JP4205185B2

JP4205185B2 - エンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム

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Publication number: JP4205185B2
Application number: JP18847197A
Authority: JP
Inventors: 泰和楊
Original assignee: 泰和楊
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2017-07-14
Also published as: JPH09285034A; ATE480894T1; ES2418109T3; CN1159087A; EP0883225A1; US5966000A; JPH1141992A; ES2352338T3; DE69739987D1; EP2306614A1; EP0883225B1; EP2306614B1; CN1055574C

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエンジン発電機を充電電源として使用し、それをもって静置型または移動型蓄電池へ適時の補助充電を行って、蓄電池を良好な蓄電状態に保持するエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄電池は携帯が可能で、容量密度が実用可能になったので、現在では普通に緊急予備電源及び電動車両に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、より長時間の負荷要求を満足するため、蓄電池の大型化する傾向があり、したがって、コストや重量の増加を招き、また蓄電池の過度放電状態により蓄電池の寿命を低下させるという問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムは、蓄電池を電源として負荷を駆動する給電システムに対し、エンジン発電機セットを補助電源として付け加え、各種モードの補助充電及び給伝を行い、それをもって各負荷条件に於ける電気の供給能力を拡大し、充電の不便さを解消し、システム運転の機能性を向上させるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムのブロック・ダイヤグラムであり、その主な構成について以下に説明する。
図において、蓄電池ＢＡＴ１０１は重複して充放電の循環使用が行えられる２次電池で、それは例えば鉛酸、ニッケル・カドミューム、ニッケル・ハイドロジェン、ニッケル・亜鉛等ニッケル系蓄電池、またはリチウム系または亜鉛系またはその他２次蓄電池である。
【０００６】
蓄電状態測定装置ＢＣＤ１０１は蓄電池ＢＡＴ１０１の端圧または内部抵抗または積量または比重等の測定値をパラメータとし、及び充電または放電または静置等を含む負荷条件に関する誤差値を修正して連続または周期性の測定を行い、並びにデジタルまたはアナログの電気信号に転換して出力する測定装置であり、機電または固体電子素子のアナログ測定回路から構成され、またはマイクロプロセッサー及び関連ソフトウェア及びインターフェース電子素子から構成されたデジタル測定回路から構成され、または両者が混合して構成されている。
【０００７】
調整制御装置ＲＧ１０１は機電または固体電子素子から構成され、能動的に発電機Ｇ１０１の出力電圧電流値を参考し、または受動的に中央制御ユニットＣＣＵ１０１の指令を受けて発電機Ｇ１０１の出力電力をフィードバック制御するものである。
なお、この装置はシステムの必要性に依って選択性に設置または設置しないことができる。
【０００８】
電流測定装置ＩＤ１００は発電機Ｇ１０１の出力端に直結され、抵抗またはインダクタンス型、または両者混合型インピーダンス素子によって電流のサンプリング素子とし、または磁場強度測定素子またはその他、例えば積熱型または電磁放応作用測定型等測定電流値によってアナログ信号を発生することのできる装置から構成され、発電機Ｇ１０１の出力電流値（または特定情況に於ける入力電流値）の測定に供されるものであり、それをもって調整制御装置ＲＧ１０１を制御し、または中央制御ユニットＣＣＵ１０１へ出力し、更に進んで発電機Ｇ１０１の運転状態を制御するものである。
なお、この装置はシステムの必要性によって選択性に設置しまたは設置しないこともできる。
【０００９】
電流測定装置ＩＤ２００は蓄電池ＢＡＴ１０１の出入力端と駆動制御器ＣＤ１０１または変流器ＩＶＴ１０１の間に直結され、抵抗またはインダクタンス型または両者混合型インピーダンス素子によって電流のサンプリング素子とし、または磁場強度測定素子またはその他例えば積熱型または電流放応作用測定型等測定電流値によってアナログ信号を発生することのできる装置から構成され、それは蓄電池の出力または入力電流値の測定に供されるものであり、それをもって駆動制御装置ＣＤ１０１または中央制御ユニットＣＣＵ１０１へ出力し、更に進んで蓄電池ＢＡＴ１０１の出力機能を制御するものである。
なお、この装置はシステムの必要性に依って選択性に設置し、または設置しないことができる。
【００１０】
エンジン・セット２ＣＥ１０１はガソリンまたはディーゼル、またはガス、またはその他流体燃料を機械運動エネルギーに転換出力させる回転式またはレシプロ式内燃エンジン・セットである。
【００１１】
発電機Ｇ１０１は交流、または直流、ブラシレスまたはブラシ付電機構造から構成され、入力されたエンジンの回転運動エネルギーを直流に転換または交流に転換して整流装置Ｂ１０１の整流を経た後、直流電気として出力し、それをもって負荷モータＭ１０１を駆動し、及び蓄電池を充電する。
