发动机驱动型发电机的制作方法

1.本发明涉及发动机驱动型发电机。


背景技术：

2.发动机驱动型发电机(发动机驱动发电机)能由用户携带，并且作为休闲以及备用电源而被广泛使用。连接到发动机驱动型发电机的负荷既有停止的情况，也有从发动机驱动型发电机解除连接的情况。由于即使是在负荷停止或者未连接的期间，发动机也以怠速转速继续旋转，因此燃料被不必要地消耗。因此，专利文献1提出了根据负荷的有无而使发动机(即，engine)自动地起动或者停止的情况。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第5449014号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.在发动机停止的期间，发电机也停止。因此，专利文献1的发明采用了通过从直流电源向负荷施加直流电压而检测负荷的负荷检测电路。然而，专利文献1的发明难以检测阻抗高的负荷。因此，本发明的目的在于，即使是阻抗高的负荷也能检测，由此精度良好地再起动发动机。
8.用于解决问题的方法
9.本发明例如提供一种发动机驱动型发电机，其中，
10.所述发动机驱动型发电机具有：
11.发动机；
12.起动机，其起动所述发动机；
13.电源，其用于向所述起动机供给电力；
14.发电机，其由所述发动机驱动而进行发电；
15.逆变器，其具有将由所述发电机生成的交流变换为直流的第一变换电路和将所述直流变换为交流而供给至负荷的第二变换电路；
16.输出端，其从所述逆变器对所述负荷输出所述交流；
17.检测电路，其检测与所述输出端连接的所述负荷；以及
18.控制电路，其根据由所述检测电路检测到的负荷来停止或者起动所述发动机，
19.所述控制电路构成为，在所述发动机停止的期间，通过从所述电源向所述第二变换电路施加直流电压而使所述第二变换电路中生成交流，并且基于所述检测电路是否检测到负荷来决定是继续所述发动机的停止还是起动所述发动机。
20.发明效果
21.根据本发明，即使是阻抗高的负荷也能检测，由此精度良好地再起动发动机。
22.本发明的其他特征以及优点将通过参照附图的以下的说明而变得显而易见。需要说明的是，在附图中，对相同或同样的构成标注相同的附图标记。
附图说明
23.附图包含于说明书中，构成说明书的一部分并表示本发明的实施方式，附图与说明书的记述一起用于说明本发明的原理。
24.图1是说明发动机驱动型发电机的图。
25.图2是说明发动机驱动型发电机的图。
26.图3是说明发动机驱动型发电机的图。
27.图4是说明发动机驱动型发电机的图。
28.图5是表示运转模式的流程图。
29.图6是表示停止模式的流程图。
具体实施方式
30.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，以下的实施方式并不限定技术方案所涉及的发明，另外，实施方式中说明的特征的组合的全部并不限定于发明所必须的内容。也可以对在实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征进行任意组合。另外，对相同或同样的构成标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
31.在图1所示的发动机驱动型发电机100中，起动机101与发动机102的曲柄轴连结，通过起动机101使曲柄轴旋转，发动机102起动。发动机102在工作缸内燃烧燃料(例：汽油、天然气、氢)。曲柄轴(输出轴)与在工作缸内进行往复运动的活塞同步而旋转。在曲柄轴上连结有发电机103的转子。通过转子旋转，发电机103生成电力。发电机103的定子具有u绕组、v绕组、w绕组。u绕组、v绕组、w绕组与逆变器110内的整流电路111连接。整流电路111以及平滑电路112是将由发电机103生成的交流变换为直流的变换电路。具体而言，整流电路111将在u绕组、v绕组、w绕组中产生的交流进行整流而生成脉流。整流电路111也可以由电桥电路等构成，其中，所述电桥电路由多个整流元件(例：二极管、晶闸管、晶体管)构成。平滑电路112将脉流进行平滑而生成直流。平滑电路112例如能由电解电容器等构成。在此，被平滑后的直流电压也可以被称为dc链路电压或者dc总线电压。从平滑电路112输出的直流电压(dc总线电压)被输入至交流生成电路113。由交流生成电路113生成的交流电压从输出端115供给至负荷109。
