JP2014087212A - Multi-voltage generator - Google Patents
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Abstract
【課題】車両に必要な任意の電圧の多種類の電力を自由に供給できるようにすること。
【解決手段】エンジン11にモータジェネレータ12を接続する、モータジェネレータ12にはインバータ13及びスイッチ17を介して蓄電池18を接続する。直流電圧が必要な場合には蓄電池18とインバータとのスイッチ17を切断してエンジン11から位相制御によって必要な電圧を供給する。直流電圧が必要な場合には蓄電池18又はエンジン11から位相制御によって必要な電圧を供給する。こうすれば直流及び交流のいずれであっても広い可変電圧を外部に出力することができる。
【選択図】図1An object of the present invention is to be able to freely supply various kinds of electric power of arbitrary voltage required for a vehicle.
A motor generator is connected to an engine. A storage battery is connected to the motor generator via an inverter and a switch. When a DC voltage is required, the switch 17 between the storage battery 18 and the inverter is disconnected and the necessary voltage is supplied from the engine 11 by phase control. When a DC voltage is necessary, the necessary voltage is supplied from the storage battery 18 or the engine 11 by phase control. In this way, a wide variable voltage can be output to the outside whether it is direct current or alternating current.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は農業機械や草刈機等の汎用機械に用いられる多電圧発電機に関するものである。 The present invention relates to a multi-voltage generator used for general-purpose machines such as agricultural machines and mowers.
本発明は近年温室効果ガスを含む排気ガスを規制する観点から排気ガスを規制する動きが社会的潮流となっている。この動きに対してハイブリッドカーや電気自動車等の開発が進められている。一方、従来の草刈り機や農業機械ではディーゼルエンジンが動力源として用いられ、エンジンの周囲にラジエーターやマフラー等を配置し、変速機を備えて動力を必要な部所に伝える構成であった。しかし従来のエンジンを動力源とする農業機械等にあっては、エンジンやマフラー等多くの部品を必要とし、製造コストが高くなるという欠点があった。 In recent years, the movement of regulating exhaust gas has become a social trend from the viewpoint of regulating exhaust gas including greenhouse gases. In response to this movement, development of hybrid cars and electric cars is underway. On the other hand, a conventional mower and agricultural machine uses a diesel engine as a power source, and a radiator, a muffler, etc. are arranged around the engine, and a transmission is provided to transmit the power to a necessary part. However, the conventional agricultural machine using an engine as a power source has a drawback that many parts such as an engine and a muffler are required, resulting in an increase in manufacturing cost.
この問題を解決するため特許文献1には動力を電動式とする農業機械が提案されている。又農業機械の負荷に供給するための動力源としては、例えば200Vで三相交流の電圧を出力するものが知られている。
In order to solve this problem,
しかし電動式の農業機械は機械毎に要求される電圧等の仕様が一定でない。このために汎用的な電源を用いて農業機械等に用いられる種々のインプル等を動作させる場合に種々のインプルに対して必要な電圧を供給することが難しいという問題点があった。 However, the specifications of voltage and the like required for each machine are not constant. For this reason, there has been a problem that it is difficult to supply a necessary voltage to various types of impules when operating various types of impules used in agricultural machinery or the like using a general-purpose power source.
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、農業機械や草刈り機等の汎用機械の動力源として用いることができる多電圧の発電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a multi-voltage generator that can be used as a power source for general-purpose machines such as agricultural machines and mowers.
この課題を解決するために、本発明の多電圧発電機は、エンジンと、前記エンジンに連結された三相のモータジェネレータと、前記モータジェネレータを駆動し、三相交流と直流とを相互に変換するインバータと、前記インバータの直流端子にスイッチを介して接続される蓄電池と、電源の種類及び必要な電圧値を入力する操作部と、電圧レベルに応じて前記エンジンからの出力又は前記蓄電池からの出力のいずれか一方について前記インバータの回転数や出力すべき電圧の種類を制御するコントローラと、を具備するものである。 In order to solve this problem, a multi-voltage generator according to the present invention includes an engine, a three-phase motor generator connected to the engine, and the motor generator, which converts three-phase AC and DC to each other. An inverter, a storage battery connected to a DC terminal of the inverter via a switch, an operation unit for inputting a type of power supply and a necessary voltage value, an output from the engine or from the storage battery according to a voltage level And a controller for controlling the number of revolutions of the inverter and the type of voltage to be output for any one of the outputs.
