JP2014111938A - 最適負荷コントローラ方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷係合システム、負荷最適化システム、負荷選択システム、動力ドライバおよび一つ以上の負荷または動力伝達パラメータを有する動力発生システムの動力出力を最適化するための方法および装置を提供する。
【解決手段】この動力発生システムは、システム動力を外に消費する発電機を使用して構成される。負荷係合システムは、負荷または動力伝達パラメータがいつ、および、どのようにシステムに加えられ、かつ除去されるかを決定する。負荷選択システムは、一度に１つの動力伝達パラメータを最適化されるように選んで、分離することによって複数の動力伝達パラメータが最適化されることを可能にする。負荷最適化システムは、動力出力の変化に動的に応答して、選択された動力伝達パラメータを操作することによってシステム動力出力を最適化する。
【選択図】図４

Description

本発明は、動力発生機システムに、および、特に動力の生成に影響するシステムパラメータを変化させることによってシステム動力出力を最適化することに関する。

電気または他の形式のエネルギーを生成するシステムの最適化は、通常せいぜい一回限りの設計問題である。一般に、システムの動力伝達は設計時に一度算出されるか、あるいは、一度も算出されないことさえあり、それから、システムがその後に設計された仕様で動作させられることが想定される。

この種のシステムの一例は、車両のエンジンおよびオルタネータ組合せである。オルタネータ装置は、負荷として働いて、エンジンによって供給される機械力から電気の形の動力を生成する。（動力源を別のステップまでさかのぼることができる：利用できる機械力は、炭化水素が燃焼する率に依存している）。

エネルギーは、仕事をする能力として定義され、および保存された量である。仕事は、距離を介して働く力として定義されることができる。仕事は、消費エネルギーとして概念化されることができる。動力は、仕事が消費される率である。

工学視点から、実行される仕事は、ほとんどの場合、有効な仕事を指す。有効な仕事が実行される率は、数学的に以下のように表現される：
動力＝仕事／時間

効率は、利用可能なエネルギーのどれくらいが有効な仕事をするために実際に消費されたかの測定値とみなされることができる。効率を概念化する別の方法は、以下の通りである：
効率＝有効な仕事に利用できる動力／供給される動力

内燃機関オルタネータ発電システムでは、機械力が、車両内のさまざまな電気的負荷によって消費される電力に変換される。しかしながら、供給された機械力の一部だけが、特定の方法で使われるべき電力に変換される。動力損失は、大部分は動力の１つの形態からもう一方への変換過程における摩擦によって生じる熱損失として、説明されることができる。

動力が１つの形態からもう一方に、例えば機械力から電力に変換される効率に影響を及ぼす多くの要因がある。例えば：典型的自動車オルタネータは、２０００〜４０００の間の毎分回転数で効率的に動くように設計されている。レース用のエンジンのような用途は、２０００〜４０００毎分回転数のその意図された範囲の外で動作するオルタネータを有し、魅力のない動力損失を引き起こす場合がある。この種の装置の効率を向上することが、望ましい。

太陽発電所、風車および全てのタイプの発電機のような典型的固定据付け動力発生設備には、類似した課題がある。多くの発明の才が、動力源（例えば、風車の羽根または活性「ウエット」太陽電池パネルシステムの熱力学的特性）を、それが、太陽、機械、化学、または全てのタイプのエンジンを含むこれらの供給源の組合せであるかどうかに関係なく供給源から最大動力を引き出すように、設計することに使われる。通常、これらの方式は動力源（自動車エンジン、風車、など）を最適化されるべき構成要素として見ることを必要とし、一方、電気発生装置（または動力の１つの形態を動力の別の形態に変換する装置）が別々にまたは後で設計される。動力発生の毎分回転数または他の有効な測定基準に関して、動力発生源の平均値が見いだされるときに、その時、供給源の動力変動、構成要素の摩耗または動力発生システムの有効性に最終的に影響を及ぼす他のシステムパラメータの変動に関係なく、適切な寸法および設計毎分回転数の電気発生装置が、動力源上の負荷として取り付けられて、動作することが可能にされる。

動力が動力源から負荷に伝達される効率は、システム動力出力の効率に影響を及ぼす負荷および他の動力伝達考慮事項によって影響される。

図１は、入力機械力が発生機／オルタネータを駆動する一定位置に設定される「スロットル」位置のエンジンである典型的動力発生シナリオにおいて負荷によって加えられる力（負荷、トルク、逆トルク）対生成された動力を例示する簡略チャートである。負荷によって加えられる力は、発電機／オルタネータ（およびまた、毎分回転数、温度、圧力などのような生成された動力に影響する他の動力伝達パラメータからなることができる）によって電気を発生するのに用いられる電気機械逆トルクである。生成された動力を消費している固定電気負荷がある。
・動力＝力＊（距離／時間）
・逆トルク（距離を介して加えられる回転力）が増大されるにつれて、毎分回転数は減少する。
・最適動力伝達は、印加力と毎分回転数との間のバランスが８の力負荷、グラフ位置１０６に到達するにつれて起こる。

図１は、発生機が駆動エンジン上に置く電気機械逆トルクが増大されるにつれて、生成された動力が必ずしも増大するというわけではないことを示す。図１は、電気機械逆トルクが駆動エンジン上で増大されるにつれて、どのように出力発生電力が変化するかについて実証するグラフをプロットする。図１の位置１０２の領域内に例示される、ゼロから１の間の負荷のような、ゼロレベルの負荷において、駆動エンジンからの何の動力も、その所望の形態、電力に変換されない。これの良い類似は、オルタネータに接続されないエンジンまたは発生機もしくはルタネータに接続されないタービンである。何の動力も、負荷なしで生成されることができない。

発生機が電力により多くの機械力を変換し始めるにつれて、それはより大きな機械負荷を駆動エンジンに置く。より大きな機械負荷を駆動エンジンに置く発生機からの増大された発生された動力のこの関係はそれが機械力を電力に変換するにつれて、図１内の７と９との間の負荷で最大値に到達する。（図１は、普遍性のため正規化されて、無次元である）。これらの位置の間で、駆動エンジンからの所望の形態、電力への最大動力伝達が起こった。残念なことに、発生機が駆動エンジンに置く電気機械逆トルクが増大し続けるにつれて、トルク＊毎分回転数の積がより少ない発生動力に結びつくように、毎分回転数は減少し始める。図１が特に負荷によって加えられる力対生成された電力を例示するとはいえ、それはまた、機械動力出力、任意のタイプの入力および任意のタイプの負荷にもあてはまることができる。一例は、水力発電ダムの発電機のような全く巨大な電気発生装置をそれに取り付けた、家畜に水をポンプでくむように設計されている小さな風車であるだろう。たとえ多くの風があるとしても、大きい発電機によってそれに置かれる大きい逆トルクのために風車はかろうじて回転することが可能であり、および、非常に小さい電力が生成される。風がわずかに減弱する場合、その時風車は負荷によって完全に負かされて、回転するのをやめ、再び、図１上の位置１１０によって描写されるであろうように、何の電力発生もない結果となる。代わりのより軽い負荷によって電力の生成を可能にする充分な風があってもよいとはいえ、その動力源に対する負荷の不整合のために、何の電力も大きい発電機によって実際に生成されていない。

上記したように、１つの解決策は、動力伝達の観点から構成要素を適合させることである。理想的なシステムは、最適動力生成毎分回転数でモータと同じ量の動力を発生する発電機と適合する指定された最適毎分回転数で、一定量の馬力を生成するスロットル位置設定を備えたモータを有することを含むであろう。

しかしながら、現実の世界では、電気発生機システムは駆動エンジンから最終生成物、電力への動力伝達の効率に影響を及ぼす多くの変数に直面される。これらの変数のいくつかは、エンジンスロットリングからの動力入力変動、性能特性の変化に結びつくシステム構成要素摩耗、内燃機関用の燃料の等級およびその他を含む。技術者は、システムの駆動装置をそれに幅広い範囲内で効率的に実行させようとするために修正しようとする場合がある。多くの場合（風車のような）これは、実質上不可能である。

エンジンが発電機によってそれに置かれる電気機械負荷のような、負荷を駆動するときに、駆動エンジンおよび発電機の動力関連の特性および効率特性の両方がシステムとして活動し始めると理解することが、重要である。例えば指定されたスロットル位置で、内燃機関は指定された毎分回転数で燃料を最も効率的に回転機械力に変換する。しかしながら、駆動エンジンのそれとは異なる最適毎分回転数で、このエンジンが駆動することを目的とする発電機は回転機械力を電力に変換することができる。これが、実際最も見込みのある場合である。駆動用モータおよびオルタネータが軸によって直接取り付けられるこの単純なシステムではスロットル位置が一定に保持され、一定電気的負荷がオルタネータに置かれ、および、唯一の変数は全体としてシステムの最大動力伝達のために最適化される発生機によって、モータに置かれる電気機械負荷であり、最大動力伝達は、発生機の最適毎分回転数でもエンジンの最適毎分回転数でも起こらない。むしろ、それが負荷または他の動力伝達関連の特性によって影響されるので、最大動力伝達は、全体のシステムの動力伝達関連の特性の全てを反映する毎分回転数で起こる。動力伝達パラメータ最適化が全体として装置に対して実施されて、静的によりむしろ動的に実施されるシステムを提供することが、好ましいであろう。

本発明は、駆動装置だけを最適化することよりむしろ、最適化は全体としてシステムの観点から考察されなければならないことを教示する。加えて、静的最適化の代わりに、システム最適化は、負荷、トルク、逆トルク、力および駆動動力源からシステム動力外への動力の伝達の効率に影響する他の動力伝達パラメータをシステム動力出力測定に基づいて動的に増減することを含む。

本発明は、動力発生システムの仕事および動力出力のいずれか一方または両方を最適化するための方法および装置を教示する。典型的電力発生システムは、３つの主部分：動力源および発生機および動力を消費する負荷を有するとして例示される。

動力源
機械力源は、車両エンジン、太陽電池パネル作動流体、水力、地熱システム作動流体を含む可動流体、波および潮せき力、炭化水素燃料モータによって回転されるタービン、様々なタイプ（太陽、原子力、その他）の動力プラント内の蒸気または他の可動ガス、任意の供給源の熱力学的動力または任意の供給源の機械力、によって駆動されるタービン、であることができる。この種のシステムは、常にではないがしばしば、回転シャフトまたは、負荷に向けられる他の機械的動きの存在によって特徴づけられる。本発明がこの種のシステムによってまたはなんらかの他の手段：往復動、電気伝達、水力伝達およびその他によって動力源から発生機に動力を伝達するシステムによって使われることができる。

定義：動力伝達パラメータ：
動力伝達パラメータは、動力発生システム、動力出力の積を最適化するために増減されることができる任意の要因または要因の組合せである。

動力伝達パラメータは、駆動力動力源から動力生成システムの最終生成物、システム動力出力への動力の動力伝達を最適化するために増減されることができる任意の要因または要因の組合せである。

動力伝達パラメータは、以下の動力伝達パラメータから成るがそれに限られない群から選ばれる１つの部材を更に備える：毎分回転数、温度、電流、圧力、負荷、力、トルク、逆トルク、密度、強度、速度、加速、ピッチ、角度、化学比率、量、電圧、導電率、磁束密度、光度、電気周波数、光周波数、磁気周波数、時間、時間持続期間、発生の率、近接、粘度、熱、形状、レバレッジおよびその組合せ。

動力伝達パラメータ
動力伝達パラメータは、電気発生装置（例えばオルタネータまたは発電機）のような動力発生装置によって動力源に加えられる典型的負荷、力、トルクまたは逆トルクであることができるが、しかし、産業応用等のための直接的なエンドユーザ負荷であってもよい。これは、機械エネルギーを生成して、次いで直接使用する設備を含むであろう：従来の水車動力式穀物製粉機は、これの簡単な（流行遅れの場合）例である。

しかしながら、動力発生システム内の動力に影響する可能性がある、多くの種類のパラメータまたは動力伝達パラメータがある。例えば：発生機によって提供される電気機械負荷または他の動力伝達パラメータは、最大動力伝達に向けて動力発生システムを連続的に調整するために、発生機の動力出力の変化に応答して動的に、変更され増減されることができる。

発生機タイプ
最適負荷コントローラ方法および装置を使用する動力発生システムは、発生機を、以下からなる群から選ばれる１つの部材からなる機械被駆動電気発生装置であることができる負荷として使用することができる：任意の機械被駆動発電機、任意のオルタネータ、任意のダイナモ、可変負荷発生機、磁気を生成する可変電流界磁巻線を備えた機械被駆動発電装置、可変負荷オルタネータおよび電気を生成するために駆動原動力に可変電気機械負荷を置くことができる発電機。

発生機タイプ：動力伝達パラメータとしての発生機電気機械負荷
一実施態様において、機械動力源が電気発生機を駆動することができ、および、界磁巻線または回転子巻線を通しての電流が電気を生成するために動的に変化されることができる。回転子電流が変化されるにつれて、それは強度の変化する、固定子内に設置される静止セットの電気絶縁導体コイル巻線を通して切る、磁界を生成し、回転子が回転するにつれて、また、変化する負荷によって、消費される交互電流を生成する。発生機の巻線を通して電流が変更されるか、増大されるかまたは減少されるにつれて、システムの動力ドライバに提供される電子機械負荷が、変化し、供給源からシステムの出力：電力への動力の伝達に影響を及ぼし、それは、したがって、動力伝達パラメータである。また発電装置の電気機械負荷は、界磁巻線電流を加えるか除去するか、または変化させることによって、除去されるか、加えられるか、または変化させられることができる。

