(57)【要約】【課題】車両の運転中にインバータ発電装置を構成する半導体素子に過電圧が印加されるのを防止した内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置を提供する。【解決手段】車両駆動用の内燃機関１により駆動される交流発電機２と、交流発電機２の交流出力を直流出力に変換する整流回路３と、整流回路３の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータ４とを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、交流発電機２の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチＳｕｖ，Ｓｖｗ，Ｓｗｕを介して出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕを接続し、車両の運転中インバータ出力調整用スイッチを閉じて出力調整用抵抗器を発電機２の出力端子間に接続するようにした。【選択図】　　図１
2004104854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記交流発電機の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続したことを特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項２】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記交流発電機の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチを介して出力調整用抵抗器が接続され、
車両の運転中は前記電圧調整用抵抗器を前記交流発電機の出力端子間に接続し、車両を停止させて前記インバータから負荷に交流電力を供給するときには前記電圧調整用抵抗器を前記交流発電機の出力端子間から切り離すように前記出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられていること、
を特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項３】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記交流発電機の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチを介して出力調整用抵抗器が接続され、
車両の運転中に前記交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに前記電圧調整用抵抗器を前記交流発電機の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても前記交流発電機が出力する電圧が設定値以下のとき及び車両を停止させて前記インバータから負荷に交流電力を供給するときには前記電圧調整用抵抗器を前記交流発電機の出力端子間から切り離すように前記インバータ出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられていること、
を特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項４】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記直流変換部の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続したことを特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項５】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記直流変換部の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチを介して出力調整用抵抗器が接続され、
車両の運転中は前記電圧調整用抵抗器を前記直流変換部の出力端子間に接続し、車両を停止させて前記インバータから負荷に交流電力を供給するときには前記電圧調整用抵抗器を前記直流変換部の出力端子間から切り離すように前記出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられていること、
を特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項６】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記直流変換部の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチを介して出力調整用抵抗器が接続され、
車両の運転中に前記交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに前記電圧調整用抵抗器を前記直流変換部の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても前記交流発電機が出力する電圧が設定値以下であるとき及び車両を停止させて前記インバータから負荷に交流電力を供給するときには前記電圧調整用抵抗器を前記交流発電機の出力端子間から切り離すように前記出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられていること、
を特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項７】
前記直流変換部と前記インバータとの間にインバータ用電源スイッチが挿入され、
車両の運転中は前記直流変換部の出力が前記インバータに入力されるのを阻止し、車両を停止させて前記インバータから負荷に交流電力を供給するときには前記直流変換部の出力を前記インバータに入力するように前記インバータ用電源スイッチを制御するインバータ用電源スイッチ制御手段が更に設けられている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【請求項８】
車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、前記直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、