ここで前記コントローラは、蓄電池の電圧とは異なった直流電圧を出力する際には、前記エンジンによって前記モータジェネレータを駆動し、前記インバータを位相制御して必要な直流電圧を生成して外部に出力し、交流電圧出力では蓄電池からの出力に基づき、又は前記エンジンによって前記モータジェネレータを駆動し、前記インバータを位相制御して必要な出力に交流電圧を出力するものとしてもよい。 Here, when the controller outputs a DC voltage different from the voltage of the storage battery, the motor generator is driven by the engine, and the inverter is phase-controlled to generate a necessary DC voltage and output it to the outside. In the AC voltage output, the motor generator may be driven based on the output from the storage battery or by the engine, and the inverter may be phase-controlled to output the AC voltage to a necessary output.
このような特徴を有する本発明によれば、本発明による多電圧の発電機を直流、交流の
種類や電圧の異なる電源として用いることができ、電源についての問題を解消することができる。従って農業機械等の負荷となるインプルを電動化することも可能となる。又本発明によれば1つのインバータを用いているため、低価格化することができるという効果も得られる。
According to the present invention having such a feature, the multi-voltage generator according to the present invention can be used as a power source having different types of DC and AC, and the problem with the power source can be solved. Accordingly, it is possible to electrify the impul that becomes a load of the agricultural machine or the like. Further, according to the present invention, since one inverter is used, there is an effect that the price can be reduced.
図1は本発明の実施の形態による多電圧発電機の全体構成を示すブロック図である。本図に示すようにこの多電圧発電機はエンジン11を有している。エンジン11の動力はモータジェネレータ(MG)12を回転駆動するものである。エンジン11のクランク軸は直接モータジェネレータ12に連結されていてもよく、ベルト等の連結手段を介して接続されていてもよい。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a multi-voltage generator according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this multi-voltage generator has an engine 11. The power of the engine 11 drives the motor generator (MG) 12 to rotate. The crankshaft of the engine 11 may be directly connected to the motor generator 12 or may be connected via a connecting means such as a belt.
モータジェネレータ12は三相交流式のモータ及び発電機であって、回転数に応じた三相交流をインバータ13に与えると共にコネクタ14より外部に出力する。又その三相のうちの二相の出力を単相交流としてコネクタ15より外部に出力できるようにしている。インバータ13は三相交流の位相制御を行うものであり、直流側の端子にスイッチ17を介して蓄電池18が接続されている。蓄電池18は例えば100〜500V等の二次電池であり、発電機システムの二次電池として用いられる。そしてインバータ13にはその出力を規定するためのコントローラ19が接続されている。コントローラ19には操作部20が接続される。操作部20は直流、単相交流又は三相交流の電源の種類や、必要な電圧を入力するためのものである。インバータ13は三相交流が入力されたときに位相制御を行い、整流、平滑して所望の電圧の直流電圧とすると共に、蓄電池18から直流電圧が与えられたときに位相制御を行い、所望の電圧の三相交流を出力するものである。
The motor generator 12 is a three-phase AC motor and generator, and supplies a three-phase AC corresponding to the number of rotations to the inverter 13 and outputs it from the
次にインバータ13の詳細について説明する。図2に示すようにインバータ13は直流電源の入力端子31a,31bの間に平滑用のコンデンサ32が接続され、更にその両端に例えばパワーMOSFET等のスイッチング素子33Uと34U,33Vと34V,33Wと34Wが図示のように並列に接続される。そして各スイッチング素子の両端には逆流防止用のダイオードが接続されており、スイッチング素子33Uと34Uの中点、33Vと34Vの中点、及び33Wと34Wの中点が前述したモータジェネレータ12の各相に図示のように接続されて構成される。
Next, details of the inverter 13 will be described. As shown in FIG. 2, in the inverter 13, a smoothing capacitor 32 is connected between input terminals 31a and 31b of a DC power source, and switching
一方コントローラ19はステータコイルの間に接続されるインバータの6つのMOSFETのスイッチングのタイミングを制御して位相制御を行うと共に、モータジェネレータ12を回転させることでエンジン11の始動を制御するものである。
On the other hand, the
次にこの実施の形態の動作について説明する。まずこの実施の形態による多電圧発電機は3つの動作モードを有している。第1のモードは蓄電池18の充電モードであり、第2のモードはエンジン11から外部の機器に電力を供給するエンジンモード、第3の動作モードは蓄電池18から外部の機器に電力を供給する蓄電池モードである。まず第1の充電モードの動作時には、コントローラ19はまずモータジェネレータ12を駆動し、これに連結されたエンジン11を始動させる。これによってエンジン11の動力がモータジェネレータ12に伝えられる。そしてインバータ13の位相制御を行うことにより三相交流や単相交流を得ることができる。そして回転数や位相を制御することで蓄電池18よりわず
