JP3992371B2

JP3992371B2 - Power supply device

Info

Publication number: JP3992371B2
Application number: JP22381998A
Authority: JP
Inventors: 司永沼; 勉脇谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JP2000059992A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の内燃エンジンにより駆動される複数の発電機において発電される交流電圧を直流電圧に変換する交−直変換器を有する電源供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジン駆動交流発電機は良く知られているが、電気的負荷の大きさの変化に十分対応する為に、内燃エンジン駆動交流発電機を並列運転して、共通の電気的負荷に電力を供給する電源供給装置が考えられる。
かかる電源供給装置においては、各交流発電機の出力のバラつきを考慮して、各発電機の交流出力を交−直コンバータによって一旦直流に変換して得られる直流電圧を個別に電圧調整した後に共通の直−交コンバータによって共通の交流電圧を得ることとするのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した如き交−直コンバータにおいては、整流電圧のリップル成分を抑制する為に、平滑手段としてのコンデンサが用いられるが、このコンデンサは一般に寿命が短く、このコンデンサの劣化によって直流出力電圧に大きなリップルが混入してしまうことが考えられる。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気的負荷に対して不適切な電源電力の供給を防止することができる電源供給装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電源供給装置は、複数の内燃エンジンの各々により各々が駆動される複数の発電機から発せられる交流電圧を直流電圧に変換する複数の交−直変換手段と、前記直流電圧を交流電圧に変換してこれを電気的負荷に供給する単一の直−交変換手段と、前記電気的負荷の大きさに基づいて前記内燃エンジンを制御する制御手段と、からなる電源供給装置であって、前記交−直変換手段の各々は、電圧平滑用コンデンサを含み、前記制御手段は、前記電圧平滑用コンデンサの各々の容量を前記内燃エンジンの停止直後の前記直流電圧の減少特性に基づいて算出し、前記容量が所定値より小さいことを検出した場合には、前記交―直変換手段が劣化したと判別する判別手段と、前記判別手段が劣化判別したときに、劣化判別された前記交−直変換手段に対応する内燃エンジンの起動を禁止する禁止手段と、を有し、前記起動を禁止した内燃エンジン以外の内燃エンジンを前記電気的負荷の大きさと前記熱的負荷の大きさの双方に対して適合するように選択的に運転し、前記発電機の各々と前記交−直変換手段との間に設けられて、前記電気的負荷の大きさに応じてオンオフして前記発電機の各々から発せられる交流電圧を選択的に前記交−直変換手段の各々に供給するスイッチ手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
すなわち、本発明の特徴によれば、判別手段が劣化を判別したときに、交−直変換手段に対応する内燃エンジンの起動を禁止するので、電気的負荷に対する不適切な電源電力の供給を防止することができる。また、本発明の他の特徴によれば、起動を禁止した内燃エンジン以外の内燃エンジンを電気的負荷の大きさに応じて選択的に運転するので、電気的負荷に対して好ましい電源電圧を供給することができる
【０００７】
更に、本発明の他の特徴によれば、内燃エンジンから生ずる熱を吸収する流体を循環せしめる循環流路と、循環流路に設けられた熱交換器とを更に有し、制御手段は流体の温度にも応じて内燃エンジンを制御するので、熱的負荷に対しても好ましい熱を供給することができる。
更にまた、本発明の他の特徴によれば、電圧平滑用コンデンサの容量の減少を知って交−直変換手段の劣化を判別しているので、劣化判断が的確に行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による電源供給装置の概要を示す。
ガス供給源１１から吸入された可燃性ガス、例えば天然ガスと空気吸入口１２から吸入された空気とは混合器１３において混合され、混合された混合気は、内燃エンジン１０のシリンダ１４の燃焼室（図示せず）に吸入され燃焼した後、熱交換部１５を経て排気口１６から排気ガスとして排気される。上述したシリンダ１４の燃焼室に吸入された混合気の燃焼により内燃エンジン１０のクランク軸（図示せず）が回転駆動され、このクランク軸の回転動作はクランク軸に連結されているジェネレータ７０のロータ（図示せず）を回転せしめ、この回転動作によりジェネレータ７０においては発電がなされ、ジェネレータ７０から発電電圧が出力されるのである。
【０００９】
また、循環流路２５に封入されている冷却媒体（クーラント）は、ポンプ２４により汲み上げられて熱交換部２１及び２２と熱交換器２３とを経由して循環流路２５内を循環する。上述した冷却媒体は、熱交換部２１において混合気の燃焼により発生する熱を吸収し、熱交換部２２において排気ガスから発せられる熱を吸収して、内燃エンジン１０を冷却するものである。
【００１０】
