JPH0711851U - エンジン式発電機の補機類系統用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの回転速度変化等に伴う発電電圧値
の変動に影響されない安定なエンジン式発電機の補機類
系統用電源装置を提供する。 【構成】 各補機２１ａ，・・・２１ｉ，・・・２１ｎ
と電池２３の充電電流を供給する自動電圧調節手段１０
と，電池の電流値検出手段２４と，この電流値検出手段
２４によって検出された電池の電流値と充電電流指令値
とを比較し，この比較結果の偏差値による自動電圧調節
手段１０の出力電圧値を制御する電流制御手段とを備
え，エンジン１の回転速度の変動や補機類の負荷電流値
に影響されないで，電池２３に所定値の充電電流を供給
するように構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はエンジンを駆動源として発電機を駆動し，発電電力を所定の負荷装置 に供給する補機類を備えた発電機における補機類と電池の充電電流を供給する電 源装置に係り，特にこの発電機の負荷電力の変化に伴うエンジン回転速度の変動 に影響されることなく，補機類と電池の充電電流を供給できるエンジン式発電機 の補機類系統用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンを駆動源として発電電力を所定の負荷装置に供給する補機類と電池を 備えた発電機の従来の電源装置は，例えば，図３に示すように構成されている。 図３は発電機に交流発電機を使用し，発電電力を一度整流した後インバ−タに よって所定の交流に変換する例を記している。 図３において，エンジン１の回転軸が発電機３０を駆動して回転させる。発電 機３０の主巻線出力回路３０ａから出力される電力は主整流回路３で整流され， インバ−タ４で所定の交流電力に変換して出力回路５から図示しない負荷装置に 供給される。なお，３ａは平滑用のコンデンサである。 発電機３０の補助巻線出力回路３０ｂから出力される電力は補助回路用整流回 路３１で整流されてスイッチ３２のａ回路に入力している。なお，３１ａは平滑 用のコンデンサである。 前述した主整流回路３で整流された直流電力は，充電器３３に入力して回路電 圧を電池電圧に変換し，充電器３３の出力は回路遮断器３４を経由して電池３５ に接続している。電池３５の端子は前述したスイッチ３２のｂ回路に接続してい る。 スイッチ３２の親接点回路は制御装置３６，各種補機２１ａ，・・，２１ｉ， ・・，２１ｎの電源入力部にそれぞれ接続している。 このエンジン式発電機の起動時には，補機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ ｎや制御装置３６は電池３５によって駆動される。 発電機３０の機能が立ち上がって，補助巻線出力回路３０ｂから得られる直流 電圧が補機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ｎや制御装置３６を駆動するに適 した値になると，スイッチ３２をａ回路に切り替える。また，発電機の運転が定 常状態になると，回路遮断器３４を閉路して電池３５の充電を開始する。 電池３５の充電が完了すると回路遮断器３４を開路する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，上述したようなエンジン式発電機においては，負荷の変動に対応し てエンジンの回転速度を調節して発電電力を制御することが多い。 従って，この回転速度調節範囲が，例えば，３０００ｒｐｍから６０００ｒｐ ｍの間変動すると，補機を対象とする補助巻線からの出力電圧も１：２の変化を する。 電池に１２ボルトのものを使用している場合は，補機類は１０ボルトで運転可 能なものが選択される。従って，補機用の電源電圧はエンジン回転速度が３００ ０ｒｐｍの場合に１０ボルト以上得られるように設定する必要がある。 補機用の電源電圧はエンジン回転速度が３０００ｒｐｍの場合に１０ボルト以 上得られるように設定されていると，エンジン回転速度が６０００ｒｐｍになる と，補機用の電源電圧は２０ボルト以上になり，補機類に対して過大電圧がかか るため，補機類の性能劣化や焼損事故を招く恐れがある。 そのために，軽量で移動型電源には効果的であるが，定電流充電を行うことが 望ましいニッケルカドミウム電池のような，二次電池の使用を困難にしていた。 このような観点から，エンジンの回転速度変化による発電電圧値に影響されな いで安定に補機類と電池に電流を供給できるエンジン式発電機の補機類系統用電 源装置が要望されていた。 本考案は上記従来の課題（問題点）を解決し，エンジンの回転速度変化等に伴 う発電電圧値の変動に影響されない安定なエンジン式発電機の補機類系統用電源 装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するために，本考案に基づくエンジン式発電機の補機類系統用 電源装置においては，補機類と電池の充電電流を供給する自動電圧調節手段と， 電池電流の検出手段と，この検出手段によって検出された電池電流値と充電電流 指令値とを比較し，この比較結果の偏差値による自動電圧調節手段の出力電圧値 を制御する電流制御手段とを備え，エンジンの回転速度の変動や補機類の負荷電 流値に影響されないで，電池に所定値の充電電流を供給するように構成した。

