える場合と異なる。例えば、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変えることによって、電圧の変化に対して電流がより大きく変化する。
(1)の電力供給システムでは、制御装置が、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の両方を制御する。これによって、(1)の電力供給システムは、エンジンの回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給される電流を増大させることができる。またさらに、制御装置が、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の両方を制御する。このため、エンジンの回転パワーの調整と、巻線のインダクタンス調整とが統合的に制御される。これによって、エンジン出力調整部及び供給電流調整部は、エンジンの回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給される電流を増大させる調整を行うことができる。このため、回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大に起因する損失が抑えられる。従って、(1)の電力供給システムによれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる。
(2) (1)の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、供給する電流を調整するように構成されている。
(2)の構成によれば、供給電流調整部は、巻線と鎖交する磁束の変化率が巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように巻線のインダクタンスを変える。巻線と鎖交する磁束は、電圧及び電流に影響を与える。巻線のインダクタンスは、主として電流に影響を与える。従って、供給電流調整部は、電圧の変化率を電流の変化率よりも小さく抑えつつ、供給する電流を調整することができる。このため、供給電流調整部は、電圧による制約の影響を抑えつつ電流を調整することができる。従って、(2)の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、電流の増大の要求に対応することができる。
(3) (1)又は(2)の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
(3)の構成によれば、供給電流調整部が、巻線に対するステータコアの相対位置を移動させて、巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変える。従って、巻線のインダクタンスが変更されやすい。このため、電気負荷装置に供給される電流の調整が行われやすい。
(4) (3)の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
(4)の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するように巻線に対するステータコアの相対位置が移動する。従って、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じ巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、(4)の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、電流の増大の要求に対応できる。
(5) (1)又は(2)の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて、前記巻線を移動させて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
(5)の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するようにステータコアに対する巻線の相対位置が移動する。従って、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じて巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、(5)の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、電流の増大の要求に対応できる。
(6) (1)の電力供給システムであって、
前記発電機が、前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整するように構成された供給電圧調整部を備える。
(6)の構成によれば、エンジン出力調整部による回転パワーの調整以外によっても、発電機から出力される電圧を調整することができる。このため、燃料効率の低下が抑えられつつ、制御の自由度が高められることができる。
(7) (1)又は(2)の電力供給システムであって、
前記ステータは、前記ロータにエアギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータ部と、前記対面部を含まない第二ステータ部とを備え、
前記供給電流調整部が、前記電力供給システムに要求される電流要求に応じて、前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
(7)の構成では、供給電流調整部が、ステータコアが備える複数の第一ステータ部及び第二ステータ部の一方を他方に対して移動させる。この場合、例えばステータコアとステータコア以外の部材とのうちの一方を他方に対して移動する場合と比べて、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が大きく変わる。このため、電力供給システムに要求される電流要求に応じて、電気負荷装置に供給する電流を調整できる範囲が広くなる。従って、(7)の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、より広い電流の増大の要求に対応できる。
(8) (7)の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部は、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い第一状態から、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い第二状態まで、
前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
(8)の構成によれば、第一状態では、複数の第一ステータ部のそれぞれと第二ステータ部との間のエアギャップ長が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い。第二状態では、複数の第一ステータ部のそれぞれと第二ステータ部との間のエアギャップ長が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い。
このため、第一状態では、巻線の電流に起因する磁束のうち、隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップを通る磁束が、主に、第一ステータ部と第二ステータ部との間のエアギャップを通る。従って、巻線の電流に起因する磁束が、主に、第一ステータ部と第二ステータ部の双方を通る。これに対し、第二状態では、巻線の電流に起因する磁束が、第一ステータ部と第二ステータ部との間のエアギャップを通り難い。従って、巻線から見たステータコアの磁気抵抗がより大きく変わる。従って、(8)の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、より大きな電流の増大の要求に対応できる。
(9) (1)から(8)いずれか1の電力供給システムに用いられる制御装置であって、
前記制御装置は、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部とに接続され、
前記制御装置は、前記電気負荷装置に供給する電流の要求を表す電流要求を受け付けるように構成された電流要求受付部と、
前記電流要求受付部によって受付けられた電流要求が、前記電気負荷装置に供給する電流の増大の要求である場合に、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された調整制御部と
を備える。
(9)の制御装置によれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応できるよう、電力供給システムを制御することができる。
(10) ビークルであって、
前記ビークルは、
(1)から(8)いずれか1の電力供給システムと、
前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させる推進装置と
を備える。
(10)のビークルでは、ビークルの進行状況に応じて、電力供給システムからモータに供給する電流の要求が変動する。モータに供給する電流の増大が要求される場合、電力供給システムは、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応することができる。従って、(10)のビークルによれば、燃料効率の低下を抑えつつビークルの進行状況の変化に対応することができる。
(11) ビークル駆動用エンジン発電機ユニットであって、
前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットは、
(1)から(8)いずれかの電力供給システムと、
前記ビークルに設けられたビークル用コネクタと接続されることで、前記発電機から前記電気負荷装置としてのモータに供給される電流を中継するコネクタと
を備え、
前記エンジン、前記発電機、及び前記制御装置は、一体的に前記ビークルに着脱可能に搭載される。
(11)のビークル駆動用エンジン発電機ユニットは、ビークルに対し容易に着脱することができる。従って、燃料効率の低下を抑えつつ、ビークルの駆動状況に応じた電流の増大の要求に対応可能なユニットの保守が容易に行える。また、エンジン発電機ユニットは、エンジン発電機ユニット自体を収納可能な構造を有する別の種類のビークルに、容易に載せ換えることが可能である。1つのエンジン発電機ユニットが、互いに異なる時間帯において、複数のビークルに搭載される。これにより、複数のビークルの間で1つのエンジン発電機ユニットを共用することができる。
(12) ビークルであって、
前記ビークルは、
請求項11のビークル駆動用エンジン発電機ユニットと、
前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットを収容する収納部と、
前記コネクタと接続される前記ビークル用コネクタと、
前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させるように構成された推進装置と、
を備える。
(12)のビークルでは、エンジン発電機ユニットが容易に着脱される。従って、ビークルの保守が容易である。また、1つのエンジン発電機ユニットが、互いに異なる時間帯において、複数のビークルに搭載される。これにより、複数のビークルで、1つのエンジン発電機ユニットを共用することができる。
本発明によれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる。
本発明の第一実施形態に係る電力供給システムが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。 図1に示す電力供給システムの概略構成を示すシステム構成図である。 図2に示す発電機における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。 図3に示す発電機の巻線の等価回路を概略的に示す回路図である。 電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。 第二実施形態の電力供給システムの発電機における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。 第三実施形態の電力供給システムにおける発電機を示す模式図である。 (a)は、図7に示すステータの第一状態を示す模式図である。(b)は、図7に示すステータの第二状態を示す模式図である。 図7に示す発電機におけるロータの回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
電流の増大の要求に対応する電力供給システムについて、本発明者が行った検討について説明する。
特許文献1に示すような車両において、モータとしての第2回転電機は、例えば高速で回転する場合に高い電圧の供給を要求する。前記車両は、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、前記車両は、発電機としての第1回転電機から第2回転電機に供給する電圧を増大させる。
特許文献1に示すような車両は、モータに供給する電流の増大が求められる場合、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。モータへ供給される電流の増大が求められる場合は、例えば、急な加速、又は登り坂での走行である。エンジンの回転速度が増大し、発電機から出力される電圧が増大する。発電電圧の増大に起因して、発電機の発電電流が増大する。