【００１２】
整流装置ＢＲ１０１は発電機が交流発電機である場合、単相または多相交流電気を直流電気に整流するものである。
なお、この装置はシステムの必要性に依って選択性に設置し、または設置しないことができる。
【００１３】
磁場励磁制御装置ＦＥＣ１０１は機電または固体回路素子から構成され、発電機の出力状態及び手動制御装置ＭＩ１０１及び中央制御ユニットＣＣＵ１０１の設定値に依って磁場励磁コイルを持った交流または直流発電機の発電エネルギーを電圧または電流または電力の調整制御を行うことに供されるものである。
なお、この装置ＦＥＣ１０１は、もし発電機の磁石が永久磁石式構造である場合、この項は省略して使わなくても良い。
【００１４】
エンジン回転速度測定装置ＳＰＤ１０１はアナログまたはディジタルの型態で角度移動量を相対電気エネルギー信号の電磁または光電等へ転換することができる回転速度測定装置であり、それはエンジンの回転速度信号を中央制御ユニットＣＣＵ１０１へ出力し、更に進んで燃料供給サーボ装置ＦＣ１０１のエンジンへの燃料供給量を制御するもので、この装置の信号値は発電機Ｇ１０１のアナログ電圧値または周波数値によって代替することもできる。エンジン回転速度測定装置ＳＰＤ１０１は機械式、例えば遠心力式測定機構またはその他機械式構造によって構成されることができ、並びに燃料供給サーボ装置ＦＣ１０１と機械的互動に呈れてエンジン・セットＩＣＥ１０１に定速運動を行わせるもので、上述２つの型態はシステムの性質によって選択される。この装置はシステムの必要性によって選択性に設置または設置しないことができる。
【００１５】
起動モータＭ１００は交流または直流、ブラシレスまたはブラシ付き、同調または非同調電動機から構成され、それは入力電気を受けて回転運動エネルギーを発生し、エンジン・セットＩＣＥ１０１を起動させるものである。
【００１６】
燃料供給サーボ装置ＦＣ１０１は電気エネルギーのサーボ指令を受け、または機械性互動の構造型態を受け、それをもってエンジン・セットＩＣＥ１０１の燃料供給状態を制御し、更に進んでエンジン・セットＩＣＥ１０１の回転速度及び捩れを制御するもので、上述２種の構造型態はシステムの性質によって選択される。
【００１７】
燃料タンクＴＫ１０１はエンジン燃料の信容存に供され、燃料タンクＴＫ１０１とエンジン・セットＩＣＥ１０１の間は燃料パイプ及び燃料供給サーボ装置ＦＣ１０１を経てエンジン・セットＩＣＥ１０１への燃料供給量が制御される。
【００１８】
駆動コントローラＣＤ１００は、機電または固体電子素子及び関連回路から構成され、起動モータＭ１００の起動または停止のＯＮ−ＯＦＦ機能に供されるものである。
【００１９】
駆動コントローラＣＤ１０１は機電または固体電力素子及び関連回路から構成され、負荷モータＭ１０１の正逆回転、変速、起動及び停止等機能を行わせるもので、この装置はシステムの必要性に依ってそれの設置数を定めることができる。
【００２０】
負荷モータＭ１０１は交流または直流、ブラシレスまたはブラシ付き、同調または非同調モータから構成され、正逆回転、変速、運転及び停止等機能を発生させて負荷を駆動することに供されるもので、この負荷モータＭ１０１はその他負荷によって構成されても良く、並びにシステムの必要性によってそれの設置数を定めることができる。
【００２１】
補助電源Ｂ＋は、システム中の蓄電池ＢＡＴ１０１を補助電気の供給とし、または別に補助電池を配置して補助電気の供給を行い、または発電機で発電して補助電源へ供給し、それをもって中央制御ユニットＣＣＵ１０１、または手動制御装置Ｍ１０１、または負荷モータＭ１０１の駆動コントローラＣＤ１０１または有害ガス測定装置ＳＤ１０１、または起動モータＭ１０１の駆動コントローラＣＤ１００、または磁場励磁制御装置ＦＥＣ−１０１、または調整制御装置ＲＧ１０１等装置、またはその他例えば照明燈等負荷の運転に必要な電気を提供するものである。もし補助電池が設けられてある場合、発電機は必要によって相対発電コイルを設け、補助電池への充電を行っても良い。
【００２２】
直流交流変流器ＩＶＴ１０１は固体電力素子及び関連回路から構成され、直流電気を交流電気へ変えて交流負荷へ給電することに供されるもので、この装置はシステムの必要性によって設置数を決めることができ、並びにシステムの需要に依って選択性に設置または設置しないことができる。
【００２３】
中央制御ユニットＣＣＵ１０１は機電または固体電子素子から構成されたアナログまたはディジタルまたは両者が混合した制御装置、またはコントロール・ソフトウェアーを含むマイクロプロセッサー及びディジタルーアナログ転換器（Ｄ−ＡＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）及びアナログーディジタル転換器（Ａ−ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）、及びその他関連回路素子から構成され、それは手動制御装置ＭＩ１０１の指令またはフィードバック信号の内部制御モードの設定、更に進んでシステム中の発電機Ｇ１０１、蓄電池ＢＡＴ１０１、負荷モータＭ１０１（またはその他負荷）の互動関係及び各関連装置の運転の制御に供されるものである。
【００２４】
手動制御装置ＭＩ１０１は機電または固体電子素子から構成されたアナログまたはディジタル、または両者が混合した制御装置で、それをもって中央制御ユニットへ出力し、更に進んでシステムの運転を制御するもので、この装置はシステムの必要性に依ってそれの設置数を決めることができる。
【００２５】
