JP3259332B2 - 可搬タイプのバッテリ内蔵エンジン式発電装置 - Google Patents

可搬タイプのバッテリ内蔵エンジン式発電装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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6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
イルダイオードDR1〜DR1をそれぞれ有するトラン
ジスタQ1〜Q4ををブリッジ接続して構成されたPW
M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UO1、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TO1、TO2を介し
図示しない負荷に供給される。交流発電機SGの発電動
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C
o35の相互接続点(装置出力端子TO2)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B
ATT41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るとともに正極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、V
cd>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の電圧が相応に高い値となるので、内蔵
バッテリの電圧VB は高い方が有利であり、VB として
は、例えばVB =12ボルトよりはVB =24ボルトを
選択する。しかし、バッテリ充電器は、Vdc>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】
【発明が解決しようとする課題】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り、しかもその接続を手慣
れた手段を用いて行なえれば、より好適である。
【0010】本発明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電圧源から
行なうことができるものにおいて、外部電圧源との接続
を手慣れた手段を用いて簡便に行なうことができる可搬
タイプのバッテリ内蔵エンジン式発電装置を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
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
に送出する出力回路と、バッテリとをケース内に収容
し、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上記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
電源から当該装置出力端子もしくは当該装置出力端子と
は別に設けた充電端子を通して取り込む可搬タイプのバ
ッテリ内蔵エンジン式発電装置において、上記充電端子
はクリップ接続端子を着脱可能な端子であって上記ケー
スに設けられていることを特徴とする。
【0012】請求項2では、充電端子は、ケースの把手
もしくはケースに設けた突子の表面に設けられている構
成とした。
【0013】請求項3では、把手もしくは突子は充電端
子露出可能な充電端子絶縁カバーを有していることを特
徴とする。
【0014】請求項4では、充電端子絶縁カバーは把手
もしくは突子に進退可能に外嵌された筒形であって、上
記充電端子絶縁カバーと把手もしくは突子とに係止され
たばねにより充電端子側へ付勢されている構成とした。
【0015】
【作用】本発明では、カーバッテリを用いて内蔵するバ
ッテリを初期充電する場合、ブカーバッテリとの接続に
は、ブースタケーブルを用い、そのクリップ接続端子を
充電端子にとめるだけでよい。
【0016】
【実施例】以下、本発明の1実施例を図面を参照して説
明する。
【0017】図1、図2および図3において、300は
バッテリ内蔵エンジン式発電装置のケースであって、把
手310を備えている。301はケースの蓋である。T
B1、TB2はカーバッテリ200と接続される充電端
子である。ケース300内には図3に示す機器および回
路部品が収納されている。
【0018】充電端子TB1、TB2は把手310上に
所定絶縁間隔を隔てて巻着された電極導体からなり、充
電端子TB1は被覆導線320Aにより装置出力端子T
O1に接続され、充電端子TB2は被覆導線320Bに
より図4に示すように装置出力端子TO2に接続されて
いる。
【0019】330A、330Bは充電端子絶縁カバー
であって、筒形をなし、進退可能に把手310に外嵌さ
れている。340A、340Bはコイルばねである。コ
イルばね340Aは充電端子絶縁カバー330Aの内面
に設けた突部331と把手310の所定箇所とに亘って
張設され、充電端子絶縁カバー330Aを充電端子TB
1側へ付勢している。同様に、コイルばね340Bは充
電端子絶縁カバー330Bの内面に設けた突部331と
把手310の所定箇所とに亘って張設され、充電端子絶
縁カバー330Bを充電端子TB2側へ付勢している。
充電端子絶縁カバー330A、330Bは、常時は、図
1および図2に鎖線で示すカバー位置へ付勢されて、充
電端子TB1、TB2を完全に覆っている。311A、
311Bは把手310に設けたカバーストッパである。
【0020】図4において、充電端子TB1、TB2は
装置出力端子TO1、TO2から引き出されている。5
2Aは前記逆変換制御部52に設けた初期充電充足部で
ある。521は電圧制御器であって、電圧指令V* と電
圧Vdcとの偏差を入力して電流指令I* を出力する。5
22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I* 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、525
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TB1、TB2を接続した場合のコ
