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Description
本発明は、エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタと、キャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機に関するものである。 According to the present invention, an alternator driven by an engine to generate alternating current, a converter converting the alternating current generated by the alternator into a direct current, a capacitor storing the direct current converted by the converter as charge, and a capacitor are charged. The present invention relates to a generator having an inverter which converts an electric charge into an alternating current of an arbitrary frequency and supplies the alternating current to a load.
従来、特許文献１に記載されているように、エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタと、キャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機が広く使用されている。
そして、負荷を始動した時に発生する突入電流を供給するためにキャパシタを利用することも特許文献２に記載されている。
Conventionally, as described in Patent Document 1, an alternator driven by an engine to generate an alternating current, a converter converting the alternating current generated by the alternator into a direct current, and a direct current converted by the converter as a charge 2. Description of the Related Art A generator having a capacitor for storing electricity and an inverter for converting charge stored in the capacitor into alternating current of an arbitrary frequency and supplying the alternating current to a load is widely used.
Patent Document 2 also describes using a capacitor to supply an inrush current generated when starting a load.
しかしながら、従来の発電機には、次のような問題があった。
すなわち、負荷を始動した時に発生する突入電流は、キャパシタにより供給しているが、キャパシタの容量を大きくしなければならず、コストアップする問題があった。
However, the conventional generator has the following problems.
That is, although the inrush current generated when starting the load is supplied by the capacitor, it is necessary to increase the capacity of the capacitor, resulting in a problem of cost increase.
本発明は、上記課題を解決して、比較的小さな容量のキャパシタを備える発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a generator provided with a capacitor of a relatively small capacity.
上記目的を達成するために、本発明の発電機は、次の構成を有している。
（１）エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタと、キャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機において、エンジンが備える始動用バッテリが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、キャパシタに接続されていること、負荷が始動するとき突入電力が所定時間流れ、所定時間におけるピーク時の突入電力をキャパシタから供給し、所定時間におけるピーク時以降の突入電力を始動用バッテリから供給すること、
を特徴とする。
（２）エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタと、キャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機において、エンジンが備える始動用バッテリが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、キャパシタに接続されていること、負荷が始動するときの突入電力を、キャパシタ、及び始動用バッテリから供給すること、発電機が保管状態にあって、エンジンが長時間非稼働状態の時に、キャパシタが始動用バッテリを充電すること、を特徴とする。
In order to achieve the above object, the generator of the present invention has the following configuration.
(1) An alternator driven by an engine to generate alternating current, a converter for converting alternating current generated by the alternator into direct current, a capacitor for storing the direct current converted by the converter as charge, and a capacitor in an electrical machine with an inverter for supplying the converted into alternating current of an arbitrary frequency load charges, the starter battery with the engine via a bidirectional DC / DC converter, connected to the capacitor, the load The rush power flows for a predetermined time when the engine starts, the rush power at the peak at the predetermined time is supplied from the capacitor, and the rush power after the peak at the predetermined time is supplied from the starting battery,
It is characterized by
(2) An alternator driven by the engine to generate alternating current, a converter converting the alternating current generated by the alternator into direct current, a capacitor storing the direct current converted by the converter as charge, and a capacitor In a generator having an inverter for converting charge into alternating current of any frequency and supplying it to a load, a starting battery provided in an engine is connected to a capacitor via a bidirectional DC / DC converter; Supplying inrush power from the capacitor and the battery for starting when the engine starts, and for the capacitor to charge the battery for starting when the generator is in storage and the engine is not in operation for a long time. It features.
本発明の発電機は、次のような作用、効果を奏する。
（１）エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタと、キャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機において、エンジンが備える始動用バッテリが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、キャパシタに接続されていること、負荷が始動するとき突入電力が所定時間流れ、所定時間におけるピーク時の突入電力をキャパシタから供給し、所定時間におけるピーク時以降の突入電力を始動用バッテリから供給すること、を特徴とするので、負荷の突入電力に対して始動用バッテリの電力を活用できるため、キャパシタの容量を比較的小さくでき、コストダウンを実現できる。また、始動用バッテリの充電を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介してキャパシタから行うことができるため、始動用バッテリの充電のための専用のオルタネータが不要となり、コストダウンを実現できる。
The generator of the present invention has the following actions and effects.
