JP5340357B2 - 電源システム - Google Patents

Description

この発明は、磁石式発電機を用いた複数の電源装置により構成される電源システムに関するものである。

磁石式発電機を用いた電源装置としては、例えば特許文献１に開示された電源装置がある。この特許文献１に開示された電源装置は、車両に搭載されたバッテリ充電装置として構成されており、磁石式交流発電機と、整流回路と、発電電圧制御回路とを備えている。磁石式交流発電機により発電された交流電力を整流回路により直流電力に変換して発電電圧制御回路に入力し、発電電圧制御回路に於いてバッテリの電圧に合わせた電圧になるように電圧制御を行なってバッテリに供給するように構成されている。

特許文献１に開示された電源装置は、バッテリへ供給する出力電圧を一定時間停止させ、或いは出力電圧を変化させ、エンジンの加速時に於ける発電機負荷を少なくし、エンジンの加速性能を向上させることができる。

又、特許文献２には、磁石式交流発電機と、整流回路と、直流電圧変圧装置と、電圧制御部とを備えた電源装置が開示されている。特許文献２に開示された電源装置は、磁石式交流発電機により発電された交流電力を整流回路により直流電力に変換して直流電圧変圧装置に入力し、磁石式交流発電機の運転状態信号若しくは負荷状態信号に基づいて電圧制御部により直流電圧変圧装置の変圧比を制御してバッテリ等の負荷へ供給するように構成されている。

特許文献２に開示された電源装置は、直流電圧の変圧比を制御することにより、発電効率を大きく向上させることができる。

特許第４１００７９３号公報 特開２０１０−２８８４３６号公報

特許文献１に示された電源装置は、１台の磁石式交流発電機のみを用いて構成されている。しかし、例えば、同一の内燃機関のクランク軸に複数台の磁石式交流発電機を搭載して運転する場合や、磁石式交流発電機が搭載された船外機を２台以上艇体に搭載して運転するようにした船舶の場合に於いて、特許文献１に示された従来の電源装置では、出力電圧を電気的負荷の電圧に合せるために全ての磁石式交流発電機の出力電圧が同一電圧になるように制御されるが、夫々の磁石式交流発電機が必ずしも高い発電効率で運転されるものではないという課題があった。

これに対して特許文献２に示された電源装置によれば、同一の内燃機関のクランク軸に複数台の磁石式交流発電機が搭載される場合は勿論、磁石式交流発電機が搭載された船外機を２台以上艇体に搭載して運転するようにした船舶の場合にあっても、夫々の船外機の内燃機関の回転数は略同一に制御されるので、いずれの磁石式交流発電機も略同一の高い発電効率で運転することができる。しかし、要求される電力が複数台の磁石式交流発電機の最大合計発電能力を下回る場合、複数台の磁石式交流発電機を全て略同一の発電効率で
運転することが必ずしも複数台の内燃機関が全体として最少のエネルギ損失で運転できていることにはならないという課題があった。

この発明は、従来の電源装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、磁石式発電機を用いた複数の電源装置をより少ない消費エネルギにより運転して、発電要求総電力に対応する電力を複数の電源装置により発電することができる電源システムを提供することを目的とするものである。

この発明による電源システムは、
複数台の電源装置と、前記夫々の電源装置を発電要求総電力に対応して統合制御し得る統合制御部とを備えた電源システムであって、
前記夫々の電源装置は、
界磁磁束を発生する磁極を有する回転子と、前記回転子の回転に基づいて交流電流を発生する電機子巻線を有する固定子とを備えた磁石式発電機と、
前記磁石式発電機で発生して交流電流を直流電流に整流する整流部と、
前記整流部の直流出力電圧に基づく電力供給を受け、前記整流部の直流出力電圧を電気的負荷の入力端子間電圧に変圧する直流電圧変圧装置と、
少なくとも前記磁石式発電機の運転状態を示す運転状態信号に基づいて前記直流電圧変圧装置に於ける変圧比を制御する電圧制御部と、
を備え、
前記統合制御部は、
前記複数の電源装置の前記磁石式発電機の回転数が略同一回転数である場合に、前記発電要求総電力が前記複数台の電源装置の最大合計発電電力以下であるとき、前記複数の電源装置のうち少なくとも１台の電源装置を選択し、前記選択した電源装置を前記回転数に於ける前記発電要求総電力以下の最大発電電力で発電するように前記選択された電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
ことを特徴とするものである。