32.逆变器控制电路117根据由电流检测电路114检测的负荷电流i2而控制交流生成电路113。逆变器控制电路117也可以由cpu(中央运算处理装置)、asic(特定用途集成电路)以及存储器等硬件构成。在以下说明的逆变器控制电路117的功能也可以通过cpu执行存储于存储器的控制程序来实现。当负荷电流i2变成零时，逆变器控制电路117停止交流生成电路113。交流生成电路113例如由基于多个fet(场效应晶体管)的混合电桥电路或者电桥电路等构成。在该情况下，逆变器控制电路117通过控制供给于各fet的栅极的控制信号(驱动信号)的打开期间，从而将交流电压维持在目标电压。逆变器控制电路117也可以将负荷电流i2的值发送至控制器120。电源电路116变换从发电机103或者dcdc转换器123供给的电压，由此生成逆变器控制电路117的动作电压。具体而言，电源电路116在发动机102旋转的
期间，变换由发电机103生成的交流而生成直流。电源电路116在发动机102停止的期间，变换在dcdc转换器123的变压器125的二次绕组中产生的交流而生成直流。
33.控制器120通过切换继电器105的打开和关闭，从而使起动机101旋转、停止。电池104是经由继电器105而向起动机101供给直流电压的蓄电池。电池104也可以通过由发电机103生成的电力而进行充电。由于该充电电路广为人知，因此未图示。
34.dcdc转换器123是将从电池104供给的电池电压vbat进行降压或者升压而生成电源电路116和cpu121的动作电压的变换电路。另外，dcdc转换器12是将电池电压vbat进行升压而生成模拟dc总线电压的变换电路。在dcdc转换器123中，驱动电路124是与变压器125的一次绕组连接并且对施加于一次绕组的电压进行开关的电路。变压器125具有一次绕组和两个二次绕组。在变压器125的一方的二次绕组上连接有电源电路116，在该二次绕组中产生的交流被供给至电源电路116。cpu121的电源电压也可以通过dcdc转换器123或者未图示的dcdc转换器来变换电池电压vbat而生成。整流平滑电路127与变压器125的另一方的二次绕组连接，将在该二次绕组中产生的交流进行整流以及平滑而生成直流电压(模拟dc总线电压)，并且经由开关130而将该直流电压施加至交流生成电路113的输入。该直流电压的电平是能够使交流生成电路113生成交流的足够的电平。cpu121在发动机102停止时打开开关130，在发动机102旋转时关闭开关130。换句话说，在发动机102的停止期间，交流生成电路113从dcdc转换器123被供给直流电压。在发动机102的动作期间，交流生成电路113从发电机103、整流电路111以及平滑电路112被供给直流电压。开关130也可以是半导体开关(晶体管)、继电器或者二极管。
35.cpu121是通过执行控制程序而控制继电器105以及开关130的中央运算处理装置(处理器电路)。cpu121也可以由单一的处理器电路、多个处理器电路、asic(特定用途集成电路)或者fpga(现场可编程门阵列)中的任一者构成。发动机驱动型发电机100具有发动机102旋转而使发电机103执行发电的发电模式(运转模式)、以及发动机102停止而使发电机103不执行发电的停止模式。cpu121在满足停止条件时，使发动机102停止。例如，通过切断供给至未图示的燃料泵的电力，发动机102停止。停止条件例如也可以是负荷电流i2成为小于预定阈值。或者，停止条件例如也可以是负荷电流i2成为小于预定阈值，并且电池电压vbat成为预定阈值以上。在电池电压vbat小于预定阈值的情况下(在充电不足的情况下)，cpu121有可能在发动机102停止的停止期间(停止模式)变得不能检测负荷109、变得不能通过起动机101起动发动机102。因此，cpu121也可以在电池104通过发电机103而进行了足够地充电后，使发动机102停止。