ンデンサ32の充電電圧電圧dcよりも充分に低い値(例
えば、VB =24ボルトの時、V* =50〜60ボル
ト)に設定される。
【0021】次に、この実施例の動作について説明す
る。
【0022】図5はカーバッテリ200から初期充電す
るためのカーバッテリ200と充電端子TB1、TB2
との接続方法を示したもので、ブースタケーブル400
を用い、充電用絶縁カバー330A、330Bを図2に
鎖線で示すカバー位置から実線で示す充電端子露出位置
までコイルばね340A、340Bのばね力に抗して退
避させ、露出した充電端子TB1、TB2にブースタケ
ーブル400のクリップ接続端子410A、410Bを
とめるだけでよい。
【0023】本構成では、充電電力を充電端子TB1、
TB2側から取るので、上記初期充電を行なうに際して
は、スイッチSW2を閉路し初期充電抵抗36を挿入す
る。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Q
2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VdcをダイオードD
2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。
【0024】充電端子TB1、TB2をコンセント10
0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Vdc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Vdc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。
【0025】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。
【0026】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、Q3、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UO1が負極性、出力端子UO2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。
【0027】本実施例では、カーバッテリ200との接
続は、クリップ接続端子クリップ接続端子410A、4
10Bを充電端子TB1、TB2にとめるだけの簡便な
作業で済む。
【0028】また、充電端子絶縁カバー330A、33
0Bがあるので、感電等の危険はない。
【0029】上記実施例では、把手310に充電端子T
B1、TB2を設けているが、ケース300に充電端子
を有する電極突子を設けるようにしてもよい。
【0030】なお、充電端子絶縁カバー330A、33
0Bが図1のカバー位置からずれた場合に、これを検知
するセンサを設け、センサの検知信号により点灯する表
示ランプをケース300に設けるようにすれば、より安
全性を向上することができる。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、充電用端子
をケースの把手等にクリップ接続端子着脱可能に設けた
のから、外部電圧源としてカーバッテリを利用する場合
には、その接続を手慣れた手段を用いて簡便に行なうこ
とができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図2】上記実施例の要部を示す一部断面側面図であ
る。
【図3】上記実施例におけるAーA矢視図である。
【図4】上記実施例のケースに収納されたバッテリ内蔵
エンジン式発電装置の回路図である。
【図5】発電装置にカーバッテリを接続する手段を示す
図である。
【図6】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 200 カーバッテリ 300 ケース 310 把手 330A、330B カバー 340A、340B コイメスプリング 400 ブースタケーブル 410A、410B クリップ接続端子 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 充電端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 5/22 F02B 63/04 F02N 11/04 H02K 7/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  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に送出する
    出力回路と、バッテリとをケース内に収容し、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
    滑用コンデンサに上記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電源から当該装
    置出力端子もしくは当該装置出力端子とは別に設けた充
    電端子を通して取り込む可搬タイプのバッテリ内蔵エン
    ジン式発電装置において、 上記充電端子はクリップ接続端子を着脱可能な端子であ
    って上記ケースに設けられていることを特徴とする可搬
    タイプのバッテリ内蔵エンジン式発電装置。
  2. 【請求項2】 充電端子は、ケースの把手もしくはケー
    スに設けた突子の表面に設けられていることを特徴とす
    る請求項1記載の可搬タイプのバッテリ内蔵エンジン式
    発電装置。
  3. 【請求項3】 把手もしくは突子は充電端子露出可能な
    充電端子絶縁カバーを有していることを特徴とする請求
    項2記載の可搬タイプのバッテリ内蔵エンジン式発電装
    置。
  4. 【請求項4】 充電端子絶縁カバーは把手もしくは突子
    に進退可能に外嵌された筒形であって、上記充電端子絶
    縁カバーと把手もしくは突子とに係止されたばねにより
    充電端子側へ付勢されていることを特徴とする請求項2
    または3記載の可搬タイプのバッテリ内蔵エンジン式発
    電装置。
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