JP2006141145A - 車両搭載型発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の停車時に外部の電気負荷に電力を供給する車両搭載型発電装置において、車両の走行中に発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防止する。
【解決手段】接点３ｕないし３ｗと接点３ａとを有する４極の手動スイッチ３を設けて、エンジン１により駆動される交流発電機２と電力変換部４との間に接点３ｕないし３ｗを挿入する。接点３ａをモード切換スイッチとして、インバータ４Ｂ及びエンジン１を制御するコントローラ６に接続する。車両の停車中に発電装置を運転する際には、接点３ａをオン状態にしてコントローラの制御モードを発電モードとするとともに、接点３ｕないし３ｗをオン状態にして発電機２と電力変換部４とを接続する。車両を走行させる際には接点３ａをオフ状態にしてコントローラの制御モードを車両走行モードとするとともに接点３ｕないし３ｗをオフ状態にして発電機２を電力変換部４から切り離す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジン駆動車両に搭載される発電装置に関するものである。

特許文献１に示されているように、不整地を走行することを主目的としたエンジン駆動車両であるＡＴＶ(All Terrain Vehicle、いわゆるバギー車)や、トラクター、或いはレクリエーションビークルなどのエンジン駆動車両においては、電動工具や、家庭電化製品等の外部電気負荷を屋外で使用することを可能にするために、車両駆動用のエンジンにより駆動される発電装置を搭載して、停車時に、該発電装置からＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖ（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）等の商用交流電力を外部電気負荷に供給することが行われている。

周知のように、車両搭載型の発電装置は、エンジンにより駆動される交流発電機と、該交流発電機の出力電圧を一定の周波数（通常は商用周波数）の交流電圧に変換する電力変換部とにより構成される。電力変換部としては、交流発電機の出力を直流出力に変換するコンバータと該コンバータから得られる直流出力を商用周波数の交流出力に変換するインバータとにより構成されるものや、交流発電機の出力を直接商用周波数の交流出力に変換するサイクロコンバータが用いられる。

この種の発電装置では、発電機の回転速度を変化させても、一定の周波数の交流出力を得ることができるため、発電機の回転速度を自由に変化させることができる。負荷が軽いときには、エンジンの回転速度を低くして燃料消費率（効率）を良くすることができ、負荷が重いときにはエンジンの回転速度を高くして、発電量を稼ぐことができる。したがって、発電機としてそれほど大形のものを用いなくても、高出力を得ることができる。またエンジンの回転速度により発電量を制御することができるため、外部電気負荷に電力を供給する発電機として、界磁制御を行なうことができない磁石式交流発電機を使用することができる。磁石式交流発電機は、車体に備えられる各種の電装品（エンジンの点火装置、燃料噴射装置、点火装置及び燃料噴射装置を制御するコントローラなど）に電力を供給するための発電機として広く用いられている。この磁石式交流発電機に、外部負荷に電力を供給するための電機子巻線を設けることにより、外部負荷に電力を供給する車両搭載型発電装置を容易に構成することができる。

車両搭載型発電装置では、車両が停車していて、動力伝達装置のギアポジションが動力の伝達を行なわない位置（ニュートラル位置またはパーキング位置）にあるときに、モード切換スイッチによりエンジンの制御モードが車両走行モードから発電モードに切り替えられる。エンジンの制御モードが発電モードに切り替えられると、コントローラがエンジンの回転速度を上昇させて、エンジンの回転速度を外部電気負荷に見合った回転速度に保つように制御する。

車両の停車中に外部電気負荷に電力を供給する車両搭載型の発電装置は、車両の走行中は無負荷状態に保持されるため、発電機として磁石式交流発電機を用いた場合には、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇したときに、発電機内の電機子コイルに高い無負荷電圧が誘起する。この無負荷誘起電圧は電力変換部に印加されるため、電力変換部を構成する回路素子が破壊するおそれがある。

そこで、特許文献２に示されたように、車両搭載型の発電装置として、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇したときに磁石式交流発電機が高い無負荷誘起電圧を発生するの阻止するための手段を備えたインバータ制御発電装置が提案された。特許文献２に示された発電装置は、磁石式交流発電機の出力端子間にスイッチ手段を介して接続された負荷抵抗と、発電機の出力電圧が設定値未満のときにスイッチ手段をオフ状態に保ち、発電機の出力電圧が設定値を超えたときにスイッチ手段をオン状態にするようにスイッチ手段を制御する制御手段とを備えている。

