JP2860747B2 - Engine driven generator - Google Patents

Engine driven generator

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JP2860747B2
JP2860747B2 JP5292456A JP29245693A JP2860747B2 JP 2860747 B2 JP2860747 B2 JP 2860747B2 JP 5292456 A JP5292456 A JP 5292456A JP 29245693 A JP29245693 A JP 29245693A JP 2860747 B2 JP2860747 B2 JP 2860747B2
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generator
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元寿 清水
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Honda Motor Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電動走行車両の非常用
のバッテリ充電電源や携帯用電源等に用いられるエンジ
ンにより駆動される発電機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a generator driven by an engine used for an emergency battery charging power source or a portable power source of an electric traveling vehicle.

【0002】[0002]

【従来技術】この種のエンジン駆動発電機は、例えば非
常用電源とか携帯用電源等として広い産業分野にわたっ
て使用されており、その要求仕様に応じてエンジンの出
力特性とか発電機の出力特性に対して種々の制御を行い
効率の良い運転が行えるようにしている。
2. Description of the Related Art An engine-driven generator of this type is used in a wide range of industrial fields as an emergency power supply or a portable power supply, for example. Various controls are performed so that efficient operation can be performed.

【0003】例えば、実公平 4− 36240号公報に記載さ
れたものは、通常の負荷運転中にはガバナーによるスロ
ットル制御によって定速回転されるとともに、発電機負
荷が無負荷となった場合においては前記スロットルを強
制的に開度を小さく閉じ側に操作しアイドリング状態ま
で回転数を低下させることによって無負荷運転時の燃料
節約や運転音の低減を図るように構成されている。
For example, Japanese Utility Model Publication No. 4-36240 discloses that the motor is rotated at a constant speed by the governor's throttle control during normal load operation, and when the generator load becomes no load. The throttle is forcibly operated to a small opening degree and closed to reduce the number of revolutions to an idling state to thereby save fuel and reduce operating noise during no-load operation.

【0004】また特公昭63− 46253号公報に記載された
ものは、発電機の出力を直流変換した後にインバータ変
換して所定周波数の交流電圧を得るようにした所謂イン
バータ式発電機であり、このインバータ出力電流に基づ
いてエンジンが最低燃費で運転できるようにスロットル
開度を自動制御するよう構成されている。
Japanese Patent Publication No. Sho 63-46253 discloses a so-called inverter type generator in which the output of a generator is converted to DC and then converted to an inverter to obtain an AC voltage of a predetermined frequency. The throttle opening is automatically controlled based on the inverter output current so that the engine can be operated with minimum fuel consumption.

【0005】以上のように従来のエンジン駆動発電機
は、エンジンのスロットル開度を制御することにより効
率の良い運転を行っている。
[0005] As described above, the conventional engine driven generator operates efficiently by controlling the throttle opening of the engine.

【0006】[0006]

【解決しようとする課題】しかしスロットル開度を制御
するためには、スロットルを駆動するガバナー機構やス
テッピングモータおよび同ステッピングモータを制御す
る制御機構を必要とする。
However, in order to control the throttle opening, a governor mechanism for driving the throttle, a stepping motor, and a control mechanism for controlling the stepping motor are required.

【0007】また、近年はこの種のエンジン駆動発電機
においても、環境保全の見地から排気ガス対策が重要な
課題のひとつになってきているが、エミッション対策に
ついてはスロットル開度の変化に対する過渡域での対応
が大変むずかしく、例えばスロットルセンサとか吸気セ
ンサをとり入れての複雑なシステム構成を採らざるを得
ない。
In recent years, also in this type of engine-driven power generator, measures against exhaust gas have become one of the important issues from the viewpoint of environmental protection. It is very difficult to deal with this problem, and for example, a complicated system configuration incorporating a throttle sensor or an intake sensor must be adopted.

【0008】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処は、発電機の負荷特性とエンジン
出力特性をうまく利用してスロットル制御を行わずに、
例えばスロットルバルブを設けずに常に全開状態で運転
することができるエンジン駆動発電機を供する点にあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a purpose thereof is to perform throttle control without making good use of load characteristics and engine output characteristics of a generator.
For example, an object of the present invention is to provide an engine-driven generator that can always be operated in a fully open state without providing a throttle valve.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、エンジンと、このエンジンで駆
動される発電機とで構成されるエンジン駆動発電機にお
いて、前記発電機は回転数の上昇に応じて出力電圧が上
昇する特性を有し、かつ前記発電機の最大出力時の要求
トルクが前記エンジンの全開出力を上回るように設定す
るとともに、前記発電機に常時負荷が接続されている状
態で運転することにより、前記エンジンのスロットル制
御を行わないで前記エンジンの出力トルクと前記発電機
の要求トルクとのバランス点で運転が継続されるように
構成したエンジン駆動発電機とした。
According to the present invention, there is provided an engine-driven generator comprising an engine and a generator driven by the engine. The output voltage has a characteristic of increasing in accordance with the rise of, and the required torque at the maximum output of the generator is set to exceed the fully open output of the engine, and a load is constantly connected to the generator. The engine-driven generator is configured such that by operating in a state where the engine is running, operation is continued at a balance point between the output torque of the engine and the required torque of the generator without performing throttle control of the engine.