発生機タイプ：毎分回転数作動発生機構成
最適負荷コントローラ方法および装置は、以下を備えた動力源によって駆動される電気発生装置を使用することができる：
・可変電流が電気的に絶縁されて、回転子内に設置されるコイル巻線として形成される導体を通して流れる時、それが強度の変化する、固定子内に設置される静止セットの電気絶縁導体コイル巻線を通してスライスする、磁界を生成するように、オルタネータによって機械的に駆動され、機械入力によって回転子が回転するようになるにつれて、交流電流を発生させる、発生装置。
・発生機の界磁巻線を冷却する、発生機の回転子が回転すると作動する、冷却システム。この冷却システムは回転子の軸によって機械的に駆動されることができて、絶縁された巻線から熱を運び去ることによってそれらを冷却する、回転子および固定子巻線を越えて大気、ガスまたは流体であってもよい冷却媒体を強制し、放熱器のような他の機構によって更に冷却されることができる、送風機の羽根またはポンプのような装置を使用することができる。
・発生機の回転子の毎分回転数または速度の連続監視に基づいて、熱生成電流がコイルとして形成される回転子巻線導体を通して流れることを可能にするかまたは可能にしないことによって生成される、電気機械負荷、トルク、逆トルク、および力、を加えるかまたは除去する手段。セット「ターンオン」速度で、電界巻線電流が、熱を生成し磁界を形成する回転子巻線コイルに印加される。セット「ターンオンフ」速度または毎分回転数で、電界巻線電流、熱生成電流は中断されて、流れるのをやめる。「ターンオン」および「ターンオフ」毎分回転数または速度閾値は、曖昧性を回避するために「ターンオフ」閾値設定が「ターンオン」設定より少ない毎分回転数または速度であるようなものである。強制冷却が作動される場合にだけ、熱誘発電流が有効にされる点に注意することが、重要である。毎分回転数作動発生機構成は、以下の利点を提供する：
・はるかにより効率的な強制冷却が巻線熱を放散させることが可能なときに、発生機の毎分回転数または速度が「ターンオン」閾値に等しいかまたはそれを凌ぐのに十分になるまで、発生機の熱誘発界磁巻線電流が流れないので、より多くの熱誘発電流を運ぶ能力。
・動き作動オルタネータ回転子の寸法要件は、それが、オルタネータが強制冷却の助けなしで静止しているときに生じる電流から熱蓄積を放散させる必要がないので、それがより小さくされることができて、従来技術通常オルタネータの回転子より小さい回転子直径を有することができるようなものである。
・動き作動発生機の回転子はより小さな直径を有することができ、従来技術通常発生機と比較して、同じ回転する回転子電流運送能力を有すると共に、より少ない構成材料を使用して、より少ない重さである。
・回転子が現在減弱する直径要件およびしたがって、減少した電流要件を有するので、発生機回転子巻線効率は向上されることができ、現在回転子内の回転子導電コイル巻線中を流れる電流によって生成されるより多くの磁束が、固定子絶縁導体巻線、電力を発生させる絶縁導通巻線のより多くを通り抜けている。
・それは、発生機が充分な「強制冷却」がある速度または毎分回転数に到達した時にだけ、電流が印加されるので、界磁巻線を過熱およびおそらく焼損から保護する。
・何の動力も発生しないので、動力の駆動動力源が回転子を回転させていない場合、界磁巻線に電流を印加することは動力の無駄であるので、それはまた効率的である。

負荷係合システム
発生機負荷または他の動力伝達パラメータを適用するかまたは除去する手段が、最適結果を提供するために使用される。「最適負荷コントローラ方法および装置」に使用される「負荷係合システム」は、一つ以上の動力伝達パラメータおよびその組合せを適用するかまたは除去するための手段を提供する。これは動力源の毎分回転数または速度の連続監視に基づき、および、セット「ターンオン」およびセット「ターンオフ」毎分回転数／速度閾値は、「ターンオフ」閾値設定が「ターンオン」設定より少ない毎分回転数または速度であるようなものである。

「負荷係合システム」はさらに、選択された負荷または選択された動力伝達パラメータ設定を最適化し始めるためにコントローラまたは「負荷選択回路」を初期化するための手段を提供し、一方、全ての他の負荷または動力伝達パラメータ設定およびそれらの設定の適用が、一定でまたは、初めの設定もしくは強度で保持される。これは、「ターンオフ」閾値より下にある元の毎分回転数または速度が「ターンオン」閾値毎分回転数または速度以上になるところで加速している動力源で遷移が生じるときに、動力伝達パラメータ設定を初期化する動力源の毎分回転数または速度の連続監視を必要とする。

さらに、「負荷係合システム」は初めの強度を一時的に設定する手段または変化が実現される一つ以上の適用動力伝達パラメータの設定を提供する。負荷、トルク、逆トルクおよび力は一般に、それらの初期化された印加強度からそれらが増大するにつれて、生成された動力が最大動力伝達に向けて増大するように、初めの強度で初期化される。しかしながら、動力伝達パラメータは最大動力伝達を達成するのに必要なものより大きくても小さくてもよい初期設定を有することができ、およびそれらの適用設定は最大動力伝達に向けて増大するかまたは減少する。これは、「ターンオフ」閾値より下にある元の毎分回転数または速度が「ターンオン」閾値速度／毎分回転数以上になるところで加速している動力源で遷移が生じるときに、動力伝達パラメータ設定を初期化する動力源の毎分回転数または速度の連続監視に基づく。

「負荷係合システム」は、動力伝達パラメータ設定（複数設定）の方向を最大動力伝達に向けて増減するように初期化するための手段を提供する。負荷、トルク、逆トルクおよび力が増大するように初期化され、および、他の動力伝達パラメータが増減するように初期化されることができる。「負荷係合システム」初期化は、「ターンオフ」閾値より下にある元の毎分回転数または速度が「ターンオン」閾値毎分回転数または速度以上になるところで加速している動力源で遷移が生じるときに、動力伝達パラメータ設定を初期化する動力源の毎分回転数または速度の連続監視に基づく。

「負荷係合システム」は、動力発生システム内の個々の動力伝達パラメータの適用に適している、増減する変化率を調整するための手段を提供する、「負荷コントローラ回路」と連動して作用する。可変発生機負荷および他の動力伝達パラメータの増減する、適用の方向が制御される率。動力伝達パラメータは、最大生成動力最適化を達成するために個々の動力伝達パラメータに適切な所定の特定の率で増減される。

負荷選択および複数動力伝達パラメータ
動力最適化：サンプリング及び制御
動力源上の発生機によって置かれることができる可変負荷を最適化することに加えて、他の動力伝達影響パラメータがまた、動力源からシステムの出力への動力の伝達を最適化するために動的に増減されることができる。複数の動力伝達パラメータが最適化されるべき場合には、生成動力に関するそれらの効果が分離されなければならない。これは、全ての他の用途を一定の設定で保持するとともに、一度に１つの選択された動力伝達パラメータを増減することによって実現される。判定基準での動きが、最適化のために一つずつ選択する、動力伝達パラメータを回転させ、かつ各動力伝達パラメータに最適化されるべき十分な時間があるように実施される。

生成されたシステム出力動力サンプリングは、動力が、増減しているかどうか、かつ、増減する、選択された動力伝達パラメータの適用の方向が、生成された動力が継続的に最大動力伝達の方へ進むように、一定のままであるべきかまたは逆転されるべきかどうか、判定する。図において、この位置は図２のグラフ位置２０６で見いだされることができる。

動力出力は、連続的にサンプリングされている。サンプルは、第１および第２の時刻に試験されることができる。第１のまたは第２のサンプルのどちらかがごく最近の時刻に対応することができ、その一方で、残りのサンプルは以前の時刻に対応することができる。動力出力が過去と現在の動力サンプルの比較によって定まるように増大している場合、その時、場合によっては増減する、選択された動力伝達パラメータの方向は維持される。他方、動力出力が、現在と過去の動力サンプルの間の差で測定されるにつれて減少している場合、選択された負荷または動力伝達関連のパラメータの増減する、方向は逆転される。この過程は、最大動力伝達、グラフ位置２０６の方向に生成された動力を移動するために設定または動力伝達パラメータの最高の適用を捜すことをそれ自体で継続的に繰り返す。

システムがその動力最適化モードにあり、かつ生成された動力を最適化するために動力パラメータを調整しているときに、システムは、また、負荷、トルク、逆トルク、力または他の動力伝達パラメータおよびその組合せの量が駆動動力源を失速させるのに必要な量より少ないところで、動力源から負荷または電気機械発生装置へ動力を伝達し、動力が減少し始めるとすぐに、動力伝達パラメータの方向が逆転される、ということを理解することが重要である。

生成された動力の動的なサンプリングを通して一つ以上の動力伝達パラメータを最適化すること、および動力発生システムの動力出力の測定された変化に応答して選択された動力伝達パラメータを最適化することは、それが、システムおよび摩耗、異なる燃料または燃料の品質、前記発生機に置かれる電気的負荷の変化、入力動力の変化、を含むがこれに限らないシステムパラメータに置かれる様々な状況に適応することが可能であるように、システム自体を極めて柔軟にする。

請求項に関した要約
動力発生システムの生成された動力出力を最適化する一方法を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、この方法が、次のステップを含む：
１）動力源を準備するステップ、
２）システム生成された動力を外へ消費する負荷を準備するステップ、
３）以下の諸ステップを使用するように構成されるコントローラを準備するステップ、
ａ．最適化のために選ばれて、前記コントローラによって最適化される、システムに適用されることができる前記動力発生システムに動作可能なように接続されて、かつ応答する一つ以上の動力伝達パラメータを準備するステップ、
ｂ．最適化のための１つの動力伝達パラメータを選ぶステップ、
ｃ．動力発生システムの動力出力測定値に基づいて、システム動力出力を最大化するために選択された動力伝達パラメータを必要に応じて増減することによって動力システム動力出力を最適化するステップ：前記コントローラに動作可能なように接続されて、かつ応答する「負荷最適化システム」。

以下を備える動力発生システムの生成された動力出力を最適化する１つのコントローラ装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様である：
１）前記動力発生システムに動作可能なように接続されて応答し、かつ前記コントローラ装置によって最適化される、一つ以上の動力伝達パラメータを適用し、除去し、および選択することができる装置、
２）前記コントローラ装置に動作可能なように接続されて応答する、最適化のための１つの動力伝達パラメータを選択する装置、
３）動力発生システムの動力出力測定値に基づいて、システム動力出力を最大化するために選択された動力伝達パラメータを必要に応じて増減することによってシステム動力出力を増大する動力発生システム最適化装置：前記コントローラ装置に動作可能なように接続されて、かつ応答する「負荷最適化システム」。

一つ以上の動力伝達パラメータを適用し、かつ除去することを更に含むことができる生成された動力出力を最適化する一方法：コントローラに動作可能なように接続されて、かつ応答する「負荷係合システム」を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様である。

一つ以上の動力伝達パラメータを適用し、かつ除去する装置を更に備えることができる生成された動力出力を最適化する１つの装置：コントローラ装置に動作可能なように接続されて、かつ応答する「負荷係合システム」を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様である。

生成された動力出力を最適化する一方法、または、機械力源、機械仕事を実行するのに用いられる任意の装置、熱力学動力源および熱力学動力太陽源、からなる群から選択される１つの部材からなる動力源を準備するステップを更に含むことが出来る１つの動力発生最適化装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様である。

生成された動力出力を最適化する一方法または生成された動力出力を最適化する一コントローラ装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて動力伝達パラメータが、動力発生システム発生動力を消費し、電気的負荷に電力を供給することによって動力を消費する動力発生システムに、電気機械負荷を加えることができる機械被駆動電気発生装置を設けることを更に含むことができる。

生成された動力出力を最適化する一方法または装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて機械被駆動電気発生装置が、固定負荷発電機、固定負荷オルタネータ、固定負荷ダイナモ、可変負荷発電機、可変負荷オルタネータ、可変負荷ダイナモ、電気機械負荷を動力源に置くことができる発電機およびその組合せから成る群から選択される１つの部材である。

生成された動力出力を最適化する一方法または装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて機械被駆動電気発生装置が、可変電流界磁巻線を備えたその装置を設けることを更に含むことができ、それによって、発電装置の電気機械負荷が界磁巻線電流を加えるか、除去するかまたは変化させることによって、除去され、加えられ、かつ変化されることができる。

生成された動力を最適化する一方法または装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいてこの機械被駆動電気発生装置が、発生装置の巻線中を通過する可変電流の関数として変化する電気機械負荷を有する機械被駆動発生機／オルタネータであり、この発生装置が発生装置の毎分回転数または速度に依存する機械被駆動冷却システムを更に有し、この発生装置が発生装置の電気機械負荷が加えられる第１の係合した状態および電気機械負荷が選択された発生装置の毎分回転数または速度に基づいて除去される第２の切り離された状態を更に含む。

生成された動力出力を最適化する一方法を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて「負荷係合システム」が、以下の諸ステップを更に含む：
１）動力源の速度の連続監視に基づいて、一つ以上の動力伝達パラメータおよびその組合せを適用し、かつ除去するステップ、
２）変化が実施される一つ以上の適用動力伝達パラメータの初めの強度を一時的に設定するステップ、
３）一つ以上の動力伝達パラメータ設定の最初の方向を最大動力伝達の方へ増減するように設定するステップ、
４）動力発生システム内の個々の動力伝達パラメータの適用に適している、増減する、変化率を設定するステップ。

生成された動力出力を最適化する一装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、
そこにおいて「負荷係合システム」が、更に以下を備える：
１）動力源の速度の連続監視に基づいて、一つ以上の動力伝達パラメータおよびその組合せを適用して、かつ除去する装置、
２）変化が実施される一つ以上の適用動力伝達パラメータの初めの強度を一時的に設定する装置、
３）一つ以上の動力伝達パラメータ設定の最初の方向を最大動力伝達の方へ増減するように設定する装置、
４）動力発生システム内の個々の動力伝達パラメータの適用に適している、増減する、変化率を設定する装置。

生成された動力出力を最適化する一方法を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて最適化のための１つの動力伝達パラメータを選ぶステップが、それらの最後の設定の前記コントローラ定数による最適化のための動力発生システムに動作可能なように接続される全ての他の動力伝達パラメータを保持するステップを更に含むことができ、一方、１つの動力伝達パラメータがコントローラによって選択されて、かつ最適化される：コントローラに動作可能なように接続されて、かつ応答する「負荷選択システム」。

生成された動力出力を最適化する一装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて最適化のための１つの動力伝達パラメータを選ぶ装置が、それらの最後の設定のコントローラ定数による最適化のための動力発生システムに動作可能なように接続される全ての他の動力伝達パラメータを保持する装置を更に備えることができ、一方、１つの動力伝達パラメータがコントローラによって選択されて、かつ最適化される：コントローラに動作可能なように接続されて、かつ応答する「負荷選択システム」。

動力出力を最適化する一方法を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて「負荷最適化システム」が、以下の諸ステップを更に含む：
１）システム動力出力を測定するステップ、
２）遅延後の動力出力測定値をより最近の動力出力測定値と比較することによって増減する、システム動力出力の方向を決定するステップ、
３）増減する、動力出力測定値の比較の結果に基づいて動力伝達パラメータを増減することによって動力の伝達を最適化するために選択された動力伝達パラメータを変化させるステップ。

動力出力を最適化するための一装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて「負荷最適化システム」が、更に以下を備える：
１）システム動力出力を測定する装置、
２）遅延後の動力出力測定値をより最近の動力出力測定値と比較することによって、増減する、システム動力出力の方向を決定する装置、
３）増減する、動力出力測定値の比較の結果に基づいて動力伝達パラメータを増減することによって動力の伝達を最適化するために選択された動力伝達パラメータを変化させる装置。

生成された動力を最適化する一方法、または生成された動力を最適化する一装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて「負荷最適化システム」が、更に、動力発生システムを失速させない量で、増減する、システム出力動力の決定された方向に基づいて動力伝達パラメータを増減することによって動力の伝達を最適化するために選択された動力伝達パラメータを変化させる。

出力動力を最適化する一方法を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて「負荷最適化システム」が、一つ以上の動力伝達パラメータを制御するために負荷最適化方法を再利用するステップを更に含むことができる。

動力出力を最適化する一装置を提供することが、したがって、本発明の別の態様、利点、目的および実施態様であり、そこにおいて「負荷最適化システム」が、一つ以上の動力伝達パラメータを制御するために負荷最適化方法を再利用することを更に含むことができる。

