(57)【要約】【課題】発電機の制御装置の電力供給源として発電機駆動用エンジンの始動用スタータに電源を供給するバッテリを用い、エンジン始動時における電圧変動という広範囲な電圧変動に耐えられる電源回路を、簡単で安価に、しかも負荷容量が大きく電源の安定度を高く要求される回路においても効率よく構成できるようにすることが課題である。【解決手段】巻線数の異なる複数の入力端を有し、所定の入力端に前記バッテリ出力を交流に変換した電圧を入力する変圧器と、バッテリ電圧を検出し、バッテリ電圧が変動したとき、変圧器が所定範囲の電圧を出力するようバッテリ出力の入力端を切換える入力電圧検出切換え手段と、変圧器出力を直流に変換する整流平滑回路とで電源を構成し、入力電圧検出切換え手段でバッテリの電圧変動を検出して変圧器の入力端を切換え、整流平滑回路に一定範囲の電圧を供給できるようにしたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機駆動用エンジンの始動用スタータへ電力供給するバッテリを電力供給源とし、前記発電機の制御装置へ電力供給する電源回路において、
巻線数の異なる複数の入力端を有し、所定の入力端に前記バッテリ出力を交流に変換した電圧を入力する変圧器と、該変圧器出力を直流に変換する整流平滑回路と、前記バッテリの電圧を検出し、バッテリ出力電圧が前記整流平滑回路の制御幅より低下したとき、バッテリ出力の変圧器への入力端を切換えて前記変圧器が前記整流平滑回路の制御可能範囲の電圧を出力するよう切換える入力電圧検出切換え手段とからなり、前記バッテリの電圧変動を前記入力電圧検出切換え手段で検出して変圧器の入力端を切換え、前記整流平滑回路に一定範囲の電圧を供給できるようにしたことを特徴とする発電機制御装置用電源回路。
【請求項２】
前記変圧器の入力端切換えを、リレーでおこなうことを特徴とする請求項１に記載した発電機制御装置用電源回路。
【請求項３】
前記変圧器の入力端切換えを、半導体スイッチでおこなうことを特徴とする請求項１に記載した発電機制御装置用電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル発電機やマイクロガスタービン発電機など、非常用として停電時にも用いられる発電機の制御装置のための電源回路に関し、特に、発電機駆動用エンジンの始動用スタータに電源を供給するバッテリを電力供給源とし、前記発電機の制御装置へ電力を供給する電源回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル発電機やマイクロガスタービン発電機など、非常用として停電時にも用いられる発電機は、その始動用スタータにバッテリによって電源を供給するようにしているものが多いが、この始動時に大電流が流れるため、バッテリの電圧は大きく低下する。そのためこういった発電機を制御するための制御装置は、この電圧低下によって制御装置が動作不能となったり誤動作するのを避けるため、発電機の始動用バッテリとは別のバッテリによって電源を供給しているものが多い。しかしながら、このように制御用に別のバッテリを用意するということは、それだけ余計に費用がかかると共にバッテリの設置スペースなどを必要とする。
【０００３】
そのため例えば特許文献１には、自動車に搭載する電子用機器ではあるが、エンジン始動用スタータに電源を供給するカーバッテリから電子機器に電力を供給するに当たり、スタータによるエンジン始動時や停止時、カーバッテリの供給電圧が大きく変動して電子機器が誤動作するのを防止するため、電源安定化回路を用いることが示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２６１８６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの特許文献１に示されたような回路では、広範囲な電源電圧変動に対応できるようにするためにはそれだけ性能の高い素子を使う必要があり、さらに、高圧側を効率よく制御しようとすると、電圧が低下したときの効率は悪くなる。また、この特許文献１に示された回路は、従来の電源安定化回路が、エンジン停止時における電子回路のバックアップ電流が大きく、バッテリの放電による劣化が問題となるため、停止時の電流消費を押さえるようにしたものであるが、バッテリの電流消費を低く押さえてはいるものの常時電流が流れ、効率も良くない。