更に、給湯タンク２７に予め蓄えられている熱吸収媒体、例えば水はポンプ２６により汲み上げられて熱交換器２３を経由して管２８を循環する。この熱吸収媒体は、熱交換器２３において循環流路２５に封入されている冷却媒体からの熱を吸収する。
上述した装置は、内燃エンジン１０の運転により発電をなすと共に、内燃エンジン１０から発せられる熱を吸収することにより、給湯タンク２７に蓄えられている熱吸収媒体を加熱することができるのである。
【００１１】
内燃エンジン１０に設けられているセンサ群３１、例えばクランク軸基準位置センサや冷却媒体温度センサは、エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）３２に接続されている。ＥＣＵ３２は、センサ群３１からの出力信号の値をエンジンパラメータとして取込み、内燃エンジン１０の制御に必要な制御値、例えば点火時期やガス供給量を算出して、この制御値に基づいて内燃エンジン１０を制御するのである。また、ＥＣＵ３２は、後述する如き通信用インターフェースを介してシステム制御ユニット（以下ＳＣＵと称する）４０と接続されている。この通信手段により、内燃エンジン１０の回転数や冷却媒体の温度等のデータ信号がＥＣＵ３２からＳＣＵ４０へ供給される一方、エンジン回転数の設定や内燃エンジン１０の起動、停止及び減速等の命令信号がＳＣＵ４０からＥＣＵ３２へ供給される。ＳＣＵ４０には、後述する操作パネル５０が接続されており、操作パネルの操作者の入力操作に応じた信号がＳＣＵ４０に供給される一方、ＳＣＵ４０において内燃エンジン１０の運転状態やインバータコントローラ９０の動作状態を判別した判別結果に応じた信号がＳＣＵ４０から操作パネル５０へ供給される。
【００１２】
ＳＣＵ４０には、インバータコントローラ９０のインバータ制御ユニット（以下、ＩＣＵと称する）９２が接続されており、後述するコンタクタスイッチ（以下、ＣＳと称する）７１〜７５のオンオフ動作の制御信号等のインバータコントローラ９０を制御する為の信号がＳＣＵ４０からＩＣＵ９２へ供給される。一方、後述するコンバータ（以下、ＣＯＮＶと称する）７６〜８０の各々には、センサ群９１が設けられており、センサ群９１は、ＣＯＮＶ７６〜８０の各々から発せられる電圧及び電流を検出し後述するＳＣＵ４０のＡ／Ｄ変換器４４へ検出信号を供給するのである。また、インバータ８１の出力端子（図示せず）近傍にはセンサ群９３が設けられており、センサ群９３は、インバータ８１から発せられる負荷電圧及び負荷電流を検出しＩＣＵ９２のＡ／Ｄ変換器（図示せず）へ検出信号を供給する。ＩＣＵ９２は、所定のタイミング毎、例えば２００ミリ秒毎に、検出した負荷電圧及び負荷電流の値をデータ信号としてＳＣＵ４０へ供給するのである。
【００１３】
また、上述したジェネレータ７０は、インバータコントローラ９０のＣＳ７１に接続されている。ＣＳ７１はＳＣＵ４０から発せられる制御信号に応じてオンオフ動作し、ジェネレータ７０からの給電を制御する。また、複数、例えば４つの内燃エンジンが搭載されている場合には、内燃エンジンのジェネレータが、各々ＣＳ７１〜ＣＳ７４に接続される。更に、ＣＳ７５には、商用電源６０が接続されており、インバータコントローラ９０に接続されている負荷（図示せず）の駆動に必要な電力に応じて、ＣＳ７１〜ＣＳ７５が選択的に接続されることによりジェネレータ及び商用電源が選択的に負荷に接続されるのである。
【００１４】
ＣＳ７１〜ＣＳ７５は各々ＣＯＮＶ７６〜８０に接続されており、ＣＯＮＶ７６〜７９はジェネレータから発せられる交流電圧、例えば３相３００ボルトを直流電圧、例えば１８０ボルトに変換し、ＣＯＮＶ８０は商用電源６０から供給される交流電圧、例えば３相２００ボルトを直流電圧、例えば１８０ボルトに変換する。ＣＯＮＶ７６〜８０は、インバータ８１に接続されており、インバータ８１は、供給された複数の直流電圧を共通の交流電圧、例えば１００ボルトに変換し、交流電圧をインバータコントローラ９０に接続されている負荷（図示せず）に給電するのである。
【００１５】
図２は、図１に示した電源供給装置のシステム制御ユニットを示す。
上述した操作パネル５０は、インタフェース回路４１を介して、入出力バス４２に接続されている。入出力バス４２は、ＣＰＵ４５にデータ信号又はアドレス信号が入出力されるようになされている。また、ＣＯＮＶ７６〜８０に設けられているセンサ群９１はＳＣＵ４０内のマルチプレクサ（以下、ＭＰＸと称する）４３に供給される。ＭＰＸ４３は、所定のタイミングでＣＰＵ４５から発せられる命令に応じて、センサ群９１から発せられる出力信号のうちのいずれか１つを選択的にＡ／Ｄ変換器４４に供給するスイッチである。Ａ／Ｄ変換器４４は、供給された信号をディジタル信号へ変換し、入出力バス４２に供給する。また、入出力バス４２には、通信用インターフェース回路４９が接続されている。この通信用インターフェース回路４９は、所定の通信規格、例えばＲＳ−２３２Ｃ規格に従ったシリアル通信用のポート（図示せず）を備えており、ＥＣＵ３２及びＩＣＵ９２から供給されるデータ信号の受信、及び上述のＣＰＵ４５からＥＣＵ３２及びＩＣＵ９２に対して発せられる命令信号の送信を行う。
【００１６】
上述した入出力バス４２には、ＲＯＭ４６、ＲＡＭ４７及び不揮発性メモリ４８が接続されている。ＲＯＭ４６は、図５において説明するフローチャートに従って電圧平滑用コンデンサの容量の値を判別するプログラムを記憶している。
図３は、電源供給装置のインバータ制御ユニットを示す。