発電電流は、巻線を流れる。発電電流は、巻線のインピーダンスによって妨げられる。インピーダンスは、発電機の巻線のインダクタンスと回転の角速度との積ωLによって表されることができる。エンジンの回転速度が増大すると、発電電流を妨げる巻線のインピーダンスが増大する。
従って、特許文献1に示すような車両では、発電機の発電電流を増加させようとすると、発電電流の増大に比べてエンジンの回転パワーが大きく増加してしまう。従って、損失が増大しやすい。
また、特許文献1に示すような車両では、発電機の発電電流を増加させようとすると、発電電流の増大に比べて、発電機の電圧が増大してしまう。そのため、接続される電気部品の高耐圧化が必要となる。発電機の出力電流は、例えば、発電機とモータの間に配置されるスイッチング素子のオン・オフ動作によって詳細に制御される。増大する電圧に対応する高耐圧のスイッチング素子は大きなオン抵抗を有する。そのため、スイッチング素子の熱損失により効率が低下する。
これらの結果、特許文献1に示す車両では、燃料効率が低下する。
本発明者は、上述した課題について更に検討を行った。その結果、本発明者は、特許文献1に示すような車両では、電流及び電圧の区別が考慮されずに出力が制御されており、電流及び電圧の連動性が高いため、上述した課題が生じることを見出した。
さらに、本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、電力供給システムにおいて、エンジンの回転パワーを調整することに加えて、巻線のインダクタンスを変え電流を調整すれば、電流及び電圧の連動性を抑えることができる、という知見を得た。電流及び電圧の連動性を抑えることにより、電流と電圧のバランスを保ちながら、電流を増大することができる。
本発明の電力供給システムは、上述した知見に基づいて完成した発明である。即ち、本発明の電力供給システムでは、エンジン出力調整部が、回転パワーを調整する。供給電流調整部が、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える。これによって、前記供給電流調整部は、巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、例えば駆動源の回転速度を変える場合より大きい。従って、本発明の電力供給システムは、例えばインダクタンスを変えない場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電流を調整することができる。従って、本発明の電力供給システムは、例えばインダクタンスを変えない場合と比べて、回転パワーの過剰な増大及び電圧の過剰な増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給される電流を増大することができる。従って、エンジンの燃料効率が向上する。また、電圧の過剰な増大が抑えられる。従って、低耐圧のスイッチング素子が採用可能になる。低耐圧のスイッチング素子におけるオン時の抵抗は低い。熱損失が抑えられるので、高い燃料効率が得られる。
さらに、本発明の電力供給システムでは、制御装置が、エンジン出力調整部、及び供給電流調整部の両方を制御する。このため、エンジンの回転パワーの調整と、巻線のインダクタンス調整とが統合的に制御される。エンジンの回転パワーの調整のタイミングと、巻線のインダクタンス調整のタイミングとが、精密に調整されやすい。このため、電流の増大の要求に対応する調整の過程でも、エンジンの回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大が抑えられることが可能である。電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合、制御装置は、例えば、供給電流調整部に巻線のインダクタンスを減少させつつ、エンジン出力調整部にエンジンの回転パワーを増大させる。出力電流を増大させる過程においても、回転パワーの過剰な増大及び電圧の過剰な増大が抑えられる。従って、高い効率が得られる。
このように、本発明の電力供給システムによれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応することができる。
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係る電力供給システムPが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。
図1には、電力供給システムPが搭載された装置の例としてビークルVが示されている。ビークルVは、電力供給システムPと車体Dとを備えている。ビークルVの車体Dは、車輪Wa,Wb,Wc,Wd、アクセル操作子A、ビークル用コネクタ17b、インバータJ、及びモータMを備えている。
モータMは、車輪Wa〜Wdのうち、駆動輪Wc,Wdに接続されている。モータMは、駆動輪Wc,Wdを回転駆動することによってビークルVを走行させる。
モータMは、電力供給システムPから供給される電力によって動作する。モータMに供給される電流及び電圧の要求は、ビークルVが走行する状況によって変化する。例えば、ビークルVの加速時又は登坂走行時には、モータMに供給される電流の増大が要求される。
モータMは、本発明に係る電気負荷装置の一例に相当する。駆動輪Wc,Wdは、本発明に係る推進装置に一例に相当する。
電力供給システムPは、ビークルVの駆動源である。電力供給システムPは、発電機10、エンジン14、制御装置15、及びコンバータ16を備えている。電力供給システムPは、電力供給システムPの外部に機械的な力を出力しない。電力供給システムPは、電力供給システムPの外部に電力を出力する。電力供給システムPは、モータMに電力を供給する。電力供給システムPの詳細については、後に説明する。
アクセル操作子Aは、電流要求を出力するための操作子である。
詳細には、アクセル操作子Aは、ビークルVの運転者に操作される。これによって、アクセル操作子Aは、ビークルVの加速要求を出力する。ビークルVの加速要求は、ビークルVの出力についての出力要求である。ビークルVの出力は、モータMの出力に対応する。
アクセル操作子Aから電力供給システムPに出力される電流要求は、モータMに供給される電流についての要求に対応している。つまり、アクセル操作子Aから電力供給システムPに出力される電流要求は、電力供給システムPがモータMに向けて出力する電流についての要求である。アクセル操作子Aは、電力供給システムPに電流要求を出力する。具体的には、アクセル操作子Aは、操作量を表す信号を出力する。
本実施形態において、アクセル操作子Aは、電力供給システムPに、電流要求及び電圧要求を出力する。例えば、モータMの出力トルクの増大が要求される状況では、電流の増大が要求される。例えば、モータMの回転速度の緩やかな増大が要求される状況では、電圧の増大が要求される。
電力供給システムPは、インバータJを経由して、モータMに電流を供給する。
インバータJは、モータMを駆動するための電流をモータMに供給する。本実施形態のモータMは、三相ブラシレスモータである。インバータJは、電力供給システムPから出力された直流を、位相が互いに120度ずれた三相の電流に変換する。前記三相の電流は、三相ブラシレスモータの三相に対応している。モータMは、インバータJを介して電力供給システムPから供給された電力によって動作する。なお、インバータJは、モータMに含めることも可能である。
なお、モータMとして、例えば誘導モータ又はステッピングモータを採用することも可能である。また、モータMとして、例えばブラシを備えた直流モータを採用することも可能である。モータMが直流モータである場合、インバータJは省略される。
[電力供給システム]
図2は、図1に示す電力供給システムPの概略構成を示すシステム構成図である。
本実施形態の電力供給システムPは、ビークル駆動用エンジン発電機ユニットP’を構成している。図1に示すビークルVの車体Dには、収容部Bが設けられている。エンジン発電機ユニットP’は収容部Bに収容されている。ビークル駆動用エンジン発電機ユニットP’は、ビークルVの車体D(図1参照)に着脱可能である。
ビークル駆動用エンジン発電機ユニットP’は、電力供給システムP、コネクタ17a、及び制御コネクタ18aを備えている。電力供給システムPは、発電機10、エンジン14、及び制御装置15を備えている。電力供給システムPは、燃料タンク10A、エアクリーナ10B、マフラ10D、及びコンバータ16も備えている。
発電機10、エンジン14、制御装置15、コネクタ17a、燃料タンク10A、エアクリーナ10B、マフラ10D、及びコンバータ16は、一体に組み付けられている。このため、エンジン14、制御装置15、コネクタ17a、燃料タンク10A、エアクリーナ10B、マフラ10D、及びコンバータ16は、エンジン発電機ユニットP’として一体で、ビークルVの車体Dに着脱される。
エンジン発電機ユニットP’は、物理的に一つのボディとして、車体Dに着脱される装置である。エンジン発電機ユニットP’は、エンジン発電機ユニットP’に含まれる全構成が一つのボディとして車体Dに対して着脱可能であるように構成されている。エンジン発電機ユニットP’に含まれる全構成は、例えば、発電機10、エンジン14、制御装置15等である。エンジン発電機ユニットP’は、車体D及びエンジン発電機ユニットP’から取外可能な固定部材(ネジ等)を用いずに、車体Dに対して着脱できるように構成されていてもよい。例えば、エンジン発電機ユニットP’は、車体D及び/又はエンジン発電機ユニットP’に設けられた着脱機構により、車体Dに対して着脱できるように構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットP’は、車体及びエンジン発電機ユニットP’から取外可能な固定部材を用いて車体Dに対して着脱できるように構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットP’は、作業者が工具を用いて又は工具を用いずにエンジン発電機ユニットP’に対して直接的に物理的作業を行うことによりエンジン発電機ユニットP’の着脱作業を行うことができるように構成されてもよい。エンジン発電機ユニットP’は、作業者によるエンジン発電機ユニットP’に対する直接的な物理的作業無しに、機械装置によってエンジン発電機ユニットP’の着脱作業が行われることができるように構成されていてもよい。なお、エンジン発電機ユニットP’は、物理的に一つのボディとして車体Dに着脱可能に構成され、且つエンジン発電機ユニットP’に含まれる少なくとも一つの構成が個別に車体Dに着脱可能に構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットP’は、ビークルVの車体Dに装着された状態で、燃料の補給を受けるように構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットP’は、ビークルVの車体Dに装着された状態で、エンジンオイルの補給を受けるように構成されていてもよい。
エンジン発電機ユニットP’を構成するいずれかの部品が故障した場合には、エンジン発電機ユニットP’をビークルVから取り外して修理することが可能である。
また、エンジン発電機ユニットP’を交換することによって、電力供給システムPに備えられた機構部分がまとめて交換される。このため、機構部分の一部が交換された場合に生じる前記一部と前記一部以外の部分との接続作業や調整作業が削減される。従って、ビークルVの保守が容易である。
また、エンジン発電機ユニットP’は、ビークルVとは別の装置への載せ換えも容易である。例えば、エンジン発電機ユニットP’をビークルVとは別の種類のビークルに載せ換えることが容易である。このとき、前記別の種類のビークルは、エンジン発電機ユニットP’自体を収容可能な構造を有し、且つコネクタ17aと接続可能な相手コネクタを備えている。例えば、1つのエンジン発電機ユニットP’が、複数の種類のビークルで共用される。
コネクタ17aは、エンジン発電機ユニットP’がビークルVの車体Dに装着される際に、ビークルVの車体Dに設けられたビークル用コネクタ17b(図1参照)と接続される。コネクタ17a及びビークル用コネクタ17bは、電力供給システムPの発電機10からモータMに供給される電流を中継する。
制御コネクタ18aは、エンジン発電機ユニットP’がビークルVの車体Dに装着される際に、ビークルVの車体Dに設けられたビークル用制御コネクタ18b(図1参照)と接続される。制御コネクタ18a及びビークル用制御コネクタ18bは、アクセル操作子Aから電力供給システムPの制御装置15に供給される、操作量を表す信号を中継する。なお、制御コネクタ18aは、コネクタ17aと一体化されていてもよい。
エンジン14は、内燃機関である。エンジン14は、燃料を燃焼させる。これによって、エンジン14は、機械的なパワーを出力する。エンジン14は、出力軸Cを有している。出力軸Cは、例えばクランク軸である。なお、図2では、エンジン14と出力軸Cの接続関係が模式的に示されている。また、エンジン14は、シリンダ142、ピストン143、コネクティングロッド145、及びクランクケース146を備えている。シリンダ142とピストン143によって、燃焼室が形成される。ピストン143と、出力軸Cとしてのクランク軸とは、コネクティングロッド145を介して接続されている。
エンジン14は、エアクリーナ10Bを介して空気の供給を受ける。エンジン14は、燃料タンク10Aから燃料の供給を受ける。エンジン14は、燃料タンク10Aから供給される燃料を燃焼室で燃焼させることによって、ピストン143を往復動させる。出力軸Cであるクランク軸によって、往復動が回転パワーに変換される。エンジン14は、出力軸Cから機械的なパワーを出力する。エンジン14で燃焼によって生じた排気ガスは、マフラ10Dを経由して排出される。