【0010】発電機の最大出力時の要求トルク(=最大
負荷トルク)がエンジンの全開出力を上回る設定とする
ことにより発電機の要求トルクでエンジン出力を抑える
構成とし、この発電機に常に負荷を接続した状態で運転
することで、エンジンの出力トルクと発電機の要求トル
クとのバランス点で運転が継続でき、すなわちエンジン
のスロットル制御を行うことなく負荷の変動に対処して
運転を継続することができ、例えば常時エンジンをスロ
ットル全開状態で運転してエンジンの出力を最大限に取
り出すことが可能になる。さらに、スロットルを全開状
態で運転継続するためエンジンの熱効率も高く維持する
ことができる。
By setting the required torque at the maximum output of the generator (= maximum load torque) to exceed the fully open output of the engine, the engine output is suppressed by the required torque of the generator, and the load is always applied to this generator. By operating in the connected state, operation can be continued at the balance point between the output torque of the engine and the required torque of the generator, that is, the operation can be continued in response to load fluctuations without performing throttle control of the engine. For example, it is possible to always operate the engine with the throttle fully open to extract the maximum output of the engine. Further, since the operation is continued with the throttle fully open, the thermal efficiency of the engine can be maintained high.

【0011】またスロットル制御を行わないので、スロ
ットル開度の変化の過渡領域がなくなり、エミッション
対策が容易となり、さらにまたスロットル自体およびガ
バナー機構あるいはスロットル駆動機構を設けない構成
が可能で構造が簡単になる。
Further, since the throttle control is not performed, there is no transition region in the change of the throttle opening, which makes it easy to take measures against emissions. Further, a structure without the throttle itself and the governor mechanism or the throttle drive mechanism is possible, and the structure is simplified. Become.

【0012】発電機の出力巻線のタップを切換えること
により負荷へ供給される出力の電流−電圧特性を切換え
て、エンジンの最大効率のまま回転数を変更して出力電
流の増減の制御を行うことができる。
By switching the tap of the output winding of the generator, the current-voltage characteristic of the output supplied to the load is switched, and the rotation speed is changed with the maximum efficiency of the engine to control the increase and decrease of the output current. be able to.

【0013】発電機を多極発電機とした場合はこの多極
発電機の極数を切換えることにより負荷へ供給される出
力の電流−電圧特性を切換えて、エンジンの最大効率の
まま回転数を変更して出力電流の増減の制御を行なうこ
とができる。
When the generator is a multi-pole generator, the number of poles of the multi-pole generator is switched to change the current-voltage characteristic of the output supplied to the load, thereby reducing the number of revolutions while maintaining the maximum efficiency of the engine. The output current can be changed to control the increase or decrease.

【0014】発電機よりコンバータを介して負荷へ電力
を供給する形としてコンバータにより出力の電流−電圧
特性を切換えることで、エンジンの出力トルクと発電機
の要求トルクとのバランス点を任意に制御することがで
き、これによってエンジンの最大効率のまま回転数を連
続的に変化させて連続的に出力電流の増減の制御を行う
ことができる。
By switching the current-voltage characteristics of the output by the converter in the form of supplying power from the generator to the load via the converter, the balance point between the output torque of the engine and the required torque of the generator is arbitrarily controlled. Accordingly, it is possible to continuously change the output current by continuously changing the rotation speed while maintaining the maximum efficiency of the engine.

【0015】[0015]

【実 施 例】以下図1ないし図5に図示した本発明の
一実施例について説明する。本実施例は、電動走行車両
のハイブリット電源システムに組み込まれたバッテリー
充電用のエンジン駆動発電機に関するもので、図1は、
そのハイブリッド電源システムの概略図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 5 will be described below. This embodiment relates to an engine-driven generator for charging a battery incorporated in a hybrid power supply system of an electric traveling vehicle, and FIG.
It is a schematic diagram of the hybrid power supply system.

【0016】動力源となる主バッテリー10は、車載型充
電器11により充電用ステーション等の外部電源から外部
電源接続端子12を介して通常の充電作業が行えるように
構成されており、この主バッテリー10の出力をインバー
タ13で制御して走行用モータ14へ供給することにより走
行用モータ14が駆動制御される。
The main battery 10 serving as a power source is configured so that a normal charging operation can be performed by an on-board charger 11 from an external power supply such as a charging station via an external power supply connection terminal 12. The driving of the traveling motor 14 is controlled by supplying the output of 10 to the traveling motor 14 by controlling the output of the inverter 13.

【0017】そして自己充電機構としてエンジン発電機
1が組み込まれており、エンジン発電機1のエンジン2
は、吸気路にスロットルバルブを有せず常に全開状態で
運転されるように構成されており、発電機3は、エンジ
ン2の駆動で発電し、その3相出力電力は整流器16によ
りそれぞれ全波整流・合算されて主バッテリー10に供給
されるように構成されている。
The engine generator 1 is incorporated as a self-charging mechanism.
Is configured to always operate in a fully open state without a throttle valve in the intake path. The generator 3 generates electric power by driving the engine 2, and its three-phase output power is full-wave by the rectifier 16. It is configured to be rectified and added and supplied to the main battery 10.

【0018】なお発電機3の出力電圧が所定電圧以上と
なった場合これを検出する過電圧検出器4が備えられて
いて、過電圧検出器4が過電圧を検出したときはエンジ
ン2の点火信号をオフとしてエンジン2を停止させるよ
うに構成されている。
An overvoltage detector 4 for detecting when the output voltage of the generator 3 becomes equal to or higher than a predetermined voltage is provided. When the overvoltage detector 4 detects an overvoltage, the ignition signal of the engine 2 is turned off. The engine 2 is configured to stop.