上述した如く、内燃エンジン１０により駆動されるジェネレータ７０において発電された交流電圧、例えば３相３００ボルトは、ＣＳ７１を介してＣＯＮＶ７６の整流回路素子９５に供給される。整流回路素子９５は、例えばダイオードで構成されるブリッジ回路からなり、供給された交流電圧を直流電圧、例えば１８０ボルトに変換する。変換された直流電圧は、電圧平滑用コンデンサ１０１により、平滑直流電圧に変換された後、電圧平滑用コンデンサ１０１と並列に接続されている放電用抵抗１０２を介して、インバータ８１に供給されて共通の交流電圧、例えば１００ボルトに変換される。この後、変換された交流電圧は、電気的負荷１００に供給されるのである。
【００１７】
上述した放電用抵抗１０２の両端の近傍においては、放電用抵抗１０２の両端間電圧を検出する電圧検出部が設けられている。この電圧検出部と図示しない電流検出器とから上述したセンサ群９１が構成される。この電圧検出部において検出した放電用抵抗１０２の両端間電圧は、ＳＣＵ４０のＡ／Ｄ変換器４４に供給される。また、ＩＮＶ８１の出力端子（図示せず）の近傍には、ＩＮＶ８１の出力電圧を検出する電圧検出部が設けられている。この電圧検出部と図示しない電流検出器とから上述したセンサ群９３が構成される。
【００１８】
尚、上述の図３の説明においては、ジェネレータ７０から供給される交流電圧についてのみ説明したが、図１に示す如く、複数、例えば４台のジェネレータが搭載されている場合には、各々のジェネレータはＣＳ７１〜７４を介してＣＯＮＶ７６〜７９の各々に接続されており、各々のジェネレータにおいて発電された交流電圧の各々は、ＣＯＮＶ７６〜７９の各々に設けられている整流回路素子及び平滑用コンデンサにより平滑直流電圧に変換された後、ＣＯＮＶ７６〜７９の各々に設けられている放電用抵抗及びセンサ群９１を介してＩＮＶ８１に供給されるのである。センサ群９１は、平滑用コンデンサにより平滑化された平滑直流電圧の各々の電圧値を検出し、検出された各々の検出信号はＳＣＵ４０のＡ／Ｄ変換器に供給されるのである。また、ＣＯＮＶ７６〜７９の各々には、定電圧回路９６が設けられており、定電圧回路９６はＣＯＮＶ７６〜７９から出力される平滑直流電圧の値が所定の電圧になるように調整するのである。
【００１９】
上述したＥＣＵ３２、ＳＣＵ４０及びＩＣＵ９２から制御手段及び禁止手段が構成され、ジェネレータ７０から発電機が構成され、ＣＯＮＶ７６〜８０から交−直変換手段が構成され、ＩＮＶ８１から直−交変換手段が構成される。
図４は、エンジン制御システムの操作パネルを示す。
表示パネル５１は、インバータコントローラの動作状態を判別した判別結果や不揮発性メモリ４８に記憶されている内容を表示するものである。非常停止スイッチ５２は、操作者が本電源供給装置の動作を緊急に停止したい場合に使用するスイッチである。また、リセットスイッチ５３は、本電源供給装置を再起動する際に用いるスイッチである。システム起動中表示ＬＥＤ５４は、電源供給装置が起動していることを示す発光ダイオードであり、システム非常停止表示ＬＥＤ５５は、電源供給装置が非常停止したときに点灯する発光ダイオードである。更に、表示ＯＮスイッチ５６は、表示パネル５１に表示内容を表示させる為のスイッチであり、表示ＯＦＦスイッチ５７は、表示パネル５１の表示を消去するスイッチである。
【００２０】
以下においては、図１に示した電源供給装置は、起動しており、ＥＣＵ３２、ＳＣＵ４０及びＩＣＵ９２内において使用される変数の初期化等や後述するタイマーの起動等の初期処理は全て終了しているものとする。また、内燃エンジンは、所定の台数、例えば４台搭載されているものとする。
図５は、電圧平滑用コンデンサの容量を判別するサブルーチンを示す。尚、このサブルーチンは、所定のタイミング、例えば内燃エンジンが停止した時に実行されるものである。
【００２１】
最初に、内燃エンジンが稼働中であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。内燃エンジンが稼働中であると判別したときには、直ちに本サブルーチンを終了する。内燃エンジンが稼働中でない、即ち内燃エンジンが停止していると判別したときには、予め起動されているタイマーの値から内燃エンジンが停止したときからの時間がｔ₀であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。時間がｔ₀でないと判別した場合には、本サブルーチンを終了する。時間がｔ₀であると判別した場合には、放電用抵抗の両端間電圧Ｖ₀＃を検出する（ステップＳ１３）。この両端間電圧Ｖ₀＃の＃は、内燃エンジンの番号を示すものであり、内燃エンジンが４台搭載されている場合においては、＃は１〜４であり、Ｖ₀＃とは＃が示す番号の内燃エンジンに対応する放電用抵抗の両端間電圧である。次に、内燃エンジンが停止したときからの時間がｔ₁であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。時間がｔ₁でないと判別した場合には、本サブルーチンを終了する。時間がｔ₁であると判別した場合には、放電用抵抗の両端間電圧Ｖ₁＃を検出する（ステップＳ１５）。次いで、電圧平滑用コンデンサの容量Ｃ＃を、例えば、
【００２２】
【数１】

【００２３】
の如き、式に基づいて算出し（ステップＳ１６）、算出した容量Ｃ＃が所定の容量Ｃ_LIFEより大きいか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、Ｒ＃は、放電用抵抗の抵抗値である。容量Ｃ＃が所定の容量Ｃ_LIFE以上であると判別した場合には、本サブルーチンを終了する。容量Ｃ＃が所定の容量Ｃ_LIFEより小さいと判別した場合には、＃が示す番号の内燃エンジンに対応する電圧平滑用コンデンサに劣化が発生したことを示す表示を表示パネル５１に表示する（ステップＳ１８）。例えば、容量Ｃ２の値がＣ_LIFEより小さいと判別したときには、「ＥＲＲ２ＣＯＮＤＥＮＳＥＲ」の如き表示をして、２番目の内燃エンジンに対応する電圧平滑用コンデンサに劣化が発生したことを表示パネル５１に表示するのである。表示パネル５１に表示した後、本サブルーチンを終了する。