この発明による電源システムによれば、統合制御部は、複数の電源装置の磁石式発電機の回転数が略同一回転数である場合に、発電要求総電力が前記複数台の電源装置の最大合計発電電力以下であるとき、前記複数の電源装置のうち少なくとも１台の電源装置を選択し、前記選択した電源装置を前記回転数に於ける前記発電要求総電力以下の最大発電電力で発電するように前記選択された電源装置に於ける前記電圧制御部を制御するように構成されているので、複数の電源装置をより少ない消費エネルギにより運転して、発電要求総電力に対応する電力を複数の電源装置により発電することができる。

この発明の実施の形態１による電源システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による電源システムに使用する磁石式交流発電機の動作電圧−発電電流特性を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による電源システムに使用する磁石式交流発電機の発電効率−回転数特性を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による電源システムの制御フローを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による電源システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による電源システムを示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムを示す構成図であり、夫々磁石式交流発電機を備えた３台の電源装置により構成された電源システムを示している。図１に於いて、電源システムは、第１の電源装置である電源装置１０と、第２の電源装置である電源装置２０と、第３の電源装置である電源装置３０とを備えている。

第１の電源装置１０、第２の電源装置２０、及び第３の電源装置３０は、同一構成であり、夫々、磁石式発電機としての磁石式交流発電機１と、整流部３と、直流電圧変圧装置４と、メモリＭを備えた電圧制御部５と、後述する運転状態検出装置としての回転速度センサ１０４を備え、負荷である夫々の蓄電装置２に直流電力を供給するように構成されている。蓄電装置２は、例えばバッテリである。

夫々の電源装置１０、２０、３０に於いて、整流部３は、磁石式交流発電機１により発生された交流電流を直流電流流に全波整流して直流電圧変圧装置４に入力する。直流電圧変圧装置４は、整流部３の出力端子間電圧を蓄電装置２の入力端子間電圧に変圧して蓄電装置２に供給する。後述するように、直流電圧変圧装置に於ける整流部３の出力端子間電圧と蓄電装置２の入力端子間電圧との間の変圧比は、電圧制御部５により可変に制御される。

実施の形態１による電源システムの場合、夫々の電源装置１０、２０、３０は、後述する夫々の回転力供給装置ＲＳにより略同一回転数で３台同時に運転されるように構成されており、３台の電源装置１０、２０、３０を統合制御するための統合制御部６を備えている。

夫々の電源装置１０、２０、３０に於いて、磁石式交流発電機１の回転子１ａは、円筒形に形成された支持体１０１と、この支持体１０１の内周面にその周方向に沿って固定された回転子磁石１０２を備えている。

回転子１ａの空間部内に配置された固定子１ｂは、Δ結線された三相電機子巻線１０３を備えている。固定子１ｂの外周面は、回転子磁石１０２の内周面に対して所定の空隙を介して対向している。尚、三相電機子巻線１０３は、Ｙ結線されていても良い。

回転子１ａは、回転力供給装置ＲＳから回転力が伝達される回転軸ＲＡに連結されている。この回転軸ＲＡは、回転力供給装置ＲＳにより回転駆動される。電源装置１０が例えば内燃機関用電源装置である場合は、回転力供給装置ＲＳは内燃機関であり、回転軸ＲＡは内燃機関のクランク軸、若しくはクランク軸に連結され、若しくはそのクランク軸にベルトやギア等を介して連結された回転軸により構成される。

回転軸ＲＡが回転力供給装置ＲＳにより駆動されて回転すると、磁石式交流発電機１の回転子１ａは回転軸ＲＡと共に回転し、固定子１ｂの電機子巻線１０３に交流電流を発生させる。固定子１ｂの電機子巻線１０３に発生した交流電流は、６個のダイオードにより構成された三相ダイオードブリッジからなる整流部３により直流電流に整流される。