【0019】また発電機3は電動機兼用の発電機として
構成されており、主バッテリー10の電力を逆にインバー
タ15を介して発電機3に供給して電動機として駆動する
ことにより、エンジン2の始動用セルモータの動きをさ
せることができるように構成されている。
The generator 3 is configured as a generator that also serves as a motor, and the power of the main battery 10 is supplied to the generator 3 via the inverter 15 to drive the generator 2 so as to start the engine 2. It is configured so that the cell motor for use can be moved.

【0020】そのためインバータ15の始動スイッチ17,
18が設けられており、一方の始動スイッチ17は図示しな
い充電状態表示ランプ等のモニタ表示に基づいて手動に
よりオンオフさせるスイッチであり、他方の始動スイッ
チ18は、主バッテリー10の電圧を検出する電圧検出器19
の検出電圧に基づき主バッテリー10の電圧が所定値以下
に低下したときに自動的にオン動作してインバータ15を
始動するように制御されるスイッチである。
Therefore, the start switch 17 of the inverter 15
18 is provided, one start switch 17 is a switch that is manually turned on / off based on a monitor display such as a charging state display lamp (not shown), and the other start switch 18 is a voltage that detects the voltage of the main battery 10. Detector 19
The switch is controlled to automatically turn on and start the inverter 15 when the voltage of the main battery 10 falls below a predetermined value based on the detected voltage of the main battery 10.

【0021】このようにしてハイブリット電源システム
に組込まれた発電機3について、その構造を図2および
図3に示す。エンジン発電機1のエンジン2は、その吸
気管にスロットルバルブを有せずしたがってスロットル
バルブを駆動制御するガバナー機構等も備えておらず、
構造が簡単になっている。このエンジン2におけるクラ
ンクケース20の側壁20aから軸受を介して図2において
左方向へクランク軸21が延出しており、この延出したク
ランク軸21を回転軸として発電機3本体が構成されてい
る。
FIG. 2 and FIG. 3 show the structure of the generator 3 incorporated in the hybrid power supply system in this manner. The engine 2 of the engine generator 1 does not have a throttle valve in its intake pipe, and therefore does not have a governor mechanism or the like for controlling the drive of the throttle valve.
The structure is simple. A crankshaft 21 extends leftward in FIG. 2 from a side wall 20a of a crankcase 20 of the engine 2 via a bearing through a bearing, and the main body of the generator 3 is configured using the extended crankshaft 21 as a rotation axis. .

【0022】環状の継鉄部22aから放射状に27個の突極
部22bが突出形成された環状星型鉄心22がクランク軸21
の周りのクランクケース側壁3aの周縁ボス部にボルト
23によって固着されている。
An annular star-shaped iron core 22 having 27 salient pole portions 22b protruding radially from an annular yoke portion 22a is formed on a crankshaft 21.
Bolt around the peripheral boss of the crankcase side wall 3a
Secured by 23.

【0023】環状星型鉄心22の27個の突極部22bには、
3相の発電コイル24が順次交互に巻回されて固定子25を
構成している。環状星型鉄心22は、このように多極化す
ることによって大出力が取り出せるようになるとともに
環状の継鉄部22aおよび突極部22bの半径方向の寸法を
短くすることが可能になり、小型軽量化することができ
る。
The twenty-seven salient pole portions 22b of the annular star core 22 include:
The three-phase power generating coils 24 are sequentially and alternately wound to form the stator 25. The multi-polarity of the annular star-shaped core 22 enables a large output to be taken out, and the radial dimensions of the annular yoke portion 22a and the salient pole portion 22b can be shortened, thereby reducing the size and weight. can do.

【0024】一方環状星型鉄心22の中央を貫通したクラ
ンク軸21の先端には鍛造のハブ26が嵌着され、このハブ
26にロータヨークを兼ねるフライホイール27が結合され
ている。
On the other hand, a forged hub 26 is fitted to the tip of the crankshaft 21 that passes through the center of the annular star-shaped core 22.
A flywheel 27 also serving as a rotor yoke is connected to 26.

【0025】フライホイール27は、高張力鋼板をカップ
状にプレス成形して形成されたディスク部27aと円筒部
27bとからなり、ディスク部27aがハブ26に固着され、
円筒部27bが環状星型鉄心22の突極部22b外側を覆うよ
う取り付けられる。
The flywheel 27 has a disk portion 27a formed by press-forming a high-tensile steel plate into a cup shape and a cylindrical portion.
27b, the disk portion 27a is fixed to the hub 26,
The cylindrical portion 27b is attached so as to cover the outside of the salient pole portion 22b of the annular star core 22.

【0026】このフライホイール27の円筒部27bの内周
面には高い磁力を有するネオジューム系磁石28が周方向
に亘って18個固着されてアウターロータ型磁石回転子29
を構成している。
On the inner peripheral surface of the cylindrical portion 27b of the flywheel 27, 18 neodymium magnets 28 having a high magnetic force are fixed in the circumferential direction, and an outer rotor type magnet rotor 29 is provided.
Is composed.