【００２４】
この後、ＳＣＵ４０が、ＥＣＵ３２に対して、内燃エンジンの起動命令を発する際においては、ＳＣＵ４０は、劣化したと判別した電圧平滑用コンデンサに対応する内燃エンジンに対しては起動を禁止すべく起動命令を発しないのである。更に、起動を禁止した内燃エンジン以外に起動可能な内燃エンジンがある場合においては、電気的負荷の大きさに応じて起動を禁止した内燃エンジンの代替として起動可能な内燃エンジンを選択的に起動することとしても良い。更に、冷却媒体の循環流路２５に設けられている温度センサ（図示せず）により冷却媒体の温度を検出して熱的負荷の大きさに応じて代替の内燃エンジンを起動することにより、図１に示した如く、内燃エンジンから発せられる熱を利用して、給湯タンクの蓄えられている熱吸収媒体、例えば水を加熱するときには、熱吸収媒体に加える熱量を減ずることなく加熱をすることができるのである。
【００２５】
図６は、内燃エンジンを停止したときに、時間の経過に従って変化する放電用抵抗の両端間電圧を示す。
内燃エンジンが停止するまでは、放電用抵抗の両端間電圧の値は、一定の値、例えば直流１８０ボルトである。内燃エンジンが停止すると同時に電圧平滑用コンデンサに蓄えられていた電荷が、放電用抵抗により放電されて、両端間電圧の値は、例えば指数関数的に減衰する。この減衰過程のｔ₀における両端間電圧をＶ₀＃、ｔ₁における両端間電圧をＶ₁＃として、上述した図５に示したフローチャートのステップＳ１３及びＳ１５において、両端間電圧Ｖ₀＃及びＶ₁＃を検出するのである。
【００２６】
尚、上述した実施例においては、式（１）に基づいて、電圧平滑用コンデンサの容量Ｃ＃を算出して、電圧平滑用コンデンサの劣化を判別する場合を示したが、
【００２７】
【数２】

【００２８】
に示す如き、平滑用コンデンサと放電用抵抗とからなる回路の時定数Ｔ＃を算出することにより、電圧平滑用コンデンサの劣化を判別することとしてもよいことは明らかである。ここで、＃は、上述した如く、内燃エンジンの番号を示すものである。
また、上述した実施例においては、内燃エンジンが停止したときに、電圧平滑用コンデンサの容量の値又は電圧平滑用コンデンサと放電用抵抗とからなる回路の時定数の値から平滑用コンデンサの劣化を判別したが、内燃エンジンの運転中に平滑直流電圧の値をＳＣＵ４０のＡ／Ｄ変換器４４からサンプリングして取り込み平滑直流電圧の波形を解析、例えばリップル成分を抽出しリップルの大きさを判別することにより平滑用コンデンサの劣化を判別する構成としても良いことは明らかである。
【００２９】
尚、本明細書において、内燃エンジンとはハイブリッドエンジン等を含む内燃エンジンをいう。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明による電源供給装置によれば、判別手段が劣化を判別したときに、交−直変換手段に対応する内燃エンジンの起動を禁止するので、電気的負荷に対する不適切な電源電力の供給を防止することができる。また、本発明の他の特徴によれば、起動を禁止した内燃エンジン以外の内燃エンジンを電気的負荷の大きさに応じて選択的に運転するので、電気的負荷に対して好ましい電源電圧を供給することができる。
【００３１】
更に、本発明の他の特徴によれば、内燃エンジンから生ずる熱を吸収する流体を循環せしめる循環流路と、循環流路に設けられた熱交換器とを更に有し、制御手段は流体の温度にも応じて内燃エンジンを制御するので、熱的負荷に対しても好ましい熱を供給することができる。
更にまた、本発明の他の特徴によれば、電圧平滑用コンデンサの容量の減少を知って交−直変換手段の劣化を判別しているので、劣化判断が的確に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源供給装置の概要を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電源供給装置のシステム制御ユニットを示すブロック図である。
【図３】図１に示した電源供給装置のインバータ制御ユニットを示す回路図である。
【図４】図１に示した電源供給装置の操作パネルを示す正面図である。
【図５】電圧平滑用コンデンサの容量を判別するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】内燃エンジンを停止したときに、時間の経過に従って変化する放電用抵抗の両端間電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
１０内燃エンジン
２５循環流路
２３熱交換器
３２エンジン制御ユニット（制御手段、禁止手段）
４０システム制御ユニット（制御手段、禁止手段、判別手段）
９２インバータ制御ユニット（制御手段）
７０ジェネレータ（発電機）
７６、７７、７８、７９コンバータ（交−直変換手段）
８１インバータ（直−交変換手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device having an AC / DC converter that converts AC voltage generated by a plurality of generators driven by a plurality of internal combustion engines into DC voltage.