直流電圧変圧装置４は、整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔを、蓄電装置２の入力端子間電圧Ｖｂｉｎに変圧して蓄電装置２に供給する。このときの変圧比（Ｖｂｉｎ／Ｖｒｏｕｔ）は、磁石式交流発電機１若しくは回転力供給装置ＲＳの運転状態により可変する値であり、磁石式交流発電機１若しくは回転力供給装置ＲＳの運転状態を示す信号に基づいて電圧制御部５により制御される。

直流電圧変圧装置４は、具体的には、例えば、前述の特許文献２に於ける図２に示され
る降圧型の非絶縁ＤＣ／ＤＣ電力変換回路により構成される。この降圧型の非絶縁ＤＣ／ＤＣ電力変換回路は、入力側コンデンサＣｉと、この入力側コンデンサＣｉに並列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）と電流帰還用ダイオードＤ０とを直列に接続した直列回路と、電流帰還用ダイオードＤ０に並列接続され、インダクタＬｃと出力側コンデンサＣｏとを直列に接続した直列回路とから構成される。

前述の降圧型の非絶縁ＤＣ／ＤＣ電力変換回路に於いて、入力側コンデンサの両端子間には、整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔが入力され、出力側コンデンサＣｏの両端子間には、変圧された電圧Ｖｂｉｎが出力される。この変圧された電圧Ｖｂｉｎは、蓄電装置２に供給される電圧となる。

ここで、ＭＯＳＦＥＴは、磁石式交流発電機１若しくは回転力供給装置ＲＳの運転状態を示す信号に基づいて電圧制御部５によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、これにより整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔは、蓄電装置２の入力端子間電圧Ｖｂｉｎとなるように変圧される。

その他、直流電圧変圧装置４は、例えば、前述の特許文献２に於ける図６、図８、図１５に示された変圧可能なＤＣ／ＤＣ電力変換回路であり得るが、ここではその詳細な説明は省略する。

磁石式交流発電機１若しくは回転力供給装置ＲＳの運転状態を示す信号としては、回転子１ａの回転速度を検出する回転速度センサ１０４の出力信号を用いる。尚、電源装置１０が内燃機関に搭載されている場合は、前述の運転状態を示す信号として、例えば回転子１ａが結合されている内燃機関のクランク軸の回転速度を検出する回転速度センサの出力信号、若しくは内燃機関の電子制御装置等から得られる回転速度信号を用いることができる。

図１に示す３台の電源装置１０、２０、３０を同時に使用する場合、統合制御部６は、３台の電源装置１０、２０、３０の合計発電電力に基づいて、３台の電源装置のうち少なくとも１つの電源装置を他の２つ電源装置とは異なる変圧比で制御する。場合によっては全ての電源装置を夫々異なる変圧比で制御する。更に詳しく述べれば、統合制御部６は、夫々の電源装置１０、２０、３０を異なった運転状態としながら、しかも３台全ての電源装置１０、２０、３０を略同一運転状態とした場合に対して、３台の電源装置１０、２０、３０の発電に要する３台の内燃機関の動力源の総エネルギが少なくなるように、夫々の電圧制御部５を制御して夫々の電源装置の変圧比を設定する。

統合制御部６による電源装置１０、２０、３０の制御について、以下に具体的に説明する。図２は、この発明の実施の形態１による電源システムに使用する磁石式交流発電機の動作電圧−発電電流特性を示す特性図であり、縦軸は磁石式交流発電機の動作電圧［Ｖ］、横軸は磁石し交流発電機の動作電流［Ａ］を示し、磁石式交流発電機の回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］に於ける動作電圧−発電電流特性曲線を実線で表示している。