エンジン14から駆動輪Wc,Wd(図1参照)までの動力伝達に関し、エンジン14と駆動輪Wc,Wdとは、機械要素で接続されていない。電力供給システムPの機械系統は、電力供給システムP内で閉じている。つまり、エンジン14から出力される回転パワーのすべては、電力供給システムPにおいて、機械的なパワー以外のパワーに変換される。エンジン14で発生する回転パワーは、専ら電力に変換される。詳細には、エンジン14で発生する機械的なパワーのうち損失を除いたパワーのすべては、発電機10で電力に変換される。発電機10で変換された電力は、電力供給システムPの外部において、モータMで機械的なパワーに変換される。
電力供給システムPは、電力供給システムPの外部機構をエンジン14の回転パワーで直接駆動しない。このため、エンジン14の回転パワーの制御が、外部機構の動作特性による制約を受けにくい。従って、エンジン14の回転パワーの制御の自由度が高い。
エンジン14は、エンジン出力調整部141を有する。エンジン出力調整部141は、エンジン14の回転パワーを調整する。エンジン出力調整部141は、スロットルバルブ調整機構141a、及び燃料噴射装置141bを有する。スロットルバルブ調整機構141aは、エンジン14への空気吸入量を調整する。燃料噴射装置141bは、エンジン14に燃料を供給する。エンジン出力調整部141は、エンジン14の吸入空気量及び燃料噴射量を制御する。これによって、エンジン出力調整部141は、エンジン14が出力する回転パワーを調整する。例えば、エンジン出力調整部141が、エンジン14の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、エンジン14の回転パワーが増大する。エンジン14の回転パワーが増大すると、エンジン14の回転速度、即ち出力軸Cの回転速度が増大する。
エンジン出力調整部141は、エンジン14の回転パワーを変えることによって、発電機10で生じる電圧及び電流を調整する。
エンジン14から発電機10までの動力伝達に関し、発電機10は、エンジン14と機械的に接続されている。発電機10は、エンジン14の出力軸Cと接続されている。本実施形態において、発電機10は、出力軸Cと直接接続されている。発電機10は、エンジン14から回転パワーを受けるとともに、モータMに電流を供給する。発電機10は、例えば、エンジン14のクランクケース146に取付けられている。なお、発電機10は、例えば、クランクケース146から離れた位置に配置されてもよい。
発電機10は、ロータ11、ステータ12、及び供給電流調整部131を備えている。
発電機10は、三相ブラシレス型発電機である。ロータ11及びステータ12は、三相ブラシレス型発電機を構成する。
ロータ11は、永久磁石を有する。より詳細には、ロータ11は、複数の磁極部111とバックヨーク部112とを有する。磁極部111は永久磁石で構成されている。バックヨーク部112は、例えば強磁性材料からなる。磁極部111はバックヨーク部112とステータ12との間に配置されている。磁極部111はバックヨーク部112に取付けられている。複数の磁極部111は、ロータ11の回転軸線を中心とした周方向Zすなわちロータ11の回転方向に一列に並んで配置されている。複数の磁極部111は、N極及びS極が周方向Zで交互になるように配置されている。発電機10は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機である。ロータ11には、電流が供給される巻線が設けられていない。
ステータ12は、ロータ11と対向して配置されている。ステータ12は、複数の巻線121及びステータコア122を有する。ステータコア122は、例えば強磁性材料からなる。複数の巻線121はステータコア122に巻かれている。ステータコア122は、コア本体122a(図3参照)と複数の歯部122bを有する。複数の歯部122bは、コア本体122aから、ロータ11に向かって延びている。ロータ11に向かって延びた歯部122bの先端面と、ロータ11の磁極部111とはエアギャップを介して互いに対向している。ステータコア122の歯部122bとロータ11の磁極部111とは、直接対面している。複数の歯部122bは、周方向Zに間隔を空けて周方向Zに一列に並んでいる。複数の巻線121は、複数の歯部122bにそれぞれ巻かれている。巻線121は、複数の歯部122bの間のスロットを通るように巻かれている。各巻線121は、三相を構成するU相、V相、及びW相のいずれかの相に対応している。U相、V相、及びW相のそれぞれに対応する巻線121は、周方向Zに順に配置されている。
ロータ11は、エンジン14の出力軸Cに接続されている。ロータ11は、出力軸Cの回転と連動して回転する。ロータ11は、磁極部111を、ステータコア122の歯部122bと対向させた姿勢で回転させる。ロータ11が回転すると、巻線121と鎖交する磁束が変化する。これによって、巻線121に誘導起電圧が生じる。このようにして、発電機10では、発電が行われる。発電機10は、発電された電流をモータMに供給する。
本実施形態において、ロータ11及びステータ12は、アキシャルギャップ型構造を有する。ロータ11とステータ12とは、ロータ11の回転軸線方向(軸方向)Xで互いに対向している。ステータ12が有する複数の歯部122bは、コア本体122aから軸方向Xに突出している。本実施形態における軸方向Xは、ロータ11とステータ12とが対向する方向である。
供給電流調整部131は、発電機10からモータMに供給される電流を調整する。供給電流調整部131は、巻線121のインダクタンスを変えることによってモータMに供給する電流を調整する。供給電流調整部131は、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部131は、巻線121のインダクタンスを変える。供給電流調整部131は、電流調整機構である。
供給電流調整部131によるインダクタンス調整の詳細については、後に説明する。
電力供給システムPの制御装置15は、電気負荷装置としてのモータM(図1参照)に供給する電流を制御する。制御装置15は、モータMに供給する電流の増大が要求される場合に、モータMに供給する電流を制御する。制御装置15は、電気負荷装置としてのモータMに対する出力パワーの増大が要求される場合に、モータMに供給する電流を制御する。
制御装置15は、エンジン出力調整部141及び供給電流調整部131に接続されている。電力供給システムPに要求される電流要求は、アクセル操作子Aの操作量に応じてアクセル操作子Aから出力される。制御装置15は、アクセル操作子Aから出力される電流要求に応じて、エンジン出力調整部141及び供給電流調整部131を制御する。
本実施形態の電力供給システムPでは、制御装置15によって、発電機10のインダクタンスと、エンジン14の回転とのバランスが調整される。このため、電力供給システムPが搭載される装置としての車体D(図1参照)では、前記バランスが調整される必要がない。電力供給システムPは、電流要求を受け付ける電池ユニットのように扱われる。電力供給システムPが搭載されるビークルVは、エンジン14の吸入空気量及び燃料噴射量を直接制御する制御装置を備えることなく、要求に応じた電流を電力供給システムPから得ることができる。
制御装置15は、電流要求受付部151及び調整制御部152を備えている。
制御装置15は、例えばマイクロコントローラで構成されている。制御装置15は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを備えている。前記中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。前記記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。電流要求受付部151及び調整制御部152は、中央処理装置がプログラムを実行することにより構成される。
電流要求受付部151は、電流要求を受け付ける。前記電流要求は、モータMに供給する電流の要求を表す。電流要求受付部151は、アクセル操作子Aの操作量に応じて出力された電流要求を受け付ける。
調整制御部152は、エンジン出力調整部141及び供給電流調整部131を制御する。これによって、調整制御部152は、モータMに供給する電流を制御する。
調整制御部152は、電流要求受付部151によって受付けられた電流要求が、モータMに供給する電流の増大の要求である場合に、モータMに供給する電流を増大するように制御を行う。つまり、調整制御部152は、モータMの出力パワーを高める場合に、モータMに供給する電流を増大するように制御する。
電力供給システムPには、コンバータ16も備えられている。コンバータ16は、整流を行う。コンバータ16は、発電機10から出力された三相交流を直流に変換する。コンバータ16は、例えば、インバータ回路を有する。コンバータ16は、例えば、三相の各相に対応するスイッチング素子で構成された三相ブリッジインバータ回路を有する。また、コンバータ16は、ロータ11の回転位置を検出する図示しない位置センサからの信号に基づいて、スイッチング素子のオン及びオフ動作を制御する回路も有する。
コンバータ16の動作は、制御装置15によって制御される。例えば、コンバータ16は、スイッチング素子のオン及びオフ動作のタイミングを三相交流における所定の位相角に対し変化させることにより、モータMに供給する電流を調整することができる。また、コンバータ16が、例えば、発電機10で発生した電流を遮断することで、エンジン14及び発電機10が動作しているときにも、モータ18の回転を停止することができる。これによって、ビークルVの停止状態が維持される。
コンバータ16による調整は、主に、発電機10で発生した電流を制限することである。コンバータ16による調整は、発電機10のインダクタンスを変更することによる電流の制御とは異なる。従って、以降の説明では、コンバータ16による電流の制限を最小限にすることを前提として説明を続ける。
なお、コンバータ16は、ダイオードで構成されたブリッジ回路で構成することもできる。すなわち、コンバータ16は、レクチファイアで構成することもできる。この場合、制御装置15による電流の制御は行われない。
[供給電流調整部]
図3は、図2に示す発電機10における供給電流調整部131の調整を説明するための模式図である。
図3には、発電機10に備えられたロータ11及びステータ12の一部が示されている。ロータ11とステータ12とは、互いに対向している。より詳細には、ロータ11の磁極部111と、ステータ12のステータコア122の歯部122bとがエアギャップを挟んで互いに対向している。磁極部111は、ステータ12に向かって露出している。
供給電流調整部131は、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変える。これによって供給電流調整部131は、巻線121のインダクタンスを変え、モータMに供給する電流を調整する。具体的には、供給電流調整部131は、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動する。これによって、供給電流調整部131は、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変える。
巻線121は、発電機10の図示しない筐体に固定されている。ステータコア122は、巻線121に対し軸方向Xで移動自在なように筐体に支持されている。巻線121は、歯部122bに固定されていない。筒状の巻線121と歯部122bとの間には、隙間が設けられている。前記隙間は、歯部122bが巻線121に対して移動自在となる程度の隙間である。
供給電流調整部131は、筒状に巻かれた巻線121の中に出入りする方向に歯部122bが移動するよう、ステータコア122を移動させる。本実施形態では、供給電流調整部131は、軸方向Xにステータコア122を移動させる。制御装置15は、電流要求に応じて供給電流調整部131を動作させる。
なお、図3には、ステータコア122の移動を分りやすく説明するため、供給電流調整部131がピニオンラック機構及びモータによって模式的に示されている。ただし、ステータコア122を移動させる供給電流調整部131として、図に示す以外の機構が採用可能である。例えば、ステータコアと同心に配置され、ステータコアとネジ係合する円筒部材を有する機構が採用可能である。このような機構では、例えば、円筒部材がステータコアに対し回転することによって、ステータコアが軸方向に移動する。
供給電流調整部131は、ロータ11に対するステータコア122の相対位置を維持するように、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させる。図3の破線Qは、ロータ11が、軸方向Xにおいて、ステータコア122と連動して移動することを表している。ロータ11とステータコア122の相対位置を維持する構造は、例えば、ロータ11を回転可能に支持する軸受部113によって形成される。軸受部113の位置は、ステータコア122に対して固定されている。
図3には、磁極部111によって生じる主な磁束F1が示されている。磁束F1の線は、磁極部111で生じる磁束F1が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束F1が通る磁気回路を、磁気回路F1と称する。
磁極部111によって生じる主な磁束F1は、磁極部111、磁極部111と歯部122bとの間のエアギャップ、歯部122b、コア本体122a、及びバックヨーク部112を通って流れる。つまり、磁極部111、磁極部111と歯部122bとの間のエアギャップ、歯部122b、コア本体122a、及びバックヨーク部112によって、磁気回路F1が構成されている。