(1) An alternator driven by an engine to generate alternating current, a converter for converting alternating current generated by the alternator into direct current, a capacitor for storing the direct current converted by the converter as charge, and a capacitor in an electrical machine with an inverter for supplying the converted into alternating current of an arbitrary frequency load charges, the starter battery with the engine via a bidirectional DC / DC converter, connected to the capacitor, the load Since the inrush power flows for a predetermined time when the engine starts, the inrush power at the peak in the predetermined time is supplied from the capacitor, and the inrush power after the peak in the predetermined time is supplied from the starting battery. Capacity of the capacitor, because the power of the starting battery can be used for the inrush power of the Relatively can be reduced, it can be realized cost reduction. In addition, since the charging of the starting battery can be performed from the capacitor via the bidirectional DC / DC converter, a dedicated alternator for charging the starting battery is not necessary, and cost reduction can be realized.
（２）エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタと、キャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機において、エンジンが備える始動用バッテリが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、キャパシタに接続されていること、負荷が始動するときの突入電力を、キャパシタ、及び始動用バッテリから供給すること、発電機が保管状態にあって、エンジンが長時間非稼働状態の時に、キャパシタが始動用バッテリを充電すること、を特徴とするので、発電機を長期間保管している場合でも、始動用バッテリの電圧を所定電圧以上に保つことができるため、始動用バッテリが自然放電により劣化するのを防止することができる。 (2) An alternator driven by the engine to generate alternating current, a converter converting the alternating current generated by the alternator into direct current, a capacitor storing the direct current converted by the converter as charge, and a capacitor In a generator having an inverter for converting charge into alternating current of any frequency and supplying it to a load, a starting battery provided in an engine is connected to a capacitor via a bidirectional DC / DC converter; Supplying inrush power from the capacitor and the battery for starting when the engine starts, and for the capacitor to charge the battery for starting when the generator is in storage and the engine is not in operation for a long time. As it is characterized, even when the generator is stored for a long time, the voltage of the starting battery is set to a predetermined voltage It is possible to keep the above, it is possible to starter battery is prevented from being deteriorated by natural discharge.
本発明の発電機の一実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る発電機１の回路構成を説明する図である。
発電機１は、負荷２０に接続している。負荷２０は、例えば建設現場の送風機や排水ポンプのように、商用電力の受電が困難な場所で使用され、発電機を内蔵しないものである。発電機１は、エンジン２、オルタネータ３、コンバータ４、キャパシタ５、三相インバータ６（インバータの一例）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７、始動用バッテリ８、セルモータ９、ＥＣＵ１０、及び、制御装置１１を備え、負荷２０に電力を供給する。
One embodiment of a generator of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a circuit configuration of a generator 1 according to an embodiment of the present invention.
The generator 1 is connected to a
具体的に説明すると、発電機１は、エンジン２の駆動軸にオルタネータ３が接続している。エンジン２には、セルモータ９が接続している。セルモータ９は、発電機１がＯＮ状態にされたときに、始動用バッテリ８から電力を供給されてエンジン２に始動時の回転力を付与する。セルモータ９とエンジン２には、エンジン制御装置であるＥＣＵ１０が接続している。ＥＣＵ１０には、制御装置１１が接続し、セルモータ９やエンジン２の動作を制御する。
オルタネータ３には、コンバータ４が接続している。オルタネータ３は、エンジン２の回転数に比例して電気を発生し、その交流電流がコンバータ４により直流電流に変換される。コンバータ４には、直流電流を電荷として蓄電するキャパシタ５、及び、直流電流を任意の周波数の交流電流に変換し、負荷２０に供給する三相インバータ６が接続している。キャパシタ５は、三相インバータ６にも接続している。
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、コンバータ４と三相インバータ６と始動用バッテリ８に接続している。コンバータ４から出力される直流電圧は、例えば３５０Ｖであるのに対し、始動用バッテリ８のバッテリ電圧は例えば１００Ｖである。そのため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、始動用バッテリ８から三相インバータ６へ電流を流す場合には、始動用バッテリ８から出力される電圧を約３５０Ｖに昇圧する。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、コンバータ４から始動用バッテリ８に電流を流す場合には、コンバータ４から出力される電圧を約１００Ｖに降圧する。更に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、キャパシタ５に接続し、キャパシタ５に蓄電された電荷を始動用バッテリ８に供給する経路を形成する。