図２に於いて、この発明の実施の形態１による電源システムの電源装置に使用する磁石式交流発電機は、実線の特性曲線に示すように、発電電圧２８［Ｖ］の時には１，０００［Ｗ］の電力を発電し、発電電圧４２［Ｖ］の時には１，５００［Ｗ］の電力を発電する特性を備えている。実施の形態１の電源システムでは、回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］於ける各電源装置１０、２０、３０の実際上の最大発電能力は、１，５００［Ｗ］であるとして以下説明する。図２の特性曲線は、実測に基づいて得たものである。

図３は、この発明の実施の形態１による電源システムに使用する磁石式交流発電機の発
電効率−回転数特性を示す特性図であり、縦軸は発電効率［％］、横軸は回転数［ｒ／ｍｉｎ］を示し、２８［Ｖ］発電時に於ける発電効率特性曲線を細い実線で表示し、４２［Ｖ］発電時に於ける発電効率特性曲線を太い実線で表示している。

図３に於いて、この発明の実施の形態１による電源システムの電源装置に使用する磁石式交流発電機は、回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］に於いて、細い実線で示すように発電電圧２８［Ｖ］の時には５６．４［％］の発電効率であり、発電電圧４２［Ｖ］の時には太い実線で示すように６３．５［％］の発電効率である。これらの特性曲線は、実測に基づいて得たものである。

ここで、例えば、前述の特許文献２に示された従来の電源装置によれば、３台の電源装置を回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］で同時に運転し、３，０００［Ｗ］の電力が必要である場合、３台全ての電源装置を１台当たりの発電電力１，０００［Ｗ］を目標として最良の発電効率となるように制御される。つまり、３台全ての電源装置を発電電圧２８［Ｖ］で発電させ、このときに得られる発電効率は５６．４［％］である。そして、この際に必要とされる回転力供給装置としての内燃機関が必要とするエネルギは、
（１，０００［Ｗ］×３）／０．５６４＝５，３１９［Ｗ］
となる。

これに対して、この発明の実施の形態１による電源システムは、例えば、３，０００［Ｗ］の電力が必要である場合に、回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］で夫々運転される３台の電源装置のうち２台の電源装置を、１台当たりの発電電力１，５００［Ｗ］を目標として最良の発電効率となるように、電圧制御部５により制御して発電する。つまり、２台のみ発電電圧４２［Ｖ］で発電させ、得られる発電効率は６３．５［％］である。この際、回転力要求装置である例えば内燃機関に必要とされるエネルギは、
（１５００［Ｗ］×２）／０．６３５＝４，７２４［Ｗ］
となる。その他の１台の電源装置は，出力端子間開放、若しくは短絡、或いは低電圧発電となるように制御し、最小限の消費エネルギ状態とする。この場合、その１台の電源装置の消費エネルギは、回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］で約３００［Ｗ］である。

従って、この発明の実施の形態１による電源システムによれば、前述の従来の装置の場合に比べて、例えば回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］に於いては、次の計算式に示すように、約３００［Ｗ］のエネルギを低減することができる。
５，３１９［Ｗ］−（４，７２４［Ｗ］＋３００［Ｗ］）＝２９５［Ｗ］

次に、この発明の実施の形態１による電源システムの動作を、フローチャートに基づいて説明する。図４は、この発明の実施の形態１による電源システムの制御フローを示すフローチャートである。以下の説明では、図１に示すように電源システムが第１乃至第３の電源装置３台により構成されているものとして説明する。

図４に於いて、先ず、ステップＳ１では、統合制御部６は、発電要求総電力が全ての電源装置の最大合計発電能力を超えているか否かを判定する。例えば、各電源装置２０、２０、３０の磁石式交流発電機１の回転数が４，０００［ｒ／ｍｉｎ］であるとき、前述したように各電源装置１０、２０、３０の実際上の最大発電能力は１，５００［Ｗ］であり、発電要求総電力が４，５００［Ｗ］を超える５，０００［Ｗ］であるとすれば、ステップＳ１での判定はＹＥＳ判定となり、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、統合制御部６は、全電源装置を最大電力で発電するように各電源装置の電圧制御部を制御し処理を終了する。例えば、前述のように回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］に於いて各電源装置１０、２０、３０を夫々最大電力１，５００［Ｗ］で発電す
るように、統合制御部６は各電源装置１０、２０、３０の電圧制御部５を制御する。これにより、各電源装置１０、２０、３０の直流電圧変圧装置４は、整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔを４２［Ｖ］に変圧し蓄電装置２に供給する。