前記発電機の出力端子間に接続するための出力調整用抵抗器と、
前記発電機の出力端子を前記出力調整用抵抗器と前記直流変換部の入力端子とに切換接続する切換スイッチと、
車両を停止させてインバータ発電機を運転する際には前記発電機の出力端子を前記直流変換部の入力端子に接続した状態にするとともに、前記出力調整用抵抗器を発電機の出力端子間から切り離した状態にし、車両を運転する際には、前記発電機の出力端子を前記直流変換部の入力端子から切り離した状態にするとともに、前記出力調整用抵抗器を前記発電機の出力端子間に接続した状態にするように、前記切換スイッチを制御する切換スイッチ制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関により駆動される車両に搭載されるインバータ発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＴＶ（バギー車）などのユーティリティ車両では、屋外で電動工具や、家庭用電気製品などを使用することができるようにするために、インバータ発電装置を搭載して、車両を停止させた状態で該インバータ発電装置を運転することにより、電動工具などの負荷に商用交流電力を与えるようにすることがある。
【０００３】
内燃機関駆動車両に搭載されるインバータ発電装置は、車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、この交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとにより構成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図９は、従来のインバータ発電装置の構成の一例を示したもので、同図において１は車両の駆動輪を駆動する内燃機関、２は３相星形結線された電機子コイルＬｕないしＬｗを備えて内燃機関１により駆動される交流発電機、３は発電機２の３相交流出力を直流出力に変換する直流変換部を構成する整流回路である。
【０００５】
４は整流回路３から得られる直流出力を一定の周波数の交流出力に変換して、負荷が接続される出力端子５ａ，５ｂ間に与えるインバータである。
【０００６】
インバータ４は、整流回路３の出力電圧が印加されたインバータ用電源コンデンサＣｉと、オンオフ制御が可能なスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のブリッジ回路と、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にそれぞれ逆並列接続された帰還用ダイオードＤ１〜Ｄ４とからなるブリッジ形のスイッチ回路Ｓｉと、コンデンサＣ１，コイルＬ１，Ｌ２等からなるフィルタ回路Ｆとからなっている。
【０００７】
図示のインバータ発電装置においては、発電機２の交流出力電圧が整流回路３により直流電圧に変換されてインバータ用電源コンデンサＣｉに印加され、このコンデンサの両端の電圧がスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４及びダイオードＤ１〜Ｄ４により構成されたブリッジ形スイッチ回路の直流側端子間に印加されている。
【０００８】
発電機２が磁石式交流発電機である場合、その出力電圧対出力電流特性（出力特性）は例えば、図７の曲線ａ及びｂのようになる。図７において、曲線ａは機関の回転速度が３０００ｒ／ｍｉｎのときの出力特性を示し、曲線ｂは機関の回転速度が８０００ｒ／ｍｉｎのときの出力特性を示している。インバータが定格出力を発生するときの動作点は例えばＡ点である。
【０００９】
図示してないが、内燃機関とインバータとを制御するため、マイクロプロセッサを備えたコントローラが設けられ、車両を停止させて、インバータ発電装置を運転する際には、このコントローラにより、整流回路３の出力電圧を規定値に保つように内燃機関の回転速度が制御されるとともに、出力端子５ａ，５ｂから一定の周波数の交流電圧を出力させるようにスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４が制御される。
【００１０】
コントローラは、インバータ発電装置を運転する際に、先ず内燃機関の回転速度を上昇させるように機関のスロットルバルブを操作するスロットルアクチュエータを制御し、整流回路３の出力電圧（電源コンデンサＣｉの両端の電圧）が規定値（インバータの出力電圧を目標値に保つために必要な値）Ｖ１に達するまで、発電機１の出力電圧を上昇させる。整流回路の出力電圧が規定値Ｖ１に達した後は、該出力電圧を規定値Ｖ１に保つようにスロットルアクチュエータをフィードバック制御する。インバータの定格出力電圧を１００Ｖとした場合、整流回路の出力電圧の規定値Ｖ１は１４４Ｖ（＝１００×√２Ｖ）以上必要である。
【００１１】
コントローラはまた、整流回路３の出力電圧が規定値Ｖ１に達した後に、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に駆動信号を与えて、これらのスイッチ素子をオン状態にする期間と、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に駆動信号を与えてこれらのスイッチ素子をオン状態にする期間とを交互に生じさせることにより、出力端子５ａ，５ｂ間に正の半波と負の半波とからなる交流電圧を発生させる。
【００１２】
コントローラはまた、出力端子５ａ，５ｂから出力させる交流電圧の各位相角における瞬時値を正弦波の各位相角における瞬時値に等しくするように、各位相角でブリッジの上辺を構成するスイッチ素子またはブリッジの下辺を構成するスイッチ素子に与える駆動信号を所定のデューティ比でＰＷＭ変調して、出力端子５ａ，５ｂから出力させる交流電圧の波形を正弦波形とする。
【００１３】
図９に示したインバータ発電装置においては、車両走行時にインバータ４の動作が禁止されるが、インバータ用電源コンデンサＣｉには発電機２の出力電圧が整流回路３を通して印加されるため、コンデンサＣｉは、発電機２の無負荷出力電圧のピーク値まで充電される。発電機の出力電圧は機関の回転速度の上昇に伴って上昇していくため、コンデンサＣｉの両端の電圧も回転速度の上昇に伴って上昇していき、機関の高速回転時にはコンデンサＣｉの両端の電圧が非常に高くなる。
【００１４】