【0027】このようにアウターロータ型磁石回転子29
はネオジューム系磁石28を円筒部27bの内周面に敷きつ
めることで十分なマスを確保してフライホイールとして
の機能も得ることができる。
As described above, the outer rotor type magnet rotor 29
By laying the neodymium magnet 28 on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 27b, a sufficient mass can be secured and a function as a flywheel can be obtained.

【0028】そしてフライホイール27のディスク部27a
には冷却ファン30が取り付けられている。冷却ファン30
は、円環状の基板30aの一方の側面に複数の羽根30bが
周方向に亘り立設されたもので、基板30aをフライホイ
ール27のディスク部27aの外表面に固着している。この
冷却ファン30を覆うファンカバー35は、フライホイール
27の側方から図示しないエンジン2のシリンダに至る導
風路を形成して、ファンカバー35内へ取り入れられた冷
却風をエンジン2のシリンダの方へ導くように構成され
ている。
The disk portion 27a of the flywheel 27
Is provided with a cooling fan 30. Cooling fan 30
A plurality of blades 30b are provided on one side surface of an annular substrate 30a in the circumferential direction, and the substrate 30a is fixed to the outer surface of the disk portion 27a of the flywheel 27. The fan cover 35 that covers the cooling fan 30 is a flywheel
An air guide path from the side of 27 to the cylinder of the engine 2 (not shown) is formed, and the cooling air taken into the fan cover 35 is guided toward the cylinder of the engine 2.

【0029】このエンジン駆動発電機についての、回転
数−トルク特性を示したのが図5であり、図において、
曲線D0 が発電機の要求トルク特性、曲線Eがエンジン
の出力トルク特性である(エンジンはスロットルのない
全開状態である)。発電機単体としての要求トルクは、
回転数の上昇にともなってエンジンの出力トルクよりも
ずっと大きくなる特性に設定されている。そして、この
エンジンで駆動すると曲線Dと曲線Eとが交差する点で
回転数が安定する。
FIG. 5 shows the rotation speed-torque characteristics of the engine driven generator.
Curve D 0 is the required torque characteristic of the generator, and curve E is the output torque characteristic of the engine (the engine is in a fully open state without a throttle). The required torque of the generator alone is
The characteristic is set to be much larger than the output torque of the engine as the rotational speed increases. When driven by this engine, the rotation speed is stabilized at the point where the curve D and the curve E intersect.

【0030】すなわち、これよりも回転数をさらに上昇
させようとしても、発電機の要求トルクがエンジンの出
力トルクを上回るため、エンジンがトルク不足となって
回転数は押し戻される。逆に回転数を低下させようとし
ても、発電機の要求トルクが軽くなるためエンジンがト
ルク余剰状態になり回転数は押し上げられる。したがっ
て、発電機3の要求トルクと、エンジン2の出力トルク
(全開出力トルク)とが一致する点である回転数n0
回転が安定する。
That is, even if the rotational speed is further increased, the required torque of the generator exceeds the output torque of the engine, so that the engine runs short of torque and the rotational speed is pushed back. Conversely, even if an attempt is made to lower the rotational speed, the required torque of the generator becomes lighter, so that the engine is in an excessive torque state and the rotational speed is increased. Therefore, the rotation is stabilized at the rotation speed n 0 at which the required torque of the generator 3 and the output torque of the engine 2 (fully open output torque) match.

【0031】図4は本実施例の発電機3(磁石発電機)
の出力特性を示しており、横軸には電流、縦軸にはそれ
ぞれ電圧、出力(電力)、効率を示している。図4にお
いて、曲線Aは電流−電圧特性であり、電流が増加する
にしたがって電流が低下する特性を有しており、また曲
線Bは電流−出力特性である。
FIG. 4 shows a generator 3 (magnet generator) of the present embodiment.
The horizontal axis indicates current, and the vertical axis indicates voltage, output (power), and efficiency. In FIG. 4, a curve A is a current-voltage characteristic, which has a characteristic that the current decreases as the current increases, and a curve B is a current-output characteristic.

【0032】バッテリー10で走行用モータ14を駆動中に
バッテリー残量が低下して、バッテリー充電用としてエ
ンジン発電機1が運転されている場合、このときのバッ
テリー電圧をVB とすると発電機3の出力電流は、図4
における特性曲線Aと直線VB との交点で決定される電
流値IL としてバッテリー側へ供給される。
[0032] The traveling motor 14 by a battery 10 and decreases battery level during operation, if the engine generator 1 is operated as a battery charger, the generator 3 and the battery voltage at this time is V B The output current of FIG.
It is supplied to the battery-side as a characteristic curve A and the line V B and current I L which is determined by the intersection of the.

【0033】この状態で負荷が軽くなった場合、例えば
走行スピードを低下させることにより消費電力を低下さ
せてバッテリー10の負担を軽くした場合には、バッテリ
ー電圧は上昇することになり、発電機3の要求トルク特
性は図5に示す要求トルク曲線D1 のように移動し、し
たがってこれに応じた出力トルクとなる回転数n1 まで
エンジン2の回転数が上昇する。すなわちバッテリー電
圧が上昇して発電機3の出力電圧が上昇するとエンジン
2からみた負荷が軽くなりエンジン回転数が上昇する。
If the load is reduced in this state, for example, if the load on the battery 10 is reduced by reducing the power consumption by reducing the traveling speed, the battery voltage will increase, and the generator 3 torque characteristics of the request is moved as required torque curve D 1 shown in FIG. 5, therefore the rotational speed of the engine 2 to the rotational speed n 1 of the output torque corresponding to this increase. That is, when the battery voltage rises and the output voltage of the generator 3 rises, the load seen from the engine 2 becomes light and the engine speed increases.