ロータ11が回転すると、磁極部111によって生じ、巻線121と鎖交する磁束の量が変化する。巻線121と鎖交する磁束の量が変化することによって、巻線121に誘導起電圧が生じる。すなわち、発電が行われる。
巻線121に生じる誘導起電圧は、巻線121と鎖交する磁束の量に依存している。巻線121と鎖交する磁束の量は、磁気回路F1の磁気抵抗が大きいほど、少ない。磁気回路F1の磁気抵抗は、主に、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップの磁気抵抗に依存している。歯部122bと磁極部111との間のエアギャップの磁気抵抗は、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップ長L1に依存している。
従って、巻線121に生じる誘導起電圧は、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップ長L1に依存している。
図3には、巻線121に流れる電流によって生じる主な磁束F2が示されている。発電が行われるとき、巻線121には、誘導起電圧に起因した電流が流れる。磁束F2は、発電が行われるとき、巻線121に流れる電流によって生じる。磁束F2の線は、巻線121の電流によって生じる磁束F2が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束F2が通る磁気回路を、磁気回路F2と称する。
巻線121の電流によって生じる主な磁束F2は、歯部122b、コア本体122a、及び、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップを通る。つまり、歯部122b、コア本体122a、及び、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップによって、磁気回路F2が構成されている。巻線121の電流によって生じる磁束F2の多くは、次の理由で、ロータ11のバックヨーク部112を通らず、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップを通る。
電流によって巻線121に生じる磁束F2に関して、磁極部111は、単に磁束の経路と見なされる。本実施形態において、磁極部111は、透磁率が空気と同程度に低い永久磁石で構成されている。そのため、磁極部111は、磁気回路F2において空気と同等と見なせる。磁極部111が空気と同等であるため、ステータ12とロータ11との間の実質的なエアギャップ長は、歯部122bからバックヨーク部112までの距離L11になる。歯部122bからバックヨーク部112までの距離L11は、軸方向Xにおける磁極部111の厚みを含む。そのため、磁極部111は、歯部122bから磁極部111までの距離L1よりも長い。
しかも、本実施形態では、巻線121の電流によって生じる磁束F2の量は、磁極部111の永久磁石によって生じる磁束の量よりも少ない。巻線121の電流によって生じる磁束F2の多くは、エアギャップ長L11を隔てたバックヨーク部112に到達し難い。従って、巻線121の電流によって生じる磁束F2のうち、バックヨーク部112を通る磁束は少ない。
従って、磁束F2のうち、ロータ11のバックヨーク部112を通る磁束成分に対し、歯部122bと歯部122bとの間のエアギャップを通る磁束成分の割合は、磁極部111によって生じる磁束F1における割合と比べて大きい。
巻線121のインダクタンスは、巻線121から見た磁気抵抗に依存する。巻線121のインダクタンスは、巻線121から見た磁気抵抗に反比例する。
ここで、巻線121から見た磁気抵抗とは、巻線121の電流によって生じる磁束F2が流れる磁気回路F2の磁気抵抗である。巻線121から見たステータ12の磁気抵抗には、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップの磁気抵抗が含まれる。巻線121に電流によって生じる磁束F2は、厳密には、ステータ12及びロータ11の双方を通る。しかし、上述したように、巻線121に電流によって生じる磁束の多くは、ロータ11のバックヨーク部112を介さず、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップを通る。従って、巻線121から見た磁気抵抗は、ロータ11の磁気抵抗よりも、ステータ12の磁気抵抗に強く依存する。つまり、巻線121のインダクタンスは、巻線121から見たロータ11の磁気抵抗よりも、巻線121から見たステータ12の磁気抵抗に、より強く依存する。従って、巻線121のインダクタンスは、実質的に、巻線121から見たステータ12の磁気抵抗に依存する。
供給電流調整部131は、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部131は、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部131は、巻線121のインダクタンスを変える。例えば、供給電流調整部131が、ステータコア122を矢印X1の向きに移動させると、ステータコア122の歯部122bが、筒状に巻かれた巻線121の中から抜ける向きに移動する。従って、巻線121の中に存在するステータコア122の量が減少する。この結果、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗が増大する。これによって、巻線121のインダクタンスが減少する。
さらに、供給電流調整部131は、巻線121のインダクタンスの変化率が巻線121と鎖交する磁束の変化率よりも小さくなるように、巻線121のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部131は、電流を調整する。本実施形態の発電機10の供給電流調整部131は、ロータ11に対するステータコア122の相対位置を維持するように、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動する。
供給電流調整部131が、ステータコア122を矢印X1の向きに移動させると、ロータ11も連動して矢印X1の向きに移動する。このため、ロータ11に対するステータコア122の相対位置が維持される。これによって、ステータコア122が移動する場合に、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップ長L1の変化が抑えられる。従って、磁極部111からステータコア122に流れる磁束F1の変化が抑えられる。つまり、巻線121と鎖交する磁束F1の変化が抑えられる。
図4は、図3に示す発電機10の巻線121の等価回路を概略的に示す回路図である。
図4では、発電機10が発生する電圧及び電流の変化の概略を説明するため、回路が単純化されている。また、コンバータ16及びインバータ17についても、状態が固定されていると仮定し、省略されている。
図4に示すように、巻線121は、電気的に、交流電圧源121A、インダクタ121B、及び抵抗121Cを含んでいる。
交流電圧源121Aが出力する誘導起電圧Eは、主に巻線121と鎖交する磁束Φに依存する。つまり、誘導起電圧Eは、磁束F1とロータ11の回転速度ωの積に依存する。インダクタ121BのインダクタンスLは、主に巻線121から見たステータ12の磁気抵抗に依存する。抵抗121Cの抵抗値Rは、巻線抵抗である。巻線121のインピーダンスZgは、概略的には、
((ωL)+R1/2
で表される。
供給電流調整部131は、電流要求に応じて巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させる。供給電流調整部131は、これによって、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部131は、巻線121のインダクタンスLを変える。インダクタンスLが変えられることによってインピーダンスZgが変わる。その結果、発電機10から供給される電流Iが調整される。
また、供給電流調整部131は、巻線121と鎖交する磁束Φの変化率が、巻線121のインダクタンスLの変化率よりも小さくなるように巻線121のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部131は、電流Iを調整する。従って、誘導起電圧Eの変化量が抑えられるように電流が調整される。
本実施形態では、巻線121に対するステータコア122の相対位置の移動が、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変える。これによって、巻線121のインダクタンスLが変わり、電流が調整される。本実施形態では、巻線121から見たステータコア122の磁気抵抗を変えることによってインダクタンスLを変えるので、インダクタンスLを徐々に変えることができる。
インダクタンスを変える方法として、巻線から見たステータコアの磁気抵抗でなく、巻線の実質的な巻数を変えることが考えられる。例えば、電流出力端子として、巻線の端に設けた端子と巻線の途中に設けた端子とを切換えて用いることが考えられる。また、巻線の途中に設けた端子を他の端子と短絡することが考えられる。これによって、電流に関与する実質的な巻数が変わる。この結果、インダクタンスが変わる。
しかし、巻線の実質的な巻数を変える場合、実質的な巻数が瞬時に大きく変わる。このため、巻線で過大な電圧が生じる。また、短時間で過大な電流が流れ易い。実質的な巻数を変える場合には、電流切換えのためのスイッチング素子の設置が求められる。さらに、スイッチング素子には、過大な電圧に対応するため、高耐圧であることが求められる。巻線には、過大な電流の変化に対応するため、太い線材の使用が求められる。従って、巻線の実質的な巻数を変える方法では、効率が低下する。また、発電機が大型化する。
本実施形態では、ステータコア122の磁気抵抗が変わることによって、巻線121のインダクタンスLが変わる。このため、巻線121のインダクタンスLを徐々に変えることができる。この結果、巻線121に生じる電圧の急激な上昇が抑えられる。従って、発電機10に低耐圧の部品を接続することが可能である。このため、効率が高い。また、電流切換えのためのスイッチング素子を備えなくてよい。また、巻線に比較的細い線材を用いることができる。発電機10の大型化が抑えられる。
図5は、電力供給システムPの動作を説明するフローチャートである。
電力供給システムPは、制御処理を実行する制御装置15によって、モータMに供給する電流及び電圧を制御している。制御装置15は、図5に示す制御処理を繰り返す。図2〜3も参照して電力供給システムPが出力する電圧及び電流の制御について説明する。
制御装置15の電流要求受付部151が、電力の要求を受け付ける(S11)。電流要求受付部151は、電流要求を受け付ける。前記電流要求は、モータMに供給する電流の要求を表す。電流要求受付部151は、アクセル操作子Aの操作量を受付ける。電流要求受付部151は、アクセル操作子Aの操作量に基づいて、電流要求を得る。詳細には、電流要求受付部151は、アクセル操作子Aの操作量、ビークルVの走行状態、燃費目標の設定、及び操作への追従性の設定に基づいて、電流要求を得る。
次に、調整制御部152は、電流要求受付部151によって受付けられた電流要求に基づいて、モータMに供給する電流を制御する(S12)。調整制御部152は、電流の増大が要求に基づいて、モータMに供給する電流を制御する。詳細には、調整制御部152は、電流の増大が要求される場合に、モータMに供給する電流を増大するように制御する。調整制御部152は、モータMに供給する電流及び電圧を制御する。調整制御部152は、アクセル操作子Aの操作量に基づいて、モータMに供給する電流及び電圧を制御する。
調整制御部152は、供給電流調整部131とエンジン出力調整部141の両方を制御するように構成されている。調整制御部152は、供給電流調整部131による調整量と、エンジン出力調整部141による調整量を制御する。調整制御部152は、供給電流調整部131による調整量と、エンジン出力調整部141による調整量の配分を制御する。
制御装置15は、電流の増大量と電圧の増大量の配分を制御する。制御装置15による制御として、電圧の増大量が大きい制御の典型例と、電流の増大量が大きい制御の典型例とを説明する。電圧の増大量が大きい制御の典型例を電圧制御と称する。また、電流の増大量が大きい制御の典型例を電流制御と称する。制御装置15は、受け付けた要求に応じて、電流制御、電圧制御、及び電流制御と電圧制御を混在させた制御のいずれかの制御を行う。
(電圧制御)
電圧制御において、制御装置15は、エンジン出力調整部141(図2参照)に、エンジン14の回転パワーを増大させる。詳細には、制御装置15は、エンジン出力調整部141に、エンジン14の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。エンジン14のパワーが増大することによって、エンジン14の回転速度、即ち発電機10のロータ11の回転速度ωが上昇する。
電圧制御において、制御装置15は、供給電流調整部131に、巻線121のインダクタンスLを減少させる調整を行わせない。供給電流調整部131は、図3に示すように、筒状の巻線121の中にステータコア122の歯部122bが完全に入った状態を維持する。
つまり、電圧の増大が要求される場合、制御装置15は、供給電流調整部131に巻線121のインダクタンスLを減少させない。そして、制御装置15は、エンジン出力調整部141にエンジン14の回転パワーを増大させる。
回転速度ωの上昇に伴い、図4に示す交流電圧源121Aの誘導起電圧Eが増大する。誘導起電圧Eは、実質的に回転速度ωに比例する。この結果、電力供給システムPから出力される電圧が増大する。つまり、モータMに供給される電圧が増大する。