例えば、インバータの定格出力電圧が１００［Ｖ］であるとすると、整流回路３の出力電圧の規定値Ｖ１は少なくとも１４４［Ｖ］以上必要であり、インバータ発電装置運転時の機関の回転速度を３０００ｒ／ｍｉｎとして図７のＡ点で定格出力を得るとした場合、発電機の無負荷出力電圧Ｖ２は、約３００Ｖとなる。このような出力特性を有する発電機を用いた場合、車両の走行時に機関の回転速度が８０００ｒ／ｍｉｎに達すると、発電機の無負荷出力電圧Ｖ３は約８００Ｖにも達する。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−２９２５７７号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、図９に示した従来のインバータ発電装置においては、車両走行時に機関の回転速度が上昇したときに、インバータ用電源コンデンサの両端の電圧が非常に高くなるため、何らかの原因で漏電が生じた場合、例えば悪路を走行している際にインバータ発電装置に水が浸入した場合に感電するおそれがあり、危険であった。
【００１７】
また車両の走行時に機関の負荷が急に減少すると（例えば不整地走行時に車輪が浮き上がって空転すると）、機関の回転速度が急上昇するため、発電機の出力電圧が急上昇して、整流回路３を構成するダイオードや、インバータのスイッチ素子などの半導体素子の耐圧を超え、半導体素子が破壊するおそれがあった。機関の負荷が急減した際に万一整流回路のダイオードや、インバータのスイッチ素子が破壊すると、大きな短絡電流が流れて機関にかかる負荷が軽い状態から急激に増えるため機関に大きな衝撃が加わり、機関が破損するおそれがあった。
【００１８】
このような問題が生じるのを防ぐためには、整流回路３を構成するダイオードなどの半導体素子として１０００Ｖ以上の耐電圧を有する高価な素子を用いることが必要になり、装置のコストが高くなるのを避けられなかった。
【００１９】
また従来の構成では、運転者がエンジンを空ふかしする等して機関の回転速度を上昇させた際にも、整流回路のダイオードなどが破損して、機関の破損を招くおそれがあった。
【００２０】
更に、ＡＴＶ車などの悪路を走行することがある車両においては、走行中にホイールスピンを起こしたり、車両がジャンプしたりしたときに、走行負荷が軽くなるため、機関の回転速度が上昇して瞬間的に最高回転速度を超えることがあり、このような状態が繰り返されると、機関が破損するおそれがあった。
【００２１】
本発明の目的は、半導体素子の耐圧を高くする必要性をなくしてコストの低減を図るとともに、感電事故が生じるおそれをなくすことができるようにした内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、車両の走行中に走行負荷が軽くなったときに、機関の回転速度が過度に上昇するのを防ぐ機能を持たせた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、該直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置に係わるもので、交流発電機の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続したことを特徴とする。
【００２４】
上記のように、交流発電機の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続しておくと、該抵抗器の抵抗値を適宜に選定することにより、車両走行時に発電機に適当な負荷電流を流して、その出力電圧が過度に上昇することがないようにすることができるため、感電事故が生じるおそれをなくすことができる。また直流変換部などを構成する半導体素子に印加される電圧を抑制することができるため、高耐圧の高価な半導体素子を用いる必要性をなくして、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
本発明の好ましい態様では、出力調整用抵抗器が交流発電機の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチを介して接続され、車両の運転中は電圧調整用抵抗器を交流発電機の出力端子間に接続し、車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器を交流発電機の出力端子間から切り離すように出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられる。
【００２６】
このように構成した場合には、車両の運転時にのみ電圧調整用抵抗器が発電機の出力端子間に接続され、インバータ発電機を運転する際には、電圧調整用抵抗器が発電機から切り離されるため、インバータ発電時に発電機の出力電圧を確保することを配慮することなく、電圧調整用抵抗器の抵抗値を十分小さく設定して、車両運転時に発生する発電機の出力を十分に低い値に抑制することができる。またインバータ発電時には電圧調整用抵抗器が発電機から切り離されるため、該抵抗器で生じる損失により発電効率が低下するのを防ぐことができる。
【００２７】
本発明の他の好ましい態様では、出力調整用抵抗器がインバータ出力調整用スイッチを介して交流発電機の出力端子間に接続され、車両の運転中に交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに電圧調整用抵抗器を交流発電機の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても交流発電機が出力する電圧が設定値以下のとき及び車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器を交流発電機の出力端子間から切り離すようにインバータ出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられる。
【００２８】
このように構成した場合も、インバータ発電時に発電機の出力電圧を確保することを配慮することなく、車両運転時に発生する発電機の出力を十分に低い値に抑制することができる。また電圧調整用抵抗器は発電機の出力電圧を抑制する必要があるときにのみ接続されるため、電圧調整用抵抗器で生じる損失を最小限に抑えることができる。
【００２９】
更に、上記のように、車両の運転中に交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに電圧調整用抵抗器を発電機の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても発電機が出力する電圧が設定値以下であるとき及び車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器を発電機の出力端子間から切り離すようにインバータ出力調整用スイッチを制御する手段を設けておくと、必要時にのみ電圧調整用抵抗器が発電機の出力端子間に接続されるため、発電機での発熱を少なくすることができるだけでなく、車両の走行中にエンジンに無用の負担がかかって、機関の燃費が悪くなったり、加速性能が低下したりするのを防ぐことができる。
