(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵バッテリ及び／又は外部バッテリが接続されガスタービン発電機のスタータに直流電力を供給するバッテリ電源ラインと、
内蔵バッテリに接続されその電力で内蔵バッテリの有無を検出するバッテリ発熱検出用サーマルスイッチと、を備えたガスタービン発電機のバッテリ充電装置であって、
サーマルスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出するサーマル接点ｄと、
バッテリ電源ラインの電圧を検出するバッテリ電圧接点aと、
内蔵バッテリの有無を判定する内蔵バッテリ判定回路とを備え、
ガスタービン発電機の起動後に外部バッテリを切り離し、
切り離し直後において、前記内蔵バッテリ判定回路により、サーマル接点dがＯＮでかつバッテリ電圧接点aがＯＮの場合、或いはサーマル接点dがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点aがＯＦＦの場合に、「内蔵バッテリ有り」と判定し、
サーマル接点dがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点aがＯＮの場合に、「内蔵バッテリ無し」と判定する、ことを特徴とするガスタービン発電機のバッテリ充電装置。
【請求項２】
起動したガスタービン発電機から充電電力を供給する充電装置と、
該充電装置の出力をバッテリ電源ラインに切断可能に接続する充電用リレーとを備え、
前記内蔵バッテリ判定回路により、「内蔵バッテリ有り」と判定した場合には充電用リレーを接続して充電を開始し、「内蔵バッテリ無し」と判定した場合には充電用リレーを切断して充電を開始しない、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電機のバッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリでガスタービン発電機を始動したのち、ガスタービン発電機で内蔵バッテリに充電するガスタービン発電機のバッテリ充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のガスタービン発電機の制御回路図である。この図において、１はガスタービン、２はガスタービン１に連結されたモータジェネレータ、３は電力変換部であり、ガスタービン１でモータジェネレータ２を回転駆動して発電し、発電電力を電力変換部３で交流電力に変換し、出力ライン５ａ，５ｂと出力端子７を介して図示しない外部機器に交流電力（例えばＡＣ１００Ｖ）を出力するようになっている。また、４は補機用発電機、６はベースラインである。
【０００３】
制御装置は、コントローラ１０、充電回路１１、キースイッチ１２、始動スイッチ１３、内蔵バッテリ１４、外部バッテリ１５、リレースイッチＳＷ１，ＳＷ２、バッテリ切替リレー１６，１７、サーマルスイッチ１８、等からなる。外部バッテリ１５は、必須ではなく内蔵バッテリ１４が充電不足のときに用いられる。
また、この図において、２１はバッテリ電源ライン、２２は補機電源ライン、２３はサーマルスイッチラインである。
なおこの制御装置は、その他に図示しない燃料ポンプ、オイルポンプ、その他の補機も制御するようになっている。
【０００４】
図５は、上述したガスタービン発電機の始動時の運転シーケンス図である。この図において、横軸はガスタービンの始動前から始動、定常運転までの時間、縦軸は各機器の状態を示している。
【０００５】
この図は、内蔵バッテリ１４と外部バッテリ１５の両方が接続されている場合を示している。バッテリ切替リレー１６，１７を外部バッテリ１５側に切り替えると、バッテリ電源ライン２１が外部バッテリ１５の電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）に印加される。この状態でキースイッチ１２をＯＮし、始動スイッチ１３を短時間ＯＮすると、ＳＷ１がＯＮして補機電源ライン２２に電力を供給し、図示しない補機（燃料ポンプ、オイルポンプ、その他）に直流電力が供給される。またこれと並行してＳＷ２がＯＮし、出力ライン５ｂに直流電力が供給され、電力変換部３を介してスタータ（モータジェネレータ２）を回転駆動してガスタービン１を回転駆動する。
【０００６】
ガスタービン１が回転開始後、燃料を供給して着火すると、ガスタービンは自立運転を開始して加速される。ガスタービン１がある所定の回転速度（例えば７万ｒｐｍ）に達すると、ＳＷ２をＯＦＦして外部バッテリ１５から出力ライン５ｂへの電力供給を停止する。また並行してＳＷ１をＯＦＦし、補機用発電機４から補機電源ライン２２に補機用の直流電力を直接供給する。