例えば、モータMが、すでに供給されている電圧に応じた一定の速度で回転している状況では、モータMにおいて、回転による誘導起電圧が発生している。モータMの誘導起電圧は、電力供給システムPからモータMへ流れる電流を妨げる向きに発生する。このため、電力供給システムPからモータMへ流れる電流は比較的小さい。即ち、モータM自体のインピーダンスZmが大きい状態である。この場合、発電機10の巻線121を流れる電流は比較的小さい。従って、巻線121のインピーダンスZgが電力供給システムPの出力電圧に与える影響は小さい。
エンジン出力調整部141の調整による回転速度ωの上昇に伴い、巻線121のインピーダンスZgも増大する。しかし、モータM自体のインピーダンスZmが大きい状況では、巻線121のインピーダンスZgの増大が電力供給システムPの出力電圧に与える影響は小さい。この結果、モータMに供給される電圧は、実質的に回転速度ωの上昇に応じて増大する。モータMに供給される電圧の増大に伴い、モータMの回転速度が増大する。
(電流制御)
電流制御において、制御装置15は、供給電流調整部131に、巻線121のインダクタンスLが減少するようステータコア122の位置を調整させる。供給電流調整部131は、巻線121から見たステータ12の磁気抵抗が増大するようにステータコア122の位置を調整する。本実施形態では、供給電流調整部131は、図3に示す筒状の巻線121の中からステータコア122の歯部122bが抜ける向きに、ステータコア122を移動させる。これによって、巻線121のインダクタンスLが減少する。
また、電流制御において、制御装置15は、エンジン出力調整部141(図2)に、エンジン14の回転パワーを増大させる。詳細には、制御装置15は、エンジン出力調整部141に、エンジン14の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。エンジン14の回転パワーが増大することによって、エンジン14の回転速度、即ち発電機10のロータ11の回転速度ωが上昇する。
回転速度ωの上昇に伴い、交流電圧源121Aの誘導起電圧Eが増大する。誘導起電圧Eは、実質的に回転速度ωに比例する。誘導起電圧Eが増大する結果、電力供給システムPから出力される電流が増大する。つまり、モータMに供給される電流が増大する。
制御装置15は、例えば、インダクタンス、回転速度、及び出力電流が対応付けて記憶されたマップを用いて、制御を行う。マップは、例えば、エンジン14の回転速度と出力電流との関係を、複数のインダクタンスLの条件について予め測定又はシミュレーションすることによって得られる。エンジン14の回転速度と出力電流との関係は、例えば、図9のグラフに示される関係である。電流制御において、制御装置15は、例えば、要求される電流を目標として設定する。制御装置15は、例えば、目標の電流を最も低い回転速度で達成できるインダクタンスLを得るように、エンジン出力調整部141及び供給電流調整部131を制御する。
ただし、制御装置15は、マップを用いることなく、例えば、式を演算することによってエンジン出力調整部141及び供給電流調整部131を制御するように構成されていてもよい。
制御装置15は、供給電流調整部131とエンジン出力調整部141の両方を制御するように構成されている。制御装置15は、供給電流調整部131に巻線121のインダクタンスを減少させつつ、エンジン出力調整部141にエンジン14の回転パワーを増大させる。
供給電流調整部131によって巻線121のインダクタンスが減少している期間全体と、エンジン出力調整部141によってエンジン14の回転パワーが増大している期間全体とは、重複部分を有していることが好ましい。さらに、供給電流調整部131によって巻線121のインダクタンスが減少する途中の期間と、エンジン出力調整部141によってエンジン14の回転パワーが増大する途中の期間とは、重複部分を有していることが好ましい。
エンジン出力調整部141による調整によって、発電機10のロータ11の回転速度ωが上昇する。一方で、供給電流調整部131の調整によって、巻線121のインダクタンスLが減少する。そのため、回転速度ωとインダクタンスLの積に依存する巻線121のインピーダンスZgの増大が抑えられる。この結果、電流の増大量が、例えば巻線121のインダクタンスLの減少がない場合と比べて、大きい。
例えば、電流の増大が要求される状況において、例えば、巻線121のインダクタンスLを減少させずにエンジン14の回転パワーを増大させることが考えられる。
この場合、回転パワーの増大に伴いロータの回転速度ωが上昇する。これによって、誘導起電圧Eが増大する。しかし、回転速度ωの上昇によって巻線のインピーダンスZgも増大する。この結果、回転パワーの増大量に比べて、モータに供給される電流の増大量が小さい。
電流を増大させるため、巻線121のインダクタンスLを減少させずにエンジン14の回転パワーを増大させると、発電電流の増大に比べて、エンジン14の回転パワーが過剰に増加することとなる。回転パワーが過剰に増加すると、エンジン14の燃料効率が悪化する。
また、回転パワーが過剰に増加すると、誘導起電圧Eも過剰に増大する。例えば、モータMの回転速度が増大した電流に対応して、実質的に一定の速度になった状況では、モータMに供給される電流が減少する。従って、巻線121のインピーダンスZgの影響が低下する。このため、過剰に増大した誘導起電圧Eに応じた電圧が、発電機10から出力される。また、図4では図示を省略しているが、発電機10とモータMの間には、コンバータ16が設けられている。コンバータ16のスイッチング素子には、誘導起電圧Eに応じた高い電圧が印加される。高い電圧に対応した高耐圧のスイッチング素子は、一般的に大きなオン抵抗を有する。このため、スイッチング素子による損失が大きい。
これに対し、本実施形態の電力供給システムPでは、電流の増大が要求される場合に、供給電流調整部131が、巻線121のインダクタンスLを減少させる。このため、巻線121のインピーダンスZgの増大が抑えられる。このため、例えばインダクタンスLの減少がない場合と比べ、エンジン14の回転パワーの増大に伴う電流の増大量が大きい。この結果、電流の増大の要求に対する、回転パワーの過剰な増大が抑えられる。そのため、エンジン14の燃料効率が向上する。また、出力電圧の過剰な増大が抑えられる。そのため、小さいオン抵抗を有する低耐圧のスイッチング素子が採用可能になる。従って、高い燃料効率が得られる。
また、本実施形態の電力供給システムPによれば、電気負荷装置に供給する電流の調整と電圧の調整の独立性を高めることができる。従って、電力供給システムPは、電流要求と電圧要求のそれぞれに、より適した調整を行うことができる。
[第二実施形態]
続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
図6は、第二実施形態の電力供給システムの発電機20における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
図6に示す発電機20において、供給電流調整部231は、要求される電流要求に応じて、巻線221を移動させる。これによって、供給電流調整部231は、巻線221から見たステータコア222の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部231は、巻線221のインダクタンスを変え、モータM(図1参照)に供給する電流を調整する。
供給電流調整部231は、ステータ22のステータコア222を移動させず、巻線221を移動させる。
より詳細には、ステータコア222は、図示しない筐体に固定されている。ロータ21は、筐体に回転可能に支持されている。ロータ21は、軸方向Xについて固定されている。巻線221は、筐体に対し軸方向Xに移動自在なように筐体に支持されている。
供給電流調整部231は、歯部222bが筒状の巻線221の中に出入りする方向に移動するよう、巻線221を移動させる。本実施形態では、供給電流調整部231は、巻線221を軸方向Xに移動させる。供給電流調整部231は、例えば、巻線221を矢印X2の向きに移動させる。発電機20に備えられて歯部222bに巻かれた巻線221はすべて一体となって移動する。制御装置15は、電流要求に応じて供給電流調整部231を動作させる。
本実施形態において、供給電流調整部231は、電流要求に応じて巻線221のみを移動させる。これによって、供給電流調整部231は、巻線221に対するステータコア222の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部231は、巻線221から見たステータコア222の磁気抵抗を変えることによって巻線221のインダクタンスを変える。
[第三実施形態]
続いて、本発明の第三実施形態について説明する。以下の第三実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
図7は、第三実施形態の電力供給システムにおける発電機30を示す模式図である。
図7に示す発電機30におけるステータコア322は、複数の第一ステータ部323と、第二ステータ部324とを備えている。
複数の第一ステータ部323のそれぞれは、ロータ31にエアギャップを介して対面する対面部323aを有する。複数の第一ステータ部323は、間隔を空けて円環状に配置されている。すなわち、複数の第一ステータ部323は、周方向Zに一列に並んで配置されている。複数の第一ステータ部323は、ステータ32において主たる歯部として機能する。そこで、第一ステータ部323は、本明細書において、第一歯部323とも称する。第一ステータ部323の対面部323aの周方向Zでの長さは、第一ステータ部323の、対面部323a以外の部分の周方向Zでの長さよりも長い。巻線321は、第一ステータ部323に巻かれている。
第二ステータ部324は、第一ステータ部323を挟んで、ロータ31とは反対の位置に配置されている。第二ステータ部324は、ロータ31と対面する対面部323aを有さない。第二ステータ部324は、円環状のステータヨーク部324a、及び複数の第二歯部324bを有する。第二歯部324bは、ステータヨーク部324aよりも第一ステータ部323の方に向かって突出している。第二歯部324bの数は、第一ステータ部323の数と同じである。ステータヨーク部324aと第二歯部324bは、第二歯部324bを通る磁束のほぼすべてがステータヨーク部324aを通るように構成されていればよい。即ち、第二歯部324bは、ステータヨーク部324aと一体成形されていてもよい。第二歯部324bは、ステータヨーク部324aと別体に形成されてステータヨーク部324aに取り付けられてもよい。第二歯部324bは、周方向Zに一列に並んで配置されている。複数の第二歯部324bは、互いに間隔を空けて円環状に配置されている。複数の第二歯部324bの間隔は、複数の第一ステータ部323の間隔と等しい。
実施形態の発電機30における供給電流調整部331は、複数の第一ステータ部323及び第二ステータ部324の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部331は、巻線321から見た磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部331は、モータMに供給する電流を調整する。
より詳細には、第一ステータ部323は、図示しない筐体に対して固定されている。第二ステータ部324は、周方向Zで回転可能に支持されている。供給電流調整部331は、第二ステータ部324を、ロータ31の回転軸線を中心とした周方向Zに回転させる。これによって、供給電流調整部331は、第二ステータ部324を第一状態(図8(a)参照)から第二状態(図8(b)参照)まで移動させる。
図8(a)は、図7に示すステータ32の第一状態を示す模式図である。図8(b)は、図7に示すステータ32の第二状態を示す模式図である。
図8(a)に示す第一状態では、周方向Zにおいて、複数の第二歯部324bのそれぞれが、複数の第一ステータ部323のそれぞれと向かい合う。第一状態では、複数の第一ステータ部323のそれぞれと第二ステータ部324との間のエアギャップ長L32が、複数の第一ステータ部323のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長L33よりも短い。
図8(b)に示す第二状態では、周方向Zにおいて、複数の第二歯部324bのそれぞれが、互いに隣り合う第一ステータ部323の間に位置する。第二状態では、複数の第一ステータ部323のそれぞれと第二ステータ部324との間のエアギャップ長L34が、複数の第一ステータ部323のうち隣り合う第一ステータ部323の間のエアギャップ長L33よりも長い。
第三実施形態の発電機30における供給電流調整部331の調整を説明する。
図8(a)には、巻線321の電流によって生じる主な磁束F3が示されている。図8(a)及び図8(b)では、巻線321の電流による磁束F3を分りやすく示すため、ロータ31の図示を省略している。
図8(a)に示す第一状態では、複数の第一ステータ部323のそれぞれと第二ステータ部324との間のエアギャップ長L32が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部323の間のエアギャップ長L33よりも短い。このため、巻線321の電流による磁束F3は、図8(a)に示すように、隣り合う第一ステータ部323と、第二ステータ部324とを通じて流れる。巻線321から見たステータコア322の磁気抵抗は、隣り合う第一ステータ部323の間のエアギャップ長L33に依存する。エアギャップ長L33は、磁気回路F3において最も長いエアギャップである。