負荷、トルク、逆トルク、負荷によって加えられる力対生成された動力のチャートである。 動力伝達パラメータの適用設定対生成された動力のチャートである。 本発明の方法の第１の実施態様の単一のフローチャートを共に表示する３つの部分から成る。図３Ａ３／９に表示される。共に、これらの３つの図はシステム内でそれらの機能に基づいて３つのサブシステムに構成されることができるコントローラを例示する。コントローラサブシステム コントローラ機能 参照番号「負荷係合システム」 動力伝達負荷係合： ３０２ないし３２２「負荷選択システム」 動力伝達パラメータ選択： ３２４ないし３３０「負荷最適化システム」 動力伝達パラメータ最適化： ３３２ないし３４６図３に対する参照番号のインデックスは、図５内に与えられるものおよび表１の詳細な回路説明内に与えられるものにまた対応する回路説明およびラベリングに沿って、さまざまな参照番号と各サブシステムを関連づける。図３のコントローラサブシステムグループ化は、また、図５および表１の詳細な回路説明にもあてはまる。 本発明の方法の第１の実施態様の単一のフローチャートを共に表示する３つの部分から成る。図３Ｂが４／９に表示される。共に、これらの３つの図はシステム内でそれらの機能に基づいて３つのサブシステムに構成されることができるコントローラを例示する。 本発明の方法の第１の実施態様の単一のフローチャートを共に表示する３つの部分から成る。図３Ｃが５／９に表示される。共に、これらの３つの図はシステム内でそれらの機能に基づいて３つのサブシステムに構成されることができるコントローラを例示する。 装置の第２の実施態様の高水準の抽象化でのブロック図である。 より低水準の抽象化での装置の第３の実施態様のブロック図である。 「毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータ」の図であり、図６Ｂと比較される。 「従来のオルタネータ」の図である。 より低水準の抽象化での装置の第４の実施態様のブロック図である。

参照番号のインデックス
図１：力対生成された動力
グラフ位置 １０２、１０４、１０６、１０８、１１０
図２：動力伝達適用設定対生成された動力
グラフ位置 ２０２、２０４、２０６、２０８、２１０
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ：
本発明の第１の実施態様のフローチャート
コントローラサブシステム 参照番号
図３：負荷係合システム： ３０２ないし３２２
図３：負荷選択システム： ３２４ないし３３０
図３：負荷最適化システム： ３３２ないし３４６
図３Ａ： 参照番号
エンジン始動 ３０２
・「エンジン毎分回転数信号回路」
最適化ターンオン速度設定 ３０４
・「オンオフ回路」
最適化ターンオフ速度設定 ３０６
・「オンオフ回路」
エンジン速度連続監視 ３０８
・「エンジン毎分回転数信号回路」
・「オンオフ回路」
最適化判定開始：エンジン速度は、ターンオン ３１０
速度より大きいか？フロー決定をする：
・「はい」：ステップ３１２へ行く
・「いいえ」：再びステップ３１０を始める
・「エンジン毎分回転数信号回路」
・「オンオフ回路」
ターンオフ閾値：エンジン速度は、ターンオフ ３１２
速度より大きいか？フロー決定をする：
・「はい」：ステップ３１６へ行く
・「いいえ」：ステップ３１４へ行く
・「エンジン毎分回転数信号回路」
・「オンオフ回路」
負荷制限：発生機および他の動力伝達パラメータ ３１４
をオフにする？
・ステップ３１０へ行く
・「オンオフ回路」
負荷セレクタ初期化：負荷追加 ３１６
・「オンオフ回路」（「オフからオン」遷移信号」）
「負荷セレクタ回路」（最適化されるべき
初負荷パラメータを選択する）
負荷コントローラ設定初期化：負荷追加 ３１８
・「オンオフ回路」（「オフからオン」遷移信号」を出力する）
・「負荷コントローラリセット回路」（「時限信号を与える」）
・「負荷コントローラ回路」（初負荷設定を与える）
図３Ｂ：
負荷変化方向初期化：増／減：負荷追加 ３２０
発生機負荷および他の負荷力、トルク、逆トルク方向は、最大動力伝達の方へ増大するように初期化される。動力伝達パラメータ設定およびそれらの設定の適用は、最大動力伝達の方へ増減するように初期化されることができる。
・「オンオフ回路」（「オフからオン」遷移信号」）
・「負荷コントローラリセット回路」（適切時限信号）
・「論理回路ＡおよびＢ」：
ｏ「論理回路Ｂ」（負荷方向の記憶を保持する）
ｏ２つの論理回路セクション「論理回路Ａ」および「論理回路Ｂ」がある点に注意
負荷追加：負荷及び他の制御動力伝達パラメータを ３２２
有効化／適用
・「オンオフ回路」（「オフからオン」遷移信号」）
判定基準での負荷選択の動きを監視 ３２４
・「ディレイタイミング信号回路」
ｏ（図５／図の発振回路５４８ラベル付き）
・「負荷セレクタ回路」
現在の最適化完了？フロー決定をする：「いいえ？」、「はい？」 ３２６
・はい：ステップ３２８へ行く
・いいえ：ステップ３３２へ行く
・「ディレイタイミング信号回路」（図５内の発振回路５４８）
・「負荷セレクタ回路」
現在の設定保持適用 ３２８
・「負荷コントローラ回路」
・「負荷セレクタ回路」（信号制御を有効化／無効化）
次の負荷コントローラを選択する ３３０
・制御のフローはステップ３２４に戻る
・「負荷セレクタ回路」（信号制御を有効化／無効化）
現在の動力サンプルを獲得する ３３２
・「動力センサ回路」（アナログサンプルを与える）
・「ディレイタイミング回路」（Ａ／Ｄコンバータに信号を与える）
「動力比較器回路」（アナログサンプルをディジタル化して、
記憶する）
記憶によって過去の動力サンプルを作り出す ３３４
・「動力比較器回路」（記憶レジスタ）
・「ディレイタイミング回路」（必要信号を与える）
図３Ｃ
過去の動力サンプルを取り出す ３３６
・「動力比較器回路」（記憶レジスタ）
・「ディレイタイミング回路」（信号を与える）
動力の方向を判定して、フロー決定をする ３３８
・「動力比較器回路」（動力の方向を判定する）
・「論理回路：ＡおよびＢ」：
ｏ「論理回路Ａ」（信号処理）
ｏ「論理回路Ｂ」（論理方向）
負荷または動力伝達パラメータ方向（増／減）を保持する ３４０
・「論理回路：ＡおよびＢ」：
ｏ「論理回路Ａ」（信号処理）
ｏ「論理回路Ｂ」（論理方向）
メモリ内の負荷または動力伝達パラメータ方向（増／減） ３４２
を変更する
・「論理回路：ＡおよびＢ」：
ｏ「論理回路Ａ」（信号処理）
ｏ「論理回路Ｂ」（論理方向）
メモリ内の現在の動力伝達パラメータ設定に方向変化を適用する ３４４
・「負荷コントローラ回路」
・「負荷セレクタ回路」（現在の負荷コントローラを有効化）
最適化される動力伝達パラメータに記録された設定を適用する ３４６
・「負荷コントローラ回路」
・制御のフローは、ステップ３２４に戻る
図４
装置の第２の実施態様の高水準の抽象化でのブロック図
参照番号
機械動力源 ４０２
動力伝達 ４０４
連続可変速度伝達 ４０６
動力伝達 ４０８
電気発生装置 ４１０
毎分回転数センサ ４１２
毎分回転数信号 ４１４
コントローラ ４１６
負荷セレクタ信号初期化：コントローラから負荷セレクタ ４１８
負荷セレクタ ４２０
負荷コントローラ信号を有効化：伝達負荷コントローラ ４２２
負荷コントローラ信号を有効化：発生機負荷コントローラ ４２４
発生装置信号を初期化 ４２６
伝達信号を初期化 ４２８
伝達負荷追加／負荷制限信号 ４３０
発生機負荷追加／負荷制限信号 ４３２
負荷コントローラ：発生装置 ４３４
負荷コントローラ：伝達 ４３６
動力センサ ４３８
動力センサ信号：動力センサからコントローラ ４４０
伝達信号増大／減少 ４４２
発生機信号増大／減少 ４４４
負荷セレクタ判定基準信号 ４４６
図５：より低水準の抽象化での装置の第３の実施態様のブロック図
参照番号
機械動力源 ５０２
動力伝達 ５０４
連続可変速度伝達 ５０６
動力伝達 ５０８
電気発生装置 ５１０
「エンジン毎分回転数信号回路」 ５１２
「エンジン毎分回転数回路」信号 ５１４
「オンオフ回路」 ５１６
発生機：負荷追加／負荷制限信号 ５１８
伝達：負荷追加／負荷制限信号 ５２０
「オンオフ回路」から「負荷制御リセット回路」への信号 ５２２
「負荷セレクタ回路」信号を初期化 ５２４
「負荷制御リセット回路」 ５２６
伝達「負荷コントローラ回路」信号を初期化 ５２８
「オルタネータ負荷コントローラ回路」信号を初期化 ５３０
伝達「負荷コントローラ回路」信号を有効化 ５３２
「オルタネータ負荷コントローラ回路」信号を有効化 ５３４
「負荷セレクタ回路」 ５３６
「負荷コントローラ回路」：伝達 ５３８
「オルタネータ負荷コントローラ回路」：発生機 ５４０
「動力センサ回路」 ５４２
「動力センサ回路」動力サンプル信号 ５４４
「ディレイタイミング信号回路」 ５４６
発振回路 ５４８
発振器信号 ５５０
「ディレイタイミング回路」信号 ５５２
「動力比較器回路」 ５５４
「動力比較器回路」結果信号 ５５６
「論理回路：ＡおよびＢ」 ５５８
「論理回路」信号（増大／減少：伝達負荷コントローラ） ５６０
「論理回路」信号（増大／減少：発生機負荷コントローラ）５６２
図６Ａ：「毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータ」、
図６Ｂ：「従来のオルタネータ」との比較
図６Ａ
参照番号
運動活性オルタネータ固定子 ６０２
運動活性オルタネータ回転磁界 ６０４
運動活性オルタネータ大型固定子界磁巻線領域 ６０６
運動活性オルタネータ回転子 ６０８
図６Ｂ
従来のオルタネータ固定子 ６１０
従来のオルタネータ回転磁界 ６１２
従来のオルタネータ小型固定子界磁巻線領域 ６１４
従来のオルタネータ回転子 ６１６
図７：ワーキングモデル
参照番号
機械動力源 ７０２
動力伝達 ７０４
電気発生装置 ７０６
エンジン毎分回転数信号回路 ７０８
エンジン毎分回転数信号 ７１０
オンオフ回路 ７１２
負荷追加、負荷制限信号 ７１４
オンオフ回路から負荷制御リセット回路への信号 ７１６
負荷制御リセット回路 ７１８
発生機負荷コントローラ信号を初期化 ７２０
負荷コントローラ回路：発生機 ７２２
動力センサ回路 ７２４
動力センササンプル信号 ７２６
ディレイタイミング信号回路 ７２８
発振回路 ７３０
発振器信号 ７３２
ディレイタイミング回路信号 ７３４
動力比較器回路 ７３６
動力比較器回路結果信号 ７３８
論理回路：ＡおよびＢ ７４０
オルタネータ負荷コントローラへの論理回路の信号 ７４２

本発明の適用性の更なる領域は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになる。詳細な説明および具体例が説明の目的のみに意図されて、本発明、その適用または使用法の有効範囲を制限することを目的としないことが、理解されなければならない。

すでに簡潔に注意したように、図１は、発生機が駆動原動力に配置する電気機械逆トルクが増大され、および駆動原動力の「スロットル位置」が一定の設定で保持される（例えば：風車の場合では風速が一定であり、電気モータの場合入力電圧が一定で保持される、その他）につれて、動力発生システムによって生成された電力出力の関係を表すチャートである（動力は動力＝仕事／時間で表現される、仕事が達成される率として定義される）。仕事は、力掛ける距離として定義される。技術者は、仕事を達成される有効な仕事として見る。動力はしたがって、有効な仕事が実行される率として、見られることができる。一例は、その駆動負荷、発生機に取り付けられない風車であるだろう。風が一定の速度で吹いており、および、風車羽根がそれらの最もすばやい率で回転している。エネルギーが特定の率（動力）で消費されているとはいえ、それは摩擦としてほぼ完全に消費されている。何の有効な仕事も達成されず、何の電力も生成されない、グラフ位置１０２。他の極端は、発生機がミスマッチされるシステムであろう、発生機が非常に大きく、風車に対して過度の逆トルクを発揮し、および風はそれにもかかわらず同じ速度で吹いている。負荷が加えられるとはいえ、加えられる逆トルクまたは力は、風車が発生機の駆動軸を機械的に動かすにはあまりに大きい。エネルギーは再び、同じ率（動力）で、および、再び摩擦の形で消費されている。しかしながらこの場合では風車の羽根は発生機を回転させておらず、および、システムは失速される、グラフ位置１１０。これらのシステムの両方ともにおいて何の有効な仕事も達成されず、したがって、生成されるなんの有効な電力もない。効率に関して、これらの例の両方とも、１００％効率が悪い。

したがって更に詳細に、図１は、駆動動力源が一定のスロットル位置に保持される間、範囲全体：負荷によって加えられる何の力もまたは逆トルクもないグラフ位置１０２から、何の動力も生成されないように、負荷によって加えられる力のあまりに大きいグラフ位置１１０まで、にわたって力のこの効果を実証する。図１がプロットするグラフ形状のタイプは、一般にベルカーブとして公知である。図１が正弦波形状に正規化されているとはいえ、現実の世界では、形状は劇的に異なるかもしれない。例えば、様々なタイプのモータが、それらの軸上の逆トルク負荷の範囲で直面される場合、かなり安定した動力出力を有することができる。しかしながら、印加逆トルク負荷が増大し続ける場合、出る動力は、ゼロ、グラフ位置１１０まできわめてすばやく減弱する場合がある。図１は、負荷が駆動動力源に置くことができる広範囲の力を包含する。動力源から有効動力形態まで生じる最適有効動力伝達：図１内の７と９、グラフ位置１０４と１０８、との間に示すように電気的に生成された動力、があることをそれが実証する。図１内の数字は正規化されており、本発明があてはまる多様な応用例に依存して任意の値でありえる。負荷によって加えられる力が増大されるにつれて、力またはトルクが一定量の時間内に進行する距離の積は、図１内の８の印加力でそのピーク大きさに到達する生成された出る動力に結びつく、グラフ位置１０６。駆動動力源に発生機によって加えられる逆トルク負荷または力のいかなる増大も、動力の減弱する伝達または電力生成システムの減弱する効率に結びつく。

理解される必要があるのは、発生機が動力源に提示することができる逆トルクを変化させることは、動力が駆動動力源からシステム動力出力、この場合には電力に伝達される効率を最適化するために、変えられ、増減されることができる多くのうち１つの動力伝達パラメータだけである、ということである。