【0034】そしてエンジン2の回転数の上昇によって
発電機3の出力も増大することになる。すなわち、バッ
テリー電圧が上昇するとこれに応じて発電機3の出力電
圧(曲線A1 )および出力電力(曲線B1 )が増大する
ので、発電機3からバッテリー側へ供給される出力電流
の大きさは、出力電圧の変動に拘らずあまり変化せず、
図4に示される電流値IL にほぼ維持される。
Then, the output of the generator 3 also increases due to the increase in the rotation speed of the engine 2. That is, when the battery voltage rises, the output voltage (curve A 1 ) and output power (curve B 1 ) of the generator 3 increase accordingly, so that the magnitude of the output current supplied from the generator 3 to the battery side Does not change much irrespective of the fluctuation of the output voltage,
Substantially it is maintained at a current value I L shown in FIG.

【0035】また一般的に、発電機の出力効率は出力電
流が大きくなると銅損に大きく依存して低下するため、
最大出力点よりも低いところで出力効率最大となり、し
たがって本発明の発電機3の出力効率についていえば、
発電機3の最大出力時の要求トルクよりも小さいトルク
のところで運転が継続されるように構成されているた
め、例えば図4の出力電流値IL で示されるような出力
効率特性(曲線C)のうちほぼ最大効率付近で運転継続
されることになる。
In general, the output efficiency of a generator decreases greatly depending on copper loss as the output current increases.
The output efficiency becomes maximum at a point lower than the maximum output point, and therefore, regarding the output efficiency of the generator 3 of the present invention,
Since the operation at the smaller torque than the required torque at the maximum output of the generator 3 is configured to be continued, the output efficiency characteristics shown by the output current I L in FIG. 4, for example (curve C) Of these, the operation is continued near the maximum efficiency.

【0036】以上のようにエンジン運転中は、常時エン
ジンを全開状態で使用するものであるからエンジンの出
力を最大限にとり出すことが可能となり、小型大出力の
エンジン駆動発電機を構成することが可能になる。さら
にエンジンの熱効率が高く、図4に示すように発電機効
率も良好な領域で使うため、低燃費化を図ることができ
る。
As described above, during operation of the engine, the engine is always used with the engine fully open, so that the maximum output of the engine can be obtained. Will be possible. Furthermore, since the engine is used in a region where the thermal efficiency of the engine is high and the generator efficiency is good as shown in FIG. 4, fuel efficiency can be reduced.

【0037】またエミッション対策においてもスロット
ル変化に対する過渡域がなく全開定常時のみに対応する
だけでよいので、対処が容易である。なお本実施例では
エンジン2にスロットルバルブを備えていないが、スロ
ットルバルブを備えるものであっても全開あるいは全開
に近い状態を維持するようにすれば同様の効果を得るこ
とが可能である。
Also, in the emission countermeasures, there is no transition region with respect to the throttle change, and it is only necessary to cope with only when the throttle is fully opened. In this embodiment, the engine 2 is not provided with a throttle valve. However, even if the engine 2 is provided with a throttle valve, the same effect can be obtained by maintaining a fully open state or a state close to the fully open state.

【0038】またさらに、発電機3から負荷(バッテリ
ー10) へ供給される出力の電流−電圧特性を切換えるこ
とで安定する回転数を変更して出力電流値の増減を調節
することができる。以下その例をわかり易くモデル化し
て3例示す。
Furthermore, by switching the current-voltage characteristics of the output supplied from the generator 3 to the load (battery 10), the number of rotations that is stabilized can be changed, and the increase or decrease of the output current value can be adjusted. In the following, three examples are shown by modeling the examples for easy understanding.

【0039】図6に示すように磁石回転子型の発電機40
はその固定子に巻装された3相の各発電コイル41の端部
に形成されたタップ42と各発電コイルの途中から引き出
されたタップ43を選択する切換スイッチ44を備えてお
り、発電機40の出力は整流器45を介してバッテリー46へ
供給されるように構成されている。
As shown in FIG. 6, a generator 40 of magnet rotor type
Is provided with a tap 42 formed at the end of each of the three-phase power generating coils 41 wound around the stator and a changeover switch 44 for selecting a tap 43 drawn out from the middle of each of the power generating coils. The output of 40 is configured to be supplied to a battery 46 via a rectifier 45.

【0040】図8に示すように発電機40の要求トルクは
巻数の少ないタップ43を選択したときは実線D2 、巻数
の多いタップ42を選択したときは、一点鎖線D3 で示す
ように回転数の低い側に移動する。切換スイッチ44によ
るタップ切換えによって3相の発電コイル41の巻数が切
り換えられる。回転数n2 (高回転側)で運転されてい
るときには、巻数の少ないタップ43を選択したときの電
流−電圧特性は図7において実線A2 で示すようにな
り、一方同じ回転数n2 のまま巻数の多いタップ42を選
択したときの電流・電圧特性は一点鎖線A3 のようにな
る。
As shown in FIG. 8, when the tap 43 having a small number of turns is selected, the required torque of the generator 40 is set to a solid line D 2 , and when the tap 42 having a large number of turns is selected, the torque is rotated as shown by a dashed-dotted line D 3. Move to lower number. The number of turns of the three-phase power generation coil 41 is switched by tap changeover by the changeover switch 44. When it is operated at a rotational speed n 2 (high-rotation), the current when selecting the low tap 43 of winding - voltage characteristics becomes as shown by the solid line A 2 in Fig. 7, whereas the same rotational speed n 2 Mom current-voltage characteristics when the turns of the large tap 42 was selected are as dashed line a 3.

【0041】そして巻数の少ないタップ43から巻数の多
いタップ42にタップ切換えを行うと、回転数はエンジン
出力トルク特性と発電機要求トルク特性D2 との交点で
安定している回転数n2 から低い方に移動し、発電機要
求トルク特性D3 との交点である回転数n3 で安定す
る。回転数が低下してn3 になると電流−電圧特性は図
7において破線A4 で示すようになる。したがってバッ
テリー46の電圧に変化がないとすれば、充電電流はIL1
からIL2に減少することになる。
When the tap is switched from the tap 43 having a small number of turns to the tap 42 having a large number of turns, the rotational speed is changed from the rotational speed n 2 which is stable at the intersection of the engine output torque characteristic and the generator required torque characteristic D 2. It moves to the lower side and stabilizes at the rotation speed n 3 which is the intersection with the generator required torque characteristic D 3 . When the rotation speed is n 3 decreases current - voltage characteristic is as shown by the broken line A 4 in FIG. Therefore, if there is no change in the voltage of the battery 46, the charging current is I L1
To IL2 .

【0042】逆にタップ42からタップ43にタップ切換え
を行うと、回転数は数で安定すn3からn2 へと上昇
し、充電電流値はIL2からIL1へと増加することにな
る。
Conversely, when the tap is switched from the tap 42 to the tap 43, the rotation speed increases from n 3, which is stable in number, to n 2 , and the charging current value increases from I L2 to I L1 . .

【0043】このように発電機40の発電コイル41の巻数
を切換えることで、エンジンのスロットル全開状態のま
まスロットル制御を行うことなくエンジン回転数を変更
して充電電流(出力電流)の増減を行うことができる。
By switching the number of windings of the power generation coil 41 of the generator 40 in this manner, the engine speed is changed without performing throttle control while the throttle of the engine is fully opened to increase or decrease the charging current (output current). be able to.

【0044】次に多極発電機の場合に極数を切換えるこ
とによって出力電流値の増減を調節する例を図9ないし
図11に示す。図9に示すように発電機50の出力巻線を3
極ずつ複数組(3極×9組=27極)構成しているとし
て、そのうちの2組50a(3極×2組)を整流器51に接
続し、他の組50b(3極×7組)は整流器52に接続さ
れ、整流器52は常にバッテリー53に接続されているが、
前記整流器51はスイッチ54を介してバッテリー53に接続
されるようになっている。
Next, FIGS. 9 to 11 show examples of adjusting the increase or decrease of the output current value by switching the number of poles in the case of a multipolar generator. As shown in FIG.
Assuming that a plurality of sets (3 poles × 9 sets = 27 poles) are formed for each pole, two sets 50a (3 poles × 2 sets) are connected to the rectifier 51 and the other set 50b (3 poles × 7 sets) Is connected to the rectifier 52, which is always connected to the battery 53,
The rectifier 51 is connected to a battery 53 via a switch 54.

【0045】図10を参照してスイッチ54がオフで極数が
2組分少ない場合の電流・電圧特性(実線A5 ) は、ス
イッチ54がオンして極数が増え電流が増加すると一点鎖
線A6 で示すように変化するが、図11に示すように発電
機50の要求トルクは実線D5から一点鎖線D6 に変化し
て安定する回転数がn4 からn5 と低くなるので、スイ
ッチ54のオン後の安定時には電流−電圧特性は破線A7
のようになる。
Referring to FIG. 10, the current-voltage characteristics (solid line A 5 ) when switch 54 is off and the number of poles is smaller by two pairs are as follows: varies as shown by a 6, the engine speed to stably change the required torque solid D 5 from the one-dot chain line D 6 of the generator 50 as shown in FIG. 11 is as low as n 5 from n 4, When the switch 54 is stable after being turned on, the current-voltage characteristic is indicated by a broken line A 7
become that way.

【0046】したがってバッテリー53の電圧に変化がな
いとすれば、充電電流はIL3からIL4に減少することに
なる。逆にスイッチ54をオフさせれば回転数はn5 から
6 へ上昇し充電電流値はIL4からIL3へと増加するこ
とになる。
Therefore, if there is no change in the voltage of the battery 53, the charging current decreases from I L3 to I L4 . Rotational speed when caused to turn off the switch 54 to reverse the elevated charging current value to n 6 from n 5 will increase from I L4 to I L3.

【0047】このように前記タップ切換えと同様に極数
の増減で回転数を変更して充電電流(出力電流)の増減
を行うことができる。
As described above, the charging current (output current) can be increased / decreased by changing the rotation speed by increasing / decreasing the number of poles in the same manner as in the tap switching.