図8(b)に示す第二状態では、複数の第一ステータ部323のそれぞれと第二ステータ部324との間のエアギャップ長L34が、複数の第一ステータ部323のうち隣り合う第一ステータ部323の間のエアギャップ長L33よりも長い。このため、巻線321から見たステータコア322の磁気抵抗は、第一ステータ部323と第二ステータ部324との間のエアギャップ長L34の影響を強く受ける。この結果、第二状態における巻線321から見たステータコア322の磁気抵抗は、第一状態における磁気抵抗よりも大きい。
先に説明したように、巻線321のインダクタンスは、巻線321から見た磁気抵抗に反比例する傾向を有する。従って、第二状態における巻線321のインダクタンスは、第一状態における巻線321のインダクタンスよりも小さい。
供給電流調整部331は、第一状態(図8(a)参照)から第二状態(図8(b)参照)まで、複数の第一ステータ部323及び第二ステータ部324の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部331は、巻線321から見た磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部331は、巻線321のインダクタンスを変える。これによって、モータM(図1参照)に供給する電流を調整する。
[電流特性]
図9は、図7に示す発電機30におけるロータ31の回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
図9のグラフにおいて、破線H1は、図8(a)に示す第一状態における出力電流特性を表している。発電機30が破線H1に示される出力電流特性を有する場合、発電機30は、図9のグラフにおいて出力電流と回転速度との組合せが破線H1以下の領域に位置するように動作する。実線H2は、図8(b)に示す第二状態における出力電流特性を表している。発電機30が実線H2に示される出力電流特性を有する場合、発電機30は、出力電流と回転速度との組合せが実線H2以下の領域に位置するように動作する。なお、図9のグラフでは、電流の制御を分かりやすくするため、供給電圧調整部344(図7参照)を動作させない場合の特性を示している。
図9のグラフを参照して、発電機30における調整について説明する。
破線H1に示す、第一状態における出力電流に着目すると、出力電流は、回転速度の増大に応じて増大する。従って、電力供給システムの出力電流は、ロータ31の回転速度によって調整することも可能である。ロータ31の回転速度は、すなわちエンジン14の出力軸C(図2参照)の回転速度に相当する。
しかし、第一状態における出力電流は、ロータ31の回転速度が比較的小さい領域で、回転速度の増大に応じて急峻に増大する。その一方で、第一状態における出力電流は、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の増大に応じた出力電流の増大が緩やかである。すなわち、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい。
例えば、発電機30が第一状態に固定される場合、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい領域において、出力電流を増大するためには、ロータ31の回転速度を大幅に増大することが求められる。
例えば、ビークルV(図1参照)が走行時に登坂を開始する場合、又は、走行時に他の車両を追い抜く場合、高速走行時にモータMから出力されるトルクの更なる増大が必要となる。この場合、電流要求が増大する。
供給電流調整部331の状態が固定した状態において、更なる加速に対応して電流要求が増大する場合、ロータ31の回転速度、即ちエンジン14の回転速度を更に増大することが求められる。つまり、出力電流を増大するために、エンジン14の回転パワーを過剰に増大する必要がある。
例えば、回転速度がN1であり、出力電流がI1である状況で、電流要求の増大を受け、電流をI2まで増大させる場合がある。この場合、発電機30が、グラフのH1に対応する第一状態に固定されていると、ロータ31の回転速度が過剰に増大することとなる。言い換えると、エンジン14の回転速度が過剰に増大する。これによって、エンジン14自体の燃料効率が低下する。
巻線321の誘導起電圧は、ロータ31の回転速度にほぼ比例する。そのため、回転速度を大幅に増大すると、誘導起電圧が大幅に増大する。電圧の大幅な増大に対応するためには、電気部品の高耐圧化が必要となる。そのため、電気部品の高耐圧化に伴う効率の低下を招来する。
電流制御において、制御装置15は、エンジン出力調整部141(図2参照)に加えて供給電流調整部331(図6参照)を制御する。これによって、制御装置15は、電流要求に応じて巻線321から見たステータコア322の磁気抵抗を変える。これによって、制御装置15は、巻線321のインダクタンスを変える。これによって、モータMに供給する電流が調整される。具体的には、供給電流調整部331が、第二ステータ部324を第一状態(図8(a)参照)から第二状態(図8(b)参照)まで移動させる。これによって、出力電流特性が、図9に示す破線H1から、実線H2に示すように変わる。
制御装置15は、インダクタンスを低減させるとともに、エンジン14の回転速度をN2まで増加させる。これによって、出力電流がI2まで増大する。
制御装置15は、電流制御において、エンジン出力調整部141による調整、及び供給電流調整部331による調整を、統合的に制御する。制御装置15は、エンジン出力調整部141及び供給電流調整部331を次のように制御する。エンジン出力調整部141によるエンジン14の回転パワー増大の過程が終了する前に、供給電流調整部331が、巻線121のインダクタンスを減少させる過程を開始する。つまり、供給電流調整部331によって巻線121のインダクタンスが減少する途中の期間と、エンジン出力調整部141によってエンジン14の回転パワーが増大する途中の期間とが、重複部分を有する。
これによって、制御装置15による制御で、電力供給システムPからモータMに供給される電流が滑らかに増大する。また、回転パワーの調整を行う過程で、発電機30から出力される電流が要求された電流値に到達する前に、エンジン14の回転パワーが過剰に増大するといった事態が抑えられる。
制御装置15による電圧制御について説明する。電圧の増大が要求される場合、制御装置15は、インダクタンスLを減少させない。制御装置15は、供給電流調整部331に巻線321のインダクタンスLを減少させず、エンジン出力調整部141(図2参照)にエンジン14の回転パワーを増大させる。
つまり、本実施形態において、制御装置15は、供給電流調整部331(図7参照)を、図9のグラフの破線H1に対応する第一状態(図8(a)参照)に維持したまま、エンジン出力調整部141にエンジン14の回転パワーを増大させる。
発電機30で生じる誘導起電圧E(図4参照)は、実質的に回転速度ωに比例する。特に、電圧の増大が要求される場合は、一般的に、モータM自体のインピーダンスZmは大きい状態である。この場合、巻線321のインピーダンスZgが電力供給システムPの出力電圧に与える影響は小さい。このため、電力供給システムPからは、誘導起電圧Eに応じた電圧が出力される。
電力供給システムPは、供給電流調整部331に巻線321のインダクタンスLを減少させず、電圧の増大の要求に対応できる。
本実施形態の電力供給システムPに対し、インダクタンスを変更できない一般的な発電機によって、図9の実線H2に示すような出力電流の特性を得るためには、巻線の太径化又は磁石量の増大が求められる。巻線の太径化又は磁石量の増大を行うと、電力供給システム自体が大型化してしまう。この結果、電力供給システムPの車両への搭載性や可搬性が低下する。また、インダクタンスを変更できない一般的な発電機が、実線H2に示すような出力電流特性を有するように構成されている場合、その発電機は、破線H1に示すような出力電流特性を有することはできない。
また、モータMに供給する電流を調整する方法としては、例えば、DC−DCコンバータの利用が考えられる。しかし、ビークルVを駆動するような電力を入出力可能なDC−DCコンバータは、内蔵されるトランス等の部品が電力に対応して大型化してしまう。
本実施形態の電力供給システムでは、制御装置15が、供給電流調整部331を制御し、電流要求に応じて巻線321から見たステータコア322の磁気抵抗を変える。制御装置15は、これによって巻線321のインダクタンスを変える。このため、制御装置15は、巻線の太径化又は磁石量の増大を行わずに、電流要求に応じて電流を調整することができる。
再び図7を参照して発電機30の供給電圧調整部344について説明する。
発電機30は、供給電流調整部331とは別に、供給電圧調整部344を備えている。供給電圧調整部344は、制御装置15に制御されている。
供給電圧調整部344は、ロータ31の磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束を変える。これによって、供給電圧調整部344は、巻線321の誘導起電圧を変える。これによって、供給電圧調整部344は、モータMに供給する電圧を調整する。より詳細には、供給電圧調整部344は、ロータ31を軸方向Xに移動させる。これによって、供給電圧調整部344は、ロータ31と、ステータ32との間のエアギャップ長L31を変える。このようなロータ31の軸方向Xへの移動は、例えばロータ31を回転可能に支持する軸受部313を、軸方向Xに移動させる供給電圧調整部344によって実現されることができる。ロータ31とステータ32との間のエアギャップ長L31が変わることによって、ロータ31と、ステータ32との間の磁気抵抗が変わる。これによって、磁極部311で生じて巻線321と鎖交する磁束の量が変わる。従って、発電機30が発生する電圧が変わる。
このように、本実施形態の電力供給システムは、エンジン出力調整部141によるエンジン14の回転パワーの調整以外によっても、モータMに供給する電圧を調整することができる。このため燃料効率の低下を抑えつつ、制御の自由度を高めることができる。
また、供給電圧調整部344は、次のようにして、供給電流調整部331の動作に起因する、巻線321と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えることができる。
ロータ31の磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束は、ステータコア322を通って流れる。つまり、磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束は、第一ステータ部323及び第二ステータ部324を通って流れる。
供給電流調整部331が、第二ステータ部324を第一状態(図8(a)参照)から第二状態(図8(b)参照)まで移動させると、第一ステータ部323と第二ステータ部324との間のエアギャップ長L32,L34が変わる。このため、ロータ31の磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束の量も変わる。
供給電圧調整部344は、供給電流調整部331の動作による巻線321と鎖交する鎖交磁束の変動を補償するように、ロータ31と、ステータ32との間のエアギャップ長L31を変える。この結果、供給電流調整部331の動作に起因する、巻線321と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えられる。
このようにして、供給電流調整部331は、供給電圧調整部344の補償動作によって、電圧による制約の影響をより抑えつつ、電流を調整することができる。
なお、上述した第三実施形態では、発電機30が、供給電流調整部331及び供給電圧調整部344の双方を備えることを説明した。ただし、本発明の電力供給システムは、供給電圧調整部を備えていなくともよい。
上述した第三実施形態では、図9の電流特性のグラフを参照して、インダクタンスを制御しつつ、モータMに供給する電流を調整することができることを説明した。しかし、インダクタンスを制御しつつ、モータMに供給する電流の調整ができることは、第一実施形態及び第二実施形態においても同様である。
上述した実施形態では、アキシャルギャップ型構造を有するロータ及びステータの例を説明した。ただし、本発明の電力供給システムは、ロータとステータとが、エアギャップを介して径方向で対向するラジアルギャップ構造にも適用できる。本実施形態のアキシャルギャップ型構造における軸方向X(図3)は、本発明におけるロータとステータとが対向する方向の一例である。ラジアルギャップ構造においては、ロータとステータとが径方向に対向する。
上述した実施形態では、ロータ11がエンジン14に接続される構成の詳細として、ロータ11は、エンジン14の出力軸Cと直接接続されている例を説明した。ただし、エンジン14の出力軸Cと発電機10のロータ11とは、例えばベルト、歯車、又はドライブシャフトに代表される伝達装置を介して接続されていてもよい。
上述した実施形態では、制御装置の例として、電流の制御において、エンジン出力調整部141及び供給電流調整部131の両方を同時に制御する制御装置15を説明した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、エンジン出力調整部及び供給電流調整部を異なるタイミングで制御してもよい。