動力伝達
本発明は、動力発生システムの構成要素の最適適合がシステムから最大動力および効率を達成するために必要であることを教示する。最適適合は、それが動力源、負荷、動力伝達パラメータまたは発生機によって提供される電気機械抵抗であるかどうかに関係なく、動力の生成に影響する全ての態様を組み込まなければならない。最適化は、動力サンプリング、システムのライフサイクルの全体にわたって適用される動的な過程に基づいて、生成された動力出力を最大化するために動力伝達パラメータを調整するか、増減することによって達成される。生成システム上の状況が変化する場合（増大された原動力、減少した動力、燃料の品質の変化による毎分回転数またはトルク特性、などのような）、発生機および他の動力伝達パラメータの力および他の負荷パラメータが、動力発生システムによってシステムの動力源から電力出力の所望の使用できる形態への最大動力伝達を与えるために動的に増減されることができる。

図３
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の方法の第１の実施態様の単一のフローチャートを示す。それらは、別々のページ：３／９、４／９および５／９に表示される。コントローラは、システム内のそれらの機能に基づいて３つのサブシステムに分けられることができる。図３に対する参照番号のインデックスは、図５内に与えられるものおよび表１の詳細な回路説明内に与えられるものにまた対応する回路説明およびラベリングに沿って、さまざまな参照番号と各サブシステムを関連づける。コントローラサブシステムグループ化は、図５および表１の詳細な回路説明にあてはまる。
コントローラサブシステム コントローラ機能 参照番号
「負荷係合システム」 動力伝達パラメータ係合： ３０２ないし３２２
「負荷選択システム」 動力伝達パラメータ選択： ３２４ないし３３０
「負荷最適化システム」 動力伝達パラメータ最適化： ３３２ないし３４６

図３：動力源
エンジン始動ステップ３０２は、始動されるエンジン、例えば発生機エンジン、車両エンジン、動力プラントエンジンまたは任意の供給源の熱力学的動力を示唆する。他の実施態様では、このエンジンは太陽プラント、風車、タービンまたは他の動力源、または、機械仕事を実行するのに用いられる任意の装置であってもよい。毎分回転数（ＲＰＭ）のエンジン速度がその時存在するように、大部分のエンジンは、往復エンジンさえ、周期的であり、それは、連続的に監視されることができる値でエンジン毎分回転数信号を発生させるためにセンサで測定されることができる、ステップ３０８。「ターンオン」速度値は、ステップ３０４で設定される。「ターンオフ」速度値は、ステップ３０６で設定される。「ターンオフ」値は、ターンオン値より少ない値でなければならない。

図３：負荷係合
ステップ３１０では、毎分回転数または速度値はステップ３０４で設定された「ターンオン」速度と連続的に比較される。「ターンオン」値が上回った場合、制御のフローはステップ３１２へ進む。ターンオン値が上回らなかった場合、負荷、オルタネータ／発生機負荷および他の負荷、トルク、逆トルクまたは力はオフ（またはそれらの最小負荷状態における）のままであり、および、制御のフローはエンジン「ターンオン」速度を試験し続ける、ステップ３１０。

ステップ３１２では、毎分回転数または速度値はまた、ステップ３０６で設定された「ターンオフ」速度値に対して連続的に試験される。エンジン速度が「ターンオフ」速度より大きい場合、制御のフローはステップ３１６へ行き、そこで、該当する場合、負荷セレクタがそのスタートアップシーケンスに対して初期化される。いつでも、エンジン速度が「ターンオフ」閾値未満の場合、ステップ３１２、制御のフローは、ステップ３１４へ行き、「負荷制限」、それは、オルタネータおよび他の負荷を除去して、動力伝達パラメータをリセットすることができる。サイクルは、再びステップ３１０で始まることができる。

システムがオンである間、エンジン速度が「ターンオン」および「ターンオフ」速度値を監視され続けることを理解することは重要である、ステップ３０８、３１０および３１２。また、これが曖昧性に至るので、「ターンオン」および「ターンオフ」値が等しい速度を代表することができない点に注意する。動力発生システム動作の他の特性が、測定されることができ、例えば：点火の速度、それによって関連する周波数、大気入力または出力、燃料入力およびその他、エンジン作動速度の多数の計測またはそれらの計測の組合せが、本発明内に使われることができる。この信号はディジタルでもよい、または、それは周波数もしくは振幅もしくはエンジン速度と比例した別の特性のアナログであってもよい。

図３：負荷選択初期化
初期化プロセスは、特定の負荷または動力伝達パラメータ設定を最適化し始めるために「負荷選択回路」を初期化することから始まる、「最適化オフ」から「最適化オン」への遷移だけによって起こり、一方、全ての他の負荷または動力伝達パラメータ設定およびそれらの設定の適用が一定に保持される、ステップ３１６。最適化される唯一のパラメータが発生機負荷である単純なシステムでは、「負荷選択回路」が必要でなく、および、このステップは省略される。

動力伝達パラメータ初期化対負荷／力
予備印加負荷、トルク、逆トルク、力コントローラ設定は、最低限またはゼロ負荷設定、グラフ位置１０２またはステップ３１８内のより大きな設定で概ね初期化されて、最大動力伝達、グラフ位置１０６の方へ増大している。動力伝達パラメータは、最大動力伝達の方へ増大するか減少するように初期化されることができる。

動力伝達パラメータとしての発生機及び設定
電気発生装置は任意の電気動力発生システム内の必要構成要素であって、動力伝達パラメータとして構成されることができる動力発生システムに負荷またはトルクを加えることができる。これは、連続可変伝達によってまたは発生機が駆動原動力に提示する電気機械負荷を変化させることによって実現されることができる。

与えられる発生機負荷またはトルクが動力発生システムへの動力伝達パラメータとして構成される場合、そこでは、負荷は動力の伝達を最適化するために増大されるかまたは減少され、発生機負荷コントローラの設定が正確になされなければならないことが、強調される必要がある。それは、最適化される他のパラメータと比較して駆動動力モータに最も多くの抵抗力を加える発生機／オルタネータ負荷であり、したがって、それはシステム上に最も大きな影響を有する。初負荷設定および変化率設定は、発生機負荷が係合するときに、円滑な遷移を確実にすることができる。初期設定が異なる用途に設定されることができる点に注意する。また、増減する、負荷または動力伝達パラメータ変化の率が調整可能で、制御される装置に適切な遷移を確実にするために「負荷コントローラ回路」によって設定されることができると理解することは、重要である。

負荷係合システム：動力伝達パラメータとしての発生機
動力伝達パラメータとして構成される発生機負荷の影響を概念化する一つの方法は、システムで作用している負荷力が駆動原動力を失速させることが可能でなければならないということである。システムがほとんどの動力を戻す逆トルク負荷を上回ることが可能であること、および、システムが強いことを確実にする駆動原動力を失速させることができるように、発生機がシステムに対して充分なサイズでなければならない。特定の初期化負荷力がなかった場合、システムに衝撃を与えるか失速させるであろうランダムな最大負荷が加えられる可能性がある。大部分の用途において、負荷コントローラは、「無負荷」から「負荷追加」への遷移を作り出すために、所定の設定で動力伝達パラメータ（複数パラメータ）を設定することから始める。動力伝達パラメータが、可変発生機／オルタネータによって加えられるそれのような、負荷、トルクまたは逆トルク、または、力である場合には、負荷の低いかまたは最小の設定が、「無負荷」から「負荷追加」への円滑な遷移を作り出すために初めに加えられることができる、ステップ３２２。すでに述べられたように、発生機負荷逆トルクが最大設定から始まって、最大動力伝達の方向に減少する場合、問題が生じる。したがって、スタートアップで最適化される負荷、力、トルクまたは逆トルクが所定の最小負荷設定で初期化されて、最大動力伝達の方向に向けて増大することは、論理的なだけである、グラフ位置１０６、ステップ３２０。

負荷係合システム：初期の動力伝達負荷
すでに述べられたように、動力発生システムにおいて、増減するそれらの適用が生成された動力の量を増減するように、多くの異なる動力伝達パラメータがあることができる。これらは、一般に負荷、トルク、逆トルクまたは力とは本質的に異なる。図２は、動力伝達パラメータの適用設定対生成された動力のチャートであり、以下の例を示す：
・特定の動力伝達パラメータまたは設定の一般に好適な適用は、最大適用、グラフ位置２１０から、またはより小さい設定から始まり、および最大動力伝達、グラフ位置２０６を達成するように、減少することができる。
・特定の動力伝達パラメータまたは設定の一般に好適な適用は、最小適用、グラフ位置２０２からまたはより大きい設定から始まり、および最大動力伝達、グラフ位置２０６を達成するように、増大することができる。
・特定の動力伝達パラメータの一般に好適な適用は、所定の初期設定：例えば温度を有しないかもしれない。

一般に、最大動力伝達が位置２０６周辺で狭帯域で生じるのが見られることができる。単に一例としてだけ、位置２０４と２０８との間の動作が望ましいとみなされることができるが、一方位置２０２または２１０近傍での動作は望ましくないであろう。しかしながら、位置２０６の近くの最適化は望ましい結果であるが、一方位置２０２および２１０の領域を単に回避するだけでは関心がより低いであろう。

図３に一旦戻って、図３Ａで、セット「ターンオン」およびセット「ターンオフ」能力を有することに多くの利点がある。それによって、エンジンまたは動力源が毎分回転数または速度に基づいて発生機／オルタネータ負荷なしスタートアップを有することができる。一旦「ターンオン」閾値速度に達したならば、それはまた他の動力伝達パラメータの適用を可能にする。これは、スタータのようなエンジンスタートアップ機器上の負荷および関連の摩耗を減少させる。エンジンが安定している所望の毎分回転数で負荷が加えられるので、負荷なしスタートアップはエンジンのスタートアップで失速する危険を減少させる。これは、熱動的エンジンに特にあてはまるが、同様に他の用途にもあてはまる。それによってまた、エンジンがすばやく所望の毎分回転数または速度に到達することができる（負荷なし）。これは、性能利点を有する：例えば、到達されるべき動力帯域がある場合、それは発生機／オルタネータ負荷なしでよりすばやくその動力帯域に到達する。それは、用途の間で変化することができ、かつ異なるエンジンでまた変化することができる負荷毎分回転数を選ぶ際に柔軟性を提供する。

生成された負荷が切り離される速度を設定することが可能であることもまた、重要である、ステップ３０６。例えば、タービンは効率的に動作するために特定の速度で動作しなければならない。別の例は、特定のエンジンが特定の速度で動くことを必要として、損傷を防ぐために、指定された速度より下で負荷を与えられることができないということである。また、それは発生機／オルタネータ負荷および起こりうる動力源エンジン失速を防止する際に補助するシステムに影響をおよぼす他の印加負荷、力、トルク、逆トルクおよび動力伝達パラメータをすばやく除去する手段を提供する。

発生機タイプ：毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータ構成
「負荷係合システム」のセット「ターンオン」およびセット「ターンオフ」能力を有することの利点が、図６Ａ、動きまたは毎分回転数作動発生機／オルタネータを図６Ｂ、従来の発生機／オルタネータと比較することで例示される。毎分回転数または速度作動冷却オルタネータ、図６Ａは、可変電流が電気的に絶縁されて、回転子内に設置されるコイル巻線として形成される導体中を流れる時に、それが、強度の変化することができ、固定子６０２内に設置される電気的に絶縁された導体コイル巻線の静止セットを通してスライスする、磁界を生成し、機械入力が回転子を回転させるにつれて電流を生成するように構成される機械被駆動発生機／オルタネータである。セット「ターンオン」閾値または速度に達した場合にだけ、可変電流が有効にされて、流れ、絶縁された界磁巻線内に磁界を生じ、それによって、オルタネータが電力を生成する。セット「ターンオフ」閾値より下で、電流は発生機／オルタネータの巻線中を流れるのをやめ、および、電力を発生させる何の磁界もない。

図６Ａの発生機／オルタネータは、発生機／オルタネータの回転子軸を回転させることによって機械的に駆動される発生機／オルタネータ界磁巻線を冷却する冷却システムであって、絶縁された巻線から熱を運び去ることによってそれらを冷却する回転子および固定子巻線を越えて大気、ガスまたは流体であってもよい冷却媒体を強制し、放熱器のような他の機構によって更に冷却されることができる、送風機の羽根またはポンプのような装置を有する、冷却システムを有する。発生機／オルタネータ回転子軸が回転している場合にだけ、強制冷却が発生機／オルタネータ導体および界磁巻線に加えられる。

「毎分回転数作動発生機／オルタネータ構成」において、絶縁電気導体巻線熱蓄積は、熱生成電流がコイルとして形成される回転子巻線導体中を流れるのを許すかまたは許さないことによって生成される電気機械負荷、トルク、逆トルクおよび力を係合するかまたは切り離すことによって制御される。オルタネータ界磁巻線電流を有効にして、無効にすることは毎分回転数または速度の連続監視に基づき、および、セット「ターンオン」およびセット「ターンオフ」毎分回転数または速度閾値は、「ターンオフ」閾値設定が充分な強制冷却の印加を確実にするために「ターンオン」設定より少ない毎分回転数または速度であるようなものである。毎分回転数または速度に基づく「ターンオン」および「ターンオフ」能力は、「負荷係合システム」の一機能である。

この構成は、従来の発生機／オルタネータに比べて大きな利点を有する：
ａ．発生機／オルタネータが動いており、回転子巻線に冷却を与える場合にだけ、それによって熱生成電流が回転子巻線に流れ込むことができる。
ｂ．この冷却は回転子巻線および他の発生機導体が、それらが発生機／オルタネータが動かないときに、電流が印加されるであろうということを知って作成された場合に、それらがそうするであろうより、より多くの熱生成電流を運ぶことを可能にする：導体電流量定格／容量が増大される。
ｃ．発生機／オルタネータが回転していない場合、それが電流によって生じる熱を放散させる表面領域を有することに依存する必要がないので、毎分回転数または速度作動発生機／オルタネータの回転子、６０８、は従来のオルタネータ、６１６のそれより小さくされることができる。
ｄ．回転子６０８がより小さくされることができるので、より多くの磁束または磁力線、６０４が回転子、６０８を通り抜ける必要がなく、固定子界磁巻線、６０６に印加される必要がなく、発生機／オルタネータ効率を向上する。「毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータ」と従来の発生機／オルタネータの両方は同じサイズであるが、比率が異なることに気づくことが重要である。さらに多くの磁力線、６１２が従来のオルタネータのより大きな回転子、６１６（および固定子界磁巻線６１４に加えられて終わる）に非効率的に加えられ、一方、より小さい回転子、６０８によって、それらが固定子、６０２内に電気を生成するのに用いられる所で、より多くの磁力線、６０４が加えられる。
ｅ．毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータは、電流が印加され、かつオルタネータが回転していないので何の強制冷却もない場合に、界磁巻線、６０４を過熱およびおそらく焼損から保護する。
ｆ．それは、また、効率的である。エンジンがオルタネータを回転させていない場合、何の生成された動力も作り出されないので、界磁巻線に電流を印加するのは動力の浪費である。