有害ガス測定装置ＳＤ１０１は手動制御または自動でエンジンを起動して充電を行った場合、随時に周囲の有害ガスの濃度を検知し、濃度が安全値を越えた場合は運転を止め、安全範囲内であればシステムの運転を許容するもので、この装置はシステムの必要性に依ってそれの設置数を決めることができ、またはシステムの必要性に依って選択性に設置または設置しないことができる。
【００２６】
周囲温度測定装置ＳＤ１０２は温度センサーエレメント及び機電または固体電子素子から構成され、それは自動的に周囲の温度を測定し、並びに測定された相対電子信号を中央制御ユニットＣＣＵ１０１へ伝達し、周囲温度が高過ぎた場合は充電またはその他運転を止め、定額操業温度範囲内であればシステムの運転を許容するもので、この装置はシステムの必要性に依ってそれの設置数を決めることができ、またはシステムの必要性に依って選択性に設置または設置しないことができる。
【００２７】
上述したエンジン駆動発電及び蓄電池による給電システムはエンジン発電機を補助電源として使用し、それをもって負荷モータ（またはその他負荷）を駆動し、及び据付型または車載型蓄電池へ適宜に補助充電を行い、蓄電池を良好な蓄電状態に維持するもので、このシステムの主な機能は手動制御装置によって制御し、または中央制御ユニットの内部に設定されたコントロールモードにより、蓄電状態測定装置を使って蓄電池の測定を行い、測定された信号値を前述コントロールまた設定値と比較し、更にエンジン駆動発電機に対して相対した制御運転を行い、並びに応用の必要性によって選択的に次の一部または全部の運転機能を設置するが、各運転機能は次のものが含まれる。
【００２８】
（１）蓄電池の飽和状態の測定に依り、蓄電池の蓄電量が設定値まで低下した場合、起動モータへ送電してエンジン及び発電機を動かし、蓄電池へ充電する。（２）蓄電池の飽和状態の測定信号に依り、それをもって中央制御ユニットの内部に設定されたコントロールモードと比較し、更に発電機の固定電流または制御可能電流を、または固定電力または制御可能電力を相対的に調整制御して負荷電力に合致させ、または両者の電流の比例分配を行い、負荷モータ（またはその他負荷）及び蓄電池へ入力し、並びに負荷が大きくなって発電機の発電電力よりも大きくなった場合には自動的に機能（３）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力よりも小さくなった場合は本機能の運転に戻るもの。
【００２９】
（３）蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、それをもって発電機に固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の出力を行いさせ、それをもって発電機及び蓄電池がそれぞれ発電機の電力及び負荷電力または両者の電力の比例分配を行うことに依り、発電機及び蓄電池が共同に負荷モータ（またはその他負荷）を駆動し、並びに負荷が低減して負荷電力が発電電力よりも小さくなった場合は自動的に機能（２）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力よりも大きくなった場合は本機能の運転に戻るもの。
（４）蓄電池が単独で負荷モータを駆動した時の負荷モータの負荷電流を測定し、負荷モータ（またはその他負荷）の電力密度が上昇して設定値を越え、及び設定時間を越えた場合、自動的にエンジンをスタートし及び発電機セットを運転し、並びに中央制御ユニットの内部に設定された制御モードに依って固定電流または制御可能電流を、または固定電力または制御可能電力の運転を制御し、それをもって蓄電池と共同に負荷を駆動し、負荷モータ（またはその他負荷）の電力密度が正常に戻り、並びに設定時間を越えた場合、エンジン発電機の運転を止めて蓄電池から継続に負荷モータ（またはその他負荷）へ電気を出力するもの。
【００３０】
（５）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、発電機の出力電力によって単独に負荷モータ（またはその他負荷）を駆動し、及び負荷モータの負荷が上昇した場合、蓄電池の電力はただちに発電機の電力と共同に負荷を駆動し、並びにモータの負荷が戻ったら蓄電池は出力を止めてエンジン発電機の電気より継続して負荷を駆動するもの。
（６）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の発電運転を行い、それをもって発電電力及び負荷電力を合致させ、または両者の電流を比例配分させて負荷モータを駆動し、及び蓄電池へ充電を行い、並びに負荷が発電機の発電電力より越えた場合は自動的に機能（７）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力より小さい場合は本機能の運転に戻るもの。
【００３１】
（７）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の発運転を行い、それをもって蓄電池の発電電力及び負荷電力に依り、または両者の電流を比例配分させ、発電機及び蓄電機によって共同に負荷モータ（またはその他負荷）を駆動し、並びに負荷が低減して負荷電力が発電電力よりも小さくなった場合は自動的に機能（６）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力よりも大きくなった場合は本機能の運転に戻るもの。
（８）手動制御装置の制御を受け、エンジン及び発電機を駆動して単独に蓄電池へ充電する。
【００３２】
（９）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、単独に蓄電池へ設定可能な充電電流または電力及びエンジン発電機の充電時間の予定自動停止の制御を行い、その時間制御は蓄電池の飽和充電または緊急部分の蓄電容量の補充性充電を含むもの。