一方、ステップＳ１での判定の結果、発電要求総電力が全ての電源装置の最台合計発電能力を超えるものではないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、統合制御部６はいづれか１台の電源装置を最大電力で発電するように制御し、ステップＳ４に進む。例えば、発電要求総電力が３．０００［Ｗ］であるとすれば、ステップＳ１に於ける判定はＮＯ判定となりステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、全電源装置のうち何れか１台として、例えば第１の電源装置１０を選択し、第１の電源装置１０を回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］に於いて最大電力１，５００［Ｗ］で発電するように、統合制御部６は第１の電源装置１０の電圧制御部５を制御する。これにより、第１の電源装置１０の直流電圧変圧装置４は、整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔを４２［Ｖ］に変圧し蓄電装置２に供給する。このとき、第１の電源装置１０の発電効率は、例えば６３．５［％］となる。

次に、ステップＳ３からステップＳ４に進み、統合制御部６は、不足する発電要求総電力は他のいづれか１台の電源装置の最大発電能力を超えているか否かを判定する。例えば、発電要求総電力が３，０００［Ｗ］であるとすれば、前述のステップＳ３の実行の結果、不足する発電要求総電力は１，５００［Ｗ］であり、ステップＳ４での判定の結果はＮＯ判定となり、ステップＳ６に進む。

ステップＳ４からステップＳ６に進むと、前記他のいづれか１台の電源装置を最大電力で発電し、残りの電源装置を短絡若しくは解放とするように、統合制御部６は夫々の電源装置の電圧制御部を制御して処理を終了する。例えば、統合制御部６は、他のいづれかの電源装置として第２の電源装置２０を選択し、第２の電源装置２０を回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］に於いて最大電力１，５００［Ｗ］で発電するように、第２の電源装置１０の電圧制御部５を制御する。

これにより、第２の電源装置２０の直流電圧変圧装置４は、整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔを４２［Ｖ］に変圧し蓄電装置２に供給する。一方、残りの電源装置である第３の電源装置３０は、短絡若しくは解放となるように統合制御部６により制御され、最小限の消費エネルギ状態とする。この場合、第３の電源装置３０の消費エネルギは、前述のように回転数４，０００［ｒ／ｍｉｎ］で約３００［Ｗ］であり、ステップＳ６の実行により、この発明の実施の形態１による電源システムによれば、前述の従来の装置の場合に比べて、約３００［Ｗ］のエネルギを低減することができる。

一方、ステップＳ４に於いて、不足する発電要求総電力は他のいづれか１台の電源装置として例えば第２の電源装置２０の最大発電能力を超えていると判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ５に進む。例えば、発電要求総電力が４，０００［Ｗ］であるとすれば、前述のステップＳ３の実行の結果、不足する発電要求総電力は２，５００［Ｗ］となり、ステップＳ４での判定の結果はＹＥＳ判定となり、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、統合制御部６は、前記他の何れか１台の電源装置である第２の電源装置２０を最大電力で発電するように、統合制御部６は第２の電源装置２０の電圧制御部５を制御する。例えば、発電要求総電力が４，０００［Ｗ］である場合に、ステップＳ３の実行の結果、不足する発電要求総電力は２，５００［Ｗ］となるが、ステップＳ５に於いて第２の電源装置２０は、最大電力１，５００［Ｗ］で発電されることになり、第２の電源装置２０の直流電圧変圧装置４は、整流部３の出力端子間電圧Ｖｒｏｕｔを４２［Ｖ
］に変圧し蓄電装置２に供給する。このとき第２の電源装置２０の発電効率は、例えば６３．５［％］となる。