制御装置は、必ずしも、1回の電流増加要求が行われる毎に、エンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御するように構成されている必要はない。制御装置は、1回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御する場合と、1回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部又は供給電流調整部を制御する場合との両方が生じるように構成されていてもよい。即ち、制御装置は、少なくとも電流増加要求の内容及び/又は電力供給システムの動作状況によって、1回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御するか、又は1回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部若しくは供給電流調整部を制御するように構成されていてもよい。制御装置は、1回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御する場合に、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の少なくとも一方に対する制御を前記1回の電流増加要求が行われている期間中に開始するように構成されていてもよい。この場合、制御装置は、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の少なくとも一方に対する制御を前記1回の電流増加要求が行われた後に継続してもよい。なお、電流増加要求は、電流を増加させる要求であり、増加した電流を維持する要求を含まない。また、電流制御が行われる時に電流制御に伴って電圧が変化してもよい。電圧制御が行われる時に電圧制御に伴って電流が変化してもよい。
上述した実施形態では、制御装置の例として、アクセル操作子Aから、電流要求及び電圧要求を受ける制御装置15を示した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、例えば、電流要求を出力する装置から電流要求を受け、電圧要求を出力する別の装置から電圧要求を受けるよう構成されていてもよい。
上述した実施形態では、制御装置の例として、電流制御、電圧制御、及び電流制御と電圧制御を混在させた制御を行う制御装置15を説明した。ただし、制御装置は、電流制御及び電圧制御のみを行ってもよい。また、制御装置は、電流制御のみを行ってもよい。
上述した実施形態では、制御装置が、アクセル操作子の出力に応じて調整を行う例を説明した。ただし、本発明の電力供給システムに要求される電流要求は、アクセル操作子の出力に限られない。制御装置は、例えば、ビークルの車体に備えられ、且つアクセル操作子Aに接続される別の制御装置から電流要求を受けてもよい。また、電力供給システムに要求される電流要求として、例えば次のものが挙げられる。
・ビークルの自動速度制御装置(クルーズコントロール)から出力される加速要求の信号
・運転者が操作する、アクセル操作子とは別のスイッチ、ボリュームの出力
・電気負荷装置に設けられた操作子の出力
上述した実施形態では、信号の供給を受ける制御装置を備える例を説明した。ただし、電力供給システムに要求される電流要求は、電気信号に限られない。本発明の制御装置は、例えば、操作レバーに接続されたワイヤ等によって動作する機構であってもよい。この場合、供給電流調整部は、ワイヤ等が伝達する力によってステータコアを移動させてもよい。
上述した実施形態では、エンジン出力調整部の例として、スロットルバルブ調整機構141a及び燃料噴射装置141bを有するエンジン出力調整部141を説明した。本発明におけるエンジン出力調整部は、例えば気体燃料の流量を調整するバルブ装置であってもよい。本発明におけるエンジンは、液体燃料を利用するものであってもよく、また、気体燃料を利用するものであってもよい。
上述した実施形態では、モータMの例として、三相ブラシレスモータを説明した。本発明のモータMは、本実施形態で説明した発電機と同様の構造を有したモータであってもよい。例えば、モータMは、発電機30と同様に複数の第一ステータ部及び第二ステータ部を備え、第一ステータ部及び第二ステータ部の一方を他方に対して移動させる構造を有していてもよい。
上述した実施形態では、ビークルの例として、モータMに電力を供給する電力供給システムPを備えたビークルVを説明した。ただし、本発明のビークルはこれに限られない。ビークルは、例えば、電力供給システムから供給される電力を蓄えるバッテリを備えていてもよい。更に、ビークルのモータは、例えば、バッテリに蓄えられた電力によって駆動してもよい。更に、ビークルのモータは、例えば、電力供給システムPとバッテリの双方から同時に電力の供給を受けて動作してもよい。
上述した実施形態では、電力供給システムが適用される装置として、4つの車輪を有するビークルVの例を説明した。ただし、本発明における電力供給システムはこれに限られず、3つ以下の車輪を有するビークル、5つ以上の車輪を有するビークル、及び車輪を有さないビークルに適用することができる。
本発明における電力供給システムは、例えば、電力を受けるとともに車輪を駆動するモータを備えたビークルに適用することができる。本発明における電力供給システムは、例えば、自動二輪車、自動三輪車、バス、トラック、ゴルフカー、カート、ATV(All−Terrain Vehicle)、ROV(Recreational Off−highway Vehicle)、及び軌道式車両に適用することができる。
また、本発明における電力供給システムは、例えば、モータによって、車輪以外の駆動機構を駆動するビークルに適用することができる。本発明における電力供給システムは、例えば、フォークリフトに代表される産業車両、除雪機、農業用車両、軍用車両、スノーモービル、建機、小型滑走艇(ウォータービークル)、船舶、船外機、船内機、飛行機、及びヘリコプタに適用することができる。
また、本発明における電力供給システムは、例えば、エンジンブロワー、除雪機、芝刈り機、農機具、ガスエンジンヒートポンプ、及び汎用機械に適用することができる。
また、本発明における電力供給システムは、汎用のエンジン発電装置に適用することができる。
上述した実施形態では、電力供給システムの例として、エンジン発電機ユニットの例を説明した。ただし、本発明はユニットに限られない。例えば、電力供給システムは、個々の構成部品が互いに別個に、対象装置に取付けられた構造を有していてもよい。
上述した実施形態では、エンジン発電機ユニットの例として、燃料タンク10A、エアクリーナ10B、及びマフラ10Dを備えたエンジン発電機ユニットP’を説明した。ただし、本発明のエンジン発電機ユニットはこれに限られない。例えば、燃料タンク、エアクリーナ、及びマフラは、エンジン発電機ユニットではなく、ビークルVの車体に備えられていてもよい。つまり、本発明におけるエンジンは、少なくとも燃料を燃焼させて回転パワーを出力するためのシリンダ、ピストン、出力軸を備えていればよい。本発明におけるエンジンは、燃料タンク、エアクリーナ、及びマフラを含まない。
上述した実施形態では、制御装置の例として、マイクロコントローラで構成された制御装置15を説明した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、例えば、ワイヤードロジックで構成することも可能である。
巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更により、巻線のインダクタンスの変更が行われる。巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更は、複数段階的に行われてもよく、無段階的に行われてもよく、連続的に行われてもよい。言い換えると、発電機の出力電流特性は、複数段階的に変更されてもよく、無段階的に変更されてもよく、連続的に変更されてもよい。なお、図9に示す破線H1は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が小さい時の出力電流特性の一例を示す。図9に示す実線H2は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が大きい時の出力電流特性の一例を示す。即ち、図9に示す発電機の出力電流特性は、本実施形態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更が2段階で行われることを意味していない。複数段階的、無段階的又は連続的に変化する出力電流特性の中に、図9に示す破線H1及び実線H2の出力電流特性が含まれる。本発明において、巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更は、2段階で行われてもよい。
供給電流調整部が、発電機の状態を、高抵抗状態及び低抵抗状態のいずれか一方の状態から他方の状態に変更する場合について説明する。低抵抗状態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗は、高抵抗状態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗よりも小さい。例えば、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が増加するように発電機の状態が変更された場合、変更前の発電機の状態が、低抵抗状態であり、変更後の発電機の状態が、高抵抗状態である。巻線から見たステータコアの磁気抵抗が減少するように発電機の状態が変更された場合、変更前の発電機の状態が、高抵抗状態であり、変更後の発電機の状態が、低抵抗状態である。即ち、高抵抗状態及び低抵抗状態における巻線から見たステータコアの絶対的な磁気抵抗は、特に限定されない。高抵抗状態と低抵抗状態とは、相対的に定められる。高抵抗状態における巻線のインダクタンスは、低抵抗状態における巻線のインダクタンスよりも小さい。
なお、以下の例では、高抵抗状態における発電機の出力電流特性の一例が図9に示す破線H1であり、低抵抗状態における発電機の出力電流特性の一例が図9に示す実線H2である。破線H1と実線H2との交点Mに相当する回転速度(M)では、高抵抗状態における発電機と、低抵抗状態における発電機とが、同じ回転速度(M)において、同じ大きさの電流を出力できる。巻線から見たステータコアの磁気抵抗が変更された時、変更前の発電機と、変更後の発電機との間には、このように、互いの出力電流特性曲線(H1、H2)の交点に相当する回転速度(M)が生じる。なお、出力電流特性曲線は、ロータの回転速度に対する発電機の出力電流を示す曲線である。
本発明の発電機は、図9に示すように、供給電流調整部により発電機の状態が低抵抗状態から高抵抗状態に変更された場合に、高抵抗状態における発電機(H2参照)が、回転速度(M)よりも大きい回転速度(M+)で回転する時に、低抵抗状態における発電機(H1参照)が回転速度(M+)で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流(I2)を出力できるように構成されている。本発明の発電機は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が高くなるように発電機の状態が変更されることにより、回転速度が比較的高い状況下で、変更前の発電機が出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
本発明の発電機は、図9に示すように、供給電流調整部により発電機の状態が高抵抗状態から低抵抗状態に変更された場合に、低抵抗状態における発電機(H1参照)が、回転速度(M)よりも小さい回転速度(M−)で回転する時に、高抵抗状態における発電機(H2参照)が回転速度(M−)で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。本発明の発電機は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が低くなるように発電機の状態が変更されることにより、回転速度が比較的低い状況下で、変更前の発電機が出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
このように、本発明の発電機は、供給電流調整部により巻線から見たステータコアの磁気抵抗が変更された時に、変更後の発電機が、回転速度(M)よりも大きい又は小さい回転速度(M−又はM+)で回転する時に、変更前の発電機が前記回転速度(M−又はM+)で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ/又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び/又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
P 電力供給システム
P’ エンジン発電機ユニット
10,20,30 発電機
11,21,31 ロータ
12,22,32 ステータ
14 エンジン
15 制御装置
17a コネクタ
131,231,331 供給電流調整部
141 エンジン出力調整部
151 電流要求受付部
152 調整制御部
323 第一ステータ部
324 第二ステータ部
344 供給電圧調整部

Claims (12)

  1. 電流の要求が変化する電気負荷装置に電力を供給する電力供給システムであって、
    前記電力供給システムは、
    回転パワーを出力するように構成されたエンジンであって、前記回転パワーを調整するように構成されたエンジン出力調整部を有するエンジンと、
    前記エンジンから回転パワーを受けるとともに、前記電気負荷装置に電流を供給するように構成された発電機であって、永久磁石を有し前記エンジンに接続されたロータ、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータ、及び、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成された供給電流調整部を有する発電機と、
    前記電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合に、前記エンジン出力調整部と、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された制御装置と