（１０）前述（１）（８）（９）項の充電運転に於いて、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合はエンジン発電機セットの運転を止める。
【００３３】
（１１）前述（２）（６）項の充電運転に於いて、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合は手動制御装置を制御し、または中央制御ユニットを制御することに依り、蓄電池への充電を止めるが、エンジン発電機の負荷モータへの出力電気は止めないもの。
（１２）前述（２）（６）項の充電運転に於いて、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合は手動制御装置を制御し、または中央制御ユニットを制御することに依り、エンジン発電機の運転を止めて蓄電池より負荷モータへ電気を出力させるもの。
【００３４】
（１３）前述（２）（６）項の充電運転に於いて、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合、手動制御装置の制御または中央制御ユニットの制御により、エンジン発電機セットは継続に運転して蓄電池は充電状態から発電機気と共同に負荷モータへ電気を入力するように変えるもの。
（１４）前述（１）、（２）、（６）、（８）、（９）項の運転に於いて、発電機が単独に蓄電池へ充電した場合、または同時に負荷モータへ電気を入力し、及び蓄電池へ充電した場合、入力した蓄電池への充電電流信号の測定に依り、発電機の発電電力を相対して調整制御する。
【００３５】
（１５）周囲の有害ガスの監視：自動または手動でエンジンを始動して充電またはその他機能の運転を行っている場合に於いて、有害ガス測定装置の測定に依って周囲の有害ガスの濃度を測定し、それが安定値を越えた場合は充電またはその他機能の運転を停止し、安定値まで降下したらシステムの再スタートを許容するもの。
（１６）周囲温度の監視：周囲温度の測定装置の測定に依り、温度が設定値を越えた場合は充電またはその他機能の運転を停止し、正常な温度範囲内であれば各種運転を許容し、温度が低過ぎ、かつシステムが休転状態である場合は自動的にエンジン及び発電機をスタートさせ、蓄電池へ保持性充電を行って蓄電池を良好な予備状態に維持させるもの。
【００３６】
このエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムを（２）（６）の機能で運転する場合、もし発電機Ｇ１０１の電力を蓄電池ＢＡＴ１０１と並列連結し、蓄電池の飽和状態の違いにより、蓄電池の容量が低いと発電機Ｇ１０１は蓄電池ＢＡＴ１０１に対してサージ充電が起こるので、次の回路装置によって制御することができる。それら制御装置は次のものを含む。
【００３７】
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端を並結して出力させ、調整制御装置ＲＧ１０１によって発電機から蓄電池への充電電気を調整制御するもの。調整制御装置ＲＧ１０１は更に進んで中央制御ユニットＣＣＵ１０１が蓄電状態の測定装置ＢＣＤ１０１の測定値に依って発信された制御信号を受信し、充電電気の電力または電流の調整制御を行い、及び充電機能の開始及び停止等充電タイミングの制御を行う。
【００３８】
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端を直結出力したもの。
【００３９】
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端と直結出力させ、そのツェナーダイオードＣＲ１０１の両端には抵抗性またはインダクタンス性または両者が混合したインピーダンス素子Ｚ１０１と並結して調整制御装置ＲＧ１０１の機能と入替え、発電機から蓄電池へ充電する電流を制御するもの。
【００４０】
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端を並結して出力させ、ツェナーダイオードＣＲ１０１の両端は更に進んで機電または固体制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１と並結し、それをもって蓄電池ＢＡＴ１０１と発電機Ｇ１０１の出力端の間のＯＦＦまたはＯＮの直接制御を行って調整制御装置ＲＧ１０１の機能を代替し、更に進んで発電機Ｇ１０１から蓄電池ＢＡＴ１０１への充電状態及び蓄電池ＢＡＴ１０１から負荷モータＭ１０１への出力状態を制御するもの。
【００４１】
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１及び調整制御装置ＲＧ１０１（または同機能の抵抗素子Ｚ１０１または制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１）と順方向に直結し、発電機Ｇ１０１が供給する直流電源の蓄電池ＢＡＴ１０１と順方向に直結されたダイオードＣＲ１０１の出力端及び調整制御装置ＲＧ１０１（または同機能抵抗素子Ｚ１０１または制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１）の入力端は同じ極性を呈し、かつ機電または固体スイッチ素子から構成された制御可能なＣ接点スイッチＳＳＷ１０２と連結し、その中、発電機の電気からの一端は制御可能なＣ接点スイッチＳＳＷ１０１の共同点（ＣＯＭ）へ連接され、ダイオードＣＲ１０１の出力端及び調整制御装置ＲＧ１０１の入力端は回路の必要性に依って各々制御可能なＣ接点スイッチＳＳＷ１０２のノーマル・オープン（ＮＯ）またはノーマル・クローズ（ＮＣ）に連接することを選択し、または両者を入れ替え、それをもって発電機Ｇ１０１から蓄電池への充電状態及び蓄電池から負荷モータＭ１０１（またはその他負荷）への出力状態の制御に供されるもの。