【０００６】
上述の事情に鑑み本発明は、発電機の制御装置の電力供給源として発電機駆動用エンジンの始動用スタータに電源を供給するバッテリを用い、エンジン始動時における電圧変動という広範囲な電圧変動に耐えられる電源回路を、簡単で安価に、しかも効率よく構成できるようにすることが課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明における電源回路は、
発電機駆動用エンジンの始動用スタータへ電力供給するバッテリを電力供給源とし、前記発電機の制御装置へ電力供給する電源回路において、巻線数の異なる複数の入力端を有し、所定の入力端に前記バッテリ出力を交流に変換した電圧を入力する変圧器と、該変圧器出力を直流に変換する整流平滑回路と、前記バッテリの電圧を検出し、バッテリ出力電圧が前記整流平滑回路の制御幅より低下したとき、バッテリ出力の変圧器への入力端を切換えて前記変圧器が前記整流平滑回路の制御可能範囲の電圧を出力するよう切換える入力電圧検出切換え手段とからなり、前記バッテリの電圧変動を前記入力電圧検出切換え手段で検出して変圧器の入力端を切換え、前記整流平滑回路に一定範囲の電圧を供給できるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
このように電源回路を構成することにより、バッテリの電圧がエンジン始動によって低下しても、入力電圧検出切換え手段によって変圧器が所定範囲の電圧を出力するよう変圧器の入力端が切換えられるから、整流平滑回路には常時一定範囲の電圧を供給することが可能となり、整流平滑回路に性能の高い部品を使う必要が無く、その分、電源回路を簡単、安価に構成できると共に効率の良い電源回路を提供することができる。
【０００９】
そして前記変圧器の入力端切換えを、リレーでおこなうことにより、安価な部品で電源回路を構成することが可能となり、またこの切換えを、半導体スイッチでおこなうことにより、高速な切換えが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は、本発明になる発電機制御装置用電源回路の一実施例概略ブロック図である。同図において、１はバッテリからの電力供給端子、２はダイオード、３はコンデンサ、４は電力供給端子１からの直流（ＤＣ）をスイッチングして交流（ＡＣ）に変換するスイッチング回路、５は巻線数の異なる複数の入力端（一次側）を有する変圧器、６は変圧器５の入力端を切換えるための切換え手段で、リレー、または半導体スイッチなどで構成する。７はバッテリからの入力電圧を検出し、その電圧が低下したとき、その電圧に対応した入力端を選択し、変圧器５の二次側に所定範囲の電圧が出力されるよう切換え手段６に切換え信号を送る入力電圧検出切換え回路、８は変圧器５の二次側出力を整流して平滑化する整流平滑回路、９は整流平滑回路８の出力により、スイッチング回路４が出力する交流のパルス幅をコントロールし、出力端１０に一定電圧の直流が出力されるよう制御する安定化回路である。
【００１２】
このように構成した本発明になる発電機制御装置用電源回路において、平常時は電力供給端子１から入力されるエンジン始動用バッテリの電圧はほぼ一定であり、入力電圧検出切換え回路７はその一定の電圧を検出して切換え手段６に、例えば変圧器５の入力端６１側となる信号を送る。そのため、ダイオード２を通して電力供給端子１に入力されたバッテリからの電圧は、スイッチング回路４によって高周波でオン／オフされてパルス電圧となり、変圧器５の二次側には入力端６１の巻線数に対応した電圧が出力される。そして整流平滑回路８はこのパルスを整流平滑化し、安定化した電圧として出力端１０に出力する。また、安定化回路９はこの出力端１０に出力された電圧を検出し、この出力が所定電圧となるようスイッチング回路４のスイッチング間隔、すなわちパルス幅を制御する。
【００１３】