かに高いレベルの直流電圧を発生させ、スイッチ17をオンとして蓄電池18の充電を行う。そして蓄電池の電圧を認識し、所定の電圧に達すれば充電動作を停止する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, the multi-voltage generator according to this embodiment has three operation modes. The first mode is a charging mode for the storage battery 18, the second mode is an engine mode for supplying power from the engine 11 to an external device, and the third operation mode is a storage battery for supplying power from the storage battery 18 to an external device. Mode. First, at the time of operation in the first charging mode, the
次に操作部20に外部に出力する電力の種類、即ち三相交流、単相交流、直流電圧のいずれかと電圧、周波数が入力された場合には、第2,第3の動作モードでこの多電圧発電機10を動作させる。このとき必要な電圧とその種類に応じて以下のように第2,第3のいずれかのモードで動作する。
Next, when the type of electric power to be output to the
(1)蓄電池電圧より高い直流電圧出力
ここで蓄電池18より高いレベルの直流電圧が操作部20を介して外部より要求された場合には、この電圧値はコントローラ19に入力される。第3の蓄電池モードでは蓄電池をそのまま用いた場合に比べて高い直流電圧を出力することができないため、エンジンモードを用いる。コントローラ19はモータジェネレータ12を駆動してエンジン11を始動し、その回転力をモータジェネレータ12に伝える。ここでエンジン11の回転数を必要な電圧に応じて変化させる。そしてインバータ13によって整流することによって高い直流電圧を得てコネクタ16より外部に出力することができる。又蓄電池以上の電圧を出力する場合には、スイッチ17をオフとしておく。但し直流出力用のコネクタ16と蓄電池18との間に図示しない充電器を接続する場合は、スイッチ17をオン状態として蓄電池18を同時に充電するようにしてもよい。
(1) DC voltage output higher than the storage battery voltage When a DC voltage higher than the storage battery 18 is requested from the outside via the
(2)蓄電池電圧以下の直流電圧出力
ここで蓄電池18より低いレベルの直流電圧が操作部20を介して外部より要求された場合には、この電圧値はコントローラ19に入力される。第3の蓄電池モードでは蓄電池18をそのまま用いた場合に比べて低い直流電圧を出力することができないため、エンジンモードを用いる。この場合もインバータ13において位相制御を行うことによって0Vから任意の電圧レベルまでの低い電圧を出力することができる。蓄電池18の電圧以下の電圧を外部に出力する場合には、スイッチ17をオフとしておく。
(2) DC voltage output equal to or lower than the storage battery voltage When a DC voltage having a level lower than that of the storage battery 18 is requested from the outside via the
尚、蓄電池とほぼ同一の直流電圧を供給する際にはエンジン11を停止し、スイッチ17をオンとして蓄電池18より直流電圧をそのまま供給する。
When supplying substantially the same DC voltage as that of the storage battery, the engine 11 is stopped and the
(3)蓄電池の電圧より高い交流電圧出力
この場合は第2,第3のいずれのモードも使用することができる。第2のモードは蓄電池18の容量が低下している場合に用いられる。この場合はエンジン11を始動し、エンジン11からの出力に基づいてモータジェネレータ12を駆動し、その回転数を制御する。そして位相制御を行うことによって三相交流又は単相交流の必要な電圧をコネクタ14又は15より外部に出力することができる。
(3) AC voltage output higher than the voltage of the storage battery In this case, both the second and third modes can be used. The second mode is used when the capacity of the storage battery 18 is reduced. In this case, the engine 11 is started, the motor generator 12 is driven based on the output from the engine 11, and the rotation speed is controlled. Then, by performing phase control, a voltage required for three-phase alternating current or single-phase alternating current can be output from the
第3のモードは蓄電池18の容量が十分ある場合や静粛性を要求される環境下で使用するのに好適である。第3のモードではスイッチ17をオンとし、蓄電池18からの出力をインバータ13によって昇圧して三相交流や単相交流を出力する。そしてインバータ13の位相制御を行うことによって種々の電圧を外部に出力することができる。
The third mode is suitable for use in a case where the capacity of the storage battery 18 is sufficient or in an environment where quietness is required. In the third mode, the
(4)蓄電池電圧より低い交流電圧出力
この場合は第2,第3のいずれのモードも使用することができる。第2のエンジンモードを用いる場合には、スイッチ17をオフし、蓄電池18を切り離すと共にエンジン11を回転し、モータジェネレータ12を駆動する。そしてインバータ13で位相制御を行って必要な電圧とすることで、低い三相交流又は単相交流電圧をコネクタ14又は15より外部に出力することができる。
(4) AC voltage output lower than storage battery voltage In this case, both the second and third modes can be used. When the second engine mode is used, the
又第3のモードは蓄電池18の容量が十分ある場合や静粛性を要求される環境下で使用するのに好適である。第3モードでは蓄電池から出力される電圧をVdcとすると、√3/2・Vdcまでの線間電圧となる三相交流を出力することができる。 The third mode is suitable for use in a case where the capacity of the storage battery 18 is sufficient or in an environment where quietness is required. In the third mode, when the voltage output from the storage battery is V dc , a three-phase alternating current having a line voltage up to √3 / 2 · V dc can be output.