この後、外部バッテリ１５を切り離すと、バッテリ切替リレー１６，１７が内蔵バッテリ１４側に切り替わり、バッテリ電源ライン２１が内蔵バッテリ１４の電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）に印加される。
【０００７】
ガスタービン１が更に高速化してある所定の回転速度（例えば８万ｒｐｍ）に達すると、電力変換部３から供給される直流電源（例えばＤＣ２００Ｖ）を用いた充電装置１１からバッテリ電源ライン２１を介して内蔵バッテリ１４に充電を開始する。この充電は充電終了後にＯＦＦされる。
ガスタービン１が所定の定格回転速度（例えば８万ｒｐｍ）に達したのち、通常の運転を継続する。その後、キースイッチ１２をＯＦＦすると、減速、停止して一連のシーケンスを終了する。
【０００８】
図６は、上述した充電装置１１の充電回路図である。この図において、充電装置１１は、抵抗Ｒの電位差（Ｖ＝ＩＲ）を検出し、その電位差が所定の閾値を超えるときはトランジスタ１１ａをＯＦＦし、所定の閾値以下の場合にはトランジスタ１１ａをＯＮするような定電流充電制御となっている。
なお、ガスタービン始動装置は、例えば特許文献１，２に開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平０６−２６４７６７号公報、「ガスタービンエンジンの起動装置」
【特許文献２】特開平０７−１７４０３３号公報、「タービン、特にガスタービンの始動装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来のガスタービン発電機の制御回路では、キースイッチ１２と始動スイッチ１３以外の補機電源ライン２２には、補機用発電機４が発電を開始するまでの間は、内蔵バッテリ１４（又は外部バッテリ１５）からリレースイッチＳＷ１を介して補機用の直流電力を供給し、発電が開始されると同時にリレースイッチＳＷ１をＯＦＦし、補機用発電機４から補機電源ライン２２に直接補機用の直流電力を供給するようになっている。
しかし、キースイッチ１２及び内蔵バッテリのサーマルスイッチ１８の検知ライン２３は、切り替えを行わず、常時内蔵バッテリ１４（又は外部バッテリ１５）から直流電力を供給するようになっている。
【００１１】
また、上述したガスタービン発電機の制御回路では、図６の充電装置１１は、以下のように作動する。
（１）内蔵バッテリ１４で起動した場合には、発電機２が発電を開始すると同時に充電装置１１で内蔵バッテリ１４に充電を開始する。
（２）外部バッテリ１５で起動した場合には、発電機２が発電を開始し、外部バッテリ１５が切り離された時点で、内蔵バッテリ１４の電圧を検知し、内蔵バッテリの充電を開始する。
【００１２】
しかし、（２）の外部バッテリ１５で起動した場合で、内蔵バッテリ１４の電圧が所定の閾値未満（例えば２０Ｖ未満）の場合には、内蔵バッテリ１４が無い（外れている）状態と、単に電圧が低い場合とを判別できないため、内蔵バッテリの充電は開始しないようになっていた。
この理由は、上述した充電装置１１において、内蔵バッテリ１４が無い（外れている）状態で充電を開始すると、内蔵バッテリ１４への接点間が開放しているためインピーダンスが高くなって電流が流れず、この結果検出電圧Ｖが小さくなり、トランジスタ１１ａが常時ＯＮとなり、この結果、内蔵バッテリ１４への接点間の電位差が発電機の主巻線の電圧（約２００Ｖ）まで上昇し、耐電圧の低い部品を損傷させるおそれがあるためである。
【００１３】
そのため、内蔵バッテリ１４の電圧が低く、外部バッテリ１５で起動した場合には、発電機２が発電を開始しても内蔵バッテリ１４へ充電できない問題点があった。
【００１４】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、外部バッテリで起動した場合に、内蔵バッテリの有無を自動で判定することができ、電圧が低い内蔵バッテリが接続されているときには、発電機２が発電を開始すると同時に充電装置で内蔵バッテリに充電を開始することができるガスタービン発電機のバッテリ充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、内蔵バッテリ及び／又は外部バッテリが接続されガスタービン発電機のスタータに直流電力を供給するバッテリ電源ラインと、
内蔵バッテリに接続されその電力で内蔵バッテリの有無を検出するバッテリ発熱検出用サーマルスイッチと、を備えたガスタービン発電機のバッテリ充電装置であって、
サーマルスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出するサーマル接点ｄと、