そして、今例えば発電機を運転するためにエンジン始動用スタータを駆動すると、前記したようにエンジン始動用バッテリの電圧が一時的に低下する。すると入力電圧検出切換え回路７がそれを検出し、切換え手段６に信号を送り、例えば変圧器５の入力端６１より巻線数の少ない入力端６２に入力電圧が印加されるよう切換える。すると入力端６２の電圧が低くなっても変圧器５の一次側巻線数が少なくなった分だけ二次側出力が高くなり、整流平滑回路８には電圧低下前と同じ電圧が出力される。そのため整流平滑回路８の出力は大きく変化することが無く、安定化回路９は、その電圧を検出して出力端１０に所定の電圧が出力されるようスイッチング回路に信号を送り、バルス幅を調節する。そのため出力端１０からは、所定の電圧が出力される。
【００１４】
そして、発電機を運転するためのエンジンが始動し、スタータの駆動が停止されるとバッテリの電圧低下は元に戻る。すると入力電圧検出切換え回路７がそれを検出し、信号が切換え手段６に信号が送られて、入力端６２の選択が入力端６１に切換えられ、変圧器５の二次側出力は巻線数が多くなった分だけ低くなるが、入力側電圧が高くなっているから整流平滑回路８の出力は同じ値に維持される。そのため安定化回路９は、その電圧を検出して出力端１０に所定の電圧が出力されるようスイッチング回路に信号を送り、バルス幅を調節する。そのため出力端１０からは、所定の電圧が出力される。
【００１５】
このようにすることにより、バッテリの電圧がエンジン始動のためのスタータ駆動によって低下しても、入力電圧検出切換え回路７によって変圧器５が二次出力側に所定範囲の電圧を出力するよう変圧器５の入力端６１、６２が切換えられるから、整流平滑回路８には常時一定範囲の電圧を供給することが可能となり、整流平滑回路８に性能の高い部品を使う必要が無く、その分、電源回路を簡単、安価に構成できると共に効率の良い電源回路を提供することができる。
【００１６】
なお、変圧器５の入力端を切換える切換え手段は、リレーや半導体スイッチなど、どのようなものでも使用できる。すなわちリレーを用いた場合でも、この電源回路の入力段に設けたコンデンサ３や、整流平滑回路８内に設けた図示していないコンデンサにより、瞬間的な入力電圧の低下があっても必要な電力は供給されるから、特に問題は生じない。また、トランジスタなどの半導体を用いてスイッチを構成すれば、高速な切換えが可能となる。
【００１７】
図２、図３は、図１におけるこの切換え手段６を、半導体スイッチ２１１、２１２（図２）、あるいは３１１、３１２（図３）とした本発明における発電機制御回路用電源回路の第２、第３の実施形態構成を示したものである。まず、図２に示した回路例では、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを用いた半導体スイッチで構成した切り換え手段２１１、２１２を、入力電圧検出切り換え回路７で切り換えるようにしたもので、平常時は電力供給端子１から入力されるエンジン始動用バッテリの電圧はほぼ一定であり、入力電圧検出切換え回路７はその一定の電圧を検出して半導体スイッチ２１１に駆動信号を送る。そのため、ダイオード２を通して電力供給端子１に入力されたバッテリからの電圧は、出力端１０に出力された電圧を検出してパルス幅を制御する安定化回路９によりオン／オフされるスイッチ２０によってパルス電圧となり、変圧器５の二次側には入力端２２１の巻線数に対応した電圧が出力され、整流平滑回路８はこのパルスを整流平滑化し、安定化した電圧として出力端１０に出力する。
【００１８】
そして、前記したように発電機を運転するためにエンジン始動用スタータの駆動によってエンジン始動用バッテリの電圧が一時的に低下すると、入力電圧検出切換え回路７がそれを検出し、半導体スイッチで構成した切り換え手段２１１の駆動を停止し、切り換え手段２１２を駆動する。すると入力端２２２の電圧が低くなっても変圧器５の一次側巻線数が少なくなった分だけ二次側出力が高くなり、整流平滑回路８には電圧低下前と同じ電圧が出力される。そのため整流平滑回路８の出力は大きく変化することが無く、安定化回路９は、その電圧を検出して出力端１０に所定の電圧が出力されるようスイッチング回路に信号を送り、バルス幅を調節する。そのため出力端１０からは、所定の電圧が出力される。