次に、ステップＳ５からステップＳ７に進み、統合制御部６は、不足する発電要求総電力は残りの１台の電源装置の最大発電能力を超えているか否かを判定する。例えば、発電要求総電力が４，０００［Ｗ］である場合に、ステップＳ５の実行の結果、不足する発電要求総電力は１，０００［Ｗ］となり、ステップＳ４での判定結果はＮＯ判定となり、ステップＳ８に進んで、処理を終了する。

ステップＳ８では、残りの１台の電源装置である第３の電源装置を、不足する発電要求電力１，０００［Ｗ］で発電するように、統合制御部６は第３の電源装置３０の電圧制御部５を制御する。即ち、第３の電源装置３０は、２８［Ｖ］で発電するように電圧制御部５により制御され、その発電効率は、例えば５６．４［％］となる。

尚、以上の図４の説明では、電源システムが３台の電源装置により構成されているものとして説明したが、電源装置が３台を超える場合は、図４に破線で示す流れのように、発電要求総電力の値によっては、ステップＳ７から更にステップＳ４に戻り、不足する発電要求電力が更に他の１台の電源装置の最大電力を超えているか否かを再度判定し、その判定結果に基づいてステップＳ６又はＳ５に進むこともあり得る。一般論として述べれば、ステップＳ４は、不足する発電要求電力の値が残りの１台の電源装置の最大発電能力を超えなくなるまで、つまりＮＯ判定となるまで繰り返されることになる。

以上述べたこの発明の実施の形態１による電源システムに於ける動作に於いて、各電源装置の制御には、各回転数毎の発電制御マップ、或いは最大電力点追従制御のいづれを使用してもよい。ここで発電制御マップとは、各電源装置が夫々の回転数に於いて最大電力を発生するように、回転数毎の発電電圧を予め決定し、各回転数毎の発電電圧を電圧制御部５のメモリＭに記憶させたものである。又、最大電力点追従制御とは、各電源装置で発電中に、電流と電圧の積、つまり電力が最大となるように発電電圧を可変させながら、回転数変動時にも最大電力を維持する制御である。

以上述べたこの発明の実施の形態１による電源システムによれば、複数の回転力供給装置としての内燃機関をより少ない消費エネルギにより運転して、発電要求総電力に対応する電力を複数の電源装置により発電することができる。

以上述べたこの発明の実施の形態１による電源システムは、下記（１）乃至（４）に述べる発明を具体化したものである。
（１）複数台の電源装置と、前記夫々の電源装置を発電要求総電力に対応して統合制御し得る統合制御部とを備えた電源システムであって、
前記夫々の電源装置は、
界磁磁束を発生する磁極を有する回転子と、前記回転子の回転に基づいて交流電流を発生する電機子巻線を有する固定子とを備えた磁石式発電機と、
前記磁石式発電機で発生して交流電流を直流電流に整流する整流部と、
前記整流部の直流出力電圧に基づく電力供給を受け、前記整流部の直流出力電圧を電気的負荷の入力端子間電圧に変圧する直流電圧変圧装置と、
少なくとも前記磁石式発電機の運転状態を示す運転状態信号に基づいて前記直流電圧変圧装置に於ける変圧比を制御する電圧制御部と、
を備え、
前記統合制御部は、
前記複数の電源装置の前記磁石式発電機の回転数が略同一回転数である場合に、前記発電要求総電力が前記複数台の電源装置の最大合計発電電力以下であるとき、前記複数の電
源装置のうち少なくとも１台の電源装置を選択し、前記選択した電源装置を前記回転数に於ける前記発電要求総電力以下の最大発電電力で発電するように前記選択された電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
ことを特徴とする電源システム。

（２）前記統合制御部は、
前記選択された電源装置が前記最大発電電力で発電しても前記発電要求総電力に満たない場合に於いて、前記発電要求総電力のうち不足する発電要求電力が、前記選択された電源装置以外の他の１つの電源装置の前記回転数に於ける最大発電電力を超えるときは、前記選択された電源装置以外の前記他の１つの電源装置を更に選択し、前記更に選択した前記他の１つの電源装置を前記回転数に於ける最大発電電力で発電するように前記更に選択された他の１つの電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
ことを特徴とする電源システム。