制御装置１１は、キャパシタ５と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７とＥＣＵ１０に接続している。制御装置１１は、制御手段１１ａを有している。
Specifically, in the generator 1, the alternator 3 is connected to the drive shaft of the engine 2. A
A
The bidirectional DC / DC converter 7 is connected to the
The
次に、制御手段１１ａの内容を説明する。図２は、制御手段１１ａの内容を示すフローチャートである。ステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）において、発電機１がＯＮされると、制御装置１１が起動する。Ｓ２において、制御装置１１は、キャパシタ５の蓄電量を確認し、キャパシタ５の蓄電量が所定値未満であるか否かを判断する。ここで、所定値とは、負荷２０が始動するときに、オルタネータ３が発電する電力だけでは不足する電力を供給するのに必要な蓄電量をいう。
Next, the contents of the control means 11a will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the control means 11a. When the generator 1 is turned on in step 1 (hereinafter abbreviated as “S1”), the
キャパシタ５の蓄電量が所定値未満である場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、負荷２０を始動させることができない恐れがある。そこで、Ｓ３において、制御装置１１は、ＥＣＵ１０にエンジン２の始動指令を出し、セルモータ９を始動させた後、Ｓ４において、エンジン２を始動させる、その後、Ｓ５において、オルタネータ３が発電した交流電流によるキャパシタ５への充電を行う。この動作は、エンジン２が始動した後にオルタネータ３が発電した交流電流を、コンバータ４が制御することにより行う。キャパシタ５の蓄電量が所定値を超えていない場合（Ｓ６：ＮＯ）、充電を継続する。
If the storage amount of the capacitor 5 is less than the predetermined value (S2: YES), there is a possibility that the
キャパシタ５の蓄電量が所定値を超えた場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、Ｓ７において、始動用バッテリ８の蓄電量が所定値未満であるか否かを判断する。ここで、所定値とは、負荷２０が始動するときに、オルタネータ３が発電する電力だけでは不足する電力を供給するのに必要な蓄電量をいう。
If the storage amount of the capacitor 5 exceeds the predetermined value (S6: YES), it is determined in S7 whether the storage amount of the
始動用バッテリ８の蓄電量が所定値未満である場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、負荷２０を始動させることができない恐れがある。そこで、Ｓ８において、エンジン２が動作中であるか否かを判断し、動作中でない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ９において、制御装置１１はＥＣＵ１０に対してエンジン２の始動指令を出し、セルモータ９を始動させた後、Ｓ１０において、エンジン２を始動させる。その後、Ｓ１１において、オルタネータ３が発電した交流電流による始動用バッテリ８への充電を行う。この動作は、オルタネータ３が発電した交流電流を、コンバータ４および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が制御することにより行う。始動用バッテリ８の蓄電量が所定値を超えていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、充電を継続する。
If the storage amount of the
始動用バッテリ８の蓄電量が所定値を超えた場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３において、制御装置１１が負荷始動許可表示を行う。これにより、作業者は、負荷２０を始動できる状態であることを認識する。負荷始動許可表示は、例えば、ランプの点灯やメッセージ表示等により行う。また、表示に変えて、或いは、表示と共に、負荷始動が許可された旨をブザー音や音声メッセージにより報知するようにしても良い。
If the storage amount of the
エンジン２が動作中である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、Ｓ１５において時間のカウントを行い、Ｓ１６において負荷２０が始動されているか否かを判断する。負荷２０が始動されていなかった場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、エンジン２を停止する。これにより、燃料消費量が低減される。ここで、カウントする時間は、負荷始動許可表示後すぐに負荷２０を始動することを想定した場合に、作業者が余裕をもって操作を行える程度の時間とする。一方、時間のカウント中に負荷２０が始動された場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、エンジン２の動作を継続する。
よって、発電機１は、キャパシタ５と始動用バッテリ８が発電機１をＯＮされる前に自然放電等により蓄電量を低減している場合でも、負荷２０が始動する前に、エンジン２を始動して負荷２０の始動に必要な電力をキャパシタ５と始動用バッテリ８に充電するので、負荷２０を確実に始動させることができる。
If the engine 2 is in operation (S14: YES), time is counted in S15, and it is determined in S16 whether the
Therefore, the generator 1 starts the engine 2 before the
次に、負荷始動後の電力状態を説明する。図３は、電力状態を説明するフローチャートである。
Ｓ２１において、例えば作業者が負荷始動許可表示を見て負荷２０を始動させると、Ｓ２２において、キャパシタ５から三相インバータ６を介して負荷２０に電力が供給される。エンジン２が動作中の場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｓ２４において、オルタネータ３が発電した電力が、三相インバータ６を介して負荷２０に供給され、更に、Ｓ２８において、始動用バッテリ８から負荷２０へ電力が供給される。一方、Ｓ２３において、エンジン２が停止中であれば（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２５からＳ２６において、制御装置１１が、ＥＣＵ１０に対してエンジン２の始動指令を出し、セルモータ９が始動用バッテリ８から電力を供給されて始動し、エンジン２を始動させる。このようにエンジン２が始動した場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、Ｓ２７において、オルタネータ３の発電電力をコンバータ４、三相インバータ６を介して負荷２０へ電力を供給し、更に、Ｓ２８において、キャパシタ５とオルタネータ３では不足する電力を始動用バッテリ８から負荷２０へ供給する。なお、始動用バッテリ８から三相インバータ６へ電力を供給する場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が１００Ｖのバッテリ電圧を３５０Ｖまで昇圧するので、負荷２０が安定して駆動する。
Next, the power state after load start will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating the power state.