【００４２】
エンジンがスタートし、ある時間ウォーミングアップしてから出力する、すなわち発電機の出力は常にエンジンの起動よりも遅いもの。
【００４３】
システム連続運転中、発電機が発電出力を止めた場合、エンジンはウォーミング状態のアイドル運転を維持し、次の運転の予備に供されるもの。
【００４４】
システム全体の運転が止まった場合、エンジン発電機はつづいて放熱運転を行ってエンジンの蓄熱を防ぎ、放熱運転が終った場合、自動的にエンジン発電機の運転を止めるもの。
【００４５】
システム運転中、エンジン発電機がエンジンに設置している温度測定装置ＴＳ１０１または発電機に設置している温度測定装置ＴＳ１０２の制御をうけ、温度が高過ぎる場合はエンジンの運転を止め、または電気の出力を減らすもの。
【００４６】
システム運転中、もし手動制御装置の制御またはシステムの中央制御ユニットの自動調整制御によってエンジンが予備状態にある場合、またはシステムが運転停止の予備状態にある場合、中央制御ユニットに設置されてあるエンジン温度を基準とし、エンジン発電機を間歇に運転させ、それをもって起動温度の有利な予備状態を維持するもの。
【００４７】
エンジン発電機セットのエンジン運動エネルギーは発電機の駆動に供される外、更に進んで同時に機械エネルギーをもってポンプ作動型冷却または加熱の温度調整装置、またはその他廻転エネルギーの駆動する周辺装置を駆動することに供される。上述機械エネルギーをもってポンプ作動型冷却または加熱の温度調整装置、またはその他機械廻転エネルギーの駆動する周辺装置は必要性に依って同時に電力モータを設けている駆動装置を選択しても良く、並びに制御可能なクラッチまたは片方向クラッチ等部材を設けることにより、電力モータで駆動またはエンジン発電機のエンジンで駆動することを制御する。
【００４８】
エンジンセットＩＣＥ１０１と発電機Ｇ１０１の間には片方向伝動クラッチＳＷＣ１００が設けられてある。発電機Ｇ１０１と負荷モータＭ１０１の出力端または負荷の間にも片方向伝動クラッチＳＷＣ１０１が設けられてあり、負荷が運転方向に慣性空廻転した場合は発電機Ｇ１０１を引き動かし、発電機Ｇ１０１から再発電のブレーキ機能を行いさせるもので、この場合、片方向伝動クラッチＳＷＣ１００は空廻転に呈れる。エンジン・セットＩＣＥ１０１が発電機Ｇ１０１を駆動している場合、片方向伝動クラッチＳＷＣ１０１は空廻転に呈れる。上述片方向クラッチは人力または機械力または電力または流体力に駆動されるクラッチ装置によって取替えられ、または混合して使用されることができ、クラッチ装置の離脱状態は片方向クラッチの空廻転状態に等しく、クラッチ装置の閉鎖状態は片方向クラッチの噛合状態に等しい。
【００４９】
上述システムによって蓄電池をより良い予備負荷状態にし、それは負荷のシステム適運転を有利にするだけでなく、かつ蓄電池の過大放電を避けることができ、更に進んで蓄電池の寿命を延長するのがそれの特徴である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係るエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムはエンジン発電機を補助電源として使用し、それをもって据付型または車載型蓄電池へ適宜に補助充電を行い、蓄電池を良好な蓄池状態に維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシステムブロックダイアグラムである。
【図２】ツェナーダイオード及びインピーダンス素子Ｚ１０１により電池と発電機を制御するブロックダイアグラムである。
【図３】ツェナーダイオード及び制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１により電池と発電機を制御するブロックダイアグラムである。
【図４】ツェナーダイオード及び調整制御装置ＲＧ１０１により、Ｃ接点スイッチＳＳＷ１０２を制御し、電池と発電機を制御するブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
ＢＡＴ１０１蓄電池
ＢＣＤ１０１蓄電状態測定装置
ＩＣＥ１０１エンジン・セット
Ｇ１０１発電機
Ｍ１００起動モータ
ＦＣ１０１燃料供給サーボ装置
ＴＫ１０１燃料タンク
ＣＤ１００、ＣＤ１０１駆動コントローラ
Ｍ１０１負荷モータ
Ｂ＋補助電源
ＣＣＵ１０１中央制御ユニット

Claims

エンジン発電機を補助電源として使用し、負荷モータを駆動し、据付型または車載型蓄電池へ適宜に補助充電を行い、蓄電池を良好な蓄電状態に維持するエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムであって、
このシステムの主な機能は手動制御装置によって制御し、または中央制御ユニットの内部に設定されたコントロールモードにより、蓄電状態測定装置を使って蓄電池の測定を行い、測定された信号値を設定値と比較し、これによってエンジン駆動発電機の制御運転を行うと共に、必要に応じた機能として、
（１）蓄電池の飽和状態の測定に依り、蓄電池の蓄電量が設定値まで低下した場合、起動モータへ送電してエンジン及び発電機を駆動し、蓄電池を充電する機能、
