JP2584475Y2 - バッテリ内蔵エンジン式発電装置 - Google Patents

バッテリ内蔵エンジン式発電装置

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JP2584475Y2 JP1992002517U JP251792U JP2584475Y2 JP 2584475 Y2 JP2584475 Y2 JP 2584475Y2 JP 1992002517 U JP1992002517 U JP 1992002517U JP 251792 U JP251792 U JP 251792U JP 2584475 Y2 JP2584475 Y2 JP 2584475Y2
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巧 吉田
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、バッテリ内蔵エンジン
式発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、本出願人等が先に提案したバッ
テリ内蔵エンジン式発電装置を回路図で示したものであ
る。同図において、10はタービンエンジンEG、20
は3相の永久磁石式交流発電機SG、31は逆変換機能
を有する順変換回路、32は電解コンデンサCD、33
逆変換回路、UO1、UO2は交流側接続点、34はリ
アクトルLo、35はコンデンサCo、TO1、TO2
は装置出力端子、50は制御回路である。31〜35は
主回路を構成している。
【0003】 順変換回路31は逆並列ダイオードDB
を有する6箇のトランジスタQBをブリッジ接続して構
成されており、交流発電機SGがエンジンEGによって
駆動される発電動作時には、3相全波整流回路を構成す
る6箇のダイオードDBが交流発電機SGの3相出力を
整流し、直流電力に変換する。逆変換回路33はフライ
ホイールダイオードDR1〜DRをそれぞれ有するト
ランジスタQ1〜Q4をブリッジ接続して構成されたP
WM方式の逆変換回路(単相正弦波PWMインバータ)
であって、制御回路50の逆変換制御部52から制御パ
ルスS2を受けて、交流発電機SGが発電動作をしてい
る時の上記直流電力を単相の交流電力に変換する。この
単相の交流電力は交流側端子UO2、UO2から送り出
され、リアクトル34、コンデンサ35からなるLCフ
ィルタで平滑されて、装置出力端子TOLTO2を介し
図示しない負荷に供給される。交流発電機SGが発電動
作時、6箇のダイオードDB、電解コンデンサ32、逆
変換回路33は電圧型インバータを構成する。
【0004】装置の交流出力回路には、短絡用スイッチ
SW2を並列に持つ突入電流防止用の電流制限抵抗36
と短絡スイッチSW2を有する初期充電回路が挿入され
ている。100は一般家庭の100ボルト用コンセント
を示している。
【0005】 本実施例のバッテリBATTは、LCフ
ィルタを構成しているリアクトルLo34とコンデンサ
Co35の相互接続点(装置出力端子O2)と電解コ
ンデンサCD32の負極側(負極N)との間に、正極側
をリアクトルLo34側にしてスイッチSW1を介して
挿入され、このバッテリBATTを充電するためのバッ
テリ充電器61が正極PとバッテリBATTの正極側と
の間に挿入されている。上記スイッチSW1はバッテリ
BATT41とリアクトルLo34との間に挿入されて
おり、両者の接続点から突き合わせダイオードの一方ダ
イオードD1を通して電力が取り出されとともに正極P
から他方ダイオードD2を通して電力が取り出され、取
り出された電力は制御回路用電源部62に供給される。
この電源部62は制御回路50内にある各制御部を駆動
するための電力を生成する。63は電圧検出器であっ
て、コンデンサ32の電圧を検出し、この検出した電圧
値を制御用データとして制御回路50に入力する。
【0006】このエンジン式発電装置は、装置出力端子
TO1、TO2を家庭用コンセントに接続するだけで、
制御装置内で、制御用の電源が自動的に確立し、この電
源によりバッテリ充電系が駆動され、家庭用コンセント
から充電電力を取り込んでバッテリが自動充電される構
成を持つもので、バッテリ初期充電を当該バッテリを内
蔵したままで、従来に比して著しく簡便に行なうことが
できる利点がある。
【0007】しかしながら、この種のエンジン式発電装
