JPH0562154U - バッテリ内蔵エンジン式発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 バッテリの初期充電を外部電源から行なう時
外部電源の極性誤接続があっても、素子破壊等のトラブ
ルを防ぐ。 【構成】 エンジン式交流発電機の主回路と制御回路と
を有し、主回路は、順変換回路と、平滑用コンデンサ３
２と、逆変換回路と、ＬＣフィルタと、装置出力端子Ｔ
Ｏ１、ＴＯ２とを備え、順変換回路と逆変換回路は逆並
列ダイオードを有するトランジスタのブリッジ回路であ
り、エンジン始動時、平滑用コンデンサ３２に、内蔵の
バッテリの電圧を昇圧印加して当該バッテリと平滑用コ
ンデンサ３２、および発電機をエンジンスタータとして
用いるものであって、内蔵バッテリの充電電力は外部電
源１００、２００から出力端子ＴＯ１、ＴＯ２或は別に
設けた充電端子ＴＢ１、ＴＢ２より取り込むバッテリ内
蔵エンジン式発電装置において、充電端子ＴＢ１、ＴＢ
２は出力端子ＴＯ１、ＴＯ２に並列に設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、バッテリ内蔵エンジン式発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は、本出願人等が先に提案したバッテリ内蔵エンジン式発電装置を回路図 で示したものである。同図において、１０はタービンエンジンＥＧ、２０は３相 の永久磁石式交流発電機ＳＧ、３１は逆変換機能を有する順変換回路、３２は電 解コンデンサＣＤ、３３逆変換回路、ＵＯ１、ＵＯ２は交流側接続点、３４はリ アクトルＬｏ、３５はコンデンサＣｏ、ＴＯ１、ＴＯ２は装置出力端子、５０は 制御回路である。３１〜３５は主回路を構成している。

【０００３】 順変換回路３１は逆並列ダイオードＤＢを有する６箇のトランジスタＱＢをブ リッジ接続して構成されており、交流発電機ＳＧがエンジンＥＧによって駆動さ れる発電動作時には、３相全波整流回路を構成する６箇のダイオードＤＢが交流 発電機ＳＧの３相出力を整流し、直流電力に変換する。逆変換回路３３はフライ ホイルダイオードＤＲ１〜ＤＲ１をそれぞれ有するトランジスタＱ１〜Ｑ４をを ブリッジ接続して構成されたＰＷＭ方式の逆変換回路（単相正弦波ＰＷＭインバ ータ）であって、制御回路５０の逆変換制御部５２から制御パルスＳ２を受けて 、交流発電機ＳＧが発電動作をしている時の上記直流電力を単相の交流電力に変 換する。この単相の交流電力は交流側端子ＵＯ１、ＵＯ２から送り出され、リア クトル３４、コンデンサ３５からなるＬＣフィルタで平滑されて、装置出力端子 ＴＯ１、ＴＯ２を介し図示しない負荷に供給される。交流発電機ＳＧの発電動作 時、６箇のダイオードＤＢ、電解コンデンサ３２、逆変換回路３３は電圧型イン バータを構成する。

【０００４】 装置の交流出力回路には、短絡用スイッチＳＷ２を並列に持つ突入電流防止用 の電流制限抵抗３６と短絡スイッチＳＷ２を有する初期充電回路が挿入されてい る。１００は一般家庭の１００ボルト用コンセントを示している。

【０００５】 本実施例のバッテリＢＡＴＴは、ＬＣフィルタを構成しているリアクトルＬｏ ３４とコンデンサＣｏ３５の相互接続点（装置出力端子ＴＯ２）と電解コンデン サＣＤ３２の負極側（負極Ｎ）との間に、正極側をリアクトルＬｏ３４側にして スイッチＳＷ１を介して挿入され、このバッテリＢＡＴＴを充電するためのバッ テリ充電器６１が正極ＰとバッテリＢＡＴＴの正極側との間に挿入されている。 上記スイッチＳＷ１はバッテリＢＡＴＴ４１とリアクトルＬｏ３４との間に挿入 されており、両者の接続点から突き合わせダイオードの一方ダイオードＤ１を通 して電力が取り出されるとともに正極Ｐから他方ダイオードＤ２を通して電力が 取り出され、取り出された電力は制御回路用電源部６２に供給される。この電源 部６２は制御回路５０内にある各制御部を駆動するための電力を生成する。６３ は電圧検出器であって、コンデンサ３２の電圧を検出し、この検出した電圧値を 制御用データとして制御回路５０に入力する。