【００３０】
上記の各構成では、交流発電機の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続したが、直流変換部の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続するようにしても上記と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
このように構成する場合も、出力調整用抵抗器をインバータ出力調整用スイッチを介して直流変換部の出力端子間に接続し、車両の運転中は電圧調整用抵抗器を直流変換部の出力端子間に接続し、車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器を直流変換部の出力端子間から切り離すように出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段を設けるのが好ましい。
【００３２】
また、直流変換部の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチを介して出力調整用抵抗器を挿入し、車両の運転中に交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに電圧調整用抵抗器を直流変換部の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても交流発電機が出力する電圧が設定値以下であるとき及び車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器を直流変換部の出力端子間から切り離すように出力調整用スイッチを制御する出力調整用スイッチ制御手段を設けるようにしてもよい。
【００３３】
上記いずれの構成をとる場合も、直流変換部とインバータとの間にインバータ用電源スイッチを挿入して、車両の運転中は直流変換部の出力がインバータに入力されるのを阻止し、車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには直流変換部の出力をインバータに入力するようにインバータ用電源スイッチを制御するインバータ用電源スイッチ制御手段を更に設けるのが好ましい。
【００３４】
このように構成すると、車両の運転中にインバータに直流変換部の出力が供給されないため、車両の運転中にインバータから交流電圧が出力されるのを防ぐことができ、運転者や乗員が誤って出力端子に触れて感電するおそれをなくすことができる。
【００３５】
また本発明の他の好ましい態様では、車両駆動用の内燃機関により駆動される交流発電機と、該交流発電機の交流出力を直流出力に変換する直流変換部と、直流変換部の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換するインバータとを備えた内燃機関駆動車両搭載型インバータ発電装置において、発電機の出力端子間に接続するための出力調整用抵抗器と、発電機の出力端子を出力調整用抵抗器と直流変換部の入力端子とに切換接続する切換スイッチと、車両を停止させてインバータ発電機を運転する際には発電機の出力端子を直流変換部の入力端子に接続した状態にするとともに、出力調整用抵抗器を発電機の出力端子間から切り離した状態にし、車両を運転する際には、発電機の出力端子を直流変換部の入力端子から切り離した状態にするとともに、出力調整用抵抗器を発電機の出力端子間に接続した状態にするように、切換スイッチを制御する切換スイッチ制御手段とを備えた構成とする。
【００３６】
このように構成した場合には、車両を運転する際に発電機の出力が直流変換部に入力されることがないため、整流回路に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。また車両運転時には発電機の出力端子間に出力調整用抵抗器が接続されるため、発電機の出力が過度に上昇するのが防止される。
【００３７】
更に、車両を止めてインバータ発電機を運転する際には、発電機の出力端子から出力調整用抵抗器が切り離されるとともに、発電機の出力端子が直流変換部の入力端子に接続されるため、出力調整用抵抗器の影響を受けることなく、インバータ発電装置から交流電圧を出力させて負荷を駆動することができる。
【００３８】
また本発明においては、少なくとも車両の走行時に発電機の出力電圧が設定値を超える状態になったときに、発電機の出力端子間または直流変換部の出力端子間に出力調整用抵抗器が接続されるため、悪路走行時などに走行抵抗が小さくなる状態が生じたときに、発電機を機関の負荷として、機関の回転速度の上昇を抑制することができる。従って、本発明のように構成すると、悪路走行時などに機関の回転速度が過度に上昇して、機関が破損するおそれをなくすことができる。
【発明の実施の形態】
以下図１ないし図８を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す回路図、図２は図１の実施形態でコントローラにより構成される機能実現手段を示したブロック図、図３ないし図６はそれぞれ本発明の第２ないし第５の実施形態を示す回路図、図７及び図８はそれぞれ第１の実施形態及び第２の実施形態における発電機の出力特性を示したグラフである。
【００３９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１に示した。同図において、１は車両の駆動輪を駆動する内燃機関、２は内燃機関１により駆動される交流発電機、３は発電機２の交流出力を直流出力に変換する直流変換部を構成する整流回路、４は整流回路３の直流出力を一定周波数（通常は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用周波数）の交流出力に変換するインバータである。
【００４０】
発電機２は、内燃機関のクランク軸に取り付けられたフライホイール磁石回転子と、機関のケースに固定された固定子とからなる磁石式交流発電機からなっていて、その固定子側に３相星形結線された電機子コイルＬｕないしＬｗを備え、機関の回転に伴ってその出力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗから３相交流電圧を出力する。