For example, when the worker sees the load start permission display and starts the
上記のように、発電機１は、エンジン２の動作時に、キャパシタ５と別に始動用バッテリ８から負荷２０へ電力供給可能するので、キャパシタ５をコンパクトにできる。また、エンジン２及びオルタネータ３の大きさを負荷２０の定常運転に必要な負荷電力に合わせて選定できる。よって、上記発電機１によれば、装置サイズがコンパクトになり、設置スペースを小さくできる。また、発電機１は、キャパシタ５の大電流を瞬間的に放出できる特性と始動用バッテリ８の少電流を時間をかけて放出する特性の双方を活かし、ピーク時の突入電力をキャパシタ５で補い、ピーク時以降の突入電力を始動用バッテリで補うことで、負荷２０が始動するときの電力不足を回避できる。
As described above, since the generator 1 can supply power from the starting
その後、Ｓ２９において、制御装置１１が、三相インバータ６から負荷２０に出力する電圧を検出し、負荷２０が定常運転を開始したか否かを確認する。負荷２０が定常運転を開始するまでは（Ｓ２９：ＮＯ）、オルタネータ３と始動用バッテリ８から負荷２０に電力を供給する。
Thereafter, in S29, the
一方、負荷２０が定常運転を開始した場合には（Ｓ２９：ＹＥＳ）、Ｓ３０において、制御装置１１が、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御し、始動用バッテリ８から負荷２０への給電を停止する。この時点において、エンジン２は始動時運転し、オルタネータ３が負荷２０の定常運転に必要な電力より大きい電力を発電している。そのため、オルタネータ３が発電する電力が余る。一方、キャパシタ５は、突入電力を供給したことにより蓄電量が減少している。そのため、Ｓ３１において、余剰電力は、コンバータ４からキャパシタ５に供給され、電荷としてキャパシタ５に充電される。これにより、キャパシタ５の電圧が上昇する。
On the other hand, when the
そして、Ｓ３２において、制御装置１１は、キャパシタ５の電圧を検出し、キャパシタ５がフル充電されたか否かを確認する。この動作は、制御装置１１がキャパシタ５の電圧を監視することにより行う。制御装置１１は、キャパシタ５の電圧がコンバータ４の最大出力電圧より小さい場合には、キャパシタ５がフル充電されていないので（Ｓ３２：ＮＯ）、エンジン２に始動時運転を継続させ、キャパシタ５に充電し続ける。
Then, in S32, the
一方、キャパシタ５の電圧がコンバータ４の最大出力電圧に一致すると、キャパシタ５がフル充電されているので（Ｓ３２：ＹＥＳ）、その時点で、キャパシタ５が充電されなくなる（Ｓ３３）。そこで、Ｓ３４において、制御装置１１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御し、余剰電力をコンバータ４から始動用バッテリ８に供給して始動用バッテリ８を充電する。このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が、始動用バッテリ８に印加される電圧を制御するため、始動用バッテリ８が破損しない。始動用バッテリ８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が始動用バッテリのフル充電を検出するまでの間（Ｓ３５：ＮＯ）、充電を継続される。
On the other hand, when the voltage of capacitor 5 matches the maximum output voltage of
一方、制御装置１１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して始動用バッテリ８がフル充電されたことを検出すると（Ｓ３５：ＹＥＳ）、Ｓ３６において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を待機状態にし、始動用バッテリ８の充電を停止する。そして、Ｓ３７において、制御装置１１は、ＥＣＵ１０に対してエンジン２の回転数を下げる指令を出力する。これにより、エンジン２は、始動時運転を行う場合より回転数が下がった状態で、定常運転する。定常運転時の回転数は、負荷２０が定常運転するのに必要な電力をオルタネータ３が発電するように設定される。
On the other hand, when the
次に、上記構成を有する発電機１の作用及び効果について説明する。図４に、発電機１の運転状態の一例を説明する図を示す。図５に、図１に記載する発電機の運転状態の別例を説明する図を示す。図４及び図５の（ａ）の縦軸は、負荷２０が必要とする負荷電力を示し、横軸は、時間を示す。図４及び図５の（ｂ）の縦軸は、オルタネータ３が発電する発電電力を示し、横軸は、時間を示す。図４及び図５の（ｃ）の縦軸は、キャパシタ５に充電され、又は、キャパシタ５から供給される電力を示し、横軸は時間を示す。図４及び図５の（ｄ）の縦軸は、始動用バッテリ８に充電され、又は、始動用バッテリ８から供給される電力を示し、横軸は時間を示す。図４及び図５の（ａ）〜（ｄ）の縦軸に示す電力は、突入電力のピーク値を１００％とした場合の割合で示している。