本発明によれば1つのインバータとエンジン及び蓄電池を用いることによって種々の電圧を外部に出力することができる。従って本発明は例えば農業機械や芝刈機などの種々の産業機械に好適に用いることができる。 According to the present invention, various voltages can be output to the outside by using one inverter, an engine, and a storage battery. Therefore, the present invention can be suitably used for various industrial machines such as agricultural machines and lawn mowers.
11 エンジン
12 モータジェネレータ
13 インバータ
14,15,16 コネクタ
17 スイッチ
18 蓄電池
19 コントローラ
20 操作部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Engine 12 Motor generator 13
Claims (2)
前記エンジンに連結された三相のモータジェネレータと、
前記モータジェネレータを駆動し、三相交流と直流とを相互に変換するインバータと、
前記インバータの直流端子にスイッチを介して接続される蓄電池と、
電源の種類及び必要な電圧値を入力する操作部と、
電圧レベルに応じて前記エンジンからの出力又は前記蓄電池からの出力のいずれか一方について前記インバータの回転数や出力すべき電圧の種類を制御するコントローラと、を具備する多電圧発電機。 Engine,
A three-phase motor generator coupled to the engine;
An inverter that drives the motor generator to convert three-phase alternating current and direct current;
A storage battery connected to a DC terminal of the inverter via a switch;
An operation unit for inputting the type of power supply and the required voltage value;
A multi-voltage generator comprising: a controller that controls the rotation speed of the inverter and the type of voltage to be output for either one of the output from the engine or the output from the storage battery according to a voltage level.
蓄電池の電圧とは異なった直流電圧を出力する際には、前記エンジンによって前記モータジェネレータを駆動し、前記インバータを位相制御して必要な直流電圧を生成して外部に出力し、
交流電圧出力では蓄電池からの出力に基づき、又は前記エンジンによって前記モータジェネレータを駆動し、前記インバータを位相制御して必要な出力に交流電圧を出力するものである請求項1記載の多電圧発電機。 The controller is
When outputting a DC voltage different from the voltage of the storage battery, the motor generator is driven by the engine, and the inverter is phase-controlled to generate a necessary DC voltage and output it to the outside.
2. The multi-voltage generator according to claim 1, wherein the AC voltage output is based on an output from a storage battery, or the motor generator is driven by the engine, and the inverter is phase-controlled to output an AC voltage to a necessary output. .
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| JP2012235830A JP6093145B2 (en) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Multi-voltage generator |
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Publications (2)
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| JP2014087212A true JP2014087212A (en) | 2014-05-12 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS49146608U (en) * | 1973-04-16 | 1974-12-18 | ||
| JPH09103002A (en) * | 1995-10-05 | 1997-04-15 | Toshiba Corp | Electric car |
-
2012
- 2012-10-25 JP JP2012235830A patent/JP6093145B2/en active Active
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS49146608U (en) * | 1973-04-16 | 1974-12-18 | ||
| JPH09103002A (en) * | 1995-10-05 | 1997-04-15 | Toshiba Corp | Electric car |
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| JP6093145B2 (en) | 2017-03-08 |
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