【０００５】

【作用】

本考案は，上述のように，補機類と電池の充電電流を供給する自動電圧調節手 段と，電池電流値の検出手段と，この検出手段により検出された電池電流値と充 電電流指令値とを比較し，この比較結果の偏差値によって自動電圧調節手段を制 御するようにしたので，電池の充電電流値に対応する電圧が補機類系統の電源電 圧として供給される。 発電機の発電電圧値が変動しても，電池には充電電流指令値に従った充電電流 が供給される。 このように電池の充電時の端子電圧値は大きく変動しないので，この電圧値の 変化は補機類に対して影響しない。

【０００６】

【実施例】

本考案に基づくエンジン式発電機の補機類系統用電源装置の実施例を図１，図 ２によって詳細に説明する。 図１はエンジン式発電機の補機類系統用電源装置の主要構成を示すブロック図 であって，エンジンにより駆動される交流発電機出力を整流し，整流して得られ た直流をインバ−タによって所定周波数の交流に変換するシステムを例にして記 している。 図１には本考案の説明に直接関係のないエンジンのスタ−タ，交流発電機の発 電機能に必要な回路および回路遮断器類，各補機の制御機能類，制御用電源回路 および各構成装置類の内部構成と信号伝送回路等の記載は省略し，交流回路を単 線図で表示している。また，従来の技術で図３に示した装置類と同一または類似 装置は同一の符号を使用している。 図１において，エンジン１の回転軸は発電機２に結合している。発電機２から の発電出力は整流回路３に接続され，整流回路３からの整流出力はインバ−タ４ に接続され，インバ−タ４の出力は出力回路５から図示しない負荷装置に供給さ れる。 整流回路３の出力は，また，自動電圧調節手段１０に入力している。 自動電圧調節手段１０がスイッチング機能によって構成されている場合は，詳 細を後述するパルス信号によって，入力する直流を断続して所定値の電圧値に降 圧するスイッチング機能を備えた電流制御素子１１を経由し，補機類系統用整流 回路２０によってパルス成分を除いてこのエンジン式発電機に付属する各種補機 ２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ｎおよびこのエンジン式発電機の制御装置２ ２にそれぞれ接続している。補機類系統用整流回路２０はたとえば，図示のよう にダイオ−ドｄ１，ｄ２及びリアクトルＬにより構成されている。なお，２０ａ は平滑用のコンデンサである。 補機類系統用整流回路２０の出力は，また，電池２３に接続し，電池入力回路 には電池２３の充電電流値検出用の電流値検出手段２４，例えば，ＤＣＣＴが接 続されている。

【０００７】 電流値検出手段２４の出力は前述した自動電圧調節手段１０の詳細を後述する 所定回路部に入力している。 自動電圧調節手段１０の入力回路にはスイッチ手段１２が設けられている。ス イッチ手段１２は充電完了信号入力回路１２ｃから入力する充電完了信号によっ て自動的に操作される。 充電完了信号は，電池がニッケルカドミウム電池の場合は，充電完了に伴う温 度上昇か温度上昇に伴う端子電圧の変化を，前述した制御装置２２等で判断し出 力される。 スイッチ手段１２には，充電電流指令値入力回路１２ａが入力部ａに，ゼロ電 流指令値入力回路１２ｂが入力部ｂにそれぞれ接続していて前述した充電完了信 号によって切り替えられる。 上述した充電電流指令値入力回路１２ａは，前述した制御装置２２または図示 しない操作部等から出力する充電電流指令値を入力し，ゼロ電流指令値入力回路 １２ｂは，所定の図示しない設定電圧値作成手段，または，グランドレベル部等 に接続されていて，電池２３の充電電流値をゼロにする指令値を入力する。 スイッチ手段１２の出力回路は比較手段１３に入力している。比較手段１３に は前述した電流値検出手段２４の出力回路が接続している。 比較手段１３による比較結果の偏差信号出力は所定の性能を備えた増幅手段１ ４に入力している。増幅手段１４の出力は，この自動電圧調節手段１０がスイッ チング機能によって構成されている場合は，ＰＷＭ手段等の入力信号値の大きさ に対応するオンオフ比を有するパルス信号を作成するスイッチング信号作成手段 １５，直流電圧に対する絶縁機能を備えた出力手段１６を経由して，前述した電 流制御素子１１，例えば半導体スイッチング素子（以下スイッチング素子と記す ）の制御端子に接続して，電流制御手段を形成している。 絶縁機能を備えた出力手段１６は絶縁増幅器，トランス等の上述したパルス信 号を，直流電位をスイッチング素子１１の回路電圧に変換し，スイッチング素子 １１を駆動するのに適した所定性能を備えた機能要素によって構成される。