【０００６】 このエンジン式発電装置は、装置出力端子ＴＯ１、ＴＯ２を家庭用コンセント に接続するだけで、制御装置内で、制御用の電源が自動的に確立し、この電源に よりバッテリ充電系が駆動され、家庭用コンセントから充電電力を取り込んでバ ッテリが自動充電される構成を持つもので、バッテリ初期充電を当該バッテリを 内蔵したままで、従来に比して著しく簡便に行なうことができる利点がある。

【０００７】 しかしながら、この種のエンジン式発電装置は装置全体の小形軽量化のため、 内蔵するバッテリの容量は必要最小限の容量にして可及的に小形・軽量のバッテ リを搭載するので、屋外等の家庭用１００ボルト電源が無い所では、バッテリ充 電装置を駆動するための電源をバッテリから得ることができない場合があるとい う問題がある。

【０００８】 即ち、発電装置がＡＣ１００ボルトを出力するためには、平滑用コンデンサ３ ２の電圧Ｖ_cdは、Ｖ_cd＞１４０ボルト必要であるが、そのためには通常運転時の 発電機２０の電圧が相応に高い値となるので、内蔵バッテリの電圧Ｖ_B は高い方 が有利であり、Ｖ_B としては、例えばＶ_B ＝１２ボルトよりはＶ_B ＝２４ボルト を選択する。しかし、バッテリ充電器は、Ｖ_dc＞バッテリ端子電圧の条件が満た されないと動作しないから上記問題が生じる。

【０００９】 ところで、この種の発電装置を上記屋外等の家庭用１００ボルト電源が得れな い場所へ移動させるには、殆どの場合、自動車を使うので、カーバッテリ等の低 電圧源を初期充電のための電源として利用できれば便利である。

【００１０】 そこで、本発明者等は、図２に示すように、充電専用の充電端子を設けるとと もに、上記逆変換制御部５２に図３に詳細を示す初期充電条件充足部５２Ａを持 たせ、バッテリの初期充電を、カーバッテリ等の低電圧源から行なうことができ るバッテリ内蔵エンジン式発電装置を提案した。

【００１１】 図３において、５２１は電圧制御器であって、電圧指令Ｖ^* と電圧Ｖ_dcとの偏 差を入力して電流指令Ｉ^* を出力する。５２２は電流制御器であって、リアクト ル３４を流れる直流電流Ｉ_LCと電流指令Ｉ^* との偏差を増幅してＰＷＭ変調器５ ２３に与える。５２４はベースドライバ、５２５は電流検出器である。ＰＷＭ変 調器５２３はトランジスタＱ２をチョッパ制御する。電圧指令Ｖ^* は、コンセン ト１００に充電端子ＴＢ１、ＴＢ２を接続した場合のコンデンサ３２の充電電圧 電圧_dcよりも充分に低い値（例えば、Ｖ_B ＝２４ボルトの時、Ｖ^* ＝５０〜６０ ボルト）に設定される。

【００１２】 次に、この実施例の動作について説明する。

【００１３】 本実施例では、充電電力を充電端子ＴＢ１、ＴＢ２側から取るので、上記初期 充電を行なうに際しては、スイッチＳＷ２を閉路し初期充電抵抗３６を挿入する 。

【００１４】 充電端子ＴＢ１、ＴＢ２をカーバッテリ２００に接続した場合、Ｖ^* ＜Ｖ_cdで あるので、初期充電条件充足部５２Ａが動作し、トランジスタＱ２のベースにベ ース電流が供給されて当該トランジスタＱ２がチョッパ動作し、コンデンサ３５ 、リアクトル３４、トランジスタＱ２の昇圧回路が形成される。これにより、カ ーバッテリ２００の電圧Ｖ_CAR が電圧指令Ｖ^* の電圧値まで昇圧され、コンデン サ３２はこの電圧値へ充電され、Ｖ_cd＞バッテリ端子電圧の初期充電条件が満足 される。制御回路用電源部６２はこのコンデンサ電圧Ｖ_dcをダイオードＤ２を通 して取込み、制御回路５０内にある各制御部等を駆動するための電力を生成する 。

【００１５】 充電端子ＴＢ１、ＴＢ２をコンセント１００に接続した場合、Ｖ^* ＜Ｖ_cdであ るので、初期充電条件充足部５２Ａは動作せず、充電端子ＴＢ１→初期充電抵抗 Ｒ→ダイオードＤＲ３→電解コンデンサＣＤ→ダイオードＤＲ２→リアクトルＬ ｏ→充電端子ＴＢ２の経路に直流電流が流れ、電解コンデンサＣＤが充電され、 そのコンデンサ電圧Ｖ_dcが所定値以上となる。制御回路用電源部６２はこのコン デンサ電圧Ｖ_dcをダイオードＤ２を通して取込み、制御回路５０内にある各制御 部等を駆動するための電力を生成する。