36.●
负荷的检测方法i
37.根据图1，当满足发动机102的再起动条件时，cpu121将开关130从打开切换为关闭，并且将继电器105从关闭切换为打开，由此使起动机101运转，再起动发动机102。需要说明的是，将开关130从打开切换为关闭的时机也可以是从平滑电路112输出的dc总线电压vdc达到目标电压而稳定后。在此，再起动条件也可以是电池电压vbat成为小于预定阈值。如图1所示，发动机102的停止中，整流平滑电路127生成直流电压而供给至交流生成电路113，交流生成电路113生成交流而供给至负荷109。因而，当在发动机102的停止中负荷109连接到输出端115时，负荷电流流向负荷109，由此电池电压vbat降低。因此，cpu121能够通过在发动机102的停止中监视电池电压vbat，从而检测或者识别负荷109连接到输出端115
的情况。
38.●
负荷的检测方法ii
39.图2表示基于从dcdc转换器123供给至交流生成电路113的模拟dc总线电压vdc的变化来检测负荷109的情况。在图2中，在与图1共同的项目中标注了相同的附图标记，并引用其说明。在发动机102的停止中，当负荷109连接到输出端115时，由于负荷电流流向负荷109，因此dc总线电压vdc降低。cpu121能够通过在发动机102的停止中监视dc总线电压vdc，从而检测或者识别负荷109连接到输出端115的情况。如图2所示，电压检测电路128连接于整流平滑电路127的输出端子与交流生成电路113的输入端子之间。因此，电压检测电路128检测从整流平滑电路127供给至交流生成电路113的模拟dc总线电压vdc而向cpu121报告dc总线电压vdc。实际上，与dc总线电压vdc成比例的检测电压经由光电耦合器等而施加至cpu121的端口。cpu121在dc总线电压vdc成为小于预定阈值时，判断为满足了再起动条件，将继电器105从关闭切换为打开。cpu121在dc总线电压vdc为预定阈值以上时，判断为未满足再起动条件，将继电器105维持关闭。
40.●
负荷的检测方法iii
41.图3表示通过在发动机102的停止中将模拟dc总线电压vdc输入至交流生成电路113，监视流向交流生成电路113的输入侧的电流，从而检测负荷109的情况。在图3中，在与图1或者图2共同的项目中标注了相同的附图标记，并引用其说明。在发动机102的停止中，当负荷109连接到输出端115时，负荷电流i2流向负荷109。当负荷电流i2流向负荷109时，从dcdc转换器123流向交流生成电路113的输入的电流(输入侧电流i1)也增加。因此，cpu121通过电流检测电路129来检测输入侧电流i1，并且基于输入侧电流i1的变化，检测或者识别在发动机102的停止中负荷109连接到输出端115的情况。例如，再起动必要条件也可以是输入侧电流i1成为预定阈值以上。
42.●
负荷的检测方法iv
43.图4是表示通过在发动机102的停止中将模拟dc总线电压vdc输入至交流生成电路113，监视从交流生成电路113流向负荷109的负荷电流i2，从而检测负荷109的情况。在图4中，在与图1至图3中的任一者共同的项目中标注了相同的附图标记，并引用其说明。在发动机102的停止中，当负荷109连接到输出端115时，负荷电流i2流向负荷109。电流检测电路114连接于交流生成电路113与负荷109之间，能够检测负荷电流i2。逆变器控制电路117与cpu121经由绝缘的通信电路(例：光电耦合器等)而连接。逆变器控制电路117经由绝缘的通信电路而将负荷电流i2的值通知给cpu121。cpu121基于负荷电流i2的变化，检测或者识别在发动机102的停止中负荷109连接到输出端115的情况。例如，再起动必要条件也可以是负荷电流i2成为预定阈值以上。
44.●
流程图
45.图5是表示运转模式的流程图。
46.在s501中，cpu121起动发动机102。例如，cpu121通过打开继电器105，从而将电池104与起动机101连接，使起动机101旋转。由此，发动机102开始旋转。