置は装置全体の小形軽量化のため、内蔵するバッテリの
容量は必要最小限の容量にして可及的に小形・軽量のバ
ッテリを搭載するので、屋外等の家庭用100ボルト電
源が無い所では、バッテリ充電装置を駆動するための電
源をバッテリから得ることができない場合があるという
問題がある。
【0008】 即ち、発電装置がAC100ボルトを
出力するためには、平滑用コンデンサ32の電圧Vcd
は、Vcd>140ボルト必要であるが、そのためには
通常運転時の発電機20の電圧が相当に高い値となるの
で、内臓バッテリの電圧VBは高い方が有利であり、V
としては、例えばV=12ボルトよりはV=24
ボルトを選択する。しかし、バッテリ充電器はV cd
バッテリ端子電圧の条件が満たされないと動作しないか
ら上記問題が生じる。
【0009】ところで、この種の発電装置を上記屋外等
の家庭用100ボルト電源が得れない場所へ移動させる
には、殆どの場合、自動車を使うので、カーバッテリ等
の低電圧源を初期充電のための電源として利用できれば
便利である。
【0010】そこで、本発明者等は、図2に示すよう
に、充電専用の充電端子を設けるとともに、上記逆変換
制御部52に図3に詳細を示す初期充電条件充足部52
Aを持たせ、バッテリの初期充電を、カーバッテリ等の
低電圧源から行なうことができるバッテリ内蔵エンジン
式発電装置を提案した。
【0011】 図3において521は電圧制御器で
あって、電圧指令Vと電圧V cd との偏差を入力して
電流指令Iを出力する。522は電流制御器であっ
て、リアクトル34を流れる直流電流ILCと電流指令
との偏差を増幅してPWM変調器523に与える。
524はベースドライバ、DCCTは電流検出器であ
る。PWM変調器523はトランジスタQ2をチョッパ
制御する。電圧指令Vは、コンセント100に充電端
子TBLTB2を接続した場合を接続した場合のコンデ
ンサ32の充電電圧 cd よりも充分に低い値(例え
ば、V=24ボルトの時、V=50〜60ボルト)
に設定される。
【0012】次に、この実施例の動作について説明す
る。
【0013】本実施例では、充電電力を充電端子TB
1、TB2側から取るので、上記初期充電を行うに際し
ては、SW2を開路し、電流制限抵抗36を出力開路に
挿入する。
【0014】 充電端子TB1、TB2をカーバッテ
リ200に接続した場合、V<Vcdであるので、初
期充電条件充足部52Aが動作し、トランジスタQ2の
ベースにベース電流が供給されて当該トランジスタQ2
がチョッパ動作し、コンデンサ35、リアクトル34、
トランジスタQ2の昇圧回路が形成される。これによ
り、カーバッテリ200の電圧VCARが電圧指令V
の電圧値まで昇圧され、コンデンサ32はこの電圧値へ
充電され、Vcd>バッテリ端子電圧の初期充電条件が
満足される。制御回路用電源部62はこのコンデンサ電
圧V cd をダイオードD2を通して取込み、制御回路5
0内にある各制御部等を駆動するための電力を生成す
る。
【0015】 充電端子TB1、TB2をコンセント1
00に接続した場合、V<Vcdであるので、初期充
電条件充足部52Aは動作せず、充電端子TB1→初期
充電抵抗R→ダイオードDR3→電解コンデンサCD→
ダイオードDR2→リアクトルLo→充電端子TB2の
経路に直流電流が流れ、電解コンデンサCDが充電され
そのコンデンサ電圧V cd が所定値以上となる。制御回
路用電源部62はこのコンデンサ電圧V cd をダイオー
ドD2を通して取込み、制御回路50内にある各制御部
等を駆動するための電力を生成する。
【0016】バッテリ充電器61は制御回路50内の図
示しない充電器制御部から初期充電指令を受けて充電動
作を開始する。バッテリBATTの初期充電が完了する
と、制御回路50はスイッチSW1を閉路させ、トラン
ジスタQ1、Q3、Q4はOFF状態にしてトランジス
タQ2をチョッパ動作させるチョッパ動作指令を逆変換
制御部52に供給するとともに順変換部31の6箇のト
ランジスタQBをインバータ動作させる指令を逆変換制
御部51に供給する。これにより、バッテリBATTが
主回路に接続されるとともに昇圧チョッパ回路が形成さ
れ、所定の電圧が電解コンデンサCDに印加される。6
箇のトランジスタQBは電解コンデンサCDの電圧を電
圧源としてインバータ動作を行ない、直流電圧を3相交
流電圧に変換して交流発電機SGに供給する。これによ
り、交流発電機SGが電動機動作を行ない、エンジンE