上記のように構成しておけば、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇して、発電機の出力電圧が上昇したときに、負荷抵抗を発電機の出力端子間に接続して、発電機から負荷抵抗に電流を流すことができるため、発電機の出力電圧を低下させて、電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。
特開２００４−９２６３４号公報 特開２００４−１０４８５４号公報

特許文献２に示された発電装置においては、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇したときに、発電機から負荷抵抗を通して電流が流れて該負荷抵抗で無用の電力が消費されるため、エンジンの高速回転時にエンジンの負荷が増大して、車両の駆動輪に与えられるエンジン出力が低下したり、燃費が悪くなったりするという問題があった。

本発明の目的は、車両の走行中、エンジンの回転速度が上昇したときに、エンジン出力を低下させたり、燃費を悪化させたりすることなく、電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐことができるようにした車両搭載型発電装置を提供することにある。

本発明は、エンジン駆動車両に搭載されてエンジンにより駆動される交流発電機と、この交流発電機の出力を商用周波数の交流出力に変換する電力変換部と、制御モードを発電モードとするときと車両走行モードとするときとで異なる状態をとるように操作されるモード切換スイッチと、制御モードが発電モードであるときに電力変換部から一定の周波数の交流出力を発生させるように電力変換部を制御する電力変換部制御手段と、制御モードが発電モードであるときにエンジンを電力変換部から負荷に電力を供給するのに適した回転速度で回転させるように制御し、制御モードが車両走行モードであるときには車両の走行に適応するようにエンジンを制御するエンジン制御手段とを有するコントローラとを備えた車両搭載型発電装置に適用される。

本発明においては、制御モードが発電モードであるとき及び車両走行モードであるときにそれぞれオン状態及びオフ状態になるようにモード切換スイッチと同期してオンオフ動作を行なう発電出力供給制御用スイッチが交流発電機の各出力端子とコンバータの各入力端子との間に挿入されている。

上記のように構成すると、車両走行モードでエンジンを制御する際に電力変換部が交流発電機から切り離されるため、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇したときに交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されて電力変換部を構成する回路素子が破壊されるのを防ぐことができる。

本発明の好ましい態様では、コントローラが、交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジンの回転速度が予め設定された設定速度を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段を備えている。

上記のような過回転防止制御手段を設けておくと、発電モードでエンジンを運転している状態で、運転者が誤ってアクセルを操作してスロットルバルブを開いた際や、発電装置の負荷が急に軽くなった際に、エンジンの回転速度が設定速度を超えて交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

本発明の他の好ましい態様では、コントローラが、交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で交流発電機の出力電圧が予め設定された設定電圧を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を低下させて交流発電機の出力電圧を設定電圧以下に制限する制御を行なう過電圧防止制御手段を備えている。

このように構成した場合にも、発電モードでエンジンが運転されている状態で、運転者が誤ってアクセルを操作してスロットルバルブを開いた際、または発電装置の負荷が急に軽くなった際に、エンジンの回転速度が上昇して交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

本発明の他の好ましい態様では、交流発電機の各出力端子とコンバータの各入力端子との間に挿入された接点を有する電磁リレーが設けられ、制御モードが発電モードであるとき及び車両走行モードであるときにそれぞれ電磁リレーの各接点をオン状態及びオフ状態にするように、モード切換スイッチの状態に応じて電磁リレーを制御するリレー制御手段がコントローラに設けられる。

上記のように構成した場合、車両走行モードでエンジンを制御する際に電力変換部が交流発電機から切り離されるため、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇したときに交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されて電力変換部を構成する回路素子が破壊されるのを防ぐことができる。

上記のように電磁リレーを用いる場合、交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジンの回転速度が予め設定された設定速度を超えたときに電磁リレーの接点を開くように制御する過電圧防止用リレー制御手段、または交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で発電機の出力電圧が予め設定された設定電圧を超えたときに電磁リレーの接点を開くように制御する過電圧防止用リレー制御手段をコントローラに設けるのが好ましい。

このように構成した場合も、発電モードでエンジンが制御されているときに、運転者が誤ってアクセルを操作してスロットルバルブを開いた際や発電装置の負荷が急に軽くなった際に、エンジンの回転速度が設定速度を超えて交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