【００１９】
第３の実施形態である図３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを用いた半導体スイッチで構成した切り換え手段３１１、３１２を、ゲート回路３０で切り換えると共にスイッチング動作も行わせるようにし、さらに安定度を高めた回路構成としたものである。この図３に示した発電機制御装置用電源回路では、電力供給端子１から入力されるエンジン始動用バッテリの電圧が一定のとき、入力電圧検出切換え回路７はその一定の電圧を検出してゲート回路３０に半導体スイッチ３１２を駆動するよう信号を送り、安定化回路９から指示されたパルス幅でこの半導体スイッチ３１２を駆動する。そのため、ダイオード２を通して電力供給端子１に入力されたバッテリからの電圧は、安定化回路９からの指示を受けたゲート回路３０が所定のパルス幅で半導体スイッチ３１２をスイッチングするためパルス電圧となり、変圧器５の二次側には入力端３２２の巻線数に対応した電圧が出力され、整流平滑回路８はこのパルスを整流平滑化し、安定化した電圧として出力端１０に出力する。
【００２０】
そして、エンジン始動用スタータの駆動によってエンジン始動用バッテリの電圧が一時的に低下すると、入力電圧検出切換え回路７がそれを検出し、ゲート回路３０に半導体スイッチで構成した切り換え手段３１２の駆動を停止し、切り換え手段３１１を駆動させる。すると入力端３２１の電圧が低くなっても変圧器５の一次側巻線数が少なくなった分だけ二次側出力が高くなり、整流平滑回路８には電圧低下前と同じ電圧が出力される。そのため整流平滑回路８の出力は大きく変化することが無く、安定化回路９は、その電圧を検出して出力端１０に所定の電圧が出力されるようスイッチング回路に信号を送り、バルス幅を調節する。そのため出力端１０からは、所定の電圧が出力される。
【００２１】
なお以上の説明では、電圧安定化にスイッチング回路を用いる場合を例に説明したが、電圧安定化には、ツェナーダイオードなどを用いた一般的な安定化回路を用いた場合も全く同様に構成できることは自明である。また、変圧器５の入力端を、各実施例で２つの場合を示したが、使用する電圧に応じていくつ設けても良いことは勿論であり、またこの場合は切換え手段６、２１、３１も、入力端の数に応じて複数のリレーや半導体スイッチなどを用いるようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、バッテリの電圧がエンジン始動用スタータの駆動によって低下しても、入力電圧検出切換え手段によって変圧器が所定範囲の電圧を出力するよう変圧器の入力端が切換えられるから、整流平滑回路には常時一定範囲の電圧を供給することが可能となり、整流平滑回路に性能の高い部品を使う必要が無く、その分、電源回路を簡単、安価に構成できると共に効率の良い電源回路を提供することができる。
【００２３】
そして変圧器の入力端切換えを、リレーでおこなうことにより、安価な部品で電源回路を構成することが可能となり、またこの切換えを、半導体スイッチでおこなえば、高速な切替が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる発電機制御装置用電源回路の一実施例概略ブロック図である。
【図２】本発明になる発電機制御装置用電源回路における第２実施形態の概略ブロック図である。
【図３】本発明になる発電機制御装置用電源回路における第３実施形態の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１  電力供給端子
２  ダイオード
３  コンデンサ
４  スイッチング回路
５  変圧器
６  切換え手段
７  入力電圧検出切換え回路
８  整流平滑回路
９  安定化回路
１０  出力端
【図１】
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【図２】
2004328820.tif 000004
【図３】
2004328820.tif 000005