Gを始動させる。エンジンEGの始動が完了すると、ス
イッチSW1が開路してバッテリBATTが主回路から
切り離され、逆変換制御部52へインバータ動作指令が
供給される。これにより、順変換回路31のダイオード
ブリッジで直流電力に変換された発電機SGの出力は、
逆変換回路33で所望周波数、所望電圧の交流電力に変
換され、リアクトル34、コンデンサ35からなるLC
フィルタで平滑されて、装置出力端子TO1、TO2を
介し図示しない負荷に供給される。
【0017】
【考案が解決しようとする課題】しかし、この装置にお
いて、カーバッテリ200を、その極性を誤って充電端
子TB1、TB2に接続した場合、すなわち、充電端子
TB2にカーバッテリ200の正極を、充電端子TB1
にカーバッテリ200の負極を接続してしまった場合、
カーバッテリ200の正極→充電端子TB2→トランジ
スタQ2の逆並列ダイオードDR2→リアクトル34→
初期充電抵抗36またはスイッチSW2→充電端子TB
1→カーバッテリ200の負極という経路を通して制御
不能な事故電流が流れ、この電流経路にある各素子の異
常発熱や熱破壊を招く恐れがある上、この誤接続が放置
されると、カーバッテリ200の使用不能を招く。
【0018】本考案は上記に鑑みてなされたもので、バ
ッテリの初期充電を、カーバッテリ等の外部直流源から
おこなうことができるものにおいて、外部直流電源の極
性誤接続があっても、素子破壊等のトラブルを招くこと
のない信頼性の高いバッテリ内蔵エンジンを提供するこ
とを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するため、請求項1では、エンジンを原動機とする発電
機の出力を入力する主回路と、この主回路を制御する制
御回路とを有し、上記主回路は、直流を平滑する平滑用
コンデンサを有する直流回路と、この平滑用コンデンサ
の電圧を交流電圧に変換する逆変換回路と、この逆変換
回路の単相出力をLCフィルタで平滑して装置出力端子
T01,T02に送出する出力回路とを備え、上記逆変
換回路は逆並列ダイオードを有するトランジスタのブリ
ッジ回路であり、エンジン始動時、上記主回路の上記平
滑用コンデンサに装置内蔵のバッテリの電圧を昇圧回路
を介し印加して当該バッテリと平滑用コンデンサ、およ
び上記発電機をエンジンスタータとして用いるものであ
って、上記装置内蔵バッテリの充電電力は外部直流電源
から上記装置出力端子T01,T02もしくは上記装置
置出力端子T01,T02とは別に設けた充電端子TB
1,TB2を通して取り込むバッテリ内蔵エンジン式発
電装置において、上記出力回路は上記装置内蔵バッテリ
の充電時に開路する短絡用スイッチSW2を並列にもつ
電流制限抵抗36を有し、上記充電端子TB1は上記装
置出力端子T01に、上記充電端子TB2は上記装置出
力端子T02に接続するようにした。
【0020】請求項2では、バッテリの初期充電に際し
上記平滑用コンデンサの電圧が所定値以下であるか否か
を判定して所定値以下である場合に出力する初期充電条
件充足部を有し、昇圧回路が上記所定値を電圧指令値と
して動作する構成した。
【0021】請求項3では、発電機は交流発電機であっ
て、主回路は、この発電機の出力を整流する順変換回路
を備え、この順変換回路は逆並列ダイオードを有するト
ランジスタのブリッジ回路であり、エンジン始動時、上
記主回路の上記平滑用コンデンサに装置内蔵のバッテリ
の電圧を昇圧装置を介し印加して当該バッテリと上記順
変換回路、平滑用コンデンサ、および上記発電機をエン
ジンスタータとして用いる構成とした。
【0022】
【作用】本考案では、初期充電モード時、昇圧回路の1
つのトランジスタだけがチョッパ動作し、他の3箇のト
ランジスタが完全OFFにあるので、カーバッテリが逆
極性で接続されても、電流閉回路が形成されず、事故電
流は流れない。
【0023】
【実施例】以下、本考案の1実施例を図面を参照して説
明する。
【0024】図1において、充電端子TB1は装置出力
端子TO1から引き出され、充電端子TB2は装置出力
端子TO2から引き出されている。他の構成は図2のも
のと同じである。
【0025】 この構成においては、初期充電モード
時、トランジスタQ2だけがチョッパ動作し、他のトラ
ンジスタQ1、Q2、Q4が完全OFFにあるので、カ
ーバッテリ200が図に点線で示すように逆極性で接続
された場合(出力端子TB1が負極性、出力端子TB2