[0002]
[Prior art]
Internal combustion engine-driven AC generators are well known, but in order to fully respond to changes in the magnitude of electrical loads, internal combustion engine-driven AC generators are operated in parallel to supply power to a common electrical load. A power supply device is conceivable.
In such a power supply device, in consideration of variation in the output of each AC generator, the DC output obtained by converting the AC output of each generator into DC once by the AC / DC converter is individually adjusted and voltage-shared. A common AC voltage is obtained by the DC-AC converter.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the AC-DC converter as described above, a capacitor as a smoothing means is used in order to suppress the ripple component of the rectified voltage. However, this capacitor generally has a short life, and the deterioration of the capacitor causes a large ripple in the DC output voltage. May be mixed.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a power supply device that can prevent supply of inappropriate power to an electrical load. is there.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A power supply apparatus according to the present invention includes a plurality of AC / DC converters that convert an AC voltage generated from a plurality of generators driven by each of a plurality of internal combustion engines into a DC voltage, and the DC voltage is converted into an AC voltage. A power supply device comprising: a single direct-to-cross conversion means for converting to an electric load and supplying the same to an electric load; and a control means for controlling the internal combustion engine based on the magnitude of the electric load. Each of the AC / DC conversion means includes a voltage smoothing capacitor, and the control means calculates the capacity of each of the voltage smoothing capacitors based on the DC voltage decrease characteristic immediately after the internal combustion engine is stopped. However, when it is detected that the capacity is smaller than a predetermined value, a determination unit that determines that the AC / DC conversion unit has deteriorated, and the AC that has been determined to be deteriorated when the determination unit determines deterioration. It has a prohibiting means for prohibiting the startup of the internal combustion engine corresponding to serial conversion unit, and both the size of the internal combustion engine other than an internal combustion engine is disabled for the start and the magnitude of the electrical load the thermal load Are selectively operated so as to be adapted to each other, provided between each of the generators and the AC / DC converter, and turned on / off according to the magnitude of the electrical load . And switch means for selectively supplying an AC voltage generated from each of the AC / DC conversion means to each of the AC / DC conversion means.
[0006]
That is, according to the feature of the present invention, when the determination means determines deterioration, the start of the internal combustion engine corresponding to the AC / DC conversion means is prohibited, so that inappropriate supply of power to the electrical load is prevented. can do. According to another feature of the present invention, an internal combustion engine other than the internal combustion engine whose start is prohibited is selectively operated according to the magnitude of the electrical load, so that a preferable power supply voltage is supplied to the electrical load. Can be [0007]
Furthermore, according to another aspect of the present invention, there is further provided a circulation flow path for circulating a fluid that absorbs heat generated from the internal combustion engine, and a heat exchanger provided in the circulation flow path, wherein the control means Since the internal combustion engine is controlled in accordance with the temperature, preferable heat can be supplied to the thermal load.
Furthermore, according to another feature of the present invention, since the deterioration of the AC / DC converter is determined by knowing the decrease in the capacitance of the voltage smoothing capacitor, the deterioration can be accurately determined.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of a power supply apparatus according to the present invention.
Combustible gas sucked from the gas supply source 11, for example, natural gas and air sucked from the air suction port 12 are mixed in the mixer 13, and the mixed gas mixture is a combustion chamber of the cylinder 14 of the internal combustion engine 10. After being sucked into (not shown) and combusted, it is exhausted as exhaust gas from the exhaust port 16 through the heat exchanging section 15. The crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 10 is rotationally driven by the combustion of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber of the cylinder 14 described above, and the rotational operation of this crankshaft is the rotor of the generator 70 connected to the crankshaft. (Not shown) is rotated, and by this rotation operation, the generator 70 generates electric power, and the generator 70 outputs a generated voltage.
[0009]
The cooling medium (coolant) enclosed in the circulation channel 25 is pumped up by the pump 24 and circulates in the circulation channel 25 via the

heat exchange units

21 and 22 and the heat exchanger 23. The cooling medium described above absorbs heat generated by the combustion of the air-fuel mixture in the heat exchanging portion 21 and absorbs heat generated from the exhaust gas in the heat exchanging portion 22 to cool the internal combustion engine 10.
[0010]
Further, a heat absorption medium, for example, water stored in advance in the hot water tank 27 is pumped up by the pump 26 and circulates through the pipe 28 via the heat exchanger 23. This heat absorption medium absorbs heat from the cooling medium sealed in the circulation flow path 25 in the heat exchanger 23.