また上記のように交流発電機とコンバータとの間に電磁リレーの接点を挿入する場合も、交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジンの回転速度が予め定めた設定速度を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段、または交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で交流発電機の出力電圧が予め定めた設定電圧を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を低下させて交流発電機の出力電圧を設定電圧以下に制限する制御を行なう過電圧防止制御手段をコントローラに設けるのが好ましい。

上記のように構成した場合も、発電モードでエンジンが制御されているときに、運転者が誤ってアクセルを操作してスロットルバルブを開いた際や、発電装置の負荷が急に軽くなった際に、エンジンの回転速度が上昇して交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

以上のように、本発明によれば、交流発電機と電力変換部との間にモード切換スイッチと連動する発電出力供給制御用スイッチを挿入して、車両走行モードでエンジンを制御する際にこのスイッチを開くことにより、電力変換部を交流発電機から切り離すようにしたので、車両の走行中にエンジンの回転速度が上昇したときに交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されて電力変換部を構成する回路素子が破壊されるのを防ぐことができる。

また本発明において、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジンの回転速度が予め設定された設定速度を超えたとき、または発電機の出力電圧が設定電圧を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なうようにした場合には、発電モードでエンジンが制御されている状態で運転者が誤ってアクセルを操作してエンジンの回転速度を上昇させた際や、発電装置の負荷の急減によりエンジンの回転速度が上昇した際に、交流発電機から電力変換部に過電圧が印加されて電力変換部を構成する回路素子が破壊されるのを防ぐことができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の構成を示した回路図で、同図において１は車両を駆動するエンジン、２はエンジン１により駆動される磁石式交流発電機である。交流発電機２は、車両の電装品に電力を供給する電機子巻線（図示せず。）の外に、３相スター結線されたコイルＬuないしＬwからなる電機子巻線２Ａを有している。コイルＬuないしＬwの非中性点側の端部から発電機２の出力端子２ｕないし２ｗが引き出され、これらの出力端子間に得られる３相交流出力がスイッチ３を通して電力変換部４に入力されている。

図示の例では、電力変換部４が、発電機２の交流出力を直流出力に変換するコンバータ４Ａと、コンバータ４Ａの出力端子間に接続された平滑用コンデンサＣdと、コンバータ４Ａの直流出力を交流電圧に変換する機能を有するインバータ４Ｂとからなっている。

コンバータ４Ａは通常ダイオードブリッジ全波整流回路からなり、インバータ４Ｂは、ブリッジの各辺がスイッチ素子により構成されたＨブリッジ形のスイッチ回路４B1と、フィルタ回路４B2とからなっている。図示の例では、ドレインが共通接続されたＮチャンネル形のＭＯＳＦＥＴ Ｆu及びＦvと、これらのＭＯＳＦＥＴのソースにそれぞれドレインが接続されるとともにソースが共通接続されたＮチャンネル形のＭＯＳＦＥＴ Ｆx及びＦyとによりＨブリッジ形のスイッチ回路４B1が構成されている。このスイッチ回路においては、ＭＯＳＦＥＴ Ｆu及びＦvのドレインの共通接続点及びＭＯＳＦＥＴ Ｆx及びＦyのソースの共通接続点がそれぞれ直流入力端子４ａ及び４ｂとなっていて、これらの直流入力端子間にコンバータ４Ａの出力電圧が印加されている。またＭＯＳＦＥＴ Ｆu及びＦvのソースとＭＯＳＦＥＴ Ｆx及びＦyのドレインとの接続点がそれぞれ交流出力端子４ｕ，４ｖとなっていて、これらの交流出力端子間に得られる交流出力がフィルタ回路４B2に入力されている。

スイッチ回路４B1は、コントローラ６により制御されて、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の交流電圧をその出力端子４ｕ，４ｖ間から出力する。

フィルタ回路４B2はコイルＬ1及びＬ2とコンデンサＣ1とからなる低域通過フィルタで、スイッチ回路４B1が出力する交流電圧から高調波成分を除去して、商用交流周波数成分の電圧のみを負荷接続端子５ｕ及び５ｖ間に出力する。