が正極性になる)、電流閉回路が形成されず、事故電流
は流れない。
【0026】なお、本実施例では、充電端子TB1、T
B2にカーバッテリを接続する場合について説明した
が、装置出力端子TO1、TO2にカーバッテリを接続
してもよいことは勿論である。
【0027】また、上記実施例では、発電機が交流発電
機SGである場合について説明したが、発電機が直流発
電機DGであっても本発明を実施して同様の効果を得る
ことができる。
【0028】
【考案の効果】本発明は以上説明した通り、バッテリ初
期充電に際して外部直流電源の極性を誤って接続して
も、装置内で電流閉回路が形成されず、前記した事故電
流による素子の熱破壊等は発生しないから、本装置の取
扱いがより一層容易になり、信頼性を向上することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の実施例を示す回路図である
【図2】バッテリ内蔵エンジン式発電装置の回路図であ
る。
【図3】図2のバッテリ内蔵エンジン式発電装置におけ
る初期充電条件充足部を示す回路図である。
【図4】他のバッテリ内蔵エンジン式発電装置の回路図
である。
【符号の説明】
10 エンジン 20 交流発電機 31 順変換回路 32 平滑用コンデンサ 33 逆変換回路 34 リアクトル 35 コンデンサ 36 電流制限抵抗 41 バッテリ 50 制御回路 51、52 逆変換制御部 52A 初期充電条件充足部 61 バッテリ充電器 62 制御用電源部 63 電圧検出器 100 コンセント 521 電圧制御器 522 電流制御器 523 PWM変調器 524 ベースドライバ Q1〜Q4 トランジスタ QB トランジスタ DB、DR1〜DR4 ダイオード TO1、TO2 装置出力端子 TB1、TB2 装置出力端子

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンを原動機とする発電機の出力を
    入力する主回路と、この主回路を制御する制御回路とを
    有し、上記主回路は、直流を平滑する平滑用コンデンサ
    を有する直流回路と、この平滑用コンデンサの電圧を交
    流電圧に変換する逆変換回路と、この逆変換回路の単相
    出力をLCフィルタで平滑して装置出力端子T01,T
    02に送出する出力回路とを備え、上記逆変換回路は逆
    並列ダイオードを有するトランジスタのブリッジ回路で
    あり、エンジ始動時、上記主回路の上記平滑用コンデン
    サに装置内蔵のバッテリの電圧を昇圧回路を介し印加し
    て当該バッテリと平滑用コンデンサ、および上記発電機
    をエンジンスタータとして用いるものであって、上記装
    置内蔵バッテリの充電電力は外部直流電源から上記装置
    出力端子T01,T02もしくは上記装置置出力端子
    01,T02とは別に設けた充電端子TB1,TB2
    通して取り込むバッテリ内蔵エンジン式発電装置におい
    て、上記出力回路は上記装置内蔵バッテリの充電時に開路す
    る短絡用スイッチSW2を並列にもつ電流制限抵抗36
    を有し、上記充電端子TB1は上記装置出力端子T01
    に、上記充電端子TB2は上記装置出力端子T02に接
    続する ことを特徴とするバッテリ内蔵エンジン式発電装
    置。
  2. 【請求項2】 バッテリの初期充電に際し上記平滑用コ
    ンデンサの電圧が所定値以下であるか否かを判定して所
    定値以下である場合に出力する初期充電条件充足部を有
    し、昇圧回路が上記所定値を電圧指令値として動作する
    ことを特徴とする請求項1記載のバッテリ内臓エンジン
    式発電装置。
  3. 【請求項3】 発電機は交流発電機であって、主回路
    は、この発電機の出力を整流する順変換回路を備え、こ
    の順変換回路は逆並列ダイオードを有するトランジスタ
    のブリッジ回路であり、エンジン始動時、上記主回路の
    上記平滑用コンデンサに装置内蔵のバッテリの電圧を昇
    圧装置を介し印加して当該バッテリと上記順変換回路、
    平滑用コンデンサ、および上記発電機をエンジンスター
    タとして用いることを特徴とする請求項1記載のバッテ
    リ内蔵エンジン式発電装置。
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