更に詳細に、本発明の毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータ構成は以下の特性を有する：
１．生成装置は、可変電流が、電気的に絶縁され、かつ回転子内に設置されるコイル巻線として形成される導体中を流れる時、それが、強度の変化する、固定子内に設置される静止セットの電気絶縁導体コイル巻線を切るように進む、磁界を生成し、機械入力が回転子を回転させるにつれて交互電流を生成するような機械被駆動オルタネータである。
２．発生機／オルタネータの回転子軸を回転させることによって機械的に作動されるオルタネータ界磁巻線を冷却する冷却システムであって、絶縁された巻線から熱を運び去ることによってそれらを冷却する回転子および固定子巻線を越えて大気、ガスまたは流体であってもよい冷却媒体を強制し、放熱器のような他の機構によって更に冷却されることができる、送風機の羽根またはポンプのような装置を有する、冷却システム。
３．毎分回転数または速度の連続監視に基づき、熱生成電流がコイルとして形成される回転子巻線導体中を流れるのを許すかまたは許さないことによって生成される電気機械負荷、トルク、逆トルクおよび力を係合するかまたは切り離すための手段、および、セット「ターンオン」およびセット「ターンオフ」毎分回転数または速度閾値は、「ターンオフ」閾値設定が充分な強制冷却の適用を確実にするために「ターンオン」設定より少ない毎分回転数または速度であるようなものである。
４．負荷の除去、印加または変動を可能にし、およびしたがって、以下の利点を有する「ターンオン」および「ターンオフ」機能を有する：
ａ．発生機／オルタネータの毎分回転数または速度が「ターンオン」閾値に等しいかまたはそれを凌ぐのに十分になるまで、発生機／オルタネータの界磁巻線電流が流れないので、より多くの熱誘発電流を運ぶ能力、それは、次に、記載された回転子作動冷却がオルタネータの回転子および固定子巻線を冷却していることを確実にする。
ｂ．毎分回転数／速度作動発生機／オルタネータ回転子のサイズ要件は、それはオルタネータが強制冷却の助けなしで静止しているときに生じる電流から熱蓄積を放散させる必要がないので、それがより小さくされることができて、従来技術通常発生機／オルタネータの回転子より小さい回転子直径を有することができるようなものである。
ｃ．動き作動発生機／オルタネータの回転子はより小さな直径を有することができ、従来技術通常のオルタネータと比較して、同じ回転する回転子電流運送能力を有すると共に、より少ない構成材料を使用して、より少ない重さである。
ｄ．回転子が現在減弱する直径要件およびしたがって、減少電流要件を有するので、発生機／オルタネータ回転子巻線効率は向上され、現在回転子内の回転子導電コイル巻線中を流れる電流によって生成されるより多くの磁束が、固定子絶縁導体巻線、動力を発生させる絶縁導通巻線のより多くを通り抜けている。
ｅ．オルタネータが充分な「強制冷却」がある速度または毎分回転数に到達した時にだけ、電流が印加されるので、それは界磁巻線を過熱およびおそらく焼損から保護することができる。
ｆ．何の動力も発生しないので、動力の駆動動力源が発生機／オルタネータを回転させていない場合、界磁巻線に電流を印加することは動力の無駄であるので、それはまた効率的である。

図３Ｂの考慮に一旦戻って、本発明を実施するために現在考察される現時点での好ましい実施態様および最良の形態において、コントローラは、一度に１つの負荷または動力伝達パラメータが分離されて、複数の動力伝達パラメータを最適化する構成：負荷選択システムの最適化のために選択される２状態動作領域を使用することができる。この過程を通して、「ターンオフ」から「ターンオン」への遷移が動力源の毎分回転数または速度の連続監視に基づいて起こる時、動力伝達パラメータ設定は所定の適用値および適用される増減する方向、ステップ３２０から始まることができる。最適化は、生成された動力上のその効果を分離する、それらの最後の位置で一定の他の動力伝達パラメータの適用を保持するとともに、最大動力伝達に向けて最適化されるシステムの方へ進むために、一度に１つの動力伝達パラメータを増減することを通して実現される。

次のステップ「負荷追加」は、負荷および動力伝達パラメータの全てが有効にされる（該当する場合）所である、ステップ３２２。全ての最適化パラメータのこの有効化は、迅速な負荷切離し能力を実際に提供する。

ステップ３２４は、負荷選択システム（負荷セレクタ回路）の判定基準での負荷選択の動きを監視する。判定基準（場合によっては複数判定基準）での動きは、（図５内に表されて、その図に関して後で論じられるように）取られる動力サンプルの数を反映するクロックパルスのカウントであってもよく、または、それは経過した期間、または、動力が「ベル」（図１）のピークまたは他の判定基準の近くにあることを示唆する減少した率の動力変化に対するカウントでありえる。

ステップ３２６は、選択された動力伝達パラメータが最適化され続けるべきか、または次のパラメータが最適化される必要があるかを判定するために、ステップ３２４で監視される判定基準での動きを試験する。選択された動力伝達パラメータが最適化される必要があると判定されるならば、サイクルは新しい動力サンプルを取り出すことによって同じことを繰り返す、ステップ３３２。

ステップ３２６が次の動力伝達パラメータが最適化される必要があると判定する場合、次の負荷コントローラを係合する前に、現在の負荷コントローラがメモリ内のその負荷または動力伝達設定を最適化するかまたは変えるのを止める。メモリ内の値は、場合によっては増減するのをやめる。その最適化された値は、適所に凍結されて、最適化される新しい負荷または動力伝達パラメータが動力の生成に影響する他の動力伝達パラメータの変化によって影響されないように、新しい負荷または動力伝達パラメータが最適化される前に、定数として動力発生システムに加えられて、存続される、ステップ３２８。これは負荷または動力伝達パラメータを操作する物理値に変換される負荷または動力伝達パラメータ値の保持／記憶を介して、ステップ３２８で達成される。最適化されるべき次の負荷／パラメータが、次いでステップ３３０で選択される。制御のフローは、ステップ３２４に戻る。

動力サンプリング、ステップ３３２は、システム出力動力のサンプルをとって、「負荷最適化システム」にこの情報を伝達する「負荷最適化システム」に動作可能なように接続される装置によって実施される。動力サンプリング、ステップ３３２は、例えばＡ／Ｄフォーマットで、正式なサンプリングを構成することができるか、または、それは単に連続測定、時限測定およびその他を含むことができる。発生機負荷または他の動力伝達パラメータのどちらかに関してその「判定」をするために、負荷最適化システムは、システム出力動力が最適化される動力関連のパラメータの方向の結果として、増減しているかどうか判定しなければならない。こうするために、「現在の」（またはより最近の）動力サンプルおよび「過去の」動力サンプルが、必要である。「過去の」動力サンプルを作り出すためにシステムは、サンプルを格納して、ステップ３３４、その後それを取り出す、ステップ３３６。

動力の方向の判定を行うために、過去のサンプルが現在のサンプルと比較される。現在の動力サンプルが過去の動力サンプルより大きい場合、動力は増大している。現在の動力サンプルが過去の動力サンプル未満の場合、動力は減少している。

一旦動力方向が判定されると、フロー決定がなされなければならない、ステップ３３８。動力が増大している場合、方向（動力伝達パラメータの増大／減少）は保たれ、ステップ３４０、およびサイクルは再び「判定基準での動き」を試験することから始める、ステップ３２４。最適化されるパラメータの方向は、適切な方向に動いているように見られる。一時的に図２に戻って、増加する動力指示値は、負荷の変化の方向が、ベルチャート内の「ベル」のピークの方へ、位置２０６の近くの最適領域に進んでいることを示唆する。最適化される動力伝達パラメータは、システム動力出力の増大を作り出すために増大するか減少するかどちらかであることができる。

生成された電力方向が減少していると判定された場合、ステップ３３８、動力伝達関連のパラメータの方向は逆転されなければならない、ステップ３４２。動力伝達関連のパラメータが最適化されるにつれて、動力伝達の最適点が達成されるパラメータの調整のポイントがあると理解することが、重要である。増大するか減少するかどちらかの、同じ方向の追加的な修正は、図１および図２にて示したように、より少ない生成された動力の最終結果を伴う減弱する動力伝達に結びつく。事象のフローは、システムをステップ３４２にもたらす。

ステップ３４２は、メモリの中で操作されるパラメータの方向を変える。なされるべき判定が同じ方向に続くか方向を変えることができるように、方向を変えるために、その方向の以前の値が定められ／保持されなければならないことを思い出すことが、重要である。

注意するキーポイントは、「最適負荷コントローラ方法および装置」が、１つの情報源、システム動力出力の大きさに関する情報を送る装置、から動的な（最適化される）または静的な（最適化された）負荷設定を記憶し／保持し、かつ適用することが可能な「負荷コントローラ」の特性を使用して、異なる負荷および動力伝達関連のパラメータを最適化することである（また、表１：オルタネータ負荷コントローラ回路及び一般的な負荷コントローラ回路を参照）。動力伝達パラメータを最適化するために、負荷コントローラは操作される動力伝達パラメータに適している所定の率で、メモリ内のその設定から増減することが可能でなければならない、ステップ３４４。負荷コントローラの他の機能は、動力発生システムに操作される動力伝達パラメータを物理的に適用することができる媒体にメモリ内の負荷設定を適用することである、ステップ３４６。動力最適化サイクルが完了し、および、制御のフローは別のサイクルを開始するステップ３２４へ戻る。

この構成は、いくつかのことを達成する。システム出力動力を測定する／サンプルをとることによって、実際に測定される／サンプルをとられるものは、ただ最適化されるパラメータでなく、システム全体に関するその（負荷の力、パラメータ動力伝達特性の）効果に対して最適化されるパラメータである。モータオルタネータシステム例によって上述したように、モータまたは発生機は単独でそれ自体の最適性能特性（毎分回転数動力関係のような）を有する。一旦それらが、発生機を駆動するモータのような１つのシステムに共に連結されると、１台のユニット（モータ）が残りのユニット（発生機）の性能に影響を及ぼすので、最適性能パラメータは変化する。

図４
図４は、装置の第２の実施態様の高水準の抽象化でのブロック図である。機械動力源４０２は、タービン、エンジン、風車、波動エネルギー装置または機械仕事を実行するのに用いられる任意の装置であってもよい。動力伝達４０４は、動力装置４０２が連続可変速度伝達装置４０６を回転させることを可能にする駆動軸として視覚化されることができる。しかしながら、連続可変伝達装置４０６は単に一例だけであり：広範囲の装置が使われることができる。連続可変速度伝達装置４０６は、動力装置４０２から生じる動力を動力伝達４０８、例えば別の駆動軸経由で可変負荷電気発生装置４１０まで構成して伝達する。連続可変速度伝達装置および可変電気発生装置は、この構成で「最適負荷コントローラ方法および装置」によって最適化される動力伝達パラメータを提示する動力伝達装置である。

しかしながら、代替実施態様において、動力伝達４０４、４０６，４０８はそれ自体で電気であってもよいかまたは水力およびその他であってもよく、および、負荷４１０は電気発生機以外の装置であってもよい。

毎分回転数センサ４１２は、信号４１４を一つ以上の負荷（複数負荷）を加えるべきである、負荷追加、かまたは負荷（複数負荷）を減らすべき、負荷制限、かまたはエンジン速度に基づいて発生機に置かれる負荷（複数負荷）を維持するべきかどうかについて決定するコントローラ４１６に送る。エンジン速度が「ターンオン」閾値速度またはより大きな速度を満たすかまたは維持した場合、コントローラは動力伝達パラメータを加えるかまたは維持することを「決定する」。エンジン速度が「ターンオン」閾値より下にある場合、コントローラは負荷を除去する。負荷および他の動力伝達関連のパラメータを加えて／有効にして、除去する／無効にすることは、リレーによってまたは他の手段によって電気的に実現されることができる。

オフからオンへの遷移がある場合、さまざまな負荷制御パラメータが初期化される必要がある。負荷セレクタ４２０は、その設定を初期化するコントローラ４１６によって信号を送られる４１８（例えば：発生機負荷４１０またはおそらく構成に依存する他のパラメータで始める。）。負荷コントローラ４３４または４３６の１つを有効にするために、負荷セレクタ４２０が「イネーブル信号」４２２または４２４を送る。一度に１つの負荷または動力伝達パラメータだけが最適化されることができ、１つの動力伝達パラメータが、最適化のために有効にされるかまたは選ばれる、と理解することが重要である。最適化を受けるべき他の動力伝達パラメータの全ては、それらが選ばれるまで、それらの最後に最適化された動力伝達設定で保持される。一旦判定基準（または場合によっては複数判定基準）でのその動きが満たされる：例えば、最適化サイクルの特定のカウントが経過した、ならば、負荷セレクタが動く。

「負荷選択システム」が、最適化される複数の動力伝達パラメータを実証するためにこの構成で使われている。可変負荷発電機のような１つの動力伝達パラメータだけがあるシステムでは、「負荷選択システム」は必要でない。

負荷コントローラ４３４および４３６は、最大動力伝達の方へ増減する動力伝達方向を有することができるスタートアップで、特定の負荷設定を初期化されて適用するために信号を送られる（コントローラ４１６からの信号４２６および４２８）、図２、グラフ位置２０６。負荷、トルク、逆トルクおよび力は、一般に最大動力伝達の方向に増大しているように初期化される。しかしながら、動力伝達パラメータは、必要に応じて、最大動力伝達の方向に増大するかまたは減少するかどちらかに初期化されることができる。最後に、負荷コントローラは負荷追加／負荷制限信号４３０および４３２によって毎分回転数または速度に基づいて負荷を加えるかまたは除去する。

一旦初期化されると、「最適負荷コントローラ方法および装置」はその実行モードにあって、エンジン速度が最小限の実行速度閾値より下に落ちるまで、動力伝達パラメータを最適化し続ける。最適化は、動力測定装置４３８から出力動力サンプルを得て、コントローラ４１６にそれを送る４４０ことによって実現される。システム動力出力は、異なるアプローチを使用していくつかの方法で測定されることができる。システム動力出力の増減が電圧、電流量、温度、トルク、力、毎分回転数および速度を含むであろうことを示唆するためにサンプルをとられることができるいくつかの測定値。

コントローラの負荷最適化システムは動力が増大しているか減少しているかどうか、判定する。それは、現在の動力サンプルを格納して、後でそれを取り出すことによって過去の動力サンプルを作り出すことによってこれを行う。過去の動力サンプルが、現在の動力サンプルと比較される。過去の動力サンプルが現在の動力サンプルより大きい場合、動力は減少していると判定される。現在の動力サンプルが過去の動力サンプルより大きい場合、動力は増大している。