コントローラ６は、マイクロプロセッサと、エンジン１の気筒に取り付けられた点火プラグに高電圧を与える点火コイルの一次電流を制御する点火回路と、エンジン１に燃料を供給する燃料噴射装置のインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路と、エンジンのスロットルバルブをバイパスするように設けられた空気通路を通して流れる空気量を調節するＩＳＣバルブ８を駆動するＩＳＣバルブ駆動回路とを備えていて、エンジン１の点火時期及び燃料噴射量とインバータ４Ｂとを制御する。ＩＳＣバルブ８は、ソレノイドを備えていて、該ソレノイドに流す電流をＰＷＭ制御することにより、その開度を調整することができるようになっている。

本実施形態で用いるスイッチ３は、発電機２の相数（この例では３）に１を加えた数の接点を有して、すべての接点が一括して操作される多極スイッチからなっている。図示のスイッチ３は、４つの接点３ｕ，３ｖ，３ｗ及び３ａを有する手動操作形の４極スイッチからなっていて、図示しない操作部（つまみ又は押しボタン）を手で操作することにより、接点３ｕ，３ｖ，３ｗ及び３ａを同時に同位相でオンオフさせることができるようになっている。本実施形態では、スイッチ３に設けられている接点の内、発電機に接続されない１つの接点３ａが、モード切換スイッチＳＷ1として用いられる。モード切換スイッチを構成する接点３ａの一端は接地され、他端はコントローラ６のモード切換信号入力端子６ａに接続されている。モード切換スイッチＳＷ1は、エンジンの制御モードを発電モードとするときと車両走行モードとするときとで異なる状態をとるように操作されるスイッチで、本実施形態のモード切換スイッチＳＷ1は、エンジンの制御モードを発電モードとする際にオン状態にされ、エンジンの制御モードを車両走行モードとする際にオフ状態にされる。

またスイッチ３の接点３ｕないし３ｗは、交流発電機２の３相の出力端子２ｕないし２ｗと電力変換部４の３相の入力端子（図示の例ではコンバータ４Ａの３相の入力端子）との間にそれぞれ挿入され、これらの接点３ｕないし３ｗにより発電出力供給制御用スイッチＳＷ2が構成されている。発電機出力供給制御用スイッチＳＷ2は、制御モードが発電モードであるとき及び車両走行モードであるときにそれぞれオン状態及びオフ状態になるようにモード切換スイッチＳＷ1と同期してオンオフ動作をさせられる。

コントローラ６のマイクロプロセッサは、所定のプログラムを実行することにより各種の制御手段を構成する。コントローラのマイクロプロセッサにより構成される各種の制御手段を含む図１の発電装置の電気的な構成を図２に示した。図２において１０はエンジン１を点火する点火装置で、この点火装置は、コントローラ６内に設けられた点火回路と、図１に示された点火コイル７とにより構成される。点火装置１０は、エンジン制御手段から点火信号が与えられたときに点火コイルの一次電流に急激な変化を生じさせることにより、点火コイル７の二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる。

１１はエンジン１に燃料を供給する燃料噴射装置で、この燃料噴射装置は、エンジンの吸気管等に取り付けられたインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）と、該インジェクタに駆動電流を供給するインジェクタ駆動回路（通常コントローラ６内に設けられる。）と、インジェクタに燃料を供給する燃料ポンプと、燃料ポンプからインジェクタに与えられる燃料の圧力を一定に保つように制御する圧力レギュレータとにより構成される。インジェクタに与えられる燃料の圧力は一定に保たれるため、燃料噴射量は、インジェクタから燃料を噴射する時間（燃料噴射時間）により管理される。

１２はエンジン制御手段、１３は電力変換部制御手段、１４は過回転防止制御手段で、これらの制御手段は、コントローラ６のマイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより構成される。

エンジン制御手段１２は、モード切換スイッチＳＷ1により制御モードが発電モードに切り換えられているときにエンジン１を電力変換部４から負荷に電力を供給するのに適した回転速度で回転させるように制御し、制御モードが車両走行モードに切り換えられているときに車両の走行に適応するようにエンジン１を制御する手段である。