（３）前記統合制御部は、
前記更に選択された電源装置が前記最大発電電力で発電しても前記発電要求総電力に満たない場合に於いて、前記発電要求総電力のうち不足する発電要求電力が、前記複数の電源装置のうち残りの電源装置の前記回転数に於ける最大発電電力以下のときは、前記残りの電源装置を、前記回転数に於いて前記不足する発電要求電力に相当する電力で発電するように前記残りの電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
ことを特徴とする電源システム。

（４）前記統合制御部は、
前記選択された電源装置が前記最大発電電力で発電しても前記発電要求総電力に満たない場合に於いて、前記発電要求総電力のうち不足する発電要求電力が、前記選択された電源装置以外の他の１つの電源装置の前記回転数に於ける最大発電電力以下のときは、前記他の１つの電源装置を更に選択し、前記更に選択した前記他の１つの電源装置を、前記回転数に於いて前記不足する発電要求電力に相当する電力で発電するように前記更に選択された他の１つの電源装置に於ける前記電圧制御部を制御すると共に、前記複数の電源装置のうち残りの電源装置を短絡若しくは開放する、
ことを特徴とする電源システム。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による電源システムを示す構成図であり、船舶の艇体に複数台の船外機が取り付けられ、概略同一回転数で推進力として同時使用される場合を示している。これ等の船外機には、船外機１台に１台以上の前記電源装置が搭載されており、艇体としては、船外機の台数と同数、あるいは同数以上の電源装置を搭載する場合がある。全ての電源装置は、略同一回転数で使用されることとなる。図５は、艇体に３台の船外機を備え、夫々の船外機が１台の電源装置を有する場合を示している。

電源装置１０、２０、３０は、夫々の船外機が一艘の艇体に搭載されているので、略同一回転数で運転される。夫々の電源装置１１０、２０、３０の構成は、前述の実施の形態１の場合と同様であるので詳細な説明は省略する。尚、実施の形態１と同一または相当部分には、実施の形態１と同一符号を付してある。

実施の形態２による電源システムに於いても、実施の形態１と同様、３台の電源装置１０、２０、３０は同時に運転され、夫々の回転力供給装置ＲＳの回転数、つまり磁石式交流発電機１の回転数は略同一の回転数となる。各電源装置１０、２０９、３０は、発電要求総電力に対応して、各電源装置の合計発電電力をもとに、統合制御部６により夫々異なった変圧比で制御され得る。そして、夫々の電源装置を異なった変圧比で制御されながらも、全ての電源装置を略同一運転状態とした場合に対し、全電源装置の発電に要する動力源のエネルギを少なく出来るように、統合制御部６により各電源装置が制御される。具体的には、前述の図４のフローチャートと同様であるので、詳細な説明は省略する。

この発明の実施の形態２による電源システムによれば、艇体に用いられる複数台の船外機に於ける電源システムに於いて、複数の回転力供給装置としての内燃機関をより少ない消費エネルギにより運転して、発電要求総電力に対応する電力を複数の電源装置により発電することができる。

以上述べたこの発明の実施の形態２による電源システムは、前記（１）乃至（４）に述べた発明の他、下記（５）に述べる発明を具体化したものである。

（５）複数の電源装置は、艇体に搭載された複数の船外機に夫々設けられた電源装置であることを特徴とする電源システム。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による電源システムを示す構成図であり、１台の内燃機関のクランク軸に複数台の電源装置が搭載される場合を示している。この場合には、全ての電源装置は、発電要求総電力に対応して、各電源装置の合計発電電力をもとに、統合制御部６により夫々異なった変圧比で制御され得る。そして、夫々の電源装置を異なった変圧比で制御されながらも、全ての電源装置を略同一運転状態とした場合に対し、全電源装置の発電に要する動力源のエネルギを少なく出来るように、統合制御部６により各電源装置が制御される。具体的には、前述の図４のフローチャートと同様であるので、詳細な説明は省略する。

この発明の実施の形態３による電源システムによれば、複数の電源装置の磁石式交流発電機に回転力を供給する回転力供給装置としての１台の内燃機関を、より少ない消費エネルギにより運転して、発電要求総電力に対応する電力を複数の電源装置により発電することができる。