（２）蓄電池の飽和状態の測定信号に依り、それをもって中央制御ユニットの内部に設定されたコントロールモードと比較し、更に発電機の固定電流または制御可能電流を、または固定電力または制御可能電力を調整制御して負荷電力に合致させ、または負荷モータと蓄電池の両者への電流の比例分配を行い、負荷モータ及び蓄電池へ入力し、並びに負荷が大きくなって発電機の発電電力よりも大きくなった場合には自動的に機能（３）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力よりも小さくなった場合は本機能の運転に戻る機能、
（３）蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、それをもって発電機に固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の出力を行わせ、それをもって発電機及び蓄電池がそれぞれ発電機の電力及び負荷電力または両者の電力の比例分配を行うことに依り、発電機及び蓄電池が共同して負荷モータを駆動し、並びに負荷が低減して負荷電力が発電電力よりも小さくなった場合は自動的に機能（２）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力よりも大きくなった場合は本機能の運転に戻る機能、
（４）蓄電池が単独で負荷モータを駆動した時の負荷モータの負荷電流を測定し、負荷モータの電力密度が上昇して設定値を越え、及び設定時間を越えた場合、自動的にエンジンをスタートし及び発電機セットを運転し、並びに中央制御ユニットの内部に設定された制御モードに依って固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の供給運転を制御し、それをもって蓄電池と共同で負荷モータを駆動し、負荷モータの電力密度が正常に戻り、並びに設定時間を越えた場合、エンジン発電機の運転を止めて蓄電池から継続して負荷モータへ電力を出力する機能、
（５）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、発電機の出力電力によって単独に負荷モータを駆動し、及び負荷モータの負荷が上昇した場合、蓄電池の電力はただちに発電機の電力と共に負荷モータを駆動し、並びに負荷モータの負荷が低下して戻ったら蓄電池は出力を止めてエンジン発電機の電力より継続して負荷を駆動する機能、
（６）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の発電運転を行い、それをもって発電電力及び負荷電力を合致させ、または両者の電流を比例配分させて負荷モータを駆動し、及び蓄電池へ充電を行い、並びに負荷電力が発電機の発電電力を越えた場合は自動的に機能（７）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力より小さい場合は本機能の運転に戻る機能、
（７）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、固定電流または制御可能電流、または固定電力または制御可能電力の発電運転を行い、それをもって蓄電池の発電電力及び負荷電力に依り、または両者の電流を比例配分させ、発電機及び蓄電池によって共に負荷モータを駆動し、並びに負荷が低減して負荷電力が発電電力よりも小さくなった場合は自動的に機能（６）へ変え、負荷電力が発電機の発電電力よりも大きくなった場合は本機能の運転に戻る機能、
（８）手動制御装置の制御を受け、エンジン及び発電機を駆動して単独に蓄電池へ充電する機能、
（９）手動制御装置の制御を受けてエンジン及び発電機を駆動し、単独に蓄電池へ設定可能な充電電流または電力及びエンジン発電機の充電時間の予定自動停止の制御を行い、その時間制御は蓄電池の飽和充電または緊急部分の蓄電容量の補充性充電を含む機能、
（１０）前述の機能（１）（８）（９）の充電運転機能において、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合はエンジン発電機セットの運転を止める機能、
（１１）前述の機能（２）（６）の充電運転機能において、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合は手動制御装置を制御し、または中央制御ユニットを制御することに依り、蓄電池への充電を止める一方、エンジン発電機の負荷モータへの出力電力は止めない機能、
（１２）前述の機能（２）（６）の充電運転機能において、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合は手動制御装置を制御し、または中央制御ユニットを制御することに依り、エンジン発電機の運転を止めて蓄電池より負荷モータへ電力を出力させる機能、
（１３）前述の機能（２）（６）の充電運転機能において、蓄電池の蓄電量の飽和状態の測定に依り、蓄電池が設定飽和値に到達した場合、手動制御装置の制御または中央制御ユニットの制御により、エンジン発電機セットは継続運転して蓄電池は充電状態から発電機と共に負荷モータへ電力を出力するように変える機能、
（１４）前述の機能（１）、（２）、（６）、（８）、（９）の運転機能において、発電機が単独で蓄電池を充電した場合、または同時に負荷モータへ電力を出力し、及び蓄電池を充電した場合、入力した蓄電池への充電電流信号の測定に依り、発電機の発電電力を調整制御する機能、
（１５）周囲の有害ガスの監視機能であって、自動または手動でエンジンを始動して充電またはその他機能の運転を行っている場合において、有害ガス測定装置の測定に依って周囲の有害ガスの濃度を測定し、それが安定値を越えた場合は充電またはその他機能の運転を停止し、安定値まで降下したらシステムの再スタートを許容する機能、