【００４１】
整流回路３は、ブリッジ接続されたダイオードＤｕ〜Ｄｗ及びＤｘ〜Ｄｚにより構成された３相ダイオードブリッジ全波整流回路からなっていて、該整流回路の３相の入力端子に発電機２の出力端子２ｕ〜２ｗが接続されている。
【００４２】
インバータ４は、整流回路３の出力電圧が印加されたインバータ用電源コンデンサＣｉと、オンオフ制御が可能なスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のブリッジ回路と、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にそれぞれ逆並列接続された帰還用ダイオードＤ１〜Ｄ４とからなるブリッジ形のスイッチ回路Ｓｉと、フィルタ回路Ｆとからなり、インバータ４の出力は負荷が接続される出力端子５ａ，５ｂ間に印加されている。
【００４３】
図示の例ではスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４がＭＯＳＦＥＴからなっていて、それぞれのドレインソース間に形成された寄生ダイオードが帰還用ダイオードＤ１〜Ｄ４として用いられている。なおスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４はオンオフ制御が可能な電力用の半導体スイッチ素子であればよく、パイポーラトランジスタや、ＩＧＢＴなどのスイッチ素子を用いることもできる。
【００４４】
フィルタ回路Ｆは、コンデンサＣ１，コイルＬ１，Ｌ２等からなっていて、インバータ４のスイッチ回路Ｓｉから得られる交流出力から高調波成分を除去するために設けられている。
【００４５】
内燃機関１、発電機２、整流回路３及びインバータ４は図９に示した従来のインバータ発電装置と同様に構成されている。
【００４６】
本発明においては、発電機２の出力端子２ｕ，２ｖ間、２ｖ，２ｗ間及び２ｗ，２ｕ間にそれぞれ出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ及びＲｗｕが出力調整用スイッチＳｕｖ，Ｓｖｗ及びＳｗｕを介して接続されている。
【００４７】
また整流回路３の正極性側の直流出力端子とインバータ４の正極性側の直流入力端子との間にオンオフ制御が可能なインバータ用電源スイッチ６が挿入されている。
【００４８】
内燃機関１のスロットルバルブ７を操作するスロットルアクチュエータ８と、インバータ４と、出力調整用スイッチＳｕｖ，Ｓｖｗ，Ｓｗｕと、インバータ用電源スイッチ６とを制御するため、マイクロプロセッサを備えたコントローラ１０が設けられ、コントローラ１０には、制御モード切換スイッチ１１から制御モード切換指令が与えられている。
【００４９】
コントローラ１０は、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより、図２に示す各機能実現手段を構成する。各機能実現手段は以下の動作を行うように構成される。
【００５０】
図２に示された制御モード切換手段１２は、運転者が操作する制御モード切換スイッチ１１により与えられる指令に応じて、制御モードを発電モードと車両運転モードとに切り換える手段で、制御モード切換スイッチ１１から制御モードを発電モードとする指令が与えられたときには、機関のクランク軸と車両の駆動輪との間に設けられた変速機がニュートラル位置またはパーキング位置などの動力の伝達を禁止する位置にあることを確認した後制御モードを発電モードとし、制御モード切換指令スイッチ１１から制御モードを車両運転モードとする指令が与えられたときに制御モードを車両運転モードとする。
【００５１】
インバータ用電源スイッチ制御手段１３は、車両の運転中（制御モードが車両運転モードであるときに）インバータ用電源スイッチ６をオフ状態にして整流回路（直流変換部）３の出力がインバータ４に入力されるのを阻止し、車両を停止させてインバータ４から負荷に交流電力を供給するとき（制御モードが発電モードであるとき）にはインバータ用電源スイッチ６をオン状態にして整流回路３の出力をインバータ４に入力するようにインバータ用電源スイッチ６を制御する。
【００５２】
出力調整用スイッチ制御手段１４は、車両の運転中は（制御モードが車両運転モードであるときには）電圧調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ及びＲｗｕを交流発電機２の出力端子２ｕ，２ｖ間、２ｖ，２ｗ間及び２ｗ，２ｕ間にそれぞれ接続し、車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するとき（制御モードが発電モードであるとき）には電圧調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ及びＲｗｕを交流発電機２の出力端子２ｕ，２ｖ間、２ｖ，２ｗ間及び２ｗ，２ｕ間から切り離すように、出力調整用スイッチＳｕｖ，Ｓｖｗ及びＳｗｕを制御する。
【００５３】
発電モード時スロットル制御手段１５は、制御モードが発電モードであるときに、インバータ用電源スイッチ７がオフ状態にされていることを確認した後、内燃機関１の回転速度を上昇させるようにスロットルアクチュエータ８を制御し、整流回路３の出力電圧（電源コンデンサＣｉの両端の電圧）が規定値（インバータの出力電圧を目標値に保つために必要な値）Ｖ１に達するまで、発電機２の出力電圧を上昇させる。整流回路３の出力電圧が規定値に達した後は、該出力電圧を規定値Ｖ１に保つようにスロットルアクチュエータ８をフィードバック制御し、発電モードが終了したときに内燃機関の回転速度をアイドリング速度まで低下させるようにスロットルアクチュエータ８を制御する。
【００５４】
車両運転時スロットル制御手段１６は、運転者が操作するアクセルの変位量を検出するアクセルセンサ（図示せず。）の出力を入力として、スロットルバルブ７の開度をアクセルの操作量に対向する開度に一致させるようにスロットルアクチュエータ８を制御する。
【００５５】
インバータ制御手段１７は、車両を停止させてインバータから負荷に電力を与えるとき（制御モードが発電モードであるとき）に、整流回路３の出力電圧を監視して、該出力電圧が規定値Ｖ１に達した後に、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に駆動信号を与えて、これらのスイッチ素子をオン状態にする期間と、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３に駆動信号を与えてこれらのスイッチ素子をオン状態にする期間とを交互に生じさせることにより、出力端子５ａ，５ｂ間に正の半波と負の半波とからなる交流電圧を発生させる。インバータ制御手段１７はまた、出力端子５ａ，５ｂから出力させる交流電圧の各位相角における瞬時値を所定の波高値を有する正弦波の各位相角における瞬時値に等しくするように、各位相角でブリッジの上辺を構成するスイッチ素子またはブリッジの下辺を構成するスイッチ素子に与える駆動信号を所定のデューティ比でＰＷＭ変調して、出力端子５ａ，５ｂから出力させる交流電圧の波形を正弦波形とする。
【００５６】
図１のように構成すると、車両の運転中、発電機の出力端子間に出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕが接続されるため、これらの抵抗器の抵抗値を適当に設定しておくことにより、車両の走行中に発電機の出力電圧が過大になるのを防ぐことができる。
【００５７】
例えば、発電機２が図７に示すような出力特性を有する場合、発電機の負荷直線を同図のｃとするように出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの抵抗値を設定すると、車両走行中に機関の回転速度が８０００ｒ／ｍｉｎに達したときの動作点はＢとなり、発電機２から整流回路３に印加される電圧はＶ５（＜＜Ｖ３）となる。従って、車両の走行中に整流回路３に高い電圧が印加されるのを防ぐことができ、該整流回路３を構成するダイオードとして耐電圧性能が低い安価なものを用いることができる。
【００５８】
また発電モードが選択されているときには、出力調整用スイッチＳｕｖ，Ｓｖｗ，Ｓｗｕを開いて出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕを発電機から切り離すので、インバータ発電装置を運転する際に出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの存在により出力が低下することはない。
【００５９】
また上記のように、インバータ電源用スイッチ６を設けて、車両運転モードが選択されているときにこのスイッチを開いておくようにすると、車両の運転時にはインバータ発電装置の出力端子５ａ，５ｂ間に電圧が現れないので、運転者や乗員が誤って出力端子に触れて感電するおそれをなくすことができる。
【００６０】
［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態を示したもので、この実施形態では、図１の実施形態で用いられていた出力調整用スイッチＳｕｖ，Ｓｖｗ，Ｓｗｕが省略され、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕが発電機の出力端子間に直接接続されている。この場合は、図２に示した出力調整用スイッチ制御手段１４が省略される。その他の点は図１に示した第１の実施形態と同様に構成されている。なお図３においては、コントローラの図示が省略されている。
【００６１】
図３に示したように構成した場合には、発電モードが選択されているときにも、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕが発電機の出力端子間に接続されている。このように構成する場合には、図８に示したように、インバータ発電機として運転する際の動作点Ｂでの発電機の出力電圧Ｖ４が規定値Ｖ１（インバータの出力電圧を定格値とするために必要な電圧値）以下にならないように（発電機の負荷直線ｃ’と出力特性ａとの交点における電圧値が規定値Ｖ１以下にならないように）、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの抵抗値を調整する。
【００６２】
なお図３に示すように構成した場合、発電モード時に抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕで損失が生じるが、発電モード時に出力端子５ａ，５ｂ間に負荷が接続されていない状態で発電機から抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕを通して流れる電流Ｉ４が定格出力電流Ｉ１に対して十分に小さくなるように、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの抵抗値を設定しておけば問題はない。
【００６３】
上記のように出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの抵抗値を設定した場合、車両走行時に機関の回転速度が８０００ｒ／ｍｉｎに達したときの発電機の出力電圧はＶ５（＜Ｖ３）となるため、車両走行時に発電機から整流回路３に印加される電圧を抑制することができ、整流回路３を構成する半導体素子として、図９に示した従来の構成による場合に比べて、耐電圧性能が低い安価なものを用いることができる。
【００６４】
図３に示したように、インバータ用電源スイッチ６を設けておくと、車両走行時に出力端子５ａ，５ｂ間に電圧が現れるのを防ぐことができるため、安全性を高めることができるが、車両走行時に発電機から整流回路３に過電圧が印加されるのを防止するという本発明の目的を達成する上では、インバータ用電源スイッチ６はなくてもよく、整流回路３の出力電圧を常時インバータ４に入力するようにしてもよい。
【００６５】
即ち、本発明においては、基本的には、発電機２の出力端子間に出力調整用抵抗器が接続されていればよい。
【００６６】
［第３の実施形態］
図４は本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態では、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕと、発電機２の出力端子を出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕと整流回路（直流変換部）３の入力端子とに切換接続する切換スイッチＳｕｖ’，Ｓｖｗ’及びＳｗｕ’とが設けられている。
【００６７】