エンジン制御手段１２は、エンジンの回転速度に対してエンジンの点火時期を演算して演算した点火時期を検出したときに点火装置１０に点火信号を与える点火制御手段と、エンジンの回転速度、エンジン温度、吸気温度、大気圧、スロットルバルブ開度などの制御条件に対して燃料の噴射時間を演算して、所定の噴射開始タイミングが検出されたときに演算された噴射時間に相応する信号幅を有する噴射指令信号を燃料噴射装置１１のインジェクタ駆動回路に与える噴射制御手段と、発電モードではエンジンの回転速度を目標回転速度に一致させるようにＩＳＣバルブ８を制御し、車両走行モードではエンジンのアイドル運転時にアイドル回転速度を目標速度に保つようにＩＳＣバルブ８を制御するＩＳＣバルブ制御手段とにより構成される。発電モードにおけるエンジンの目標回転速度は、インバータ４Ｂから所定の出力を発生させるために必要なエンジンの回転速度で、電力変換部制御手段１３から与えられる。

電力変換部制御手段１３は、モード切換スイッチＳＷ1により制御モードが発電モードに切り換えられているときに電力変換部４から一定の周波数の交流出力を発生させるようにインバータ４Ｂのスイッチ回路４B1を制御するとともに、電力変換部４の出力電圧を目標電圧に保つために必要なエンジンの目標回転速度を演算して、該目標回転速度をエンジン制御手段１２に与える手段である。

過回転防止制御手段１４は、交流発電機２から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジン１の回転速度が予め設定された設定速度を超えたときにエンジン１の点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジン１の回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なう手段である。エンジン１の回転速度は、エンジンのクランク角位置が設定された位置に一致したときにパルス信号を発生するパルス信号発生器（図示せず。）から得られるパルス信号の発生間隔から演算により求められる。

過回転防止制御手段１４は、モード切換スイッチＳＷ1により制御モードが発電モードに切り換えられている状態で、エンジンの回転速度が設定速度を超えたときに点火装置１０の点火動作及び燃料噴射装置１１の燃料噴射動作のうちの少なくとも一方を停止させることにより、エンジンの回転速度を低下させ、エンジンの回転速度が設定速度よりも僅かに低く設定された復帰速度以下になったときに点火動作及び燃料噴射動作を回復させてエンジンの回転を維持する制御動作を繰り返すことにより、エンジン１の回転速度を設定速度以下に保つ制御を行なう。このような手法によりエンジンの回転速度を設定速度以下に保つように制御すること自体は既に公知である。エンジンの設定速度は、発電機２の出力電圧の波高値が、電力変換部４を構成する半導体素子の耐圧を超えるときのエンジンの回転速度よりも若干低めに設定しておく。

上記の実施形態の発電装置において、インバータ４Ｂから外部の電気負荷に電力を供給する場合には、車両を停車させて、エンジン１と車両の駆動輪との間に設けられた動力伝達装置のギアポジションを動力の伝達を断つ位置（例えばパーキングポジション）とし、モード切換スイッチＳＷ1をオン状態にして制御モードを発電モードに切り換える。このとき発電出力供給用スイッチＳＷ2を構成する各接点３ｕ，３ｖ，３ｗはオン状態にされる。

モード切換スイッチＳＷ1がオン状態にされると、コントローラ６のモード切換信号入力端子６ａが接地される。これによりコントローラのマイクロプロセッサは発電モードが選択されたことを認識して制御モードを発電モードとし、マイクロプロセッサにより構成される電力変換部制御手段１３がインバータ４Ｂから所定の商用周波数の交流電圧を出力させるように、スイッチ回路４B1のＭＯＳＦＥＴ Ｆu，Ｆv，Ｆx及びＦyに所定のタイミングで駆動信号（ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするための信号）Ｓu，Ｓv，Ｓx及びＳyを与えるとともに、スイッチ回路４B1のブリッジの上辺または下辺のＭＯＳＦＥＴに与える駆動信号をＰＷＭ変調して所定のデューティ比で断続する波形とすることにより、インバータ４Ｂから正弦波形の交流電圧を出力させる。コントローラはまた、インバータ４Ｂの出力電圧を検出して、検出した出力電圧を目標値（定格値）に保つために必要なエンジンの目標回転速度を演算し、演算した目標回転速度をエンジン制御手段１２に与える。エンジン制御手段１２は、エンジン１の回転速度と目標回転速度との偏差を零にするようにＩＳＣバルブ８の開度を制御して、エンジンの回転速度を目標回転速度に保つ。