47.在s502中，cpu121检测负荷电流i2与电池电压vbat。负荷电流i2被电流检测电路114检测，经由逆变器控制电路117而输入至cpu121。
48.在s503中，cpu121基于负荷电流i2与电池电压vbat来判断是否满足了停止条件。
例如，在负荷电流i2成为小于阈值ith1，并且电池电压vbat为vth1以上的情况下，cpu121判断为满足了停止条件。当从输出端115取下负荷109、负荷109停止时，负荷电流i2成为小于阈值ith1。在负荷电流i2为阈值ith1以上的情况下，cpu121判断为未满足停止条件。在电池电压vbat小于vth1的情况下，cpu121也判断为未满足停止条件。在未满足停止条件的情况下，cpu121返回至s502。在满足了停止条件的情况下，cpu121进入s504。
49.在s504中，cpu121从运转模式(发电模式)迁移至停止模式。
50.图6是表示停止模式的流程图。
51.在s601中，cpu121使发动机102停止。例如，cpu121将继电器105从打开切换为关闭。进一步地，cpu121通过停止向发动机102的燃料供给而使发动机102停止。
52.在s602中，cpu121向逆变器110供给直流电压而开始负荷109的检测。例如，cpu121通过打开开关130，从而将由dcdc转换器123生成的模拟dc总线电压施加至交流生成电路113的输入总线。由此，交流生成电路113开始基于模拟dc总线电压的交流的生成。另外，cpu121为了检测负荷109连接到输出端115的情况，定期地监视电池电压vbat、dc总线电压vbus、输入侧电流i1或者负荷电流i2。负荷109电连接到输出端115的情况、以及物理连接到输出端115的负荷109从停止状态切换为运转状态的情况具有同样的意义。换句话说，即使是在负荷109物理连接到输出端115的情况下，也存在负荷109未电连接到发动机驱动型发电机100的情况。例如，存在负荷109的电源插头连接到输出端115，但负荷109的电源开关成为关闭的情况。因此，通常，负荷109连接到发动机驱动型发电机100(输出端115)是指，负荷109电连接到输出端115的情况。
53.在s603中，cpu121判断是否满足了再起动条件。例如，cpu121也可以在电池电压vbat成为小于预定阈值vth2时，判断为满足了再起动条件。或者，cpu121也可以在dc总线电压vbus成为小于预定阈值vth3时，判断为满足了再起动条件。或者，cpu121也可以在输入侧电流i1成为预定阈值ith2以上时，判断为满足了再起动条件。或者，cpu121也可以在负荷电流i2成为预定阈值ith3以上时，判断为满足了再起动条件。或者，再起动条件也可以是满足了这些四个条件中的两个条件、满足了四个条件中的三个条件、或者满足了四个条件的全部中的任一者。当未满足再起动条件时，cpu121返回至s602。当满足了再起动条件时，cpu121进入s604。
54.在s604中，cpu121迁移至运转模式。换句话说，cpu121进入s501，再起动发动机102。
55.《总结》
56.[观点1]
[0057]
如图1等所示，电池104是用于向起动发动机的起动机101供给电力的电源(例：直流电源、二次电池)的一个例子。发电机103是由发动机102驱动而进行发电的发电机的一个例子。逆变器110是具有将由发电机103生成的交流变换为直流的第一变换电路(例：整流电路111、平滑电路112)和将直流变换为交流而供给至负荷的第二变换电路(例：交流生成电路113)的逆变器的一个例子。输出端115是从逆变器110对负荷109输出交流的输出端的一个例子。电流检测电路114、电流检测电路129、电压检测电路122、电压检测电路128是检测连接到输出端115的负荷109的检测电路的一个例子。控制器120以及cpu121是根据由检测电路检测的负荷来停止或者起动发动机102的控制电路的一个例子。控制电路(例：cpu121)