【００１６】 バッテリ充電器６１は制御回路５０内の図示しない充電器制御部から初期充電 指令を受けて充電動作を開始する。バッテリＢＡＴＴの初期充電が完了すると、 制御回路５０はスイッチＳＷ１を閉路させ、トランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ４はＯ ＦＦ状態にしてトランジスタＱ２をチョッパ動作させるチョッパ動作指令を逆変 換制御部５２に供給するとともに順変換部３１の６箇のトランジスタＱＢをイン バータ動作させる指令を逆変換制御部５１に供給する。これにより、バッテリＢ ＡＴＴが主回路に接続されるとともに昇圧チョッパ回路が形成され、所定の電圧 が電解コンデンサＣＤに印加される。６箇のトランジスタＱＢは電解コンデンサ ＣＤの電圧を電圧源としてインバータ動作を行ない、直流電圧を３相交流電圧に 変換して交流発電機ＳＧに供給する。これにより、交流発電機ＳＧが電動機動作 を行ない、エンジンＥＧを始動させる。エンジンＥＧの始動が完了すると、スイ ッチＳＷ１が開路してバッテリＢＡＴＴが主回路から切り離され、逆変換制御部 ５２へインバータ動作指令が供給される。これにより、順変換回路３１のダイオ ードブリッジで直流電力に変換された発電機ＳＧの出力は、逆変換回路３３で所 望周波数、所望電圧の交流電力に変換され、リアクトル３４、コンデンサ３５か らなるＬＣフィルタで平滑されて、装置出力端子ＴＯ１、ＴＯ２を介し図示しな い負荷に供給される。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この装置において、カーバッテリ２００を、その極性を誤って充電端 子ＴＢ１、ＴＢ２に接続した場合、すなわち、充電端子ＴＢ２にカーバッテリ２ ００の正極を、充電端子ＴＢ１にカーバッテリ２００の負極を接続してしまった 場合、カーバッテリ２００の正極→充電端子ＴＢ２→トランジスタＱ２の逆並列 ダイオードＤＲ２→リアクトル３４→初期充電抵抗３６またはスイッチＳＷ２→ 充電端子ＴＢ１→カーバッテリ２００の負極という経路を通して制御不能な事故 電流が流れ、この電流経路にある各素子の異常発熱や熱破壊を招く恐れがある上 、この誤接続が放置されると、カーバッテリ２００の使用不能を招く。

【００１８】 本考案は上記に鑑みてなされたもので、バッテリの初期充電を、カーバッテリ 等の外部電圧源から行なうことができるものにおいて、外部電源の極性誤接続が あっても、素子破壊等のトラブルを招くことのない信頼正の高いバッテリ内蔵エ ンジン式発電装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するため、 請求項１では、エンジンを原動機とする発電機の出力を入力する主回路と、こ の主回路を制御する制御回路とを有し、上記主回路は、直流を平滑する平滑用コ ンデンサを有する直流回路と、この平滑用コンデンサの電圧を交流電圧に変換す る逆変換回路と、この逆変換回路の単相出力をＬＣフィルタで平滑して装置出力 端子に送出する出力回路とを備え、上記逆変換回路は逆並列ダイオードを有する トランジスタのブリッジ回路であり、エンジン始動時、上記主回路の上記平滑用 コンデンサに装置内蔵のバッテリの電圧を昇圧回路を介し印加して当該バッテリ と平滑用コンデンサ、および上記発電機をエンジンスタータとして用いるもので あって、上記装置内蔵バッテリの充電電力は外部電源から当該装置出力端子もし くは当該装置出力端子とは別に設けた充電端子を通して取り込むバッテリ内蔵エ ンジン式発電装置において、 上記充電端子を上記装置出力端子に並列に設けた。

【００２０】 請求項２では、バッテリの初期充電に際し上記平滑用コンデンサの電圧が所定 値以下であるか否かを判定して所定値以下である場合に出力する初期充電条件充 足部を有し、昇圧回路が上記所定値を電圧指令値として動作する構成した。

【００２１】 請求項３では、発電機は交流発電機であって、主回路は、この発電機の出力を 整流する順変換回路を備え、この順変換回路は逆並列ダイオードを有するトラン ジスタのブリッジ回路であり、エンジン始動時、上記主回路の上記平滑用コンデ ンサに装置内蔵のバッテリの電圧を昇圧装置を介し印加して当該バッテリと上記 順変換回路、平滑用コンデンサ、および上記発電機をエンジンスタータとして用 いる構成とした。

【００２２】

【作用】

本考案では、初期充電モード時、昇圧回路の１つのトランジスタだけがチョッ パ動作し、他の３箇のトランジスタが完全ＯＦＦにあるので、カーバッテリが逆 極性で接続されても、電流閉回路が形成されず、事故電流は流れない。