（１６）周囲温度の監視機能であって、周囲温度の測定装置の測定に依り、温度が設定値を越えた場合は充電またはその他機能の運転を停止し、正常な温度範囲内であれば各種運転を許容し、温度が低過ぎ、かつシステムが休転状態である場合は自動的にエンジン及び発電機をスタートさせ、蓄電池へ保持性充電を行って蓄電池を良好な予備状態に維持させる機能、
を有し、
さらに、前記エンジンと発電機の間には片方向伝動クラッチＳＷＣ１００が設けられ、発電機と負荷モータの間には片方向伝動クラッチＳＷＣ１０１が設けられ、負荷モータが運転方向に慣性空回転した場合は片方向伝動クラッチＳＷＣ１００を離脱状態にするとともに片方向伝動クラッチＳＷＣ１０１を閉鎖状態として、発電機を引き動かし、発電機から再発電のブレーキ機能を行わせ、一方、前記エンジンが前記発電機を駆動している場合、片方向伝動クラッチＳＷＣ１００を閉鎖状態にするとともに片方向伝動クラッチＳＷＣ１０１は離脱状態とし、これら片方向クラッチＳＷＣ１００，ＳＷＣ１０１は人力または機械力または電力または流体力によって駆動されるクラッチ装置によって取替えられ、または混合して使用されることができることを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
蓄電池ＢＡＴ１０１であって、重複して充放電の循環使用が行える２次電池で、それは鉛酸、ニッケル・カドミューム、ニッケル・ハイドロジェン、ニッケル・亜鉛等ニッケル系蓄電池、またはリチウム系または亜鉛系またはその他２次蓄電池である蓄電池と、
蓄電状態測定装置ＢＣＤ１０１であって、蓄電池ＢＡＴ１０１の端圧または内部抵抗または積量または比重等の測定値をパラメータとし、及び充電または放電または静置等を含む負荷条件に関する誤差値を修正して連続または周期性の測定を行い、並びにデジタルまたはアナログの電気信号に転換して出力する測定装置であり、それは機械的スイッチまたは固体電子素子のアナログ測定回路から構成され、またはマイクロプロセッサー及び関連ソフトウェア及びインターフェース電子素子から構成されたデジタル測定回路から構成され、または両者が混合して構成された蓄電状態測定装置と、
エンジン・セットＩＣＥ１０１であって、ガソリンまたはディーゼル、またはガス、またはその他流体燃料を機械運動エネルギーに転換出力させる回転式またはレシプロ式内燃エンジン・セットと、
発電機Ｇ１０１であって、交流、または直流、ブラシレスまたはブラシ付電機構造から構成され、入力されたエンジンの回転運動エネルギーを直流に転換または交流に転換して整流装置Ｂ１０１の整流を経た後、直流電気として出力し、それをもって負荷モータＭ１０１を駆動し、及び蓄電池を充電する発電機と、
起動モータＭ１００であって、交流または直流、ブラシレスまたはブラシ付き、同期または非同期電動機から構成され、それは入力電力を受けて回転運動エネルギーを発生し、エンジン・セットＩＣＥ１０１を起動させる起動モータと、
燃料供給サーボ装置ＦＣ１０１であって、電気エネルギーのサーボ指令を受け、または機械性互動の構造型態を受け、それをもってエンジン・セットＩＣＥ１０１の燃料供給状態を制御し、更にエンジン・セットＩＣＥ１０１の回転速度及びそれを制御する燃料供給サーボ装置と、
燃料タンクＴＫ１０１であって、エンジン燃料の供給に供され、燃料タンクＴＫ１０１とエンジン・セットＩＣＥ１０１の間は燃料パイプ及び燃料供給サーボ装置ＦＣ１０１を経てエンジン・セットＩＣＥ１０１への燃料供給量が制御される燃料タンクと、
駆動コントローラＣＤ１００であって、機械的スイッチまたは固体電子素子及び関連回路から構成され、起動モータＭ１００の起動または停止のＯＮ−ＯＦＦ機能に供される駆動コントローラと、
駆動コントローラＣＤ１０１であって、機械的スイッチまたは固体電力素子及び関連回路から構成され、負荷モータＭ１０１の正逆回転、変速、起動及び停止等機能を行わせるもので、この装置はシステムの必要性に依ってそれの設置数を定めることができる駆動コントローラと、
負荷モータＭ１０１であって、交流または直流、ブラシレスまたはブラシ付き、同期または非同期モータから構成され、正逆回転、変速、運転及び停止等機能を発生させて負荷を駆動することに供されるもので、システムの必要性によってそれの設置数を定めることができる負荷モータと、
補助電源Ｂ＋であって、システム中の蓄電池ＢＡＴ１０１を補助電力の供給とし、または別に補助電池を配置して補助電力の供給を行い、または発電機で発電して補助電源へ供給し、それをもって中央制御ユニットＣＣＵ１０１、または手動制御装置Ｍ１０１、または負荷モータＭ１０１の駆動コントローラＣＤ１０１または有害ガス測定装置ＳＤ１０１、または起動モータＭ１０１の駆動コントローラＣＤ１００、または磁場励磁制御装置ＦＥＣ−１０１、または調整制御装置ＲＧ１０１等装置、または照明燈に必要な電力を提供するものであり、もし補助電池が設けられている場合、発電機は必要によって発電コイルを設け、補助電池への充電を行っても良い補助電源と、
中央制御ユニットＣＣＵ１０１であって、機械的スイッチまたは固体電子素子から構成されたアナログまたはディジタルまたは両者が混合した制御装置、またはコントロール・ソフトウェアーを含むマイクロプロセッサー及びディジタル−アナログ転換器及びアナログ−ディジタル転換器、及び関連回路素子から構成され、それは手動制御装置ＭＩ１０１の指令またはフィードバック信号の内部制御モードの設定、更にシステム中の発電機Ｇ１０１、蓄電池ＢＡＴ１０１、負荷モータＭ１０１の互動関係及び各関連装置の運転の制御に供される中央制御ユニットとを備えるエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端を並結して出力させ、調整制御装置ＲＧ１０１によって発電機から蓄電池への充電電力を調整制御し、調整制御装置ＲＧ１０１は更に中央制御ユニットＣＣＵ１０１が蓄電状態の測定装置ＢＣＤ１０１の測定値に依って発信された制御信号を受信し、充電電力の電力または電流の調整制御を行い、及び充電機能の開始及び停止等充電タイミングの制御を行うことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端を直結出力する制御装置を備えたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端と直結出力させ、そのツェナーダイオードＣＲ１０１の両端には抵抗性またはインダクタンス性または両者が混合したインピーダンス素子Ｚ１０１と並結して調整制御装置ＲＧ１０１の機能と入替え、発電機から蓄電池へ充電する電流を制御するようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１と順方向に直結し、更に発電機Ｇ１０１の直流または交流を整流した後の直流出力端を並結して出力させ、ツェナーダイオードＣＲ１０１の両端は更に機械的スイッチまたは固体制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１と並結し、それをもって蓄電池ＢＡＴ１０１と発電機Ｇ１０１の出力端の間のＯＦＦまたはＯＮの直接制御を行って調整制御装置ＲＧ１０１の機能を代替し、更に発電機Ｇ１０１から蓄電池ＢＡＴ１０１への充電状態及び蓄電池ＢＡＴ１０１から負荷モータＭ１０１への出力状態を制御するようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
蓄電池ＢＡＴ１０１の出力端をツェナーダイオードＣＲ１０１及び調整制御装置ＲＧ１０１（または同機能の抵抗素子Ｚ１０１または制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１）と順方向に直結し、発電機Ｇ１０１が供給する直流電源の蓄電池ＢＡＴ１０１と順方向に直結されたダイオードＣＲ１０１の出力端及び調整制御装置ＲＧ１０１（または同機能抵抗素子Ｚ１０１または制御可能な二方向スイッチＳＳＷ１０１）の入力端は同じ極性を有し、かつ機械的スイッチまたは固体スイッチ素子から構成された制御可能なＣ接点スイッチＳＳＷ１０２と連結し、この場合、発電機の出力端は制御可能なＣ接点スイッチＳＳＷ１０１の共同点（ＣＯＭ）へ連接され、ダイオードＣＲ１０１の出力端及び調整制御装置ＲＧ１０１の入力端は回路の必要性に依って各々制御可能なＣ接点スイッチＳＳＷ１０２のノーマル・オープン（ＮＯ）またはノーマル・クローズ（ＮＣ）に連接することを選択し、または両者を入れ替え、それをもって発電機Ｇ１０１から蓄電池への充電状態及び蓄電池から負荷モータＭ１０１への出力状態の制御に供されるようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
中央制御ユニットの設定または手動操作によって、エンジンがスタートし、ある時間ウォーミングアップしてから出力し、発電機の出力は常にエンジンの起動よりも遅い運転モードを行うようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
中央制御ユニットの設定または手動操作により、システム連続運転中、発電機が発電出力を止めた場合、エンジンはウォーミング状態のアイドル運転を維持し、次の運転の予備に供されるようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
中央制御ユニットの設定または手動操作によって、システム全体の運転が止まった場合、エンジン発電機は続いて放熱運転を行ってエンジンの蓄熱を防ぎ、放熱運転が終った場合、自動的にエンジン発電機の運転を止めるようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
中央制御ユニットの設定または手動操作によって、システム運転中、エンジン発電機がエンジンに設置している温度測定装置ＴＳ１０１または発電機に設置している温度測定装置ＴＳ１０２の制御を受け、温度が高過ぎる場合はエンジンの運転を止め、または出力電力を減らすようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
中央制御ユニットの設定または手動操作によって、システム運転中、手動制御装置の制御またはシステムの中央制御ユニットの自動調整制御によってエンジンが予備状態にある場合、またはシステムが運転停止の予備状態にある場合、中央制御ユニットに設置されているエンジン温度を基準とし、エンジン発電機を間歇に運転させ、それをもって起動温度の有利な予備状態を維持するようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。
請求項１または請求項２に記載のエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システムにおいて、
エンジン発電機セットのエンジン運動エネルギーは発電機の駆動に供される他、更には同時に機械エネルギーをもってポンプ作動型冷却または加熱の温度調整装置、またはその他回転エネルギーの駆動する周辺装置を駆動することに供され、上記機械エネルギーをもってポンプ作動型冷却または加熱の温度調整装置、またはその他機械回転エネルギーの駆動する周辺装置は必要性に依って同時に電力モータを設けている駆動装置を選択しても良く、並びに制御可能なクラッチまたは片方向クラッチ等部材を設けることにより、電力モータで駆動またはエンジン発電機のエンジンで駆動することを制御するようにしたことを特徴とするエンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム。