JP6825961B2 - エンジン発電機 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンによって駆動されるエンジン発電機に関する。
この種のエンジン発電機として、従来、負荷電流の変動に応じてエンジン回転数を所定の許容範囲内で増減させるようにした発電機が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の発電機では、通常運転モードおよび経済運転モードのいずれかを選択するエコスイッチを設け、通常運転モードが選択されると、エンジン回転数を所定の目標エンジン回転数に制御し、経済運転モードが選択されると、エンジン回転数を負荷電流に対応した目標エンジン回転数に制御する。
特開２００７−３２５３８５号公報
しかしながら、上記特許文献１記載のようにエンジン回転数を可変制御する発電機において、高回転時に出力を得られるように巻線の仕様を設定すると、低回転時に負荷が十分な出力を得ることができず、反対に低回転時に出力を得られるように巻線の仕様を設定すると、高回転時に出力のピークを超えて負荷が十分な出力を得ることができないおそれがある。
本発明の一態様であるエンジン発電機は、回転数が可変制御される汎用エンジンと、三相の巻線を有し、エンジンにより駆動されて発電する発電部と、発電部から出力された交流を所定周波数の交流に変換して負荷に出力するインバータユニットと、巻線の結線状態をＹ結線およびΔ結線のいずれかに切り替える結線切替え部と、結線切替え部を制御する結線切替え制御部と、第１モードおよび第２モードのいずれかの運転モードを選択するモード選択部と、モード選択部により選択された運転モードに応じて目標回転数を設定する回転数設定部と、回転数設定部により設定された目標回転数にエンジン回転数を制御する回転数制御部と、を備え、結線切替え制御部は、第１モードが選択されると、負荷検出部により検出された負荷の大きさに拘らず巻線の結線状態をΔ結線に切り替え、第２モードが選択されると、負荷検出部により検出された負荷の大きさが所定値以下のとき結線状態をＹ結線に切替え、負荷検出部により検出された負荷の大きさが所定値を超えると結線状態をΔ結線に切替えるように結線切替え部を制御し、回転数設定部は、モード選択部により第２モードが選択され、かつ、負荷検出部により検出された負荷の大きさが所定値以下のとき、巻線の結線状態がＹ結線のときのエンジン回転数と負荷との関係を示す予め定められた第１の特性に基づいて目標回転数を設定し、第２モードが選択され、かつ、負荷検出部により検出された負荷の大きさが所定値を超えると、巻線の結線状態がΔ結線のときのエンジン回転数と負荷との関係を示す予め定められた第２の特性に基づいて目標回転数を設定し、第１モードが選択されると、負荷検出部により検出された負荷の大きさに拘らず第２の特性に基づいて所定値に対応する回転数より大きい所定の回転数を目標回転数として設定する。
本発明によれば、巻線の結線状態が負荷の大きさに応じて適宜切替えられるので、エンジン回転数の広い領域にわたって、エンジン発電機から十分な出力を得ることができる。
本発明の実施形態に係るエンジン発電機の全体構成を示す電気回路図。 巻線をＹ結線として構成したときの図１の発電部の一般的な特性を示す図。 巻線をΔ結線として構成したときの図１の発電部の一般的な特性を示す図。 本発明の実施形態に係るエンジン発電機の要部構成を示す電気回路図。 本発明の実施形態に係るエンジン発電機によるエンジン回転数と出力との関係を示す図。 図３の制御ユニットで実行される処理の一例を示すフローチャート。
以下、図１〜図５を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るエンジン発電機は、可搬型ないし携帯型のエンジン発電機であり、ユーザが手動で持ち運び可能な重量および寸法を有する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン発電機１００の全体構成を示す電気回路である。図１に示すように、エンジン発電機１００は、汎用エンジン１と、エンジン１により駆動される発電部２と、発電部２に電気的に接続されたインバータユニット３とを有する。
エンジン１は、例えばガソリンを燃料とする点火式の空冷エンジンであり、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンに同期して回転するクランクシャフト（出力軸）とを有する。エンジン１の動力は、クランクシャフトを介して発電部２に出力される。なお、図示は省略するが、クランクシャフトには、リコイルスタータが接続される。リコイルスタータは、ユーザが手動でエンジン１を始動するためのエンジン始動装置を構成し、リコイルスタータの操作によりクランクシャフトを回転させることで、エンジン１の始動が可能となる。エンジン１は、後述するように回転数が可変制御される。
発電部（発電機本体）２は、エンジン１により駆動されて交流電力を発電する多極オルタネータであり、クランクシャフトに連結されてクランクシャフトと一体に回転するロータと、ロータの周面に対向してロータと同心状に配置されたステータとを有する。ロータには永久磁石が設けられる。ステータには、１２０度毎の位相角で配置されたＵＶＷの巻線が設けられる。発電部２は、バッテリ５からの電力によりスタータモータとして駆動することができ、これによりリコイルスタータを用いずにエンジン１を始動することができる。
インバータユニット（インバータ回路）３は、発電部２より出力された三相交流を整流する電力変換回路３１と、電力変換回路３１から出力された直流を所定の三相交流に変換するインバータ３２と、電力変換回路３１およびインバータ３２を制御する制御ユニット５０とを備える。制御ユニット５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されるマイクロコンピュータである。
電力変換回路３１は、ブリッジ回路として構成され、発電部２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に対応して接続された３対（計６個）の半導体スイッチ素子３１１を有する。スイッチ素子３１１は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のトランジスタにより構成され、各スイッチ素子３１１にはそれぞれダイオード３１２（例えば寄生ダイオード）が並列に接続される。
スイッチ素子３１１のゲートは制御ユニット５０から出力される制御信号により駆動され、制御ユニット５０によりスイッチ素子３１１の開閉（オンオフ）が制御される。例えば発電部２がジェネレータとして機能するとき、スイッチ素子３１１はオフされ、これにより三相交流がダイオード３１２を介して整流される。整流後の電流はキャパシタ３４で平滑された後、インバータ３２に入力される。電力変換回路３１は、発電部２がスタータモータとして機能するとき、バッテリ５から供給された直流をスイッチ素子３１１のオンオフにより三相交流に変換して発電部２に出力する。
インバータ３２は、Ｈブリッジ回路として構成された２対（計４個）の半導体スイッチ素子３２１を有する。スイッチ素子３２１は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のトランジスタであり、各スイッチ素子３２１にはそれぞれダイオード３２２（例えば寄生ダイオード）が並列に接続される。スイッチ素子３２１のゲートは制御ユニット５０から出力される制御信号により駆動され、制御ユニット５０によりスイッチ素子３２１の開閉（オンオフ）が制御されて、直流が単相交流に変換される。インバータ３２で生成された単相交流は、リアクトルやコンデンサを有するフィルタ回路３５を介して正弦波に変調されて負荷３６に出力される。
インバータユニット３には、給電回路４０を介してバッテリ５が電気的に接続される。給電回路４０は、コネクタ６を介してバッテリ５を電力変換回路３１とキャパシタ３４との間、すなわち電力変換回路３１のプラス側およびマイナス側の出力端子３１３，３１４に接続するように設けられる。より詳しくは、バッテリ５のプラス側端子は、ヒューズ４１、コンタクタ４２およびダイオード４３を介して電力変換回路３１のプラス側出力端子３１３に接続され、マイナス側端子はマイナス側出力端子３１４に接続される。
コンタクタ４２は、バッテリ５をインバータユニット３に電気的に接続（オン）または遮断（オフ）するためのスイッチを含み、コンタクタ駆動回路４４によりその作動（オンオフ）が制御される。ヒューズ４１とコンタクタ４２との間には、バッテリスイッチ４５が接続され、バッテリスイッチ４５のオンにより制御ユニット５０に電力が供給される。これによりコンタクタ駆動回路４４がコンタクタ４２をオンする。バッテリスイッチ４５がオフされると、コンタクタ駆動回路４４はコンタクタ４２をオフする。すなわちコンタクタ４２は、バッテリスイッチ４５のオンオフに連動してオンオフする。
バッテリ５からの電力によりエンジン１を始動する場合、ユーザによりバッテリスイッチ４５がオン操作される。これによりコンタクタ４２がオンされ、バッテリ５の電力が電力変換回路３１に供給される。このとき、制御ユニット５０は、バッテリスイッチ４５がオンされたか否かを判定し、バッテリスイッチ４５がオンされたと判定すると、電力変換回路３１のスイッチ素子３１１のオンオフを制御し、直流電力を交流電力に変換する。この交流電力は発電部２に供給され、これによりステータの巻線２４（図３）に回転磁界が発生し、発電部２のロータが回転する。その結果、クランクシャフトが回転させられ、エンジン１のクランキングによる始動が可能となる。なお、コネクタ６には通信ラインが接続され、通信ラインを介してバッテリ５の内部温度や充電状態などの情報が制御ユニット５０に送信される。
ところで、発電部２の３相のステータ巻線の結線方式には、Ｙ結線とΔ結線とがある。図２Ａ，図２Ｂは、それぞれ巻線２４をＹ結線およびΔ結線として構成したときの、ジェネレータとして機能する発電部２の一般的な特性を示す図である。図２Ａの特性ｆ１、ｆ２および図２Ｂの特性ｆ３、ｆ４は、それぞれ電力変換回路３１で整流後のＤＣ電流（Ａ）に対するＤＣ電圧（Ｖ）の特性であり、図２Ａの特性ｇ１、ｇ２および図２Ｂの特性ｇ３、ｇ４は、それぞれ電力変換回路３１で整流後のＤＣ電流に対する発電出力（ＶＡ）を示す特性である。このうち、特性ｆ１、ｇ１、ｆ３、ｇ３はエンジン回転数が所定回転数Ｎ２（例えば５０００ｒｐｍ）のときの特性であり、特性ｆ２，ｇ２，ｆ４，ｇ４はエンジン回転数がＮ１よりも低い所定回転数Ｎ１（例えば３０００ｒｐｍ）のときの特性である。なお、発電出力（ＶＡ）はＤＣ電流（Ａ）とＤＣ電圧（Ｖ）の乗算値に相当する。
図２Ａ，図２Ｂに示すように、Ｙ結線、Δ結線いずれの場合も、ＤＣ電流の増加に伴いＤＣ電圧は減少する（特性ｆ１〜ｆ４）。但し、ＤＣ電流が０のときの最大ＤＣ電圧、および右下がりの特性ｆ１〜ｆ４の勾配は、Ｙ結線のときとΔ結線のときとで異なり、Ｙ結線のときには高電圧低電流の特性ｆ１，ｆ２となり、Δ結線のときには低電圧高電流の特性ｆ３，ｆ４となる。したがって、Ｙ結線のときはΔ結線のときよりも低電流側で発電出力が最大（ピーク値）となる（特性ｇ１〜ｇ４）。
図２Ａ，図２Ｂにおいて、発電機１００の定格ＡＣ電圧（例えば１００Ｖ）に対応するＤＣ電圧をＶ１で示す。図２Ａに示すように、巻線がＹ結線で構成されていれば、エンジン回転数が所定回転数Ｎ２のとき、所定電圧Ｖ１に対応するＤＣ電流はＡ１となり、発電出力はＶＡ１となる。一方、エンジン回転数が所定回転数Ｎ１のとき、所定電圧Ｖ１に対応するＤＣ電流はＡ２となり、発電出力はＶＡ２となる。
また、図２Ｂに示すように、巻線がΔ結線で構成されていれば、エンジン回転数が所定回転数Ｎ２のとき、所定電圧Ｖ１に対応するＤＣ電流はＡ３となり、発電出力はＶＡ３となる。一方、エンジン回転数が所定回転数Ｎ１のとき、所定電圧Ｖ１に対応するＤＣ電流はＡ４となり、発電出力はＶＡ４となる。
このようにＹ結線においては、エンジン回転数が低いとき、比較的高い発電出力が得られるが（特性ｇ２）、エンジン回転数が高くなると、発電出力はピークを越えて低くなる（特性ｇ１）。これに対し、Δ結線においては、エンジン回転数が高いとき、比較的高い発電出力が得られるが（特性ｇ３）、エンジン回転数が低いと、発電出力は低くなる（特性ｇ４）。このようにエンジン回転数と巻線の結線状態とに応じて発電出力の特性が変化する点を考慮し、本実施形態では、以下のようにエンジン発電機１００を構成する。
図３は、本発明の実施形態に係るエンジン発電機１００の要部構成を示す電気回路図である。図３に示すように発電部２の巻線２４は、Ｕ相の巻線２４ＵとＶ相の巻線２４ＶとＷ相の巻線２４Ｗとを含む。各巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗの一端側の端子２４１〜２４３は、それぞれ図１の電力変換回路３１のスイッチ素子３１１およびダイオード３１２に接続される。各巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗの他端側の端子２４４〜２４６は、スイッチ回路２５に接続される。
スイッチ回路２５は、発電部２と電力変換回路３１との間に設けられ、インバータユニット３に実装される。より具体的には、スイッチ回路２５は、一端が端子２４４に接続され、他端が端子２４２に接続されたスイッチ２５１と、一端が端子２４５に接続され、他端が端子２４３に接続されたスイッチ２５２と、一端が端子２４６に接続され、他端が端子２４１に接続されたスイッチ２５３と、一端が端子２４４〜２４６にそれぞれ接続され、他端が中性点２５７を介して互いに接続されたスイッチ２５４〜２５６とを有する。各スイッチ２５１〜２５６は、例えばコイルの励磁および消磁により開閉（オンオフ）するリレースイッチとして構成される。
スイッチ２５１〜２５６の開閉、すなわちコイルの励磁および消磁は、制御ユニット５０からの制御信号により行われる。スイッチ２５１〜２５３を第１スイッチ群、スイッチ２５４〜２５６を第２スイッチ群とするとき、制御ユニット５０は、第１スイッチ群のスイッチ２５１〜２５３を同時にオンかつ第２スイッチ群のスイッチ２５４〜２５６を同時にオフするように、あるいは第１スイッチ群のスイッチ２５１〜２５３を同時にオフかつ第２スイッチ群のスイッチ２５４〜２５６を同時にオンするように制御信号を出力する。
第１スイッチ群のスイッチ２５１〜２５３がオフかつ第２スイッチ群のスイッチ２５４〜２５６がオンすると、巻線２４の結線状態がＹ結線に切り換わる。第１スイッチ群のスイッチ２５１〜２５３がオンかつ第２スイッチ群のスイッチ２５４〜２５６がオフすると、巻線２４の結線状態がΔ結線に切り換わる。
制御ユニット５０には、エンジン回転数を検出する回転数検出器７１と、発電機１００に接続される負荷３６の大きさ、すなわち負荷値（消費電力）を検出する負荷検出器７２と、モード切替えスイッチ７３とが接続される。
回転数検出器７１は、電磁ピックアップ式または光学式のクランク角センサなどにより構成される。負荷検出器７２は、インバータユニット３に設けられて、負荷を流れる電流（負荷電流）を検出する電流センサや印加電圧を検出する電圧センサなどを含む。これらセンサの検出値を用いて制御ユニット５０で所定の演算を行うことにより、負荷値が検出される。
モード切替えスイッチ７３は、ユーザの操作により通常運転モードおよび経済運転モードのいずれかに切替え可能なスイッチである。通常運転モードは、目標エンジン回転数を所定回転数に設定するモードであり、経済運転モードは、所定のエンジン回転数範囲で負荷変動に応じて目標エンジン回転数を増減させるモードである。
制御ユニット５０は、機能的構成としてインバータ制御部５１とエンジン制御部５２とを有する。なお、エンジン制御部５２を制御ユニット５０とは別の制御ユニットに設けることもできる。インバータ制御部５１は、コンタクタ駆動回路４４の作動、電力変換回路３１のスイッチ素子３１１およびインバータ３２のスイッチ素子３２１のオンオフ、およびスイッチ回路２５のスイッチ２５１〜２５６の作動（切替え）を制御する。
エンジン制御部５２は、エンジン１の目標エンジン回転数を設定する回転数設定部５３と、エンジン回転数を目標エンジン回転数に制御する回転数制御部５４とを有する。回転数制御部５４は、回転数検出器７１の検出値を参照しながら、スロットルバルブの開度を調整するモータ等のアクチュエータ７５に制御信号を出力して、エンジン回転数を目標回転数に制御（例えばＰＩＤ制御）する。インバータ制御部５１による巻線の結線状態の切替え、および回転数設定部５３による目標回転数の設定は、例えば以下のように行われる。
図４は、本発明の実施形態に係るエンジン発電機１００によるエンジン回転数Ｎと発電機１００で発生する出力（Ｗ）との関係を示す特性図であり、この特性は予め制御ユニット５０のメモリに記憶されている。図中の特性ｈ１，ｈ２は、それぞれＹ結線およびΔ結線のときの発電機１００の固有の特性である。なお、図４では、特性ｈ１，ｈ２を、簡易的に直線で示している。図中のＮ１，Ｎ２は、上述した（図２Ａ，図２Ｂの説明で用いた）エンジン回転数に相当する。
図４に示すように、Ｙ結線およびΔ結線いずれの場合においても、所定エンジン回転数Ｎ１から所定エンジン回転数Ｎ３（＞Ｎ２）の範囲において、エンジン回転数の増加に伴い出力が増加する。Ｎ１，Ｎ３は、例えば経済運転モード時のエンジン回転数の範囲を規定し、経済運転モード時にはＮ１≦Ｎ≦Ｎ３の範囲でエンジン回転数Ｎを変化させることができる。Ｎ２は、例えば通常運転モード時の目標エンジン回転数に相当する。
エンジン回転数がＮ１のときは、Ｙ結線の特性ｈ１から得られる出力の方が大きいが、特性ｈ１，ｈ２の傾きはΔ結線の特性ｈ２の方が大きく、特性ｈ１と特性ｈ２とは回転数Ｎａで交差する。このため、回転数Ｎａを境にして、それよりも低回転側でＹ結線による出力の方が大きくなり、高回転側でΔ結線による出力の方が大きくなる。なお、通常運転モード時の目標エンジン回転数Ｎ２は、Ｎａより大きな値に設定される。図４より、エンジン回転数がＮａのときの出力値はＰａとなる。本実施形態では、この出力値Ｐａが、経済運転モード時においてＹ結線とΔ結線とを切替えるための閾値（所定値）として設定される。
インバータ制御部５１は、負荷検出器７２により検出された負荷値、すなわち得たい出力が所定値Ｐａ以下のとき（例えばＰｂ）、巻線の結線状態を、Δ結線のときよりも大きな出力を発揮することが可能なＹ結線に切替える。このとき回転数設定部５３は、特性ｈ１に基づいて目標エンジン回転数（例えばＮｂ）を設定する。一方、得たい出力が所定値Ｐａを超えるとき（例えばＰｃ）、インバータ制御部５１は、巻線の結線状態を、Ｙ結線のときよりも大きな出力を発揮することが可能なΔ結線に切替える。このとき、回転数設定部５３は、特性ｈ２に基づいて目標エンジン回転数（例えばＮｃ）を設定する。
図５は、制御ユニット５０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジン始動後に発電部２で発電が行われると開始される。まず、ステップＳ１で、モード切替えスイッチ７３の信号を読み込み、運転モードを判定する。
ステップＳ１で、通常運転モードと判定されるとステップＳ２に進む。ステップＳ２では、インバータ制御部５１での処理により、スイッチ回路２５に制御信号を出力して結線状態をΔ結線に切替える。次いで、ステップＳ３で、回転数設定部５３での処理により、所定回転数Ｎ２を目標エンジン回転数に設定する。さらに、ステップＳ４で、回転数制御部５４での処理によりアクチュエータ７５に制御信号を出力し、エンジン回転数を目標エンジン回転数に制御する。
一方、ステップＳ１で、経済運転モードと判定されるとステップＳ５に進む。ステップＳ５では、負荷検出器７２から負荷情報を取得する。次いで、ステップＳ６で、負荷値（得たい出力）が所定値Ｐａ以下か否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、インバータ制御部５１での処理により、スイッチ回路２５に制御信号を出力して結線状態をＹ結線に切替える。次いで、ステップＳ８で、回転数設定部５３での処理により、図４の特性ｈ１に基づいて目標エンジン回転数を設定する。次いで、ステップＳ４に進み、エンジン回転数をステップＳ８の目標エンジン回転数に制御する。
ステップＳ６で、負荷値が所定値を超えていると判定されると、ステップＳ６で否定されてステップＳ９に進む。ステップＳ９では、インバータ制御部５１での処理により、スイッチ回路２５に制御信号を出力して結線状態をΔ結線に切替える。次いで、ステップＳ１０で、回転数設定部５３での処理により、図４の特性ｈ２に基づいて目標エンジン回転数を設定する。次いで、ステップＳ４に進み、エンジン回転数をステップＳ１０の目標エンジン回転数に制御する。
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係るエンジン発電機１００は、回転数が可変制御される汎用エンジン１と、三相の巻線２４を有し、エンジン１により駆動されて発電する発電部２と、発電部２から出力された交流を所定周波数の交流に変換して負荷３６に出力するインバータユニット３と、巻線２４の結線状態をＹ結線およびΔ結線のいずれかに切り替えるスイッチ回路２５と、負荷の大きさを検出する負荷検出器７２と、負荷検出器７２により検出された負荷の大きさが所定値Ｐａ以下のとき結線状態をＹ結線に切替え、所定値Ｐａを超えると結線状態をΔ結線に切替えるようにスイッチ回路２５の作動を制御するインバータ制御部５１とを備える（図１，３）。
このように負荷の大きさに応じて結線状態をＹ結線とΔ結線とに切替えることで、エンジン回転数の広い領域にわたって、負荷３６が発電機１００から十分な出力を得ることができる。例えば図２Ａ，図２Ｂに示すように、エンジン回転数がＮ１のときの発電出力はＶＡ２、エンジン回転数がＮ２（＞Ｎ１）のときの発電出力はＶＡ３となり、いずれの回転数Ｎ１，Ｎ２においても負荷が十分な出力を得ることができる。したがって、発電部２を大型化したり、ロータの永久磁石のグレードをアップしたりする必要がなく、発電部２を安価に構成することができる。
（２）エンジン発電機１００は、通常運転モードおよび経済運転モードのいずれかの運転モードを選択するモード切替えスイッチ７３と、モード切替えスイッチ７３により選択された運転モードに応じて目標エンジン回転数を設定する回転数設定部５３と、回転数設定部５３により設定された目標エンジン回転数にエンジン回転数を制御する回転数制御部５４とをさらに備える。回転数設定部５３は、モード切替えスイッチ７３により通常運転モードが選択されると、負荷検出器７２により検出された負荷の大きさに拘らず所定の目標エンジン回転数Ｎ２を設定し、経済運転モードが選択されると、所定のエンジン回転範囲（Ｎ１≦Ｎ≦Ｎ３）において負荷検出器７２により検出された負荷の大きさに応じた目標エンジン回転数を設定する（ステップＳ３，ステップＳ８，ステップＳ１０）。これによりエンジン回転数を負荷の大きさに応じて増減することができ、効率的にエンジン１を稼動することができる。