The above-described apparatus can generate power by operating the internal combustion engine 10 and can also heat the heat absorption medium stored in the hot water supply tank 27 by absorbing heat generated from the internal combustion engine 10.
[0011]
A sensor group 31 provided in the internal combustion engine 10, such as a crankshaft reference position sensor and a coolant temperature sensor, is connected to an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 32. The ECU 32 takes the value of the output signal from the sensor group 31 as an engine parameter, calculates a control value necessary for controlling the internal combustion engine 10, such as an ignition timing and a gas supply amount, and based on the control value, calculates the internal combustion engine 10. Is controlled. The ECU 32 is connected to a system control unit (hereinafter referred to as SCU) 40 via a communication interface as will be described later. By this communication means, data signals such as the rotational speed of the internal combustion engine 10 and the temperature of the cooling medium are supplied from the ECU 32 to the SCU 40, while command signals for setting the engine rotational speed and starting, stopping, and deceleration of the internal combustion engine 10 are received. It is supplied from the SCU 40 to the ECU 32. An operation panel 50 to be described later is connected to the SCU 40, and a signal corresponding to an input operation by an operator on the operation panel is supplied to the SCU 40. A signal corresponding to the discrimination result is supplied from the SCU 40 to the operation panel 50.
[0012]
An inverter control unit (hereinafter referred to as ICU) 92 of an inverter controller 90 is connected to the SCU 40, and an inverter controller 90 such as a control signal for ON / OFF operation of contactor switches (hereinafter referred to as CS) 71 to 75 described later. A signal for controlling the signal is supplied from the SCU 40 to the ICU 92. On the other hand, a sensor group 91 is provided in each of converters (hereinafter referred to as CONV) 76 to 80 described later, and the sensor group 91 detects a voltage and a current generated from each of the CONVs 76 to 80 and will be described later. The detection signal is supplied to the A / D converter 44 of the SCU 40. A sensor group 93 is provided in the vicinity of the output terminal (not shown) of the inverter 81, and the sensor group 93 detects the load voltage and load current generated from the inverter 81 and detects the A / D converter ( A detection signal is supplied to (not shown). The ICU 92 supplies the detected load voltage and load current values as data signals to the SCU 40 at predetermined timings, for example, every 200 milliseconds.
[0013]
The generator 70 described above is connected to the CS 71 of the inverter controller 90. The CS 71 performs an on / off operation in accordance with a control signal issued from the SCU 40 and controls power feeding from the generator 70. When a plurality of, for example, four internal combustion engines are mounted, the generators of the internal combustion engines are connected to CS71 to CS74, respectively. Furthermore, the commercial power source 60 is connected to the CS 75, and the CS 71 to CS 75 are selectively connected according to the power required for driving a load (not shown) connected to the inverter controller 90. Thus, the generator and the commercial power source are selectively connected to the load.
[0014]
CS71 to CS75 are respectively connected to CONV76 to 80, CONV76 to 79 convert an AC voltage generated from the generator, for example, three-phase 300 volts into a DC voltage, for example 180 volts, and CONV80 is supplied from commercial power supply 60. An alternating voltage, for example, three phase 200 volts is converted to a direct voltage, for example 180 volts. The CONVs 76 to 80 are connected to an inverter 81. The inverter 81 converts a plurality of supplied DC voltages to a common AC voltage, for example, 100 volts, and loads the AC voltage to the inverter controller 90 ( (Not shown).
[0015]
FIG. 2 shows a system control unit of the power supply apparatus shown in FIG.
The operation panel 50 described above is connected to the input / output bus 42 via the interface circuit 41. The input / output bus 42 is configured to input / output data signals or address signals to / from the CPU 45. The sensor group 91 provided in the CONVs 76 to 80 is supplied to a multiplexer (hereinafter referred to as MPX) 43 in the SCU 40. The MPX 43 is a switch that selectively supplies any one of the output signals issued from the sensor group 91 to the A / D converter 44 in accordance with a command issued from the CPU 45 at a predetermined timing. The A / D converter 44 converts the supplied signal into a digital signal and supplies it to the input / output bus 42. A communication interface circuit 49 is connected to the input / output bus 42. The communication interface circuit 49 includes a serial communication port (not shown) in accordance with a predetermined communication standard, for example, the RS-232C standard. The communication interface circuit 49 receives the data signal supplied from the ECU 32 and the ICU 92, and the above-described interface. A command signal issued from the CPU 45 to the ECU 32 and the ICU 92 is transmitted.
[0016]
A ROM 46, a RAM 47 and a nonvolatile memory 48 are connected to the input / output bus 42 described above. The ROM 46 stores a program for determining the value of the voltage smoothing capacitor according to the flowchart described in FIG.
FIG. 3 shows an inverter control unit of the power supply apparatus.
As described above, the AC voltage generated by the generator 70 driven by the internal combustion engine 10, for example, three-phase 300 volts, is supplied to the rectifier circuit element 95 of the CONV 76 via the CS 71. The rectifier circuit element 95 is composed of a bridge circuit composed of, for example, a diode, and converts the supplied AC voltage into a DC voltage, for example, 180 volts. The converted DC voltage is converted into a smoothed DC voltage by the voltage smoothing capacitor 101, and then supplied to the inverter 81 via the discharging resistor 102 connected in parallel with the voltage smoothing capacitor 101. AC voltage, for example, 100 volts. Thereafter, the converted AC voltage is supplied to the electrical load 100.