Next, the operation and effects of the generator 1 having the above configuration will be described. FIG. 4 is a view for explaining an example of the operating state of the generator 1. FIG. 5 shows a diagram for explaining another example of the operating state of the generator shown in FIG. The vertical axis of (a) of FIG. 4 and FIG. 5 indicates the load power required by the
まず、エンジン２が停止した状態で負荷２０を始動する場合について、図４を参照して説明する。
ｔ１は、負荷２０が始動するタイミングを示す。例えば、負荷２０が停止状態から始動すると、突入電力が例えば７〜８秒間流れる。突入電力は、負荷２０の始動直後にピークとなり、その後徐々に減少する。ピーク時の突入電力は、キャパシタ５から１００％供給されている。
First, the case where the
t1 indicates the timing at which the
ｔ２は、始動用バッテリ８がアシストを開始するタイミングを示す。始動用バッテリ８は、負荷２０が始動するときにセルモータ９に電力を供給するので、エンジン２の始動後に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して負荷２０へ電力を供給する。つまり、オルタネータ３と始動用バッテリ８は、ほぼ同時に負荷２０への給電を開始する。キャパシタ５が電力を供給できる状態では、負荷２０の突入電力は、オルタネータ３とキャパシタ５と始動用バッテリ８から供給される。その後、キャパシタ５が電力供給できない状態になると、負荷２０の突入電力はオルタネータ３と始動用バッテリ８から供給される。よって、負荷２０は、安定して始動できる。
t2 shows the timing when the starting
ｔ３は、負荷２０が定常運転を開始するタイミングを示す。例えば、負荷２０は、定常運転を開始すると、負荷電力が突入電力のピーク値に対して１０％程度になる。これに対して、オルタネータ３が発電する電力は、突入電力のピーク値に対して２０％程度である。よって、負荷２０が定常運転を開始すると、オルタネータ３が発電する電力が余る。そこで、オルタネータ３の余剰電力（突入電力のピーク値に対して１０％程度の電力）を電荷としてキャパシタ５に充電する。
t3 indicates the timing at which the
ｔ４は、キャパシタ５への充電を終了するタイミングを示す。キャパシタ５がフル充電されると、キャパシタ５への充電が終了し、オルタネータ３の余剰電力が始動用バッテリ８に充電される。尚、始動用バッテリ８は、必ずキャパシタ５より後に充電される。なぜなら、キャパシタ５にはオルタネータ３の余剰電力が勝手に流れ込むため、負荷電力が小さくなった時点で充電が始まっており、その結果、余剰電力がキャパシタ５に充電されていることが、オルタネータ３の出力に余裕がある判断基準となるためである。また、キャパシタ５の充電状態が三相インバータ６の入力電圧に関わるので、三相インバータ６の最低入力電圧以上を余裕を持って維持するためである。
t4 shows the timing which complete | finishes the charge to the capacitor 5. FIG. When the capacitor 5 is fully charged, the charging of the capacitor 5 is completed, and the surplus power of the alternator 3 is charged in the starting
ｔ５は、始動用バッテリ８への充電を終了するタイミングを示す。始動用バッテリ８の充電が終了すると、エンジン２の回転数が下げられ、オルタネータ３が発電する電力が、定常運転する負荷２０が必要とする負荷電力とほぼ一致する。よって、負荷２０が定常運転する場合の燃料消費量が抑制される。
t5 shows the timing which complete | finishes charge to the
次に、エンジン２の動作中に負荷２０が始動する場合について、図５を参照して説明する。
ｔ１１は、負荷始動前にキャパシタ５に充電するタイミングを示す。
例えば、発電機１は、エンジン２の停止中に、キャパシタ５と始動用バッテリ８が自然放電する。この状態で負荷２０をＯＮすると、発電機１から負荷２０に突入電力を供給できない恐れがある。そこで、エンジン２を始動させる。キャパシタ５の蓄電量が低下しているため、オルタネータ３が発生する電力がキャパシタ５に供給され、キャパシタ５が充電される。
Next, the case where the
t11 shows the timing of charging the capacitor 5 before the load start.