バッテリ電源ラインの電圧を検出するバッテリ電圧接点ａと、
内蔵バッテリの有無を判定する内蔵バッテリ判定回路とを備え、
ガスタービン発電機の起動後に外部バッテリを切り離し、
切り離し直後において、前記内蔵バッテリ判定回路により、サーマル接点ｄがＯＮでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合、或いはサーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＦＦの場合に、「内蔵バッテリ有り」と判定し、
サーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合に、「内蔵バッテリ無し」と判定する、ことを特徴とするガスタービン発電機のバッテリ充電装置が提供される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、起動したガスタービン発電機から充電電力を供給する充電装置と、
該充電装置の出力をバッテリ電源ラインに切断可能に接続する充電用リレーとを備え、
前記内蔵バッテリ判定回路により、「内蔵バッテリ有り」と判定した場合には充電用リレーを接続して充電を開始し、「内蔵バッテリ無し」と判定した場合には充電用リレーを切断して充電を開始しない。
【発明の効果】
【００１７】
内蔵バッテリに接続されその電力で内蔵バッテリの有無を検出するサーマルスイッチは、内蔵バッテリが無い場合には、常に内蔵バッテリを検出せずＯＦＦである。
これに対し、内蔵バッテリの電圧が所定の閾値未満（例えば２０Ｖ未満）の場合には、通常は内蔵バッテリを検出できず同様にＯＦＦであるが、内蔵バッテリに充電が開始されればその電圧上昇に応じて内蔵バッテリを検出しＯＮとなる。
【００１８】
また、バッテリ電源ラインの電圧は、内蔵バッテリが無い場合には、内蔵バッテリの接点で回路が開いているので、外部バッテリを切り離した直後しばらくの間は、高い電圧を維持するのに対して、内蔵バッテリが有る場合には、内蔵バッテリの接点を介して回路が閉じているので、外部バッテリを切り離した直後、瞬時に電圧が低下する。
【００１９】
この特性を利用し、本発明の構成によれば、ガスタービン発電機の起動後に外部バッテリを切り離す直後において、前記内蔵バッテリ判定回路により、サーマル接点ｄがＯＮでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合、或いはサーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＦＦの場合に、「内蔵バッテリ有り」と判定し、サーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合に、「内蔵バッテリ無し」と判定する。
【００２０】
すなわち、内蔵バッテリが無い場合には、バッテリ電源ラインに電圧が残り、しばらくの間キースイッチがＣＬＯＳＥ（Ｈ）であると検知することを利用し、キースイッチおよびサーマルスイッチの状態の組合せによりバッテリの有無を判別する。
そして内蔵バッテリがある場合には充電を行い、無い場合には充電を行わないように制御する。
【００２１】
従って、内蔵バッテリが電圧が所定の閾値未満（例えば２０Ｖ未満）の場合でも充電可能となり、充電機能が改善され、発電機の始動性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明によるバッテリ充電装置の制御回路図である。この図において、本発明のバッテリ充電装置は、内蔵バッテリ１４及び／又は外部バッテリ１５が接続されガスタービン発電機１のスタータに直流電力を供給するバッテリ電源ライン２１と、内蔵バッテリ１４に接続されその電力で内蔵バッテリを検出するサーマルスイッチ１８とを備える。
【００２４】
さらに本発明のバッテリ充電装置は、サーマルスイッチ１８のＯＮ／ＯＦＦを検出するサーマル接点ｄと、バッテリ電源ライン２１の電圧を検出するバッテリ電圧接点ａと、内蔵バッテリ１４の有無を検出する内蔵バッテリ判定回路３０とを備える。
内蔵バッテリ判定回路３０は、ガスタービン発電機の起動後に外部バッテリを切り離す直後において、前記内蔵バッテリ判定回路により、サーマル接点ｄがＯＮでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合、或いはサーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＦＦの場合に、「内蔵バッテリ有り」と判定し、サーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合に、「内蔵バッテリ無し」と判定するようになっている。
