JPH1141992A - エンジン駆動発電及び蓄電池による混合給電システム - Google Patents

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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷条件に対する電気供給能力を向上し、充
電の不便さを解消することができ、もってシステム運転
の機能性を向上させることができ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を得る。 【解決手段】 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、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ため、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、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う。

Description

【発明の詳細な説明】
【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B
AT101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BAT1
01の出入力端と駆動制御器CD101または変流器I
VT101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CCU10
1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SPD
101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M
101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BA
T101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C
CU101、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−A Converte
r)及びアナログーディジタル転換器(A−D Con
verter)、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G1
01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CCU1
01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G1
01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G1
01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R
G101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G1
01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S
SW101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M
101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G10
1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R
G101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G1
01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Z
101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RG10
1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 (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン発電機を補助電源として使用
    し、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、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であ
    る、(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、蓄電池へ充電する機能、
    (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
    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
    トの運転を止める機能、(11)前述の機能(2)
    (6)の充電運転機能に於いて、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機能、
    (12)前述の機能(2)(6)の充電運転機能に於い
    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
    力させる機能、(13)前述の機能(2)(6)の充電
    運転機能に於いて、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
    える機能、(14)前述の機能(1)、(2)、
    (6)、(8)、(9)の運転機能に於いて、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
    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、 のいずれかの機能を有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。
  2. 【請求項2】 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次蓄電池である蓄電池と、 蓄電状態測定装置BCD101であって、蓄電池BAT
    101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
    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、及び蓄電池へ充電する発電機と、 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、更に進んでエンジン・セットIC
    E101の回転速度及び 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、エンジン燃料の信容存
    に供され、燃料タンクTK101とエンジン・セットI
    CE101の間は燃料パイプ及び燃料供給サーボ装置F
    C101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M10
    0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、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M1
    01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
    ことができる負荷モータと、 補助電源B+であって、システム中の蓄電池BAT10
    1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CCU1
    01、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FE
    C−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
    供するものであるり、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補助電源と、 中央制御ユニットCCU101であって、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及びアナログーディジタル転換器、
    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G1
    01、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。
  3. 【請求項3】 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CR
    101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し、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。
  4. 【請求項4】 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CR
    101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。
  5. 【請求項5】 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CR
    101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。
  6. 【請求項6】 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CR
    101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G
    101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。
  7. 【請求項7】 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CR
    101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SSW
    101)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RG10
    1(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G10
    1から蓄電池への充電状態及び蓄電池から負荷モータM
    101(またはその他負荷)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。
  8. 【請求項8】 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。
  9. 【請求項9】 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。
  10. 【請求項10】 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
    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。
  11. 【請求項11】 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、または電気の出力を減らすよ
    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。
  12. 【請求項12】 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、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
    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。
  13. 【請求項13】 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。
  14. 【請求項14】 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、発電機G
    101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、負荷が
    運転方向に慣性空回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
    わせて、この場合、片方向伝動クラッチSWC100は
    空回転に呈れ、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SW
    C101は空回転に呈れ、上記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
    の空回転状態に等しく、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。
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