【００２３】

【実施例】

以下、本考案の１実施例を図面を参照して説明する。

【００２４】 図１において、充電端子ＴＢ１は装置出力端子ＴＯ１から引き出され、充電端 子ＴＢ２は装置出力端子ＴＯ２から引き出されている。他の構成は図２のものと 同じである。

【００２５】 この構成においては、初期充電モード時、トランジスタＱ２だけがチョッパ動 作し、他のトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ４が完全ＯＦＦにあるので、カーバッテ リ２００が図に点線で示すように逆極性で接続された場合（出力端子ＵＯ１が負 極性、出力端子ＵＯ２が正極性になる）、電流閉回路が形成されず、事故電流は 流れない。

【００２６】 なお、本実施例では、充電端子ＴＢ１、ＴＢ２にカーバッテリを接続する場合 について説明したが、装置出力端子ＴＯ１、ＴＯ２にカーバッテリを接続しても よいことは勿論である。

【００２７】 また、上記実施例では、発電機が交流発電機ＳＧである場合について説明した が、発電機が直流発電機ＤＧであっても本発明を実施して同様の効果を得ること ができる。

【００２８】

【考案の効果】

本発明は以上説明した通り、バッテリ初期充電に際して外部直流電源の極性を 誤って接続しても、装置内で電流閉回路が形成されず、前記した事故電流による 素子の熱破壊等は発生しないから、本装置の取扱いがより一層容易になり、信頼 性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す回路図である

【図２】バッテリ内蔵エンジン式発電装置の回路図であ
る。

【図３】図２のバッテリ内蔵エンジン式発電装置におけ
る初期充電条件充足部を示す回路図である。

【図４】他のバッテリ内蔵エンジン式発電装置の回路図
である。

【符号の説明】

１０ エンジン ２０ 交流発電機 ３１ 順変換回路 ３２ 平滑用コンデンサ ３３ 逆変換回路 ３４ リアクトル ３５ コンデンサ ３６ 電流制限抵抗 ４１ バッテリ ５０ 制御回路 ５１、５２ 逆変換制御部 ５２Ａ 初期充電条件充足部 ６１ バッテリ充電器 ６２ 制御用電源部 ６３ 電圧検出器 １００ コンセント ５２１ 電圧制御器 ５２２ 電流制御器 ５２３ ＰＷＭ変調器 ５２４ ベースドライバ Ｑ１〜Ｑ４ トランジスタ ＱＢ トランジスタ ＤＢ、ＤＲ１〜ＤＲ４ ダイオード ＴＯ１、ＴＯ２ 装置出力端子 ＴＢ１、ＴＢ２ 装置出力端子

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンを原動機とする発電機の出力を
   入力する主回路と、この主回路を制御する制御回路とを
   有し、上記主回路は、直流を平滑する平滑用コンデンサ
   を有する直流回路と、この平滑用コンデンサの電圧を交
   流電圧に変換する逆変換回路と、この逆変換回路の単相
   出力をＬＣフィルタで平滑して装置出力端子に送出する
   出力回路とを備え、上記逆変換回路は逆並列ダイオード
   を有するトランジスタのブリッジ回路であり、エンジン
   始動時、上記主回路の上記平滑用コンデンサに装置内蔵
   のバッテリの電圧を昇圧回路を介し印加して当該バッテ
   リと平滑用コンデンサ、および上記発電機をエンジンス
   タータとして用いるものであって、上記装置内蔵バッテ
   リの充電電力は外部電源から当該装置出力端子もしくは
   当該装置出力端子とは別に設けた充電端子を通して取り
   込むバッテリ内蔵エンジン式発電装置において、 上記充電端子は上記装置出力端子に並列に設けられてい
   ることを特徴とするバッテリ内蔵エンジン式発電装置。
2. 【請求項２】 バッテリの初期充電に際し上記平滑用コ
   ンデンサの電圧が所定値以下であるか否かを判定して所
   定値以下である場合に出力する初期充電条件充足部を有
   し、昇圧回路が上記所定値を電圧指令値として動作する
   ことを特徴とする請求項１記載のバッテリ内蔵エンジン
   式発電装置。
3. 【請求項３】 発電機は交流発電機であって、主回路
   は、この発電機の出力を整流する順変換回路を備え、こ
   の順変換回路は逆並列ダイオードを有するトランジスタ
   のブリッジ回路であり、エンジン始動時、上記主回路の
   上記平滑用コンデンサに装置内蔵のバッテリの電圧を昇
   圧装置を介し印加して当該バッテリと上記順変換回路、
   平滑用コンデンサ、および上記発電機をエンジンスター
   タとして用いることを特徴とする請求項１記載のバッテ
   リ内蔵エンジン式発電装置。