【００２５】
さらに本発明のバッテリ充電装置は、起動したガスタービン発電機１から充電電力を供給する充電装置１１と、充電装置１１の出力をバッテリ電源ライン２１に切断可能に接続する充電用リレー３２とを備える。
内蔵バッテリ判定回路３０により、「内蔵バッテリ有り」と判定した場合には充電用リレー３２を接続して充電を開始し、「内蔵バッテリ無し」と判定した場合には充電用リレー３２を切断して充電を開始しないようになっている。
【００２６】
その他の構成は、図４と同様である。
【００２７】
図２は、従来のバッテリ充電装置の外部バッテリ切離し時の特性を示している。
図２（Ａ）は、内蔵バッテリ１４が有り（接続され）、かつその電圧が所定の閾値以上（例えば２０Ｖ以上）の場合である。
この場合には、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）では、内蔵バッテリ１４に接続されたサーマルスイッチ１８はその電力で内蔵バッテリ１４を検出しＯＮしている。この状態をＨ（又は１）とする。
また、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）では、バッテリ電源ライン２１に接続されたキースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、外部バッテリ１５の電圧を検出しＯＮしている。この状態をＨ（又は１）とする。
さらに、外部バッテリ１５の接続中、バッテリ電源ライン２１の電圧は、外部バッテリ１５の電圧であり、この状態をＨ（又は１）とする。
【００２８】
さらに図２（Ａ）において、外部バッテリ１５を切り離しても（図で右側）、サーマルスイッチ１８はＯＮ（Ｈ又は１）のままであり、キースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、ＯＮ（Ｈ又は１）のままであり、バッテリ電源ライン２１の電圧は、内蔵バッテリ１４の電圧となるが、依然としてＨ（又は１）を維持する。
従って、この状態で充電装置を運転し、充電装置１１で内蔵バッテリ１４に充電することができる。
【００２９】
図２（Ｂ）は、内蔵バッテリ１４が有り（接続され）、かつその電圧が所定の閾値未満（例えば２０Ｖ以下）の場合である。
この場合には、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）では、内蔵バッテリ１４に接続されたサーマルスイッチ１８はその電力で内蔵バッテリ１４を検出できずＯＦＦしている。この状態をＬ（又は０）とする。
また、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）は、バッテリ電源ライン２１に接続されたキースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、外部バッテリ１５の電圧を検出しＯＮ（Ｈ又は１）の状態にある。
さらに、外部バッテリ１５の接続中、バッテリ電源ライン２１の電圧は、外部バッテリ１５の電圧であり、Ｈ（又は１）の状態にある。
【００３０】
さらに図２（Ｂ）において、外部バッテリ１５を切り離しても（図で右側）、サーマルスイッチ１８はＯＦＦ（Ｌ又は０）のままであるが、キースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、内蔵バッテリ１５の電圧を検出して瞬時にＯＦＦ（Ｌ又は０）の状態になり、バッテリ電源ライン２１の電圧は、内蔵バッテリ１４の電圧（Ｌ又は０）となる。
従って、従来この状態では内蔵バッテリ１４が無い（外れている）状態と、単に電圧が低い場合とを判別できないため、充電装置を停止し、内蔵バッテリの充電はしないようになっていた。
【００３１】
図３は、本発明によるバッテリ充電装置の外部バッテリ切離し時の特性を示している。
図３（Ａ）は、図２（Ｂ）と同様に、内蔵バッテリ１４が有り（接続され）、かつその電圧が所定の閾値未満（例えば２０Ｖ以下）の場合である。
この場合には、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）では、図２（Ｂ）と同様に、内蔵バッテリ１４に接続されたサーマルスイッチ１８はその電力で内蔵バッテリ１４を検出できずＯＦＦ（Ｌ又は０）の状態である。
また、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）は、バッテリ電源ライン２１に接続されたキースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、外部バッテリ１５の電圧を検出しＯＮ（Ｈ又は１）の状態にある。