【0048】次にコンバータにより発電機の負荷特性を
変える例を図12ないし図14に示し説明する。図12におい
て、発電機60は整流器61に接続され、整流器61の出力端
子はコンデンサ62を介し、一方の端子にチョッパー装置
63が介装され、チョッパー装置63の出力側には還流ダイ
オード64と直流リアクトル65が接続されてDC−DCコンバ
ータを構成してコンデンサ66を介してバッテリ67に接続
されるようになっている。
Next, an example in which the load characteristic of the generator is changed by the converter will be described with reference to FIGS. In FIG. 12, a generator 60 is connected to a rectifier 61, an output terminal of the rectifier 61 is connected via a capacitor 62, and one terminal is connected to a chopper device.
A return diode 64 and a DC reactor 65 are connected to the output side of the chopper device 63 to form a DC-DC converter, which is connected to a battery 67 via a capacitor 66.

【0049】このDC−DCコンバータ回路のチョッパー装
置63をデューティ制御することで電流・電圧特性を図13
に示すように斜線の範囲で任意に変えることができ、さ
らに発電機要求トルクも図14に示すように斜線の範囲で
任意に変更できる。
By controlling the duty of the chopper device 63 of the DC-DC converter circuit, the current / voltage characteristics can be changed as shown in FIG.
As shown in FIG. 14, the required torque can be arbitrarily changed in the range of the oblique line, and the required torque of the generator can be arbitrarily changed in the range of the oblique line as shown in FIG.

【0050】したがって発電機60の要求トルクにエンジ
ン出力トルクが交じわる点の安定した回転数は図14でΔ
Nの範囲内の任意の回転数を設定できる。よって、前記
タップ切換えや前記極数切換えと同様に、チョッパー装
置63のデューティ制御により回転数を変更してバッテリ
ー67の充電電流(出力電流)の増減を行うことができ
る。しかもこの場合、充電電流値を連続的な値で任意に
設定できる。
Therefore, the stable rotational speed at the point where the engine output torque intersects the required torque of the generator 60 is ΔΔ in FIG.
Any number of rotations within the range of N can be set. Therefore, similarly to the tap switching and the pole number switching, the rotation speed is changed by the duty control of the chopper device 63 to increase or decrease the charging current (output current) of the battery 67. Moreover, in this case, the charging current value can be arbitrarily set to a continuous value.

【0051】以上の実施例では、エンジン駆動発電機を
バッテリー充電用として使用しているが、負荷としては
バッテリーに限らず他の直流負荷に使用できるのは当然
である。
In the above embodiment, the engine-driven generator is used for charging the battery. However, the load is not limited to the battery and can be used for other DC loads.

【0052】さらに発電機の出力を整流器で整流したの
ちインバータを介して交流電力として出力するインバー
タ式発電機として使用することも可能である。
Further, it is also possible to use the present invention as an inverter-type generator which rectifies the output of the generator with a rectifier and then outputs it as AC power via an inverter.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明は、例えば回転数に電圧がほぼ比
例するようないわゆる正特性を有する発電機において発
電機の最大出力時の要求トルクがエンジンの全開出力を
上回る設定し、これを常に負荷が接続されている状態で
運転することによって、エンジンの出力トルクと発電機
の要求トルクとのバランス点で運転が継続できるように
構成したため、エンジンのスロットル制御を行うことな
く負荷の変動に対処して運転を継続することができ、例
えば常時エンジンをスロットル全開状態で運転してエン
ジンの出力を最大限に取り出すことが可能になる。さら
にスロットルを全開状態で運転継続するため、エンジン
の熱効率も高く維持することができる。
According to the present invention, for example, in a generator having a so-called positive characteristic in which the voltage is substantially proportional to the rotational speed, the required torque at the maximum output of the generator is set to exceed the full open output of the engine, and this is always set. By operating with the load connected, the engine is configured to be able to continue operation at the balance point between the output torque of the engine and the required torque of the generator, thus coping with load fluctuations without performing engine throttle control. For example, the engine can always be operated with the throttle fully open to extract the maximum output of the engine. Further, since the operation is continued with the throttle fully open, the thermal efficiency of the engine can be maintained high.

【0054】またスロットル制御を行わないので、スロ
ットル開度の変化の過渡領域がなくなりエミッション対
策が容易となる。さらにスロットル自体およびガバナー
機構あるいはスロットル駆動機構を設けない構成が可能
で構造が簡単になる。したがって小型大出力のエンジン
駆動発電機を構成することができる。
Further, since the throttle control is not performed, there is no transition region in which the throttle opening changes, and emission measures can be easily taken. Further, a structure without the throttle itself and the governor mechanism or the throttle drive mechanism is possible, and the structure is simplified. Therefore, a small-sized and large-output engine-driven generator can be configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る一実施例のエンジン駆動発電機を
電動走行車両のバッテリー充電用に組込んだハイブリッ
ド電源システムの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid power supply system incorporating an engine-driven generator according to an embodiment of the present invention for charging a battery of an electric traveling vehicle.

【図2】該エンジン発電機の一部破断した平面図であ
る。
FIG. 2 is a partially broken plan view of the engine generator.

【図3】図2におけるIII −III 断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;

【図4】同エンジン発電機の特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the engine generator.

【図5】発電機の要求トルクとエンジン出力トルクの関
係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a required torque of a generator and an engine output torque.

【図6】タップ切換えを行う電源システムの概略を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a power supply system that performs tap switching.

【図7】タップ切換えによる電流・電圧特性の変化を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in current / voltage characteristics due to tap switching.

【図8】同例の発電機の要求トルクの変化を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a change in required torque of the generator of the example.

【図9】極数切換えを行う電源システムの概略を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a power supply system for switching the number of poles.