[0017]
In the vicinity of both ends of the discharge resistor 102 described above, a voltage detection unit that detects a voltage across the discharge resistor 102 is provided. The sensor group 91 described above is composed of this voltage detector and a current detector (not shown). The voltage across the discharge resistor 102 detected by the voltage detector is supplied to the A / D converter 44 of the SCU 40. In addition, a voltage detector that detects the output voltage of INV81 is provided in the vicinity of the output terminal (not shown) of INV81. The sensor group 93 described above is composed of this voltage detector and a current detector (not shown).
[0018]
In the above description of FIG. 3, only the AC voltage supplied from the generator 70 has been described. However, when a plurality of, for example, four generators are mounted as shown in FIG. Are connected to each of the CONVs 76 to 79 via the CSs 71 to 74, and each AC voltage generated by each generator is smoothed by a rectifier circuit element and a smoothing capacitor provided in each of the CONVs 76 to 79. After being converted to a DC voltage, it is supplied to the INV 81 through the discharge resistor and the sensor group 91 provided in each of the CONVs 76 to 79. The sensor group 91 detects each voltage value of the smoothed DC voltage smoothed by the smoothing capacitor, and each detected signal is supplied to the A / D converter of the SCU 40. Each of the CONVs 76 to 79 is provided with a constant voltage circuit 96, and the constant voltage circuit 96 adjusts the value of the smoothed DC voltage output from the CONVs 76 to 79 to a predetermined voltage.
[0019]
The ECU 32, SCU 40, and ICU 92 described above constitute control means and prohibition means, the generator 70 constitutes a generator, the CONVs 76 to 80 constitute AC / DC conversion means, and the INV 81 constitutes DC / AC conversion means. .
FIG. 4 shows an operation panel of the engine control system.
The display panel 51 displays the determination result obtained by determining the operation state of the inverter controller and the contents stored in the nonvolatile memory 48. The emergency stop switch 52 is a switch used when the operator wants to urgently stop the operation of the power supply apparatus. The reset switch 53 is a switch used when restarting the power supply apparatus. The system start-up display LED 54 is a light-emitting diode indicating that the power supply device is activated, and the system emergency stop display LED 55 is a light-emitting diode that is lit when the power supply device is emergency stopped. Further, the display ON switch 56 is a switch for displaying the display contents on the display panel 51, and the display OFF switch 57 is a switch for erasing the display on the display panel 51.
[0020]
In the following, the power supply apparatus shown in FIG. 1 is activated, and all initial processes such as initialization of variables used in the ECU 32, SCU 40, and ICU 92, and activation of a timer described later have been completed. Shall. In addition, it is assumed that a predetermined number of internal combustion engines, for example, four, are mounted.
FIG. 5 shows a subroutine for determining the capacity of the voltage smoothing capacitor. This subroutine is executed at a predetermined timing, for example, when the internal combustion engine is stopped.
[0021]
First, it is determined whether or not the internal combustion engine is operating (step S11). When it is determined that the internal combustion engine is operating, this subroutine is immediately terminated. When it is determined that the internal combustion engine is not operating, that is, the internal combustion engine is stopped, it is determined whether or not the time from when the internal combustion engine is stopped is a time t ₀ from the value of a timer that has been started in advance ( Step S12). If it is determined that the time is not t ₀ , this subroutine is terminated. If it is determined that the time is t ₀ , the voltage V ₀ # across the discharge resistor is detected (step S13). The voltage V ₀ # between both ends indicates the number of the internal combustion engine. When four internal combustion engines are mounted, # is 1 to 4, and V ₀ # indicates #. This is the voltage across the discharge resistor corresponding to the numbered internal combustion engine. Next, it is determined whether or not the time from when the internal combustion engine stops is t ₁ (step S14). Time when not determined t _1, this subroutine ends. When it is determined that the time is t ₁ , the voltage V ₁ # between both ends of the discharging resistor is detected (step S15). Next, the capacitance C # of the voltage smoothing capacitor is, for example,
[0022]
[Expression 1]

[0023]
Thus, it is calculated based on the formula (step S16), and it is determined whether or not the calculated capacity C # is larger than a predetermined capacity C _LIFE (step S17). Here, R # is the resistance value of the discharging resistor. If it is determined that the capacity C # is equal to or greater than the predetermined capacity C _LIFE , this subroutine is terminated. When it is determined that the capacity C # is smaller than the predetermined capacity C _LIFE , a display indicating that the voltage smoothing capacitor corresponding to the internal combustion engine having the number indicated by # has deteriorated is displayed on the display panel 51 (step S51). S18). For example, when it is determined that the value of the capacity C2 is smaller than C _LIFE , the display panel 51 indicates that the voltage smoothing capacitor corresponding to the second internal combustion engine has deteriorated by displaying “ERR2 CONDENSER”. It is displayed. After displaying on the display panel 51, this subroutine is terminated.