発電モードでエンジンを運転している状態で、運転者が誤ってアクセルを操作してエンジンのスロットルバルブを開いた場合、または発電装置の負荷が急に軽くなった場合には、エンジンの回転速度が目標回転速度を超えて上昇するため、発電機２の出力電圧が上昇して、その波高値が電力変換部４を構成する回路素子の耐圧を超えるおそれがある。そこで、本実施形態においては、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジン１の回転速度が予め設定された設定速度を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段１４が設けられている。

このような過回転防止制御手段１４を設けておくと、発電モードでエンジンを運転している状態で運転者が誤ってアクセルを操作したとき、または発電装置の負荷が急に軽くなったときに、発電機１から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐことができるため、電力変換部の構成部品が過電圧により破壊されるのを防ぐことができる。

またモード切換スイッチＳＷ1が開かれて、制御モードが車両走行モードに切り換えられたときには、発電出力供給制御用スイッチＳＷ2が開かれるため、車両の高速走行時等に発電機１の回転速度が上昇して電機子巻線２Ａが高い電圧を発生しても、該高電圧が電力変換部４に印加されることはない。従って、車両走行中にエンジンの回転速度が上昇して発電機が高い電圧を発生しても、電力変換部４の構成部品が破壊されることはない。

上記の実施形態では、交流発電機１から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジンの回転速度が予め設定された設定速度を超えたときにエンジン１の点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段１４を設けたが、図３に示したように、交流発電機２から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で交流発電機２の出力電圧が予め設定された設定電圧を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を低下させて交流発電機の出力電圧を設定電圧以下に制限する制御を行なう過電圧防止制御手段１４′を設けるようにしてもよい。

上記の実施形態では、交流発電機が３相出力を発生するように構成されているため、スイッチ３として４極スイッチを用いたが、単相の磁石式交流発電機を用いる場合には、発電出力供給制御用スイッチを構成する２つの接点と、モード切換スイッチＳＷ1を構成する１つの接点とを有する３極スイッチを用いることができる。

上記の各実施形態では、交流発電機とコンバータ４Ａとの間に挿入する発電出力供給制御用スイッチＳＷ2を構成する手動スイッチにモード切換スイッチを構成する接点を内蔵して、モード切換スイッチＳＷ1と発電出力供給制御用スイッチＳＷ2とを同期させてオンオフ動作させるようにしたが、図４に示すように、交流発電機２とコンバータ４Ａとの間に挿入する発電出力供給制御用スイッチＳＷ2を電磁リレー３′により構成し、手動操作されるモード切換スイッチＳＷ1を別個に設けてコントローラ６のモード切換信号入力端子６ａと接地間に接続するようにしても良い。図４のように構成する場合の発電装置の電気的な構成を図５に示した。

図示の電磁リレー３′は、励磁コイル３０１と、励磁コイル３０１が励磁されたときにオン状態になる接点３ｕ，３ｖ及び３ｗとからなり、接点３ｕ，３ｖ及び３ｗがそれぞれ交流発電機２の３相の出力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗとコンバータ４Ａの３相の入力端子との間に挿入されている。接点３ｕないし３ｗにより発電出力供給制御用スイッチＳＷ2が構成されている。励磁コイル３０１は、コントローラ６内に設けられたリレー励磁回路に接続されている。図５に示したように、コントローラ６にはリレー制御手段１５が設けられていて、モード切換スイッチＳＷ1がオン状態にされて制御モードが発電モードに切り換えられたときにリレー制御手段１５がリレー励磁回路から電磁リレー３′の励磁コイル３０１に励磁電流を流して接点３ｕないし３ｗをオン状態にする。またモード切換スイッチＳＷ1がオフ状態にされて制御モードが車両走行モードに切り換えられたときには、リレー制御手段１５が電磁リレー３′の励磁コイルへの励磁電流の供給を停止させて、接点３ｕないし３ｗを開く。

図５に示した例においても、交流発電機２から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジン１の回転速度が予め定めた設定速度を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段１４がコントローラに設けられている。このような過回転防止制御手段１４を設けておくことにより、発電モードでエンジンを運転している状態で運転者が誤ってアクセルを操作したときや、発電装置の負荷が急減したときに、発電機２から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