【０００８】 次に，上述した回路構成におけるエンジン式発電機の補機類系統用電源装置の 動作を図２をも参照して詳細に説明する。 図２は横軸に時間経過を示し，縦軸には上述した回路構成における主要部にお ける信号波形変化を示していて，上段からスイッチ手段１２の切り替え操作をす る充電完了信号，充電電流指令値，電池の電流値，各補機２１ａ，・・，２１ｉ ，・・，２１ｎの電流総和値，自動電圧調節手段１０の出力電流値，自動電圧調 節手段１０の出力電圧値のそれぞれ変化状況を示している。各特性線の下線は， それぞれ信号なしまたはゼロ，電流値０，電圧値０等を示している。 図示しない操作装置によって，このエンジン式発電機の起動操作を行うと，電 池２３から制御装置２２，各補機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ｎそれぞれ に電力が供給される。 また，電池２３の充電動作は起動時には実行されないので，スイッチ手段１２ は入力部ａに接続されて，充電電流指令値入力回路１２ａから入力する充電電流 指令値を比較手段１３に入力する。 また，エンジン１は図示しない起動装置によって起動され，発電機２はエンジ ン１によって駆動されて回転し，発電を始める。 発電機２の発電出力は立ち上がると整流回路３によって整流されインバ−タ４ によって所定周波数の交流に変換されて出力回路５から交流電力を図示しない負 荷装置に供給する。 整流回路３の出力は，また，自動電圧調節手段１０に入力し，詳細を後述する ように制御されるスイッチング素子１１によって平均電圧値が変換され，補機類 系統用整流回路２０によって所定値の直流電圧に変換されて，電池２３に充電電 流を供給し，制御装置２２および各補機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ｎに それぞれ所定値の作動用電流を供給する。

【０００９】 電池２３の充電電流は電流値検出手段２４によって検出されて比較手段１３に 入力し，スイッチ手段１２から入力する充電電流指令値と比較される。 比較手段１３からは充電電流指令値と電池２３の充電電流値との偏差値を出力 して増幅手段１４に入力し，増幅手段１４は例えば積分機能を備えた増幅回路で あって，入力する偏差値に対応しこの増幅手段の性能によって定まる信号値の制 御信号を出力する。 増幅手段１４の出力信号はスイッチング信号作成手段１５によって，制御信号 の大きさに対応するオンオフ比を有するパルス信号に変換される。スイッチング 信号作成手段１５の出力信号は絶縁機能を備えた出力手段１６によって，その直 流電位が整流回路３の整流出力の直流電位に対応しているスイッチング素子１１ の制御端子の必要直流電位に合わせて変換され，さらに，スイッチング素子１１ を駆動するに適したレベルの信号に変換されて，スイッチング素子１１の制御端 子に入力する。 従って，スイッチング素子１１から出力し補機類系統用整流回路２０によって 得られる直流電圧によって，充電電流指令値に従った充電電流値で電池２３は充 電される。 また，この電圧値は補機類系統の駆動電圧としても適切な値に維持される。