（３）この場合、経済運転モードが選択され、かつ、負荷検出器７２により検出された負荷の大きさが所定値Ｐａ以下（例えば図４のＰｂ）のとき、予め定められた巻線２４の結線状態がＹ結線のときのエンジン回転数と負荷（出力）との関係を示す特性ｈ１に基づいて目標エンジン回転数（例えば図４のＮｂ）を設定する（ステップＳ８）。また、経済運転モードが選択され、かつ、負荷検出器７２により検出された負荷の大きさが所定値Ｐａを超えると（例えば図４のＰｃ）、予め定められた巻線２４の結線状態がΔ結線のときのエンジン回転数と負荷（出力）との関係を示す特性ｈ２に基づいて目標エンジン回転数（例えば図４のＮｃ）を設定する。これにより、負荷の大きさと巻線の切替えとに応じてエンジン回転数を最適に設定することができる。
なお、上記実施形態では、負荷の大きさに応じて結線状態を切替えるようにしたが、エンジン回転数と負荷の大きさとは相間関係を有するため（図４）、エンジン回転数に応じて結線状態を切替えるようにしてもよい。すなわちエンジン発電機１００が、回転数が可変制御される汎用エンジン１と、三相の巻線２４を有し、エンジン１により駆動されて発電する発電部２と、発電部２から出力された交流を所定周波数の交流に変換して負荷３６に出力するインバータユニット３と、巻線の結線状態をＹ結線およびΔ結線のいずれかに切り替えるスイッチ回路２５と、エンジン１の回転数を検出する回転数検出器７１と、スイッチ回路２５の作動を制御するインバータ制御部５１と、を備えるとともに、インバータ制御部５１が、回転数検出器７１により検出されたエンジン回転数が所定回転数（例えば図４のＮａ）以下のとき結線状態をＹ結線に切替え、所定回転数を超えると結線状態をΔ結線に切替えるようにしてもよい。
上記実施形態では、通常運転モード（第１モード）と経済運転モード（第２モード）のいずれかの運転モードを選択するモード切替えスイッチ７３を設けるようにしたが、モード選択部の構成はこれに限らない。モード選択部を省略し、エンジン回転数を単なる切替えスイッチの操作に応じて変更するようにしてもよい。例えば切替えスイッチが第１位置に操作されるとエンジン回転数を所定の第１回転数に制御し、第２位置に操作されると所定の第２回転数に制御するようにしてもよい。この場合、第１回転数が図４のＮａより大きな値に設定され、第２回転数がＮａより小さな値に設定されるとき、切替えスイッチが第１位値に操作されるとΔ結線に、第２位値に操作されるとＹ結線にそれぞれ結線状態を切替えるようにすればよい。
上記実施形態では、回転数設定部５３が、通常運転モードが選択されると、検出された負荷に拘らず所定の目標エンジン回転数Ｎ２（第１目標回転数）を設定し、経済運転モードが選択されると、検出された負荷に応じた目標エンジン回転数Ｎｂ，Ｎｃ等（第２目標回転数）を設定するようにした。より具体的には、経済運転モードが選択された状態で、検出された負荷の大きさが所定値Ｎａ以下のとき、予め定めたＹ結線のときの特性ｈ１（第１の特性）に基づいて目標エンジン回転数を設定し、検出された負荷の大きさが所定値Ｎａを超えると、予め定められたΔ結線のときの特性ｈ２（第２の特性）に基づいて目標エンジン回転数を設定するようにしたが、回転数設定部の構成はこれに限らない。例えば、マップを用いる代わりに、所定の演算式により負荷に対応した目標エンジン回転数を設定するようにしてもよい。
上記実施形態では、電流センサなどの負荷検出器７２からの信号に基づいて負荷の大きさを検出するようにしたが、負荷検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、スイッチ回路２５のスイッチ２５１〜２５６をオンオフして巻線２４の結線状態をＹ結線およびΔ結線のいずれかに切替えるようにしたが、結線切替え部および結線切替え制御部の構成は上述したものに限らない。すなわち、負荷検出部により検出された負荷の大きさが所定値以下のとき結線状態をＹ結線に切替え、所定値を超えるとΔ結線に切替えるのであれば、結線切替え部としてのスイッチ回路２５の構成および結線切替え制御としてのインバータ制御部５１における処理はいかなるものでもよい。