以上述べたこの発明の実施の形態３による電源システムは、前記（１）乃至（４）に述べた発明の他、下記（６）に述べる発明を具体化したものである。

（６）複数の電源装置に於ける夫々の磁石式発電機の回転子は、同一の回転力供給装置により駆動されることを特徴とする電源システム。

１ 磁石式交流発電機 ２ 蓄電装置
３ 整流部 ４ 直流電圧変圧装置
５ 電圧制御部 ６ 統合制御部
１ａ 回転子 １ｂ 三相結線固定子
１０、２０、３０ 電源装置 １０１ 支持体
１０２ 回転子磁石 １０３ 三相電機子巻線
ＲＳ 回転力供給装置 ＲＡ 回転軸

Claims (6)

1. 複数台の電源装置と、前記夫々の電源装置を発電要求総電力に対応して統合制御し得る統合制御部とを備えた電源システムであって、
   前記夫々の電源装置は、
   界磁磁束を発生する磁極を有する回転子と、前記回転子の回転に基づいて交流電流を発生する電機子巻線を有する固定子とを備えた磁石式発電機と、
   前記磁石式発電機で発生して交流電流を直流電流に整流する整流部と、
   前記整流部の直流出力電圧に基づく電力供給を受け、前記整流部の直流出力電圧を電気的負荷の入力端子間電圧に変圧する直流電圧変圧装置と、
   少なくとも前記磁石式発電機の運転状態を示す運転状態信号に基づいて前記直流電圧変圧装置に於ける変圧比を制御する電圧制御部と、
   を備え、
   前記統合制御部は、
   前記複数の電源装置の前記磁石式発電機の回転数が略同一回転数である場合に、前記発電要求総電力が前記複数台の電源装置の最大合計発電電力以下であるとき、前記複数の電源装置のうち少なくとも１台の電源装置を選択し、前記選択した電源装置を前記回転数に於ける前記発電要求総電力以下の最大発電電力で発電するように前記選択された電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
   ことを特徴とする電源システム。
2. 前記統合制御部は、
   前記選択された電源装置が前記最大発電電力で発電しても前記発電要求総電力に満たない場合に於いて、前記発電要求総電力のうち不足する発電要求電力が、前記選択された電源装置以外の他の１つの電源装置の前記回転数に於ける最大発電電力を超えるときは、前記選択された電源装置以外の前記他の１つの電源装置を更に選択し、前記更に選択した前記他の１つの電源装置を前記回転数に於ける最大発電電力で発電するように前記更に選択された他の１つの電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
3. 前記統合制御部は、
   前記更に選択された電源装置が前記最大発電電力で発電しても前記発電要求総電力に満たない場合に於いて、前記発電要求総電力のうち不足する発電要求電力が、前記複数の電源装置のうち残りの電源装置の前記回転数に於ける最大発電電力以下のときは、前記残りの電源装置を、前記回転数に於いて前記不足する発電要求電力に相当する電力で発電するように前記残りの電源装置に於ける前記電圧制御部を制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
4. 前記統合制御部は、
   前記選択された電源装置が前記最大発電電力で発電しても前記発電要求総電力に満たない場合に於いて、前記発電要求総電力のうち不足する発電要求電力が、前記選択された電源装置以外の他の１つの電源装置の前記回転数に於ける最大発電電力以下のときは、前記他の１つの電源装置を更に選択し、前記更に選択した前記他の１つの電源装置を、前記回転数に於いて前記不足する発電要求電力に相当する電力で発電するように前記更に選択された他の１つの電源装置に於ける前記電圧制御部を制御すると共に、前記複数の電源装置のうち残りの電源装置を短絡若しくは開放する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
5. 前記複数の電源装置は、艇体に搭載された複数の船外機に夫々設けられた電源装置である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の電源システム。
6. 前記複数の電源装置に於ける夫々の磁石式発電機の回転子は、同一の回転力供給装置により駆動される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の電源システム。

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