【００１０】 即ち，図２に示すように充電電流指令値に従った電池２３の充電電流と，各補 機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ｎの総電流値変化に従って，自動電圧調節 手段１０からは電池２３の充電電流と各補機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ ｎの補機類系統の総電流との総和電流が出力される。自動電圧調節手段１０の出 力電圧値は，自動電圧調節手段１０の機能によって，電池２３の充電特性に対応 して指令された充電電流を電池に供給するように変化し，補機類系統の負荷電流 変化には影響されない。 図２において，時刻Ｔに制御装置２２等の所定の機能が電池２３の充電完了を 判定すると，スイッチ手段１２は操作されて，入力部ｂから自動電圧調節手段１ ０にゼロ電流指令値が入力する。従って，上述した機能によって自動電圧調節手 段１０からは電池２３の充電電流値をゼロに維持するように適切な値の電圧値を 出力する。 即ち，図２に示すように，時刻Ｔに充電完了切り替え信号が出力されると，充 電電流指令値はゼロになり，電池電流はゼロに維持される。 従って，各補機２１ａ，・・，２１ｉ，・・，２１ｎの補機類系統の負荷変化 に従って，自動電圧調節手段１０からは上記補機類系統に対応する総電流が出力 され，自動電圧調節手段１０の出力電圧値はほぼ一定値に維持される。

【００１１】 上述の説明は本考案の技術思想を実現するための基本手法と構成を示したもの であって，種々応用改変することができる。 例えば，上述した実施例では発電機の出力を整流した後，インバ−タによって 所定の交流電力に変換するように説明したが，その他の出力回路方式のエンジン 式発電機であっても，発電出力によって制御装置や補機類系統に電流を供給し， 電池を充電するようにしているシステムには本考案を適用することができる。 また，自動電圧調節機能をスイッチング機能によって実現する例について説明 したが，その他の手段による自動電圧調節器に対しても適用できる。

【００１２】

【考案の効果】

本考案は上記のように構成したので次のような優れた効果を有する。 エンジンの回転速度や発電機の出力電圧の変動に影響なく，適切な電池の充電 電流値や補機類系統に供給する電源電圧が得られる。 電池の充電電流値に対応して補機類系統の電源電圧が調節される。電池の充電 電圧値は大きく変動しないので，補機類系統の電源電圧調節値は補機類に対して 影響しない。 電池の充電電流値に対応して電池と補機類系統に供給する電源電圧が調節され るので，電池の充電電流値や補機類系統の負荷電流値に影響しない適切な直流電 圧が得られる。 電池の充電電流値に対応して電池の充電電圧が調節されるので，電池の充電進 行に対応して適切な充電電流が流れるように制御される。 定電流充電が実行できるので，軽量なニッケルカドミウム電池にも安定に充電 ができるようになった。 電池の充電電流値に対応し，内部発熱量によって電池の端子電圧が変化するの で，ニッケルカドミウム電池を使用した場合に電池の端子電圧値によって充電完 了を容易に判定できる。 電池の充電が完了すると自動的に電池電流が流れないように制御するので，電 池を過充電することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に基づくエンジン式発電機の補機類系統
用電源装置の実施例を説明する概要構成ブロック図であ
る。

【図２】図１に示すエンジン式発電機の補機類系統用電
源装置の主要機能の働きを説明する概要タイムフロ−図
である。

【図３】従来のエンジン式発電機の補機類系統用電源装
置例を説明する概要構成ブロック図である。

【符号の説明】

１：エンジン ２：発電機 ３：整流回路 １０：自動電圧調節手段 １１：電流制御素子（スイッチング素子） １２：スイッチ手段 １２ａ：充電電流指令値入力回路 １２ｂ：ゼロ電流指令値入力回路 １２ｃ：充電完了信号入力回路 ２１ａ〜２１ｎ：補機 ２２：制御装置 ２３：電池 ２４：電流値検出手段（ＤＣＣＴ）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される補機類に対す
   る電流供給機能と電池を備えた発電機において，上記補
   機類と電池の充電電流を供給する自動電圧調節手段と，
   電池の電流値を検出する電流値検出手段と，該検出手段
   により検出された電池の電流値と別に設定した充電電流
   指令値とを比較し，該比較結果の偏差値によって前記自
   動電圧調節手段の出力電圧値を制御する電流制御手段と
   を備え，発電電圧値または前記電池に並列接続する補機
   類の電流値に影響されないで該電池に所定値の充電電流
   を供給するようにしたことを特徴とするエンジン式発電
   機の補機類系統用電源装置。