【図10】極数切換えによる電流・電圧特性の変化を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a change in current / voltage characteristics due to switching of the number of poles.

【図11】同例の発電機の要求トルクの変化を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing a change in required torque of the generator of the example.

【図12】DC−DCコンバータ回路を介装した電源システ
ムの概略を示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a power supply system provided with a DC-DC converter circuit.

【図13】同システムにおける電流・電圧特性の変化を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing changes in current / voltage characteristics in the same system.

【図14】同例の発電機の要求トルクの変化を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing a change in required torque of the generator of the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン発電機、2…エンジン、3…発電機、4…
過電圧検出器、10…主バッテリー、11…車載型充電器、
12…外部電源接続端子、13…インバータ、14…走行用モ
ータ、15…インバータ、16…整流器、17, 18…始動スイ
ッチ、19…電圧検出器、20…クランクケース、21…クラ
ンク軸、22…環状星型鉄心、23…ボルト、24…発電コイ
ル、25…固定子、26…ハブ、27…フライホイール、28…
磁石、29…アウターロータ型磁石回転子、30…冷却ファ
ン、40…発電機、41…発電コイル、42, 43…タップ、44
…切換スイッチ、45…整流器、46…バッテリー、50…発
電機、51, 52…整流器、53…バッテリー、54…スイッ
チ、60…発電機、61…整流器、62…コンデンサ、63…チ
ョッパー装置、64…還流ダイオード、65…直流リアクト
ル、66…コンデンサ、67…バッテリー。
1 ... Engine generator, 2 ... Engine, 3 ... Generator, 4 ...
Overvoltage detector, 10… Main battery, 11… In-vehicle charger,
12 ... external power connection terminal, 13 ... inverter, 14 ... traveling motor, 15 ... inverter, 16 ... rectifier, 17, 18 ... start switch, 19 ... voltage detector, 20 ... crankcase, 21 ... crankshaft, 22 ... Ring star core, 23 bolt, 24 generator coil, 25 stator, 26 hub, 27 flywheel, 28
Magnet, 29 ... Outer rotor type magnet rotor, 30 ... Cooling fan, 40 ... Generator, 41 ... Generator coil, 42, 43 ... Tap, 44
... Changeover switch, 45 ... Rectifier, 46 ... Battery, 50 ... Generator, 51, 52 ... Rectifier, 53 ... Battery, 54 ... Switch, 60 ... Generator, 61 ... Rectifier, 62 ... Capacitor, 63 ... Chopper device, 64 ... reflux diode, 65 ... DC reactor, 66 ... capacitor, 67 ... battery.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エンジンと、このエンジンで駆動される
発電機とで構成されるエンジン駆動発電機において、 前記発電機は回転数の上昇に応じて出力電圧が上昇する
特性を有し、かつ前記発電機の最大出力時の要求トルク
が前記エンジンの全開出力を上回るように設定するとと
もに、 前記発電機に常時負荷が接続されている状態で運転する
ことにより、前記エンジンのスロットル制御を行わない
で前記エンジンの出力トルクと前記発電機の要求トルク
とのバランス点で運転が継続されるように構成したこと
を特徴とするエンジン駆動発電機。
1. An engine-driven generator comprising an engine and a generator driven by the engine, wherein the generator has a characteristic that an output voltage increases in accordance with an increase in rotation speed, and By setting the required torque at the maximum output of the generator to exceed the full-open output of the engine, and by operating the generator with a load always connected, the throttle control of the engine is not performed. An engine-driven generator configured to continue operation at a balance point between the output torque of the engine and the required torque of the generator.
【請求項2】 前記エンジンのスロットルは全開に設定
し、前記負荷は直流負荷で構成したことを特徴とする請
求項1記載のエンジン駆動発電機。
2. The engine-driven generator according to claim 1, wherein the throttle of the engine is set to a fully open state, and the load is constituted by a DC load.
【請求項3】 前記発電機の出力巻線のタップを切換え
ることにより前記負荷へ供給される出力の電流−電圧特
性を切換えて前記運転継続のバランス点の回転数領域を
変更するように構成したことを特徴とする請求項2記載
のエンジン駆動発電機。
3. The apparatus according to claim 2, wherein a current-voltage characteristic of an output supplied to said load is changed by switching a tap of an output winding of said generator to change a rotation speed region of a balance point of said operation continuation. The engine-driven generator according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記発電機の多極発電機としてこの極数
を切換えることにより前記負荷へ供給される出力の電流
−電圧特性を切換えて前記運転継続のバランス点の回転
数領域を変更するように構成したことを特徴とする請求
項2記載のエンジン駆動発電機。
4. A multi-pole generator of the generator, wherein the number of poles is changed to change the current-voltage characteristic of an output supplied to the load, thereby changing a rotation speed region of a balance point of the operation continuation. The engine-driven generator according to claim 2, wherein:
【請求項5】 前記発電機と前記負荷との間にコンバー
タを介在させると共に、このコンバータによって前記負
荷へ供給される出力の電流・電圧特性を切換えることに
より前記運転継続のバランス点の回転数領域を変更する
ように構成したことを特徴とする請求項2記載のエンジ
ン駆動発電機。
5. A rotation speed region at a balance point of the operation continuation by interposing a converter between the generator and the load and switching a current / voltage characteristic of an output supplied to the load by the converter. 3. The engine-driven generator according to claim 2, wherein:
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