构成为，在发动机102停止的期间，通过从电源向第二变换电路施加直流电压而使第二变换电路中生成交流。进一步地，控制电路(例：cpu121)构成为，基于检测电路是否检测了负荷来决定是继续发动机102的停止还是起动发动机102。根据本实施方式，cpu121通过在发动机102的停止期间从输出端115输出交流，从而不仅能够检测阻抗低的负荷109，即使是阻抗高的负荷109也能进行检测。由此，由于cpu121能够在发动机102的停止期间精度良好地检测连接有负荷109，因此能精度良好地再起动发动机102。另外，由于负荷109的检测精度提高，因此能够精度良好地维持发动机102的停止。这将能够减少因发动机102的燃料的消耗。
[0058]
[观点2]
[0059]
电压检测电路128是检测输入至第二变换电路的电压的电压检测电路的一个例子。控制电路(例：cpu121)也可以构成为，在发动机102的停止期间，基于由电压检测电路检测的朝向第二变换电路的输入电压的变化来决定是继续发动机102的停止还是起动发动机102。当负荷109连接到输出端115时，由于电流从第二变换电路流向负荷109，因此第二变换电路的输入电压降低。换句话说，能通过监视朝向第二变换电路的输入电压的变化，从而精度良好地检测负荷109相对于输出端115的连接。
[0060]
[观点3]
[0061]
电压检测电路122是检测电源的电源电压(例：vbat)的电压检测电路的一个例子。控制电路(例：cpu121)也可以在发动机102的停止期间，基于由电压检测电路检测的电源电压的变化来决定是继续发动机的停止还是起动发动机。当负荷109连接到输出端115时，由于电流从第二变换电路流向负荷109，因此电池104的端子间电压(电源电压)降低。换句话说，能通过监视电池104的电源电压的变化，从而精度良好地检测负荷109相对于输出端115的连接。
[0062]
[观点4]
[0063]
电流检测电路129是检测从电源流向第二变换电路的电流的电流检测电路的一个例子。控制电路(例：cpu121)在发动机102停止的期间，从电源向第二变换电路施加直流电压，由此使第二变换电路中生成交流。控制电路(例：cpu121)也可以基于由电流检测电路检测的电流的变化来决定是继续发动机102的停止还是起动发动机102。当通过向输出端115施加交流电压，从而使负荷109连接到输出端115时，电流从电源(例：电池104、dcdc转换器123)流向第二变换电路。因此，cpu121通过监视该电流，从而能在发动机102的停止期间精度良好地检测负荷109连接到输出端115的情况。
[0064]
[观点5]
[0065]
电流检测电路114是检测从第二变换电路流向负荷109的电流的电流检测电路的一个例子。控制电路(例：cpu121)在发动机102停止的期间，从电源向第二变换电路施加直流电压，由此使第二变换电路中生成交流。控制电路(例：cpu121)也可以基于由电流检测电路检测的电流的变化来决定是继续发动机102的停止还是起动发动机102。当通过向输出端115施加交流电压，从而使负荷109连接到输出端115时，电流从第二变换电路流向负荷109。因此，cpu121通过监视该电流，从而能在发动机102的停止期间精度良好地检测负荷109连接到输出端115的情况。
[0066]
[观点6]
[0067]
dcdc转换器123是设置于电源与第二变换电路之间并且将从电源供给的直流的电
源电压变换为朝向第二变换电路的直流的输入电压的第三变换电路的一个例子。朝向第二变换电路(例：交流生成电路113)的直流的输入电压是能够通过第二变换电路输入该直流的输入电压而生成交流的直流电压。在第三变换电路输出交流电压时需要的、第三变换电路的输入电压中，有时存在下限电压。在该情况下，谋求输入至第二变换电路的直流的输入电压成为下限电压以上。
[0068]
[观点7]
[0069]
控制电路(例：cpu121)在发动机102从停止状态迁移至运转状态时，停止电力从电源向第二变换电路的供给。这是因为在发动机102旋转时，发电机103向第二变换电路供给电力。另一方面，控制电路(例：cpu121)构成为，当发动机102从运转状态迁移至停止状态时，开始电力从电源向第二变换电路的供给。