さらに、外部バッテリ１５の接続中、バッテリ電源ライン２１の電圧は、外部バッテリ１５の電圧であり、Ｈ（又は１）の状態にある。
【００３２】
さらに図３（Ａ）において、外部バッテリ１５を切り離しても（図で右側）、サーマルスイッチ１８はＯＦＦ（Ｌ又は０）のままであるが、キースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、内蔵バッテリ１５の電圧を検出して瞬時にＯＦＦ（Ｌ又は０）の状態（○で示す）になり、バッテリ電源ライン２１の電圧は、内蔵バッテリ１４の電圧（Ｌ又は０）となる（○で示す）。
【００３３】
従って、本発明の構成により、ガスタービン発電機の起動後に外部バッテリ１５を切り離す直後において、内蔵バッテリ判定回路３０により、サーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＦＦの場合に、「内蔵バッテリ有り」と判定する。
この判定に基づき、充電用リレー３２を接続して充電を開始すると、内蔵バッテリ１５の電圧上昇を検出してキースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、ＯＮ（Ｈ又は１）の状態になり、バッテリ電源ライン２１の電圧は、Ｈ又は１となる。
この状態でも、本発明の構成により、内蔵バッテリ判定回路３０により、サーマル接点ｄがＯＮでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合であり、「内蔵バッテリ有り」と判定し充電を継続できる。
【００３４】
一方、図３（Ｂ）は、内蔵バッテリ１４が無い（接続されていない）場合である。
この場合には、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）では、図３（Ａ）と同様に、内蔵バッテリ１４に接続されていないサーマルスイッチ１８はその電力で内蔵バッテリ１４を検出できずＯＦＦ（Ｌ又は０）の状態である。
また、外部バッテリ１５の接続中（図で左側）は、バッテリ電源ライン２１に接続されたキースイッチ１２及びバッテリ電圧接点ａは、外部バッテリ１５の電圧を検出しＯＮ（Ｈ又は１）の状態にある。
さらに、外部バッテリ１５の接続中、バッテリ電源ライン２１の電圧は、外部バッテリ１５の電圧であり、Ｈ（又は１）の状態にある。
【００３５】
さらに図３（Ｂ）において、外部バッテリ１５を切り離しても（図で右側）、サーマルスイッチ１８はＯＦＦ（Ｌ又は０）のままである。
しかしバッテリ電源ラインの電圧は、内蔵バッテリ１４が無い場合には、内蔵バッテリ１４の接点で回路が開いているので、外部バッテリ１５を切り離した直後しばらくの間は、高い電圧を維持する。すなわち、内蔵バッテリが無い場合には、バッテリ電源ライン２１に電圧が残り、しばらくの間キースイッチがＣＬＯＳＥ（Ｈ）であると検知する。
従って、本発明の内蔵バッテリ判定回路３０により、サーマル接点ｄがＯＦＦでかつバッテリ電圧接点ａがＯＮの場合であり、「内蔵バッテリ無し」と判定する。
【００３６】
従って、内蔵バッテリが電圧が所定の閾値未満（例えば２０Ｖ未満）の場合でも充電可能となり、充電機能が改善され、発電機の始動性も向上する。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるバッテリ充電装置の制御回路図である。
【図２】従来のバッテリ充電装置の外部バッテリ切離し時の特性図である。
【図３】本発明によるバッテリ充電装置の外部バッテリ切離し時の特性図である。
【図４】従来のガスタービン発電機の制御回路図である。
【図５】ガスタービン発電機の始動時の運転シーケンス図である。
【図６】充電装置の充電回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ガスタービン、２  発電機、３  電力変換部、
４  補機用発電機、５ａ，５ｂ  出力ライン、６  ベースライン、７  出力端子、
１０  コントローラ、１１  充電回路、１１ａ  トランジスタ、
１２  キースイッチ、１３  始動スイッチ、１４  内蔵バッテリ、
１５  外部バッテリ、ＳＷ１，ＳＷ２  リレースイッチ、
１６，１７  バッテリ切替リレー、１８  サーマルスイッチ、
２１  バッテリ電源ライン、２２  補機電源ライン、２３  サーマルスイッチライン、
３０  内蔵バッテリ判定回路、３２  充電用リレー、
【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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