    を備える。
  2. 請求項1に記載の電力供給システムであって、
    前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、供給する電流を調整するように構成されている。
  3. 請求項1又は2に記載の電力供給システムであって、
    前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
  4. 請求項3に記載の電力供給システムであって、
    前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
  5. 請求項1又は2に記載の電力供給システムであって、
    前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて、前記巻線を移動させて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
  6. 請求項1に記載の電力供給システムであって、
    前記発電機が、前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整するように構成された供給電圧調整部を備える。
  7. 請求項1又は2に記載の電力供給システムであって、
    前記ステータは、前記ロータにエアギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータ部と、前記対面部を含まない第二ステータ部とを備え、
    前記供給電流調整部が、前記電力供給システムに要求される電流要求に応じて、前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
  8. 請求項7に記載の電力供給システムであって、
    前記供給電流調整部は、
    前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い第一状態から、
    前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い第二状態まで、
    前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
  9. 請求項1から8いずれか1項に記載の電力供給システムに用いられる制御装置であって、
    前記制御装置は、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部とに接続され、
    前記制御装置は、前記電気負荷装置に供給する電流の要求を表す電流要求を受け付けるように構成された電流要求受付部と、
    前記電流要求受付部によって受付けられた電流要求が、前記電気負荷装置に供給する電流の増大の要求である場合に、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された調整制御部と
    を備える。
  10. ビークルであって、
    前記ビークルは、
    請求項1から8いずれか1項に記載の電力供給システムと、
    前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
    前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させる推進装置と
    を備える。
  11. ビークル駆動用エンジン発電機ユニットであって、
    前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットは、
    請求項1から8いずれか1項に記載の電力供給システムと、
    前記ビークルに設けられたビークル用コネクタと接続されることで、前記発電機から前記電気負荷装置としてのモータに供給される電流を中継するコネクタと
    を備え、
    前記エンジン、前記発電機、及び前記制御装置は、一体的に前記ビークルに着脱可能に搭載される。
  12. ビークルであって、
    前記ビークルは、
    請求項11に記載のビークル駆動用エンジン発電機ユニットと、
    前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットを収容する収容部と、
    前記コネクタと接続される前記ビークル用コネクタと、
    前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
    前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させるように構成された推進装置と、
    を備える。
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BR112017010345A BR112017010345A2 (pt) 2014-11-25 2015-11-24 sistema de acionamento e veículo
PCT/JP2015/082928 WO2016084798A1 (ja) 2014-11-25 2015-11-24 電流供給システム、電力供給システム、及び制御装置
BR112017010337A BR112017010337A2 (pt) 2014-11-25 2015-11-24 sistema de fonte de alimentação elétrica, dispositivo de controle, veículo, e unidade geradora de motor para o acionamento de veículo
PCT/JP2015/082933 WO2016084803A1 (ja) 2014-11-25 2015-11-24 ビークル
CN201580063981.7A CN107005187B (zh) 2014-11-25 2015-11-24 电力供给系统、控制装置、车辆和车辆驱动用引擎发电机单元
RU2017122165A RU2017122165A (ru) 2014-11-25 2015-11-24 Система подачи тока, система подачи электрической мощности и устройство управления
PCT/JP2015/082930 WO2016084800A1 (ja) 2014-11-25 2015-11-24 変速装置、制御装置、及びビークル
CN201580063945.0A CN107000568B (zh) 2014-11-25 2015-11-24 车辆和用于驱动车辆的发动机发电机单元
BR112017010326A BR112017010326A2 (pt) 2014-11-25 2015-11-24 veículo
RU2017122164A RU2017122164A (ru) 2014-11-25 2015-11-24 Трансмиссия, устройство управления и транспортное средство
EP15862418.9A EP3206292B8 (en) 2014-11-25 2015-11-24 Electric current supply system, electric power supply system, and control device
CN201580063965.8A CN107005186B (zh) 2014-11-25 2015-11-24 驱动系统和车辆
EP15862961.8A EP3205524B1 (en) 2014-11-25 2015-11-24 Vehicle and engine generator unit for driving vehicle
ES15862961T ES2890658T3 (es) 2014-11-25 2015-11-24 Vehículo y unidad de generación de motor para accionar un vehículo
EP15862530.1A EP3206293B1 (en) 2014-11-25 2015-11-24 Drive system and vehicle
PCT/JP2015/082929 WO2016084799A1 (ja) 2014-11-25 2015-11-24 電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニット
EP15863113.5A EP3206295B1 (en) 2014-11-25 2015-11-24 Transmission device, control device, and vehicle
RU2017122168A RU2017122168A (ru) 2014-11-25 2015-11-24 Транспортное средство и модуль двигателя-генератора для приведения в движение транспортного средства
BR112017010343A BR112017010343A2 (pt) 2014-11-25 2015-11-24 transmissão, dispositivo de controle, e veículo
BR112017010338A BR112017010338A2 (pt) 2014-11-25 2015-11-24 veículo e unidade geradora de motor para acionar veículo
CN201580063943.1A CN107005184B (zh) 2014-11-25 2015-11-24 车辆
CN201580065223.9A CN107005188B (zh) 2014-11-25 2015-11-24 电流供给系统、电力供给系统及控制装置
BR112017010361A BR112017010361A2 (pt) 2014-11-25 2015-11-24 sistema de alimentação de corrente, sistema de alimentação de energia elétrica e dispositivo de controle
EP15862664.8A EP3206294B1 (en) 2014-11-25 2015-11-24 Vehicle
PCT/JP2015/082931 WO2016084801A1 (ja) 2014-11-25 2015-11-24 駆動システム、及びビークル
RU2017122166A RU2017122166A (ru) 2014-11-25 2015-11-24 Система подачи электрической мощности, устройство управления, транспортное средство и модуль двигателя-генератора для приведения в движение транспортного средства
TW104139338A TWI611952B (zh) 2014-11-25 2015-11-25 車輛
TW104139296A TWI577597B (zh) 2014-11-25 2015-11-25 變速裝置、控制裝置、及車輛
TW104139337A TWI641528B (zh) 2014-11-25 2015-11-25 Vehicle and vehicle drive engine power generation unit
TW104139292A TWI595742B (zh) 2014-11-25 2015-11-25 電流供給系統、電力供給系統、及控制裝置
TW104139295A TWI574861B (zh) 2014-11-25 2015-11-25 驅動系統及運載工具
TW104139293A TWI596888B (zh) 2014-11-25 2015-11-25 電力供給系統、控制裝置、車輛、及車輛驅動用引擎發電機單元
US15/587,537 US10434858B2 (en) 2014-11-25 2017-05-05 Electric power supply system, control device, vehicle, and engine generator unit for driving vehicle
US15/587,520 US10493833B2 (en) 2014-11-25 2017-05-05 Current supply system, electric power supply system, and control device
US15/587,569 US10449846B2 (en) 2014-11-25 2017-05-05 Transmission, control device, and vehicle
US15/601,526 US10081238B2 (en) 2014-11-25 2017-05-22 Drive system and vehicle
US15/603,565 US10434859B2 (en) 2014-11-25 2017-05-24 Vehicle and engine generator unit for driving vehicle
US15/604,228 US10358022B2 (en) 2014-11-25 2017-05-24 Vehicle having a generator with inductance-adjustable windings

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