図示の例では、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの一端がそれぞれ発電機の出力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗに接続され、切換スイッチＳｕｖ’，Ｓｖｗ’及びＳｗｕ’はそれぞれ、発電機の出力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗを出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕの他端と、整流回路３の入力端子とに切換接続するように構成されている。
【００６８】
なお切換スイッチＳｕｖ’，Ｓｖｗ’及びＳｗｕ’は電気的に切換制御が可能なものであればよく、有接点式または無接点式のいずれの形式のものでもよい。
【００６９】
またこの実施形態では、コントローラ（図示せず。）に、発電モード選択時（車両を停止させてインバータ発電機を運転する際）には発電機の出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗを整流回路３の対応する入力端子に接続した状態にするとともに、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕを発電機の出力端子間から切り離し、車両運転モード選択時（車両を運転する際）には、発電機２の出力端子２ｕ，２ｖ及び２ｗを整流回路３から切り離すとともに、出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ及びＲｗｕを発電機の出力端子間に接続した状態にするように、切換スイッチＳｕｖ’，Ｓｖｗ’及びＳｗｕ’を制御する切換スイッチ制御手段が設けられる。
【００７０】
このように構成した場合には、車両を運転する際に発電機の出力が整流回路３に入力されることがないため、整流回路３に過電圧が印加されるのを防ぐことができ、また車両の運転中に出力端子５ａ，５ｂ間に電圧が現れるのを防ぐことができる。
【００７１】
また車両運転時には発電機２の出力端子間に出力調整用抵抗器が接続されるため、発電機の出力が過度に上昇するのが防止される。
【００７２】
更に、車両を止めてインバータ発電機を運転する際には、発電機の出力端子から出力調整用抵抗器Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕが切り離されるとともに、発電機の出力端子が直流変換部の入力端子に接続されるため、出力調整用抵抗器の影響を受けることなく、インバータ発電装置から交流電圧を出力させて負荷を駆動することができる。
【００７３】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態を図５に示した。この実施形態では、整流回路（直流変換部）３の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチＳを介して出力調整用抵抗器Ｒが接続されている。
【００７４】
また図示しないコントローラに、車両の運転中は電圧調整用抵抗器Ｒを整流回路３の出力端子間に接続し、車両を停止させてインバータ４から負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器Ｒを整流回路の出力端子間から切り離すように出力調整用スイッチＳを制御する出力調整用スイッチ制御手段が設けられている。
【００７５】
整流回路３の出力端子とインバータ４の入力端子との間には、インバータ用電源スイッチ６が挿入されている。インバータ用電源スイッチ６は、図１に示した実施形態と同様に制御される。
【００７６】
このように構成した場合も、図１ないし図４に示した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態を図６に示した。この実施形態でも、整流回路（直流変換部）３の出力端子間にインバータ出力調整用スイッチＳを介して出力調整用抵抗器Ｒが接続されている。
【００７８】
また整流回路３の出力端子間に、抵抗Ｒ１とＲ２を直列に接続して構成した分圧回路からなる電圧検出回路が接続され、この電圧検出回路から得られる電圧検出信号Ｖｄが比較器ＣＰの反転入力端子に入力されている。この電圧検出信号は、整流回路３の出力電圧及び発電機の出力電圧に対応している。
【００７９】
また抵抗Ｒ３とＲ４とを直列に接続して構成した分圧回路と、この分圧回路の両端に一定の直流電圧を印加する図示しない定電圧電源回路とにより基準電圧発生回路が構成され、この基準電圧発生回路から得られる基準電圧Ｖｒｅｆ　が比較器ＣＰの非反転入力端子に入力されている。
【００８０】
整流回路３の出力端子とインバータ４の入力端子との間には、図１に示した実施形態に設けたものと同様に制御されるインバータ用電源スイッチ６が挿入されている。
【００８１】
この例では、比較器ＣＰと、抵抗器Ｒ１及びＲ２からなる電圧検出回路と、抵抗器Ｒ３及びＲ４と図示しない定電圧電源回路とからなる基準電圧発生回路とにより、発電機２の出力電圧が設定値を超えたか否かを判定する出力電圧判定回路２０が構成されている。この判定回路は、発電機の出力電圧が設定値を超えているとき（Ｖｄ＞Ｖｒｅｆ　）のときに低レベルを示し、発電機の出力電圧が設定値以下（Ｖｄ≦Ｖｒｅｆ　）のときに高レベルを示す出力電圧判定信号Ｖｓを出力する。この出力電圧判定信号は、図示しないコントローラに入力されている。コントローラは、出力電圧判定信号Ｖｓから交流発電機の出力電圧が設定値を超えているか否かを判定して、車両の運転中に交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに電圧調整用抵抗器Ｒを整流回路３の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても交流発電機２が出力する電圧が設定値以下であるとき及び車両を停止させてインバータ４から負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器Ｒを交流発電機２の出力端子間から切り離すように出力調整用スイッチＳを制御する出力調整用スイッチ制御手段を構成する。
【００８２】
車両駆動用の発電装置において、出力電圧の大きさの如何に関わりなく常に整流回路の出力端子間に電圧調整用抵抗器を接続しておくと、常時発電機から電圧調整用抵抗器Ｒに電流が流れるため、発電機での発熱が多くなるという問題が生じる。また車両の走行時に整流回路の出力端子間に常時電圧調整用抵抗器を接続しておくと、電圧調整が必要ないときでも電圧調整用抵抗器が発電機の負荷となるため、エンジンに無用な負荷がかかり、必要以上に燃費が悪くなったり、車両の加速性能が低下したりするおそれがある。
【００８３】
