JP6948652B2 - 発電システム及び電力システム - Google Patents
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Description
入力軸の回転に応じて電力を発生する少なくとも1つの発電装置と、
前記発電装置によって発生された電力のエネルギーを蓄える少なくとも1つのコンデンサを含む蓄電回路とを備えた発電システムであって、
前記蓄電回路は、前記蓄電回路の容量に対する前記蓄電回路に蓄積可能な上限エネルギーとして計算されるエネルギー対容量特性において前記上限エネルギーを最大化する容量を示すエネルギー最大化容量又はその近傍の容量を有し、
前記エネルギー対容量特性は、前記蓄電回路の容量、前記発電装置の起電力、前記発電装置の内部抵抗、及び前記発電装置による1回の発電動作の継続時間に基づいて計算される。
図1は、第1の実施形態に係る電力システムの構成を示す概略図である。図1の電力システムは、例えば、固定物21及び可動物22を含むドアなどに組み込まれる。
ヒンジ装置のヒンジ部品の形状は、図3〜図6、図12〜図15に示すものに限定されない。以下、第2の実施形態に係る電力システムのヒンジ装置について説明する。
蓄電回路12のコンデンサの容量が小さいと、すぐに満充電になり、発電された電力の一部が無駄になる可能性がある。また、蓄電回路12のコンデンサの容量が大きいと、サイズ及びコストが増大する。発電装置3、整流回路11、及び蓄電回路12を備えた発電システムにとって、さまざまな要件を考慮して蓄電回路12のコンデンサの容量を決定することは重要な課題である。従って、コンデンサの最適又はほぼ最適な容量を容易に決定すること、及び、そのようなコンデンサを備えた電力システムを提供することが求められる。
=24/2.932
=8.185(V/(rad/s))
=24/(28×2×π/60)/242
=0.03382(V/(rad/s))
Vo1=V01+V02+V03+V04=4V1=6(V)
ドアの1回の閉動作の継続時間:t=1(s)
ドアの開動作及び閉動作の角度:90(度)
モータの定格入力電圧:Vm=24(V)
モータの巻線の抵抗:Rm1=Rm2=60(Ω)
各コンデンサC1〜C4の容量:可変
各コンデンサC1〜C4の下限電圧:V01=V02=V03=V04=1.5(V)
各発電装置の逆起電圧定数:Ked=8.185(V/(rad/s))
速度起電力:Em1=Em2=12.857(V)
各発電装置の逆起電圧定数:Ked=3.62(V/(rad/s))
速度起電力:Em1=Em2=5.69(V)
2,2−1,2−2,2A,2B…ヒンジ部品(第2のヒンジ部品)、
3…発電装置、
10,10−1,10−2,10A,10B…ヒンジ装置、
11…整流回路、
12…蓄電回路、
13…制御回路、
14…負荷装置、
14a…発光ダイオード(照明装置)、
14b1…無線送信機(通信装置)、
14b2…無線受信機、
21,21B…固定物、
22,22B…可動物、
30a,30b…筐体、
31…入力軸、
32…切り欠き、
33…歯車、
34,34A〜34C…凸部、
41…ネジ、
C1〜C4…コンデンサ、
D1〜D4…ダイオード、
G1…歯車機構、
M1,M2…発電機。
Claims (14)
- 入力軸の回転に応じて電力を発生する少なくとも1つの発電装置と、
前記発電装置によって発生された電力のエネルギーを蓄える少なくとも1つのコンデンサを含む蓄電回路とを備えた発電システムであって、
前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれは、当該コンデンサの容量に対する当該コンデンサに蓄積可能な上限エネルギーとして計算されるエネルギー対容量特性において前記上限エネルギーを最大化する容量を示すエネルギー最大化容量又はその近傍の容量を有し、
前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれは、前記エネルギー対容量特性において前記上限エネルギーが最大値の80%以上になる容量の範囲におけるいずれかの容量を有し、
前記エネルギー対容量特性は、
ここで、C 1 は前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれの容量であり、V 01 は前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれの下限電圧であり、E m1 は前記発電装置の起電力であり、tは前記発電装置による1回の発電動作の継続時間であり、τ 1 は前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれの容量C 1 及び前記発電装置の内部抵抗に基づく時定数である、
発電システム。 - 前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれは、前記エネルギー対容量特性において前記上限エネルギーが最大値の90%以上になる容量の範囲におけるいずれかの容量を有する、
請求項1記載の発電システム。 - 前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれは、前記エネルギー最大化容量より小さい容量を下限とし、かつ、前記エネルギー最大化容量に対して1より大きい所定係数を乗算した容量を上限とする範囲におけるいずれかの容量を有する、
請求項1又は2記載の発電システム。 - 前記少なくとも1つのコンデンサのそれぞれは、前記エネルギー最大化容量より小さい容量を下限とし、かつ、前記エネルギー最大化容量の2倍の容量を上限とする範囲におけるいずれかの容量を有する、
請求項3記載の発電システム。 - 前記発電装置は、
前記発電装置の入力軸の回転を所定の増速比で伝達する歯車機構と、
前記歯車機構によって伝達された回転に応じて電力を発生する発電機とを備える、
請求項1〜4のうちの1つに記載の発電システム。 - 前記発電システムは、互いに縦続接続された複数の発電装置を備える、
請求項1〜5のうちの1つに記載の発電システム。 - 前記発電システムは、前記発電装置によって発生された電力を整流する整流回路をさらに備え、
前記蓄電回路は、前記発電装置によって発生され、前記整流回路によって整流された電力のエネルギーを蓄える、
請求項1〜6のうちの1つに記載の発電システム。 - 前記蓄電回路は複数のコンデンサを含み、
前記整流回路は倍電圧整流回路を含む、
請求項7記載の発電システム。 - 前記発電システムは、共通の基準軸を有する第1及び第2のヒンジ部品を備えたヒンジ装置をさらに備え、
前記第1及び第2のヒンジ部品は、前記基準軸の周りに相対的に回転可能であるように、かつ、前記第1及び第2のヒンジ部品のうちの一方が他方を支持するように、互いに嵌合し、
前記発電装置の筐体は、前記発電装置の入力軸が前記基準軸の上に位置するように前記第1のヒンジ部品に固定され、
前記発電装置の入力軸は、前記第2のヒンジ部品が前記基準軸の周りに回転したときに前記発電装置の入力軸が前記第2のヒンジ部品と同じだけ回転するように、前記基準軸の周りの回転方向に関して前記第2のヒンジ部品に対して拘束される、
請求項1〜8のうちの1つに記載の発電システム。 - 請求項1〜9のうちの1つに記載の発電システムと、
前記発電システムの蓄電回路の放電を制御する制御回路と、
前記制御回路の制御下で前記蓄電回路の電力を消費する負荷装置とを備える、
電力システム。 - 前記制御回路は、前記発電装置の発電動作と同時に、又は、前記発電装置の発電動作から予め決められた時間の経過後に、又は、前記発電装置の発電動作とは独立に、前記蓄電回路から前記負荷装置へ電力を供給する、
請求項10記載の電力システム。 - 前記制御回路は、前記少なくとも1つのコンデンサの両端にわたる電圧が予め決められた下限電圧以下であるとき、前記蓄電回路から前記負荷装置への電力供給を停止する、
請求項10又は11記載の電力システム。 - 前記負荷装置は照明装置を含む、
請求項10〜12のうちの1つに記載の電力システム。 - 前記負荷装置は通信装置を含む、
請求項10〜12のうちの1つに記載の電力システム。
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