発電出力供給制御用スイッチを電磁リレーにより構成する場合も、上記の過回転防止制御手段１４に代えて、図６に示したように、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で交流発電機２の出力電圧が予め定めた設定電圧を超えたときにエンジンの点火動作の停止及びエンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことによりエンジンの回転速度を低下させて交流発電機の出力電圧を設定電圧以下に制限する制御を行なう過電圧防止制御手段１４′を設けることができる。

図４に示したように、電磁リレーにより発電出力制御用スイッチＳＷ2を構成する場合には、図５に示した過回転防止制御手段１４に代えて、交流発電機２から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態でエンジン１の回転速度が予め設定された設定速度を超えたときに電磁リレー３′の接点を開くように制御する過電圧防止用リレー制御手段をコントローラに設けることもできる。

このように構成すると、発電モードで運転している状態で運転者がアクセルを操作してエンジンの回転速度を上昇させたときに、電磁リレーを消勢して接点３ｕないし３ｗ（発電出力供給制御用スイッチＳＷ2）を開くことができるため、発電機から電力変換部４に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

また、図６に示した過電圧防止制御手段１４′に代えて、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で発電機の出力電圧が予め設定された設定電圧を超えたときに電磁リレー３′の接点を開くように制御する過電圧防止用リレー制御手段をコントローラに設けることもできる。

図１に示した実施形態においては、モード切換スイッチを構成する接点３ａを発電出力供給制御用スイッチＳＷ2を構成する接点３ｕないし３ｗと同じ位相でオンオフさせているが、モード切換スイッチは、制御モードを発電モードとするときと車両走行モードとするときとで異なる状態をとるスイッチであればよいので、接点３ａを接点３ｕないし３ｗとは逆位相でオンオフ動作させるようにしても良い。即ち、制御モードを発電モードとするときに接点３ａをオフ状態にするとともに接点３ｕないし３ｗをオン状態にし、制御モードを車両走行モードとするときに接点３ａをオン状態にするとともに、接点３ｕないし３ｗをオフ状態にするようにしても良い。

上記の実施形態では、ＩＳＣバルブを制御することにより発電モード時のエンジンの回転速度の制御を行なうようにしたが、スロットルバルブの全閉位置を調整する（全閉時の開度を調整する）機構が設けられている場合には、該スロットルバルブの全閉位置を調整する機構を制御して、スロットルバルブの全閉時の開度を制御することにより、発電モードにおけるエンジンの回転速度の制御を行なわせるようにしても良い。

上記の実施形態では、コントローラのモード切換信号入力端子６ａを接地状態にしたり非接地状態にしたりすることによりコントローラにモード切換信号を与えるようにしているが、定電圧電源回路からモード切換スイッチＳＷ1を通してコントローラに電圧信号を与えたり、該電圧信号を除去したりすることによって、コントローラにモード切換信号を与えるようにしてもよい。

図１に示した実施形態及び図４に示した実施形態においては、電力変換部４がコンバータ４Ａと、インバータ４Ｂとにより構成されているが、電力変換部４は、サイクロコンバータにより構成されてもよい。

本発明の実施形態の構成を示した回路図である。 図１の実施形態においてコントローラのマイクロプロセッサにより構成される制御手段を含む発電装置の電気的な構成の一例を示したブロック図である。 図１の実施形態においてコントローラのマイクロプロセッサにより構成される制御手段を含む発電装置の電気的な構成の他の例を示したブロック図である。 本発明の他の実施形態の構成を示した回路図である。 図４の実施形態においてコントローラのマイクロプロセッサにより構成される制御手段を含む発電装置の電気的な構成の一例を示したブロック図である。 図４の実施形態においてコントローラのマイクロプロセッサにより構成される制御手段を含む発電装置の電気的な構成の他の例を示したブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 磁石式交流発電機
３ 手動スイッチ
３ｕ〜３ｗ，３ａ 接点
３′電磁リレー
４ 電力変換部
４Ａ コンバータ
４Ｂ インバータ
４B1 スイッチ回路
４B2 フィルタ回路
ＳＷ1 モード切換スイッチ
ＳＷ2 発電出力供給制御用スイッチ

Claims (8)