これに対し、図６に示したように構成して、車両の運転中に交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに電圧調整用抵抗器Ｒを整流回路３の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても交流発電機２が出力する電圧が設定値以下であるとき及び車両を停止させてインバータ４から負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器Ｒを交流発電機２の出力端子間から切り離すように制御するようにすると、必要時にのみ電圧調整用抵抗器が発電機の出力端子間に接続されるため、発電機での発熱を少なくすることができるだけでなく、エンジンに無用の負担がかかるのを防ぐことができる。
【００８４】
また図５及び図６に示したように電圧調整用抵抗器Ｒを３相の発電コイルに対して共通に設けると、回路構成を簡単にすることができる。
【００８５】
図５及び図６に示したように、直流変換部の出力側に電圧調整用抵抗器を接続する場合も、基本的には、直流変換部の出力端子間に電圧調整用抵抗器が接続されていればよく、場合によっては、インバータ出力調整用スイッチＳやインバータ用電源スイッチ６は省略することもできる。
【００８６】
［その他の変形例］
上記の各実施形態では、発電機として３相交流を出力するものを用いたが、単相交流発電機を用いることもできる。当然のことながら、単相発電機を用いる場合には、整流回路３としても単相用のものを用いる。
【００８７】
上記の実施形態では、直流変換部３を単なる整流回路により構成したが、制御整流回路など、電圧調整機能を有する整流回路により直流変換部を構成する場合にも本発明を適用することができる。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内燃機関により駆動される交流発電機の出力端子間または該発電機の出力を直流出力に変換する直流変換部の出力端子間に出力調整用抵抗器を接続して、車両の運転中に発電機の出力電圧が過度に上昇するのを防ぐようにしたので、発電機が発生する高い電圧により感電事故が生じるおそれをなくすことができる。
【００８９】
また本発明によれば、直流変換部などを構成する半導体素子に印加される電圧を抑制することができるため、高耐圧の高価な半導体素子を用いる必要性をなくして、コストの低減を図ることができる。
【００９０】
更に本発明において、交流発電機の出力端子と出力調整用抵抗器との間、または直流変換部の出力端子と出力調整用抵抗器との間にインバータ出力調整用スイッチを挿入して、車両の運転中にのみ電圧調整用抵抗器を発電機の出力端子間または直流変換部の出力端子間に接続し、車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給する際に電圧調整用抵抗器を切り離すようにした場合には、インバータ発電時に発電機の出力電圧を確保することを配慮することなく、電圧調整用抵抗器の抵抗値を十分小さく設定して、車両運転時に発生する発電機の出力を十分に低い値に抑制することができるため、感電事故の防止と回路素子の保護とを確実に図ることができる。
【００９１】
またこのように発電時に電圧調整用抵抗器を発電機の出力端子間から切り離すようにした場合には、発電時に電圧調整用抵抗器で損失が生じるのを防ぐことができるため、発電効率を何ら低下させることなく、感電事故の防止や回路素子の保護を図ることができる。
【００９２】
更に本発明において、車両の運転中に交流発電機が出力する電圧が設定値を超えたときに電圧調整用抵抗器を発電機の出力端子間または直流変換部の出力端子間に接続し、車両の運転中であっても発電機が出力する電圧が設定値以下であるとき及び車両を停止させてインバータから負荷に交流電力を供給するときには電圧調整用抵抗器を発電機の出力端子間または直流変換部の出力端子間から切り離すようにインバータ出力調整用スイッチを制御する手段を設けた場合には、必要時にのみ電圧調整用抵抗器が発電機の出力端子間または直流変換部の出力端子間に接続されるため、発電機での発熱を少なくすることができるだけでなく、車両の走行中にエンジンに無用の負担がかかって、機関の燃費が悪くなったり、加速性能が低下したりするのを防ぐことができる。
【００９３】
また本発明においては、少なくとも車両の運転中交流発電機の出力電圧が設定値を超えたときに、発電機の出力端子間または直流変換部の出力端子間に出力調整用抵抗器が接続されるため、悪路走行時などに、走行抵抗が急に軽くなったときに、発電機を機関の負荷として、機関の回転速度の上昇を抑制することができる。従って本発明によれば、悪路走行時などに、機関の回転速度が最高回転速度を超える状態が生じて、機関が破損するおそれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示した回路図である。
【図２】図１の実施形態でコントローラにより構成される機能実現手段を示したブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示した回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成を示した回路図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の構成を示した回路図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の構成を示した回路図である。
【図７】図１に示した実施形態における発電機の出力特性の一例を示したグラフである。
【図８】図２に示した実施形態における発電機の出力特性の一例を示したグラフである。
【図９】従来のインバータ発電装置の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
１：内燃機関、２：交流発電機、３：直流変換部、４：インバータ、５ａ，５ｂ：出力端子、６：インバータ用電源スイッチ、１３：インバータ用電源スイッチ制御手段、１４：出力調整用スイッチ制御手段、Ｒ，Ｒｕｖ，Ｒｖｗ，Ｒｗｕ：出力調整用抵抗器、Ｓ，Ｓｕｖ，Ｓｖｗ，Ｓｗｕ：インバータ出力調整用スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004104854.tif 000009
【図８】
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【図９】
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