動力が増大している場合、増減する、負荷制御の方向は負荷コントローラ４３４および４３６に対して「選択された」負荷コントローラ信号４４２および４４４によって維持される。動力が減少している場合、負荷制御の方向は信号４４２および４４４によって逆転される。動力センサ４３８から動力サンプルをとることによって始まる別のサイクルは、負荷セレクタ４２０「判定基準での動き」信号４４６が満たされない限り、負荷コントローラ４３４または４３６の１つのどちらかによって制御される現在の動力伝達パラメータを更に最適化する。これが事実ならば、メモリ内の負荷コントローラの現在の最適化設定は「凍結される」。負荷位置の保持／記憶が必ずしも電子的に実現される必要があるというわけではない点に留意する必要がある。メモリ内の今の静的な「負荷設定」の適用が、持続され、かつ、現在の動力伝達パラメータに加えられる。次の負荷コントローラが、次の動力伝達パラメータを最適化し始めるために負荷セレクタ４２０によって選ばれる。一度に１つの動力伝達パラメータだけを最適化することによって、動力出力上のそのパラメータの効果が分離されると理解することが、重要である。

図５
図５は、装置の第３の実施態様のブロック図である。この図は図４より抽象のより低い１つのステップであり、どのように回路が構造化されることができるか、単に１つの可能な例だけであることを示す。多数の変形例が、本発明の有効範囲内で可能である。

機械動力源５０２は、タービン、エンジン、風車、波動エネルギー装置または機械仕事を実行するのに用いられる任意の装置であってもよい。動力伝達装置５０４は、動力装置５０２が連続可変速度伝達装置５０６を回転させることができる駆動軸として視覚化されることができる。伝達装置５０６は、動力装置５０２から生じる動力を動力伝達装置５０８（例えば：別の駆動軸）経由で可変負荷電気発生装置５１０に構成して、伝達する。

しかしながら、代替実施態様において、動力伝達５０４、５０６，５０８はそれ自体で電気であってもよいかまたは水圧およびその他であってもよく、および、負荷５１０は電気発生機以外の装置であってもよい。

「エンジン毎分回転数信号回路」５１２はエンジン速度を検出して、および、信号５１４、信号５１４を「オンオフ回路」５１６に送る前に「毎分回転数信号回路」５１２が整流化するか、調整するか、ディジタル化するかまたはさもなければ変更するであろう信号を送る。「オンオフ回路」５１６は、負荷（複数負荷）もしくは他の動力伝達パラメータを加えるべきである、負荷追加、かまたは負荷（複数負荷）もしくは他の動力伝達パラメータを減らすべきである、負荷制限、かまたは負荷（複数負荷）もしくはエンジン速度に基づいて発生機に配置される他の動力伝達パラメータを維持するかどうか「決める」。「エンジン毎分回転数信号回路」信号周波数５１４が「オンオフ回路」５１６の「設定発振回路」周波数のそれを上回る、または、維持された「エンジン毎分回転数回路」信号周波数５１４が「ターンオン」限界周波数を上回る場合、その時「オンオフ回路」５１６は信号線５１８および５２０を使用して全ての適用可能な動力伝達パラメータ／負荷を加えるかまたは維持することを「決める」。「エンジン毎分回転数回路」信号５１４が可変発振器および他の回路パラメータによって設定される「ターンオフ」閾値より下にある場合、「オンオフ回路」５１６は信号線５１８および５２０を使用して負荷を除去する。負荷および他の動力伝達パラメータを加えて／有効にして、除去する／無効にすることは、リレーによってまたは他の手段によって電気的に実現されることができる。

オフからオンへの遷移がある場合、さまざまな負荷制御パラメータが初期化される必要がある。「負荷セレクタ回路」５３６は、その設定を初期化する「オンオフ回路」５１６によって信号を送られる５２４。例えば：発生機装置負荷５１０またはおそらく構成に依存する他の動力伝達パラメータを最適化することによってはじめるために伝達「負荷コントローラ回路」５３８を有効化することによって始める。負荷セレクタ回路５３６は、「イネーブル信号」５３２を「負荷コントローラ回路」５３８に、またはイネーブル信号５３４を「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０に送る。１つの負荷または動力伝達パラメータだけが一度に最適化されることができると理解することが、重要である。最適化を受ける他の動力伝達パラメータの全ては有効化されず、それらが選ばれるまで、それらの最後の動力伝達設定で保持される。一旦判定基準でのその動きが満たされるならば、「負荷セレクタ回路」５３６は次の動力伝達パラメータを最適化されるように選ぶ。この実現では、判定基準での動きは経過した最適化サイクルの特定のカウントである。他の実現は、経過した一定量の時間のような他の動き判定基準を使用することができる。

「オンオフ回路」５１６は、毎分回転数または速度に基づいてオフからオンへの遷移がいつ起こったかについて示唆する、信号５２２を「負荷制御リセット回路」５２６に送る。「負荷制御リセット回路」５２６は、信号５２２を処理して、この実現のための２つの初期化信号：５２８および５３０を送る。信号５２８は「負荷コントローラ回路」５３８に信号を送り、および、信号５３０は、最大動力伝達の方へ、増減する、所定の動力伝達パラメータ設定および方向を適用するために「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０に信号を送る。

「負荷コントローラ回路」５３８および「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０は、メモリ内に増減する、負荷の方向を保持して、したがって、同様にメモリ内に増減する、初期化された方向を保持する。「論理回路：ＡおよびＢ」５５８は、「負荷コントローラ回路」５３８および「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０の信号線５６０および５６２を介して、増減する、方向を制御する。増減する、負荷の方向は「負荷コントローラ回路」５３８および「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０に信号線５６０および５６２によって適用される。動力伝達適用方向が逆転される必要があるときに、信号が信号線５６０および５６２を介して送られる。初期化中に、「論理回路」が有効にされた負荷コントローラ、５３８または５４０に方向の逆転の信号を送るまで、初期化された動力伝達方向が適用される。

一旦スタートアップパラメータが初期化されると、「最適負荷コントローラ方法および装置」はその実行モードにあって、エンジン速度が最小限の実行速度閾値より下に落ちるまで、動力伝達パラメータを最適化し続ける。

動的最適化は「動力センサ回路」５４２からアナログ動力サンプルを得て、システム出力動力を測定して、信号５４４を「動力比較器回路」５５４に送ることによって実現され、ここで、それがディジタル化される。「動力比較器回路」、５５４は、システム出力動力が増大しているか減少しているかどうか、判定する。それは、ディジタル化された現在の動力サンプルを格納して、後でそれをメモリから取り出すことによって「過去の動力」サンプルを作り出すことによってこれを行う。処理のこの率は、「ディレイタイミング信号回路」、５４６に、更に、負荷セレクタ回路５３６にクロック信号５５０を送る、発振回路５４８によって制御される。発振回路５４８が実際に「ディレイタイミング信号回路」、５４６の一部であって、その二重の目的の容易な理解のために図５内に別々に描画される点に注意する。「ディレイタイミング信号回路」５４６は、５５２上に送られるディジタル化されたサンプルを格納・引き出しするためにメモリ集積回路に対して正しい信号を供給する。取り出された過去の動力サンプルが、現在の動力サンプルと比較される。過去の動力サンプルが現在の動力サンプルより大きい場合、動力は「動力比較器回路」、５５４によって、減少していると判定される。現在の動力サンプルが過去の動力サンプルより大きい場合、「動力比較器回路」５５４は動力が増大していると判定する。過去のサンプルがディジタル化された現在のサンプルと等しい可能性があり、最適化の目的のための曖昧な結果に至る。

動力比較の結果は、「論理回路：ＡおよびＢ」、５５８に信号５５６として送られる。「論理回路：ＡおよびＢ、５５８は、２つの部品：論理回路Ａおよび論理回路Ｂに分解されることができる。「動力比較器回路」信号５５６は、過去のサンプルが現在のサンプルに等しいという曖昧な可能性を除去するために「論理回路Ａ」によって処理される。過去のサンプルが現在のサンプルに等しい場合、最新の等しくない動力方向（過去の動力サンプルが現在の動力サンプルより大きい、または、現在のサンプルが過去のサンプルより大きい）情報が維持されて、「論理回路Ｂ」に転送される。過去と現在の動力サンプルが等しくない場合、結果は単に「論理回路Ｂ」に伝えられる。「論理回路Ｂ」が、選択された動力伝達パラメータを増減する実際の決定を実行する。動力が増大している場合、信号５６０または５６２を介して、選択された負荷コントローラ５３８か５４０が増減する：負荷の方向を維持する。しかしながら、「動力比較器回路」５５４が、動力が減少していると判定する場合、動力伝達パラメータの方向は、選択されたコントローラ５３８または５４０の動力伝達パラメータ方向を変化させる、「論理回路ＡおよびＢ」５５８ならびに信号５６０または５６２によって逆転される。

負荷設定の方向を増大するかまたは減少させるために、５３８または５４０のような負荷コントローラが、過去の位置を記憶し／保持して、そして次に、その負荷または動力伝達パラメータ位置を制御された望ましい率で加えるかまたは差し引くことが可能でなければならない。一旦「負荷セレクタ回路」５３６によって有効にされると、「負荷コントローラ回路」、５３８または「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０は、「論理回路」５５８から増大／減少信号５６０または５６２を受け入れ、かつ「負荷コントローラ回路」５３８および「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０内に設置される可変発振器によって制御される特定の率で、その方向を適用する。可変発振器は、増減する、動力伝達適用の率の調整が、特定の動力伝達パラメータ適用のために負荷コントローラを「調整する」ように柔軟性を提供する最適化中に実行される負荷投入を可能にする。動力伝達パラメータの増大／減少の率を調整する他の手段は、電気サーボモータの率を制御すること、電圧、電気抵抗および流体流れパラメータを制御することを含むことができるが、これに限定されるものではない。

図５に示すように、「最適負荷コントローラ方法および装置」は、図示するように、複数の動力伝達パラメータを制御するように構成されることができる。それは、一度に１つの動力伝達パラメータを分離して、最適化することによって最適化を達成することが可能であり、全ての他の動力伝達パラメータは、それらの最後の位置に保持される。したがって、負荷コントローラ回路、５３８および５４０はまた、一度に１つの負荷を分離するために「負荷セレクタ回路」５３６によって有効にされて、無効にされる能力を有しなければならない。

負荷設定を「記憶する」能力は、複数の「負荷コントローラ回路」が使われるべきときに、また、効果を示し始める特質である。増減されず、無効にされる各「負荷コントローラ回路」は、負荷または動力伝達パラメータ設定を保持する／記憶することが可能でなければならず、一方、１つの「負荷コントローラ回路」だけが動力伝達パラメータを動的に最適化する。最後に、「負荷コントローラ回路」５３８および「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０は、静的モードまたは動的モードのどちらででも動力発生システムに動力伝達パラメータ設定を適用することが可能でなければならない。「負荷コントローラ回路」５３８および「オルタネータ負荷コントローラ回路」５４０は最適化された後に再び最適化されるのに選ばれるまで、同じ負荷設定を維持する。

「動力センサ回路」５４２から出力動力サンプルを取り出すことで開始する、別のサイクルは、「負荷セレクタ回路」５３６の判定基準「での動き」が満たされない限り、コントローラ、５３８または５４０のどちらかの１つによって制御される現在の動力伝達パラメータを更に最適化する。判定基準での動きは、発振回路パルスがまた、「遅延およびタイミング信号回路」、５４６を介して各動力比較サイクルの率を制御しているので、発振回路５４８および発振回路パルスの数を計数するカウンタ、したがって、「動力サンプル」の数、を用いて実現されることができる。一旦特定の数のパルスが計数されると、負荷セレクタ回路５３６は次の負荷コントローラ回路を次の動力伝達パラメータを最適化するのに選ぶ。

判定基準での動きが満たされた場合、コントローラ回路、５３８または５４０の現在の最適化設定がメモリ内に「凍結される」。メモリ内の今の静的「負荷設定」の適用が持続され、現在の動力伝達パラメータに適用される。次の動力伝達パラメータを最適化し始めるために、「負荷セレクタ回路」５３６は次のコントローラ、５３８か５４０のどちらかを有効にする。

最適化されるべき負荷および動力伝達パラメータを内外に切替えるためにコントローラ回路５３８および５４０と連動して働くことは別として「負荷セレクタ回路」５３６は、また、回路または装置を節約する手段として機能する。「負荷セレクタ回路」５３６、「動力センサ回路」５４２、「ディレイタイミング信号回路」５４６、「動力比較器回路」５５４、「発振回路」５４８（「ディレイタイミング信号回路」５４６の一部）および「論理回路：ＡおよびＢ」５５８が全て異なる動力伝達パラメータを最適化するのにどのように用いられるかという点に注意する。同じ回路または装置が、異なる用途のために使われている。この構成はさらに、他の動力伝達パラメータを加えることを比較的容易で安価にする。

再び、図２は動力伝達最適化の過程および生成された動力の動力伝達パラメータの適用を変える効果を例示するために役立つ。負荷、トルク、逆トルクまたは力のような動力伝達パラメータは、グラフ位置２０２または最大動力伝達未満の値から始まるように初期化されるその初期設定を有することができ、かつ最大動力伝達、グラフ位置２０６の方へ増大するように、初期化されることができる。しかしながら、別のタイプの動力伝達パラメータはまた、グラフ位置２１０またはグラフ位置２０６より大きい値から始まることができて、最大動力伝達、グラフ位置２０６の方へ減少する初期化された設定方向を有することができる。

記載されているように、それが最大動力伝達、グラフ位置２０６に到達するまで、最適化過程は動力伝達パラメータの設定または適用を増減するどちらかの方向を続ける。動力伝達パラメータ適用の方向は、それが現在グラフ位置２０８に向けてグラフ位置２０６から増大しているもしくは移動している、または、グラフ位置２０４に向けてグラフ位置２０６から減少しているもしくは移動しているように、続く。コントローラが、システム動力出力が減少していることを検出するとすぐに、増減する動力伝達パラメータの適用の方向が逆転される。この過程は、動力伝達パラメータ適用を動力源から電気発生装置への最大動力伝達のために最適化するように保つ。

動力源からシステムの電気機械可変負荷電気発生装置まで、システム動力を最適化する過程が、駆動動力源を失速させるのに必要な量より少ない負荷、トルク、逆トルク、力または他の動力伝達パラメータおよびその組合せの量を伝達することを含むと理解することもまた重要である。動力伝達パラメータの方向が起こりうる動力源失速の方向に発生機の動力を減少させるとすぐに、増減するその方向が逆転され、および、システム動力出力は再び増大し始める。

システム動力出力の変化に動的に応答して一つ以上の動力伝達パラメータを最適化する「最適負荷コントローラ方法および装置」の動的な特質の能力は、それが、システムおよび以下を含むがこれに限らないシステムパラメータに配置される様々な状況に適応することが可能であるようにシステム自体を極めて柔軟にする：摩耗、異なる燃料または燃料の品質、負荷および他の動力伝達パラメータの変化、システム動力外に配置される負荷の変化、発電機に配置される電気的負荷および入力動力の変化。例えば、より高い等級の燃料が、スロットルと同様に、電気機械可変負荷発生機を駆動する動力装置の動力出力を増大すると想定する。システムはその時、動力源によって新しくてより大きな動力入力を組み込む最大動力伝達を捜すために発生機の電気機械負荷を適切にかつ自動的に調整する。パラメータの品質の変化がどれくらい燃料の品質のような動力出力に影響を及ぼすかが、一つ以上の動力伝達パラメータの調整が動力発生システムの最大動力出力を達成するのに必要であるかもしれず、１つの動力伝達パラメータ内の変化が、他の動力伝達パラメータの最適化を必要とするかもしれない、ことに注意するのが重要である。