[0024]
Thereafter, when the SCU 40 issues a startup command for the internal combustion engine to the ECU 32, the SCU 40 starts the startup command to prohibit startup of the internal combustion engine corresponding to the voltage smoothing capacitor that has been determined to be deteriorated. Does not emit. Further, when there is an internal combustion engine that can be started other than the internal combustion engine whose start is prohibited, the internal combustion engine that can be started is selectively started as an alternative to the internal combustion engine whose start is prohibited according to the magnitude of the electrical load. It's also good. Further, the temperature of the cooling medium is detected by a temperature sensor (not shown) provided in the circulation path 25 of the cooling medium, and an alternative internal combustion engine is started according to the magnitude of the thermal load. As shown in FIG. 1, when the heat absorbing medium stored in the hot water tank, for example, water, is heated using the heat generated from the internal combustion engine, the heat can be heated without reducing the amount of heat applied to the heat absorbing medium. It can be done.
[0025]
FIG. 6 shows the voltage across the discharge resistor that changes with time when the internal combustion engine is stopped.
Until the internal combustion engine is stopped, the value of the voltage across the discharge resistor is a constant value, for example, DC 180 volts. At the same time when the internal combustion engine is stopped, the electric charge stored in the voltage smoothing capacitor is discharged by the discharging resistor, and the value of the voltage between both ends attenuates exponentially, for example. The voltage across at t ₀ of the decay process V ₀ #, the voltage across the V ₁ # in t _1, in steps S13 and S15 in the flowchart shown in FIG. 5 described above, the voltage across V ₀ # and V ₁ # is detected.
[0026]
In the above-described embodiment, the case where the capacitance C # of the voltage smoothing capacitor is calculated based on the equation (1) to determine the deterioration of the voltage smoothing capacitor is shown.
[0027]
[Expression 2]

[0028]
It is obvious that the deterioration of the voltage smoothing capacitor may be determined by calculating the time constant T # of the circuit composed of the smoothing capacitor and the discharging resistor as shown in FIG. Here, # indicates the number of the internal combustion engine as described above.
In the above-described embodiment, when the internal combustion engine is stopped, the smoothing capacitor is deteriorated from the value of the voltage smoothing capacitor or the time constant of the circuit composed of the voltage smoothing capacitor and the discharging resistor. As determined, the value of the smoothed DC voltage is sampled and taken from the A / D converter 44 of the SCU 40 during operation of the internal combustion engine, and the waveform of the smoothed DC voltage is analyzed, for example, the ripple component is extracted to determine the magnitude of the ripple. Obviously, it may be configured to discriminate deterioration of the smoothing capacitor.
[0029]
In the present specification, the internal combustion engine refers to an internal combustion engine including a hybrid engine.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the power supply device of the present invention, when the determination unit determines deterioration, the start of the internal combustion engine corresponding to the AC / DC conversion unit is prohibited, so that an inappropriate power source for the electric load is Supply of electric power can be prevented. According to another feature of the present invention, an internal combustion engine other than the internal combustion engine whose start is prohibited is selectively operated according to the magnitude of the electrical load, so that a preferable power supply voltage is supplied to the electrical load. can do.
[0031]
Furthermore, according to another aspect of the present invention, there is further provided a circulation flow path for circulating a fluid that absorbs heat generated from the internal combustion engine, and a heat exchanger provided in the circulation flow path, wherein the control means Since the internal combustion engine is controlled in accordance with the temperature, preferable heat can be supplied to the thermal load.
Furthermore, according to another feature of the present invention, since the deterioration of the AC / DC converter is determined by knowing the decrease in the capacitance of the voltage smoothing capacitor, the deterioration can be accurately determined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a power supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a system control unit of the power supply apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an inverter control unit of the power supply device shown in FIG. 1;
4 is a front view showing an operation panel of the power supply device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a subroutine for determining the capacitance of a voltage smoothing capacitor.
FIG. 6 is a graph showing a voltage between both ends of a discharging resistor that changes with time when the internal combustion engine is stopped.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 25 Circulation flow path 23 Heat exchanger 32 Engine control unit (control means, prohibition means)
40 System control unit (control means, prohibition means, discrimination means)
92 Inverter control unit (control means)
70 Generator
76, 77, 78, 79 Converter (AC / DC converter)
81 Inverter (Direct to AC conversion means)

Claims

A plurality of AC / DC converters for converting an AC voltage generated from a plurality of generators each driven by each of a plurality of internal combustion engines into a DC voltage; and converting the DC voltage into an AC voltage for electrical conversion. A single direct-to-cross conversion means for supplying a load; a control means for controlling the internal combustion engine based on the magnitude of the electrical load; and a circulation path for circulating a fluid that absorbs heat generated from the internal combustion engine. A heat exchanger provided in the circulation path and forming a thermal load of the internal combustion engine,
Each of the AC / DC conversion means includes a voltage smoothing capacitor,
The control means calculates the capacity of each of the voltage smoothing capacitors based on a decrease characteristic of the DC voltage immediately after the internal combustion engine is stopped, and when detecting that the capacity is smaller than a predetermined value, Determining means for determining that the AC / DC converting means has deteriorated, and prohibiting means for prohibiting starting of the internal combustion engine corresponding to the AC / DC converting means determined to be deteriorated when the determining means determines deterioration; And an internal combustion engine other than the internal combustion engine prohibited from starting is selectively operated so as to be adapted to both the magnitude of the electrical load and the magnitude of the thermal load ,
Provided between each of the generators and the AC / DC converter, the AC voltage generated from each of the generators is selectively turned on / off according to the magnitude of the electrical load. And a switch means for supplying each of the direct conversion means.