[0070]
本发明并不限定于上述的实施方式，能够在发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

技术特征：
1.一种发动机驱动型发电机，其中，所述发动机驱动型发电机具有：发动机；起动机，其起动所述发动机；电源，其用于向所述起动机供给电力；发电机，其由所述发动机驱动而进行发电；逆变器，其具有将由所述发电机生成的交流变换为直流的第一变换电路和将所述直流变换为交流而供给至负荷的第二变换电路；输出端，其从所述逆变器对所述负荷输出所述交流；检测电路，其检测与所述输出端连接的所述负荷；以及控制电路，其根据由所述检测电路检测到的负荷来停止或者起动所述发动机，所述控制电路构成为，在所述发动机停止的期间，通过从所述电源向所述第二变换电路施加直流电压而使所述第二变换电路中生成交流，并且基于所述检测电路是否检测到负荷来决定是继续所述发动机的停止还是起动所述发动机。2.根据权利要求1所述的发动机驱动型发电机，其中，所述检测电路具有检测输入至所述第二变换电路的电压的电压检测电路，所述控制电路构成为，在所述发动机停止的期间，通过从所述电源向所述第二变换电路施加直流电压而使所述第二变换电路中生成交流，并且基于由所述电压检测电路检测的朝向所述第二变换电路的输入电压的变化来决定是继续所述发动机的停止还是起动所述发动机。3.根据权利要求1所述的发动机驱动型发电机，其中，所述检测电路具有检测所述电源的电源电压的电压检测电路，所述控制电路构成为，在所述发动机停止的期间，通过从所述电源向所述第二变换电路施加直流电压而使所述第二变换电路中生成交流，并且基于由所述电压检测电路检测的所述电源电压的变化来决定是继续所述发动机的停止还是起动所述发动机。4.根据权利要求1所述的发动机驱动型发电机，其中，所述检测电路具有检测从所述电源流向所述第二变换电路的电流的电流检测电路，所述控制电路构成为，在所述发动机停止的期间，通过从所述电源向所述第二变换电路施加直流电压而使所述第二变换电路中生成交流，并且基于由所述电流检测电路检测的电流的变化来决定是继续所述发动机的停止还是起动所述发动机。5.根据权利要求1所述的发动机驱动型发电机，其中，所述检测电路具有检测从所述第二变换电路流向所述负荷的电流的电流检测电路，所述控制电路构成为，在所述发动机停止的期间，通过从所述电源向所述第二变换电路施加直流电压而使所述第二变换电路中生成交流，并且基于由所述电流检测电路检测的电流的变化来决定是继续所述发动机的停止还是起动所述发动机。6.根据权利要求1至5中任一项所述的发动机驱动型发电机，其中，所述发动机驱动型发电机还具有第三变换电路，该第三变换电路设置于所述电源与所述第二变换电路之间，并且将从所述电源供给的直流的电源电压变换为朝向所述第二变换电路的直流的输入电压，
所述朝向所述第二变换电路的直流的输入电压是如下的直流电压：所述第二变换电路通过输入该直流的输入电压而能够生成交流。7.根据权利要求1至6中任一项所述的发动机驱动型发电机，其中，所述控制电路构成为，当所述发动机从停止状态迁移至运转状态时，停止电力从所述电源向所述第二变换电路的供给，当所述发动机从所述运转状态迁移至所述停止状态时，开始电力从所述电源向所述第二变换电路的供给。

技术总结
电源能够向起动发动机的起动机供给电力。逆变器与由发动机驱动而进行发电的发电机连接。逆变器具有将由发电机生成的交流变换为直流的第一变换电路和将直流变换为交流而供给至负荷的第二变换电路。输出端从逆变器对负荷输出交流。检测电路检测与输出端连接的负荷。控制电路根据由检测电路检测到的负荷而停止或者起动发动机。控制电路在发动机停止的期间，通过从电源向第二变换电路施加直流电压而使第二变换电路中生成交流。控制电路构成为，基于检测电路是否检测到负荷来决定是继续发动机的停止还是起动发动机。动机的停止还是起动发动机。动机的停止还是起动发动机。


技术研发人员：尾上裕一
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：2021.01.27
技术公布日：2023/9/23