一つの回路／装置が図５の実施態様内に使われる所で、２台の回路／装置またはより多くおよび他の回路／装置構成が回路ブロック上部と同じ機能を達成するために実現されることができる点に留意する必要がある。例えば、１つの発振回路が、システムで要求される異なる周波数にアクセスするために、１台のカウンタ、またはその代わりに複数のカウンタとともに使われることができる。システムの他の部分は、必要に応じて、冗長にされることができる。複数のタイプの動力センサが使われることができる点に特に注意する。例えば：エンジン温度またはタービン圧力または風速等が、測定されることができる。

表１は、これらの回路の別の代替実施態様をより詳細に論ずる。
表１
エンジン毎分回転数信号回路

・駆動エンジン速度と比例した周波数を有するエンジン速度信号を作り出す。
オンオフ回路

・「オンオフ回路」の目的は、駆動動力源に／から発生機電気機械負荷および他の動力伝達関連のパラメータ／負荷を加えて除去する、エンジン速度を選択して連続的に監視する柔軟な手段を提供することである。
ｏ「ターンオン」、または、負荷（複数負荷）毎分回転数「設定値」を加える、および「ターンオフ」、または、負荷（複数負荷）毎分回転数「設定値」を除去する、がある。
ｏこれは、「ターンオン」毎分回転数設定点を与えるために可変セット発振回路の信号と「エンジン毎分回転数回路」によって作り出される毎分回転数信号を比較することによって実現される。
ｏ「ターンオフ」設定点は、「ターンオン」設定点に基づく。
■「ターンオフ」設定点は、それを「ターンオン」毎分回転数値未満である毎分回転数値にすることによって実現され、調整可能である。
■「ターンオフ」設定点が曖昧性を回避するために「ターンオン」設定点未満の値でなければならないと理解することは、重要である。
ｏ「エンジン毎分回転数信号」の周波数が設定発振回路より高い場合、発生機／オルタネータ負荷および他の動力伝達パラメータは該当する場合、有効にされる／適用される。
ｏエンジン毎分回転数信号の周波数が、「セットオンオフ発振回路」より低い場合、発生機／オルタネータ負荷および他の動力伝達パラメータが、該当する場合には、無効にされるか／除去されるかまたはさらに最低限に設定されることができる。
ｏ負荷を有効または無効にすることは、リレーによってまたはいくつかの他の手段によって電気的に実現されることができる。
・負荷を制御するために、システムはいつ負荷が加えられたか、または除去されたかについて「知って」いなければならない。一旦加速エンジン毎分回転数が「オフ」から「オン」への遷移を示唆する「ターンオン」速度閾値を上回るならば、「オンオフ回路」は回路を初期化するために短い信号を作り出す。
・エンジン毎分回転数値が「ターンオン」閾値より上に残る場合、「最適負荷コントローラ方法および装置」は駆動動力源から生成された出る動力への最大動力伝達のための動力伝達パラメータを最適化し始める。
負荷コントローラリセット回路

負荷を制御するために、システムはいつ負荷が加えられたかまたは除去されたかについて「知って」いなければならない。一旦加速エンジン毎分回転数が「オフ」から「オン」への遷移を示唆する「ターンオン」速度閾値を上回るならば、「オンオフ回路」は回路を初期化するために「負荷コントローラリセット回路」に送られる短い信号を作り出す。「負荷コントローラリセット回路」は、負荷コントローラ設定を初期化するために「オンオフ回路」によって生成される「オフ」から「オン」への遷移信号を使用する：
・印加強度／設定及び負荷コントローラ初期化信号を開始する動力伝達パラメータを初期化する：
ｏ「負荷コントローラ」（「オルタネータ負荷コントローラ」または「一般的な負荷コントローラ（複数コントローラ）」）が、スタートアップで動力伝達パラメータの所定の適用設定を適用する負荷コントローラを初期化するために「負荷コントローラリセット回路」によって信号を送られる。
・最大動力伝達の方へ増減する動力伝達パラメータの方向を初期化する。注意するのは、図が負荷コントローラへの初期化データ入力を表すとはいえ、それは他の実施態様において論理回路または両方ともの組合せでまたは他の場所で実行されることができる、ことである。
動力センサ回路

「動力センサ回路」の目的は、「動力強度信号」の形で「動力比較器回路」によって使われることができる電気生成された動力強度情報を搬送することである。
・生成された動力出力変化は、以下を含むがこれに限られないような用途に依存することができる種々の方法で検出されることができる：
ｏ電圧センサ（電圧計）
ｏ電流量センサ（電流計）
ｏ温度センサ（サーミスタ）
ｏ動力センサ（電力計）
ｏトルク及び毎分回転数測定
ｏ圧力センサ
・「動力比較器回路」が動力が増減しているかどうか判定することができるように、動力検知装置が出力動力に関する情報を与える必要がある。
・「動力センサ回路」は、この実現では、１つの「位置」から生じる情報、発生機／オルタネータ動力発生システムの出力からの電力を使用する。
動力比較器回路

「動力比較回路」の主要な目的は、システム出力動力の方向が：増大する動力であるかまたは減少する動力であることを判定することであり、かつ、以下の諸ステップを活用して、「論理回路Ａ及びＢ」にその情報を提供することである：
・それが、ディジタルフォーマットで格納され操作されることができるように、アナログ−ディジタル変換器によって「動力センサ回路」から生じるアナログ動力サンプルをディジタル化する。
・適時に２つの異なる位置でとられる２つのサンプルを比較することによって動力の方向を判定する：
ｏより最近のまたは「現在の」サンプルが、アナログ−ディジタル変換器で直接とられる。
ｏ以前のまたは「過去の」サンプルが、格納されて、そして次に、適時にそれが遅れて取り出された：それは、「現在の」サンプルより古い。異なる時間でとられた２つのサンプルを比較することによって、「動力比較器回路」は、以下を判定することができる：
■動力が増大している：より最近の測定値が、より古いサンプルより大きい。
■動力が減少している：より最近の測定値が、より古いサンプル未満である。
・「動力比較器回路」の結果は、「論理回路」に、あるいは、より正確に言うと、信号処理のための「論理回路Ａ」に最初に送られる。
論理回路：ＡおよびＢ

「論理回路」は、システムの「脳」として見られることができる。それは「動力比較器回路」の結果をとって、一つ以上の「負荷コントローラ回路」によって適用される、選択された負荷の方向を判定する。
・「論理回路」は、２つの部品：「論理回路Ａ」および「論理回路Ｂ」に分けられることができる
・「論理回路Ａ」：
ｏ「動力比較器回路」動力比較の結果は、「論理回路Ａ」によって受け取られる。
ｏ「動力比較器回路」によって「比較された」ディジタル化されたサンプルは、３つの可能性を発する：
■現在のサンプルが、過去のサンプルより大きい
■過去のサンプルが、現在のサンプルより大きい
■過去のサンプルが、現在のサンプルと等しい。
ｏ「論理回路Ａ」は、それらの可能性のうちの２つを受け取る：現在のサンプルが過去のサンプルより大きい、または、過去のサンプルが現在のサンプルより大きい。
ｏ現在のサンプルが過去のサンプルと等しいディジタルフォーマットで生じる第３の可能性は、それが動力比較器回路で生じているが、送られない。
ｏ「論理回路Ａ」の目的は、過去のサンプルが現在のサンプルに等しい曖昧な可能性を除去することである。
ｏこの回路の目的は、もう一方の方向が真になるまで、増減する負荷方向に「ロックする」ことである。
ｏ過去のものが現在のものに等しい場合、最新の等しくない動力方向（過去の動力サンプルが現在の動力サンプルより大きい、または、現在のサンプルが過去のサンプルより大きい）情報が維持されて、「論理回路Ｂ」に転送される。
ｏ過去と現在の動力サンプルが等しくない場合、結果は単に「論理回路Ｂ」に渡される。
・「論理回路Ｂ」：
ｏ「動力の方向」の状態に関して「論理回路Ａ」から処理された信号を受信する。
ｏ負荷の方向を記憶する：それは、増減している。
ｏ「論理回路Ｂ」はメモリ内の負荷の方向（増大／減少）を変えるために実際の決定を行い、それが次いで選択された動力伝達パラメータ「負荷制御回路」に適用される。
■動力が増大している場合、「選択された」「負荷コントローラ回路」は、増大するか減少する負荷の方向を維持する。
■しかしながら、「動力比較器回路」が、動力が減少していると判定する場合、負荷制御の方向は「論理回路Ｂ」から「負荷制御回路」に送られる信号によって逆転される。
■動力が減少している場合にだけ、「論理回路Ｂ」が負荷または動力伝達パラメータの方向を変えるために信号を「負荷コントローラ回路」に送る点に注意することが重要である。
オルタネータ負荷コントローラ回路

「オルタネータ負荷コントローラ」は、「論理回路」と電気発生装置との間のインターフェースとしてふるまう。それは、発生機／オルタネータ負荷の特定の要件を物理的に制御するのに用いられる。
・「オルタネータ負荷コントローラ」は、全ての負荷コントローラの中で動力伝達パラメータを制御することを必要とするいくつかの異なる特性を有する：
ｏ動力伝達パラメータの方向を設定する：それが電気機械負荷であるので、それは最大動力伝達の方へ増大している必要がある。
ｏそれは、増大する／減少する「論理回路」の動力伝達方向結果を受信して、応答することが可能でなければならない。
ｏそれは、この負荷または動力伝達パラメータ設定から増減する基準として過去の負荷または動力伝達パラメータ設定を記憶する／保持することが可能でなければならない。
ｏそれは、システムに適切な特定の率で負荷または動力伝達パラメータを増大／減少させなければならない。
ｏそれは、最適化のために有効にまたは無効にされることが可能でなければならない。複数の負荷がシステム内に制御されるときに、システムは１つの負荷コントローラを有効にして、全ての他の追加負荷コントローラの位置または適用設定を凍結することが可能でなければならない。したがって、各負荷コントローラはそれを最適化された後に再び最適化されるまで同じ動力伝達パラメータ適用設定を維持しなければならない。
ｏ「負荷コントローラ回路」は、制御される負荷または動力伝達パラメータに負荷設定を適用することが可能でなければならない。
一般的な負荷コントローラ回路（負荷コントローラ回路）

「一般的な負荷コントローラ回路」は、「論理回路」と動力伝達パラメータとの間のインターフェースとして機能する。それは、動力発生システム動力伝達パラメータの一般的な要件を物理的に制御するのに用いられる。
・「一般的な負荷コントローラ」の目的は、多種多様な負荷を制御することを容易に実現されることができる１つの負荷コントローラ回路構成を有することである。
・一旦「最適負荷コントローラ方法および装置」を使用して動力伝達パラメータを制御するように「適合される」と、それは、「負荷コントローラ回路」として図内にラベルをつけられる。
・「一般的な負荷コントローラ」は、全ての負荷コントローラの中で負荷または動力伝達パラメータを制御することを必要とされるいくつかの異なる機能を有する：
ｏそれは、最大動力伝達の方へ増大しているか減少している負荷または動力伝達パラメータを初期化する。
ｏそれは、増減する「論理回路」の負荷または動力伝達方向結果を受け取ってそれに応答することが可能でなければならない。
ｏそれは、この負荷設定点から増減する基準として過去の負荷設定を記憶する／保持することが可能でなければならない。
ｏシステムに適している特定の率で、それは動力伝達パラメータを増減しなければならない。
ｏそれは、最適化のために有効にまたは無効にされることが可能でなければならない。複数の負荷または動力伝達パラメータがシステム内に制御されているときに、システムは１つの負荷コントローラを有効にして、全ての他の追加負荷コントローラの適用設定を凍結することが可能でなければならない。したがって、それが再び最適化のために選ばれるまで、各負荷コントローラは最適化された後に、同じ負荷または動力伝達パラメータ設定を維持して適用しなければならない。
ｏ負荷コントローラは、制御される負荷または動力伝達パラメータに負荷設定を適用することが可能でなければならない。
・「一般的な負荷コントローラ」を有することへの鍵は広範囲の制御インターフェースを包含する負荷インターフェースと互換の負荷コントローラを有することである。
・負荷を制御するのに用いられる多くの異なる方法が、ある。重要であることは、一般の負荷または動力伝達パラメータと互換でインターフェースするのが容易な出力を有することである。この条件は、共通して使う広範囲の負荷インターフェース出力を与えることによって満たされる。
とりわけ使われることができる負荷コントローラインターフェース出力は、以下の通りである
ｏ５Ｖ：所定の率で増減するアナログ（Ｄ／Ａコンバータ出力）。
ｏ１２Ｖ：所定の率で増減する可変アナログアウト。
ｏ５Ｖ：８−ビットディジタルアウト
ｏ１２Ｖ：可逆極性
負荷セレクタ回路

「セレクタ回路」の目的は、それが制御するエンジン／システムの複数の構成要素を最適化するために「最適負荷コントローラ方法および装置」のための手段を提供することである。
・「最適負荷コントローラ方法および装置」の構成は、あるところでシステム出力動力のサンプルをとることに基づいて複数の負荷および動力伝達パラメータを最適化することに向く。
・複数の動力伝達パラメータが使われている場合にだけ、「負荷セレクタ回路」が使われる。
・「負荷セレクタ回路」は、複数の動力伝達パラメータを制御する能力を提供する：
ｏ「負荷セレクタ回路」は、一度に一つの負荷／パラメータが最適化のために選ばれることを可能にし、一方全ての他の負荷コントローラは無効にされかつそれらの負荷位置を保持する。これは論理的決定がなされることができるように、動力伝達パラメータを操作する効果：それがどのように出力動力に影響するかに基づいて動力伝達パラメータ設定を増減することを分離する。
ｏ有効にされた「負荷コントローラ回路」はそれが「論理回路」から受信する信号から、負荷設定を増減することができる。
ｏ全ての他の負荷コントローラは無効にされ、および、最後に最適化された設定を保持する。
ｏ「負荷セレクタ回路」は、最適化されるべき特定の負荷／パラメータによって開始するために「オンオフ回路」によって初期化されるべき信号を受信することができる。
ｏそれは、負荷を逐次的に選択することができる。
（表１終り）

スタートアップ、停止および実行モードに関して、「負荷係合システム」は動力伝達パラメータの状態、それらが、どのようにおよびいつ適用されるかを判定する。例えば：装置は、それが負荷に対して動作するようにできるのに充分な動作性能を達成せず、図１のグラフ位置１０２の近くで装置を失速させるかもしれない。装置はまた、最小限の毎分回転数より下に落ちる場合があり、および、負荷制限が生じるであろう。この種の状況の下で、負荷の一時的な除去または変更が望ましい。表２は、さまざまな状況の下で負荷および動力伝達パラメータの適用および除去を論ずる。