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
１ エンジン、２ 発電部、３ インバータユニット、２４ 巻線、２５ スイッチ回路、５０ 制御ユニット、５１ インバータ制御部、５３ 回転数設定部、５４ 回転数制御部、７１ 回転数検出器、７２ 負荷検出器、７３ モード切替えスイッチ、１００ エンジン発電機

Claims (3)

  1. 回転数が可変制御される汎用エンジンと、
    三相の巻線を有し、前記エンジンにより駆動されて発電する発電部と、
    前記発電部から出力された交流を所定周波数の交流に変換して負荷に出力するインバータユニットと、
    前記巻線の結線状態をＹ結線およびΔ結線のいずれかに切り替える結線切替え部と、
    前記負荷の大きさを検出する負荷検出部と、
    前記結線切替え部を制御する結線切替え制御部と、
    第１モードおよび第２モードのいずれかの運転モードを選択するモード選択部と、
    前記モード選択部により選択された運転モードに応じて目標回転数を設定する回転数設定部と、
    前記回転数設定部により設定された目標回転数にエンジン回転数を制御する回転数制御部と、を備え、
    前記結線切替え制御部は、前記第１モードが選択されると、前記負荷検出部により検出された負荷の大きさに拘らず前記巻線の結線状態を前記Δ結線に切り替え、前記第２モードが選択されると、前記負荷検出部により検出された負荷の大きさが所定値以下のとき結線状態を前記Ｙ結線に切替え、前記負荷検出部により検出された負荷の大きさが前記所定値を超えると結線状態を前記Δ結線に切替えるように前記結線切替え部を制御し、
    前記回転数設定部は、前記モード選択部により前記第２モードが選択され、かつ、前記負荷検出部により検出された負荷の大きさが前記所定値以下のとき、前記巻線の結線状態が前記Ｙ結線のときのエンジン回転数と負荷との関係を示す予め定められた第１の特性に基づいて前記目標回転数を設定し、前記第２モードが選択され、かつ、前記負荷検出部により検出された負荷の大きさが前記所定値を超えると、前記巻線の結線状態が前記Δ結線のときのエンジン回転数と負荷との関係を示す予め定められた第２の特性に基づいて前記目標回転数を設定し、前記第１モードが選択されると、前記負荷検出部により検出された負荷の大きさに拘らず前記第２の特性に基づいて前記所定値に対応する回転数より大きい所定の回転数を前記目標回転数として設定することを特徴とするエンジン発電機。
  2. 請求項１に記載のエンジン発電機において、
    前記発電部より出力された三相交流を整流する電力変換回路をさらに備え、
    前記結線切替え部は、前記発電部と前記電力変換回路との間に設けられたスイッチ回路により構成されることを特徴とするエンジン発電機。
  3. 請求項２に記載のエンジン発電機において、
    前記三相の巻線は、一端部が第１端子、第２端子および第３端子を介してそれぞれ前記電力変換回路に接続される第１巻線、第２巻線および第３巻線を有し、前記第１巻線、前記第２巻線および前記第３巻線の他端部は、それぞれ第４端子、第５端子および第６端子を介して前記スイッチ回路に接続され、
    前記スイッチ回路は、一端が前記第４端子に、他端が前記第２端子に接続された第１スイッチと、一端部が前記第５端子に、他端が前記第３端子に接続された第２スイッチと、一端が前記第６端子に、他端が前記第１端子に接続された第３スイッチと、一端が前記第４端子、前記第５端子および前記第６端子にそれぞれ接続され、他端が中性点を介して互いに接続された第４スイッチ、第５スイッチおよび第６スイッチとを有することを特徴とするエンジン発電機。
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