For example, in the generator 1, while the engine 2 is stopped, the capacitor 5 and the starting
ｔ１２は、負荷始動前に始動用バッテリ８に充電するタイミングを示す。
キャパシタ５の蓄電量が所定値以上になると、キャパシタ５の充電が終了する。始動用バッテリ８の蓄電量も低下しているので、エンジン２が動作する状態で、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が始動用バッテリ８への充電を開始する。
t12 indicates the timing for charging the starting
When the storage amount of the capacitor 5 becomes equal to or more than a predetermined value, charging of the capacitor 5 is completed. Since the storage amount of the starting
ｔ１３は、始動用バッテリ８の充電を終了するタイミングを示す。
始動用バッテリ８の蓄電量が所定値以上になると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が始動用バッテリ８への充電を終了する。この時点では、キャパシタ５と始動用バッテリ８の充電が終了し、負荷２０が始動していないため、エンジン２が動作していても、オルタネータ３の出力電力はゼロになる。
t13 shows the timing which complete | finishes charge of the
When the storage amount of the starting
ｔ１４は、エンジン２が動作している状態で負荷２０が始動するタイミングを示す。
エンジン２は、キャパシタ５と始動用バッテリ８の充電が終了した後、所定時間が経過するまで動作し続ける。負荷２０が、その所定時間内に始動すると、オルタネータ３の発電電力（例えば突入電力のピーク値に対して２０％の電力）が負荷２０に供給される。また、オルタネータ３だけでは不足する電力（例えば突入電力のピーク値に対して８０％の電力）がキャパシタ５から供給される。
t14 shows the timing which load 20 starts in the state where engine 2 is operating.
After charging of the capacitor 5 and the starting
ｔ１５は、始動用バッテリ８がアシストを開始するタイミングを示す。
始動用バッテリ８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７が始動する分、オルタネータ３より遅れて負荷２０に給電を開始する。始動用バッテリ８は、キャパシタ５とオルタネータ３だけでは不足する電力を負荷２０に供給する。
ｔ１６〜ｔ１８は、図４のｔ３〜ｔ５と同様であるので、説明を省略する。
t15 shows the timing when the starting
The start-up
Since t16 to t18 are the same as t3 to t5 in FIG. 4, the description will be omitted.