（表２）
コントローラの装置および方法は、以下の特性を有することができる：
１．所望の毎分回転数または速度で負荷、トルク、逆トルク、力および他の動力伝達パラメータおよびその組合せを適用することによって実現される負荷なしスタートアップを与えることによって電力の生成における熱力学エンジンおよび機械仕事を実行するのに用いられるあらゆる動力源の失速のないスタートアップを容易にする。
２．負荷、トルク、逆トルク、力および他の動力伝達パラメータおよびその組合せを適用することは、一旦動力源が所定の「ターンオン」毎分回転数または速度に到達したならば、より多くの力を発揮し、これらの構成要素のサイズまたは重量要件を増大し、これらの構成要素の摩耗を増大するほかない、スタータのような機器の性能要件をさもなければ増大するかもしれない負荷、トルク、逆トルクおよび力を減少させる。
３．加速している動力源が所定の「ターンオン」毎分回転数または速度に到達した場合にだけ、負荷、トルク、逆トルク、力および他の動力伝達パラメータおよびその組合せを適用する。これによって、熱力学エンジンまたは他の動力源が負荷なしで、すばやく所望の毎分回転数または速度に到達することができ、それらがより早目に適用された場合、負荷、力、逆トルク、トルクまたは他の動力伝達パラメータおよびその組合せによって生じるであろう時間遅れなしで、動力源が所定の毎分回転数または速度に到達できるようにすることによって性能を高めることができる。
４．動力発生用途の間で変化する可能性がある「ターンオン」毎分回転数または速度を選ぶ際の柔軟性を提供する。
５．減速する動力源が所定の「ターンオフ」毎分回転数または速度に到達した場合にだけ、負荷、トルク、逆トルク、力および他の動力伝達パラメータおよびその組合せを除去するために、動力発生用途の間で変化する可能性がある「ターンオフ」毎分回転数または速度を選ぶ際の柔軟性を提供し、以下を含む種々の用途に適用されることができる：熱力学エンジンまたは最小限のエンジン速度または毎分回転数を必要とすることができる任意の動力源、起こりうる動力源またはエンジン失速を予防する、オルタネータ／発生機負荷、トルク、逆トルク、力および他の関連した動力伝達パラメータ負荷、その組合せをすばやく取り除く手段。
６．動力伝達パラメータ最適化の過程は、本質的に失速なしであり、動力が減少するときに、選択されて分離された動力伝達パラメータの適用方向はシステム出力動力を増大するために逆転される。
（表２終わり）

（表３）
ワーキングモデル記述：図７
駆動動力源に対してオルタネータによって適用される１つの動力伝達パラメータ、トルクを操作するように構成される点を除いて、図７は図５と機能的に同一である。ブロック図回路ラベリングは、表１に記載されているものと一致する。試験されたさまざまなモデルの中で、以下は１つのモデルのハイライトである。最適負荷コントローラ方法および装置のこのワーキングモデルは、以下を備える：
・動力源
ｏ電気モータ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ６インチベンチグラインダ、部材＃ ３９７９７、１／２ Ｈｐ．１１５Ｖ ６ ＯＨｚ．３．５Ａ
・動力源によって駆動される電気発生装置。
ｏ１／２馬力電動グラインダモータによって駆動されるＭ ｏｔ ｏｒｃｒａｆｔ １２Ｖ ６０Ａ発電機／オルタネータ
・発電装置によって生成される電力を消費する負荷。
ｏ電気的負荷は、自動車ヘッドライトの５Ｘ５０ワットのアレイである 供給する
ｏライトは、平行構成であって、電気的負荷を変化させるために回路にまたは回路から切替えられることができる。様々な負荷に調整されるシステム。
ｏライトは、動力最適化の視覚フィードバックを提供する。
・以下のサブシステムを使用するように構成されるコントローラ：
ｏ負荷係合システム：動力伝達パラメータ係合は、以下を備える：
■エンジン毎分回転数信号回路
■オンオフ回路
■負荷制御リセット回路
■負荷コントローラ
ｏ負荷選択システム：動力伝達パラメータ選択：
■このワーキングシステムは、１つの動力伝達パラメータの影響、可変負荷発生機および生成されたシステム動力出力に関するその効果を最適化している。
■「最適負荷コントローラ方法および装置」構成、回路または装置のために、動力の方向を決定するサンプリングシステム動力出力が、他の動力伝達パラメータまたは用途による再利用のために構成されることができることに注意する
■また、このシステムはシステム動力の効果を外に分離するためにセレクタ回路の追加によって２つ以上の動力伝達パラメータを最適化するように構成され、各動力伝達パラメータが操作されることができる。
ｏ負荷最適化システム：動力伝達パラメータ最適化：
■動力センサ回路、サンプル生成された動力
■ディレイタイミング回路
■動力比較器回路
■論理回路：ＡおよびＢ
■オルタネータ負荷コントローラ回路
システム構成
・図７内に例示される
回路説明
・より詳細な回路機能は、表１に記載されている。
汎用部品
・電源（１２Ｖおよび５Ｖ）：
Ｃ ｏｍｐ ＵＳＡ ３００ワットＡＴＸスイッチング電源、モデル番号：ＫＰｗ−５２５０Ｆ−ＡＴＸ
・回路供給物
ｏ集積回路：レジスタ、コンパレータ、カウンタ、アップ／ダウンカウンタ、演算増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、リレー、５５５タイマー、論理回路
ｏトランジスタ、ＬＥＤ、赤外線ＬＥＤ、赤外線検出器、抵抗器、ブレッドボード
（表３終り）

この開示は、現在考察される最良の形態および現時点での好ましい実施態様を含み、過度の実験を伴わずに当業者による本発明の実践を可能にするために提供される。本発明のこの範囲および趣旨から逸脱することなく、多数の変更、等価物および置換に影響されやすい、本発明の有効範囲を限定するようにとられるものは、この開示または添付の図表内に何もない。本発明の有効範囲は、添付の特許請求の範囲から理解されるべきである。

（参照番号のインデックス第５７段落を参照）

Claims (16)

1. 動力発生システムによって生成された動力出力を最適化して前記動力発生システムの最大限の動力および効率を得るように構成されたコントローラであって、前記動力発生システムは、
   少なくとも一つの動力源と、
   前記動力源からのエネルギーを消費する少なくとも一つの負荷と、
   前記動力発生システムのシステム動力出力を最適化するために設定値を増減することができる一または複数の動力伝達パラメータと、
   を備え、前記コントローラは、
   メモリと、
   一または複数の負荷コントローラであって、前記一または複数の動力伝達パラメータの設定値を増減し、保持することができる前記コントローラから送信される信号を受け入れ、適用し、増減し、保持することができる、負荷コントローラと、
   前記システム動力出力を測定する装置である動力センサであって、動力サンプルである動力測定値を得て、前記動力測定値を前記コントローラに送信する動力センサと、
   前記コントローラにより最適化のための前記動力発生システムに関連付けられた最適化のための一の動力伝達パラメータを選択し、他のすべての動力伝達パラメータを最終設定値において一定に保持することによって、前記コントローラによって選択され最適化されるこの一の動力伝達パラメータの動力出力への動力伝達パラメータの作用を分離し、前記負荷選択システムは前記選択された一の伝達パラメータが継続して最適化されるべきか、次の動力伝達パラメータが選択され最適化される必要があるかを判定し、この動力最適化サイクルが完了すると別の動力最適化サイクルが始まる、負荷選択システムと、
   前記出力動力センサから前記コントローラに送信された前記動力測定値に基づき前記システム動力出力を最大限にするために前記選択された動力伝達パラメータを必要に応じて増減することによって前記システム動力出力を最適化する装置と、
   を備え、前記メモリ、前記負荷コントローラ、前記動力センサ、前記負荷選択システムおよび前記装置は、前記コントローラに動作可能に接続されて、かつコントローラに応答するコントローラ。
2. 前記システム動力出力を最適化する前記装置は、さらに、
   最適化のために一の動力伝達パラメータを選択し、
   遅延後の前記動力測定値を、前記動力センサから送信されたより最近の前記動力測定値と比較することによって、前記システム動力出力の増減の方向を決定し、
   前記動力測定値に基づき、前記動力源からシステム動力への動力の伝達の効率に影響する最適化のために選択された負荷、トルク、逆トルク、力およびその他の動力パラメータの設定値を動的に増減し、
   前記一または複数の動力伝達パラメータの設定値を増減しあるいは保持する信号を前記コントローラから前記負荷コントローラに送信する請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記他のすべての動力伝達パラメータを最終設定値において一定に保持しつつ、前記一または複数の負荷コントローラに信号を送信することによって、前記動力センサから送信された前記動力測定値の比較の結果に基づき動力伝達パラメータの設定値を増減することによって動力の伝達を最適化するように前記選択された動力伝達パラメータを変化させる請求項１に記載のコントローラ。
4. 前記最適化は、動力サンプリングに基づき、前記生成された動力出力を最大限にするために前記選択された動力伝達パラメータを増減することによって達成され、前記動力発生システムの変化する状況に適応可能であるように動的な過程である、請求項１に記載のコントローラ。
5. 前記動力伝達パラメータを最適化のために一度に１つを選択するように前記動力伝達パラメータを切り替える切替基準を更に備え、前記切り替えは各動力伝達パラメータが最適化される十分な時間を有するように実施されて前記動力伝達パラメータの各々の適用のための適切な変更または増減の速度を設定する請求項１に記載のコントローラ。
6. 前記動力源からのエネルギーを消費する負荷は、電気機械的負荷、電気負荷、機械負荷、任意の種類の負荷、または電気機械的負荷以外の負荷のうち少なくとも一つを更に備える、請求項１に記載のコントローラ。
7. 前記動力源が、機械的動力源、機械的仕事を実行するのに用いられる任意の装置、熱力学的動力源および熱力学的動力太陽源からなる群から選択される１つの部材からなる、請求項１に記載のコントローラ。
8. さらに、
   １）前記システム動力出力を計測する装置と、
   ２）遅延後の前記動力測定値を、前記動力センサから送信されたより最近の前記動力測定値と比較することによって、前記システム動力出力の増減の方向を決定する装置と、
   ３）増減する前記動力測定値の前記比較の結果に基づいて、前記動力伝達パラメータを増減することによって前記動力の伝達を最適化するように選択された動力伝達パラメータを変化させる装置と、
   を備え、
   ４）前記１）、２）、３）の装置を再度利用して、前記一または複数の動力伝達パラメータを最適化する、請求項１に記載のコントローラ。
9. 動力発生システムの最大限の動力および効率を得るように動力発生システムによって生成された動力出力を最適化する方法であって、
   ａ．動力発生システムを提供する工程を備え、この動力発生システムは、
   ｉ．少なくとも一つの動力源と、
   ｉｉ．前記動力源からのエネルギーを消費する少なくとも一つの負荷と、
   ｉｉｉ．前記動力発生システムのシステム動力出力を最適化するために設定値を増減することができる一または複数の動力伝達パラメータと、
   を備え、
   ｂ．コントローラを提供する工程を備え、このコントローラは、
   ｉ．メモリと、
   ｉｉ．一または複数の負荷コントローラであって、前記一または複数の動力伝達パラメータの設定値を増減し、保持することができる前記コントローラから送信される信号を受け入れ、適用し、増減し、保持することができる、負荷コントローラと、
   ｉｉｉ．前記システム動力出力を測定する装置である動力センサであって、動力サンプルである動力測定値を得て、前記動力測定値を前記コントローラに送信する動力センサと、
   ｉｖ．前記コントローラにより最適化のための前記動力発生システムに関連付けられた最適化のための一の動力伝達パラメータを選択し、他の動力伝達パラメータを最終設定値において一定に保持することによって、前記コントローラによって選択され最適化されるこの一の動力伝達パラメータの動力出力への動力伝達パラメータの作用を分離し、前記負荷選択システムは前記選択された一の伝達パラメータが継続して最適化されるべきか、次の動力伝達パラメータが選択され最適化される必要があるかを判定し、この動力最適化サイクルが完了すると別の動力最適化サイクルが始まる、負荷選択システムと、
   ｖ．前記出力動力センサから前記コントローラに送信された前記動力測定値に基づき前記システム動力出力を最大限にするために前記選択された動力伝達パラメータを必要に応じて増減することによって前記システム動力出力を最適化する装置と、
   を備え、前記メモリ、前記負荷コントローラ、前記動力センサ、前記負荷選択システムおよび前記装置は前記コントローラに動作可能に接続されて、かつコントローラに応答する、方法。
10. 最適化のために一の動力伝達パラメータを選択する工程と、
    遅延後の前記動力測定値を、前記動力センサから送信されたより最近の前記動力測定値と比較することによって、前記システム動力出力の増減の方向を決定する工程と、
    前記動力測定値に基づき、前記動力源からシステム動力への動力の伝達の効率に影響する最適化のために選択された負荷、トルク、逆トルク、力およびその他の動力パラメータの設定値を動的に増減する工程と、
    前記一または複数の動力伝達パラメータの設定値を増減しあるいは保持する信号を前記コントローラから前記負荷コントローラに送信する工程と、
    を備える請求項１に記載の方法。
11. 前記他のすべての動力伝達パラメータを最終設定値において一定に保持しつつ、前記一または複数の負荷コントローラに信号を送信することによって、前記動力センサから送信された前記動力測定値の比較の結果に基づき動力伝達パラメータの設定値を増減することによって動力の伝達を最適化するように前記選択された動力伝達パラメータを変化させる工程を備える請求項９に記載の方法。
12. 動力サンプリングに基づき、前記生成された動力出力を最大限にするために前記選択された動力伝達パラメータを増減することによって達成され、前記動力発生システムの変化する状況に適応可能であるように動的な過程である工程を備える請求項９に記載の方法。
13. 前記動力伝達パラメータを最適化のために一度に１つを選択するように前記動力伝達パラメータを切り替える切替基準を準備する工程と、
    前記切り替えは各動力伝達パラメータが最適化される十分な時間を有するように実施されて前記動力伝達パラメータの各々の適用のための適切な変更または増減の速度を設定する工程と、
    を備える請求項９に記載のコントローラ。
14. 前記負荷は、電気機械的負荷、電気負荷、機械負荷、任意の種類の負荷、または電気機械的負荷以外の負荷のうち少なくとも一つを更に備える請求項９に記載のコントローラ。
15. 前記動力源が、機械的動力源、機械的仕事を実行するのに用いられる任意の装置、熱力学的動力源および熱力学的動力太陽源からなる群から選択される１つの部材からなる、請求項１に記載のコントローラ。
16. さらに、
    １）前記システム動力出力を計測する工程と、
    ２）遅延後の前記動力測定値を、前記動力センサから送信されたより最近の前記動力測定値と比較することによって、前記システム動力出力の増減の方向を決定する工程と、
    ３）増減する前記動力測定値の前記比較の結果に基づいて、前記動力伝達パラメータを増減することによって前記動力の伝達を最適化するように選択された動力伝達パラメータを変化させる工程と、
    を備え、
    ４）前記１）、２）、３）の工程を再度利用して、前記一または複数の動力伝達パラメータを最適化する工程と
    を備える請求項１に記載のコントローラ。
    

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