1. エンジン駆動車両に搭載されてエンジンにより駆動される交流発電機と、前記交流発電機の出力を商用周波数の交流出力に変換する電力変換部と、制御モードを発電モードとするときと車両走行モードとするときとで異なる状態をとるように操作されるモード切換スイッチと、前記制御モードが発電モードであるときに前記電力変換部から一定の周波数の交流出力を発生させるように前記電力変換部を制御する電力変換部制御手段と制御モードが発電モードであるときに前記エンジンを前記電力変換部から負荷に電力を供給するのに適した回転速度で回転させるように制御し、制御モードが車両走行モードであるときには前記車両の走行に適応するように前記エンジンを制御するエンジン制御手段とを有するコントローラとを備えた車両搭載型発電装置において、
   前記制御モードが発電モードであるとき及び車両走行モードであるときにそれぞれオン状態及びオフ状態になるように前記モード切換スイッチと同期してオンオフ動作を行なう発電出力供給制御用スイッチが前記交流発電機の各出力端子と前記電力変換部の各入力端子との間に挿入されていること、
   を特徴とする車両搭載型発電装置。
2. 前記コントローラは、前記交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で前記エンジンの回転速度が予め設定された設定速度を超えたときに前記エンジンの点火動作の停止及び前記エンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことにより前記エンジンの回転速度を前記設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段を備えていること、
   を特徴とする請求項１に記載の車両搭載型発電装置。
3. 前記コントローラは、前記交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で前記交流発電機の出力電圧が予め設定された設定電圧を超えたときに前記エンジンの点火動作の停止及び前記エンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことにより前記エンジンの回転速度を低下させて前記交流発電機の出力電圧を前記設定電圧以下に制限する制御を行なう過電圧防止制御手段を備えていること、
   を特徴とする請求項１に記載の車両搭載型発電装置。
4. エンジン駆動車両に搭載されてエンジンにより駆動される交流発電機と、前記交流発電機の出力を商用周波数の交流出力に変換する電力変換部と、制御モードを発電モードとするときと車両走行モードとするときとで異なる状態をとるように操作されるモード切換スイッチと、前記制御モードが発電モードであるときに前記電力変換部から一定の周波数の交流出力を発生させるように前記電力変換部を制御する電力変換部制御手段と制御モードが発電モードであるときに前記エンジンを前記電力変換部から負荷に電力を供給するのに適した回転速度で回転させるように制御し、制御モードが車両走行モードであるときには前記車両の走行に適応するように前記エンジンを制御するエンジン制御手段とを有するコントローラとを備えた車両搭載型発電装置において、
   前記交流発電機の各出力端子と電力変換部の各入力端子との間に挿入された接点を有する電磁リレーが設けられ、
   前記制御モードが発電モードであるとき及び車両走行モードであるときにそれぞれ前記電磁リレーの各接点をオン状態及びオフ状態にするように、前記モード切換スイッチの状態に応じて前記電磁リレーを制御するリレー制御手段が前記コントローラに設けられていること、
   を特徴とする車両搭載型発電装置。
5. 前記コントローラは、前記交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で前記エンジンの回転速度が予め設定された設定速度を超えたときに前記電磁リレーの接点を開くように制御する過電圧防止用リレー制御手段を備えていること、
   を特徴とする請求項４に記載の車両搭載型発電装置。
6. 前記コントローラは、前記交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で前記発電機の出力電圧が予め設定された設定電圧を超えたときに前記電磁リレーの接点を開くように制御する過電圧防止用リレー制御手段を備えていること、
   を特徴とする請求項４に記載の車両搭載型発電装置。
   前記コントローラは、
7. 前記コントローラは、前記交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で前記エンジンの回転速度が予め定めた設定速度を超えたときに前記エンジンの点火動作の停止及び前記エンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことにより前記エンジンの回転速度を前記設定速度以下に制限する制御を行なう過回転防止制御手段を備えていること、
   を特徴とする請求項４に記載の車両搭載型発電装置。
8. 前記コントローラは、前記交流発電機から前記電力変換部に過電圧が印加されるのを防ぐために、制御モードが発電モードに切り換えられている状態で前記交流発電機の出力電圧が予め定めた設定電圧を超えたときに前記エンジンの点火動作の停止及び前記エンジンへの燃料の供給停止の少なくとも一方を行なうことにより前記エンジンの回転速度を低下させて前記交流発電機の出力電圧を前記設定電圧以下に制限する制御を行なう過電圧防止制御手段を備えていること、
   を特徴とする請求項４に記載の車両搭載型発電装置。
   

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