ところで、例えば、建設現場の送風機や排水ポンプは、現場を移動する場合、数週間から数ヶ月に渡って長期保管されることがある。この場合、始動用バッテリ８及びキャパシタ５は、エンジン２の停止時にはフル充電されていても、長期保管中に自然放電してしまう恐れがある。
By the way, for example, a blower or a drainage pump at a construction site may be stored for a long time from several weeks to several months when traveling on the site. In this case, even if the starting
始動用バッテリ８は、蓄電量が低下した場合、劣化してしまう恐れがある。一方、キャパシタ５は、蓄電量が低下しても劣化が起こらない。そこで、発電機１は、保管中に自然放電により始動用バッテリ８の蓄電量が劣化の恐れのある領域まで低下する前に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７によりキャパシタ５から始動用バッテリ８に充電を行う。そのため、発電機１は、長期保管後であっても、セルモータ９を駆動してエンジン２を始動させることができる。
The starting
以上説明したように、本実施形態の発電機１は、エンジン２により駆動され交流電流を発電するオルタネータ３と、オルタネータ３が発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータ４と、コンバータ４で変換された直流電流を電荷として蓄電するキャパシタ５と、キャパシタ５に充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給する三相インバータ６とを有する発電機１において、エンジン２が備える始動用バッテリ８が、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して、キャパシタ５に接続されていること、負荷２０が始動するときの突入電力を、キャパシタ５及び始動用バッテリ８から供給すること、を特徴とするので、負荷２０の突入電力に対して始動用バッテリ８の電力を活用できるため、キャパシタ５の容量を比較的小さくでき、コストダウンを実現できる。また、始動用バッテリ８の充電を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してキャパシタ５から行うことができるため、始動用バッテリ８の充電のための専用のオルタネータが不要となり、コストダウンを実現できる。
As described above, the generator 1 of this embodiment includes the alternator 3 driven by the engine 2 to generate alternating current, the
また、本実施形態の発電機１は、発電機１が保管状態にあって、エンジン２が長時間非稼働状態の時に、キャパシタ５が始動用バッテリ８を充電すること、を特徴とするので、発電機１を長期間保管している場合でも、始動用バッテリ８の電圧を所定電圧以上に保つことができるため、始動用バッテリ８が自然放電により劣化するのを防止することができる。
Further, the generator 1 of the present embodiment is characterized in that the capacitor 5 charges the starting
本発明の発電機は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、始動時運転及び定常運転時に一定の電圧を出力するようにしたが、エンジン２を負荷２０に追従して運転するようにしても良い。この場合、キャパシタ５及び始動用バッテリ８がフル充電されるまでは、オルタネータ３が負荷２０の定常運転に必要な負荷電力より大きい電力を発電するようにエンジン２の出力を設定することが好ましい。
例えば、上記実施形態では、キャパシタ５がフル充電された後に始動用バッテリ８の充電を開始したが、キャパシタ５の電圧が一定値以上に回復した時点で始動用バッテリ８の充電を開始しても良い。
The generator of the present invention is not limited to the above embodiment, and various applications are possible.
For example, in the above embodiment, a constant voltage is output at the time of start-up operation and steady operation, but the engine 2 may be operated following the
For example, although charging of the starting
１ 発電機
２ エンジン
３ オルタネータ
４ コンバータ
５ キャパシタ
６ 三相インバータ（インバータの一例）
７ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
８ 始動用バッテリ
２０ 負荷
1 Generator 2 Engine 3
7 Bidirectional DC /
Claims (2)
前記エンジンが備える始動用バッテリが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、前記キャパシタに接続されていること、
前記負荷が始動するとき突入電力が所定時間流れ、前記所定時間におけるピーク時の前記突入電力を前記キャパシタから供給し、前記所定時間におけるピーク時以降の前記突入電力を前記始動用バッテリから供給すること、
を特徴とする発電機。 An alternator driven by an engine to generate alternating current, a converter converting the alternating current generated by the alternator into a direct current, a capacitor storing the direct current converted by the converter as charge, and the capacitor being charged In a generator having an inverter which converts charge into alternating current of any frequency and supplies it to a load,
A starting battery provided in the engine is connected to the capacitor via a bidirectional DC / DC converter;
When the load starts up, rush power flows for a predetermined time, and the rush power at the peak in the predetermined time is supplied from the capacitor, and the rush power after the peak at the predetermined time is supplied from the starting battery ,
A generator characterized by
前記エンジンが備える始動用バッテリが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、前記キャパシタに接続されていること、
前記負荷が始動するときの突入電力を、前記キャパシタ、及び前記始動用バッテリから供給すること、
発電機が保管状態にあって、前記エンジンが長時間非稼働状態の時に、前記キャパシタが前記始動用バッテリを充電すること、
を特徴とする発電機。 An alternator driven by an engine to generate alternating current, a converter converting the alternating current generated by the alternator into a direct current, a capacitor storing the direct current converted by the converter as charge, and the capacitor being charged In a generator having an inverter which converts charge into alternating current of any frequency and supplies it to a load,
A starting battery provided in the engine is connected to the capacitor via a bidirectional DC / DC converter;
Supplying inrush power from the capacitor and the starting battery when the load starts;
The capacitor charging the starting battery when the generator is in storage and the engine has been inactive for an extended period of time;
A generator characterized by
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