ハイブリッド発電機セット
【課題】エンジンと発電機を有し、負荷源に電力供給する携帯型発電機システムを提供する。
【解決手段】エンジンは、発電機を駆動させ、発電機交流電力出力を供給する。エネルギ貯蔵システムは、エネルギ貯蔵システム直流電力出力を供給する。第１のインバータは、発電機に接続され、発電機交流電力出力を受け取り、直流電力出力を供給する。第２のインバータは、第１のインバータ及びエネルギ貯蔵システムに接続され、第１のインバータからの直流電力出力とエネルギ貯蔵システムの直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給する。第１の電力モードは、発電機が負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、エネルギ貯蔵システムが追加の第１のエネルギ貯蔵システム電力出力レベルを供給し、負荷源の特定の所要電力を満たすことを含む。
【解決手段】エンジンは、発電機を駆動させ、発電機交流電力出力を供給する。エネルギ貯蔵システムは、エネルギ貯蔵システム直流電力出力を供給する。第１のインバータは、発電機に接続され、発電機交流電力出力を受け取り、直流電力出力を供給する。第２のインバータは、第１のインバータ及びエネルギ貯蔵システムに接続され、第１のインバータからの直流電力出力とエネルギ貯蔵システムの直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給する。第１の電力モードは、発電機が負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、エネルギ貯蔵システムが追加の第１のエネルギ貯蔵システム電力出力レベルを供給し、負荷源の特定の所要電力を満たすことを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電子発電機セットに関し、特に、エンジンと発電機を有する電子発電機を備えた携帯型発電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭用、又は大規模なものでは例えば病院等の商業ビル用のエネルギ貯蔵システム及び携帯型（又は補助）電力システムが知られている。また、補助電源システムは、照明、音響システム、遊園地の乗り物、現場使用の機械装置若しくは工具、又は携帯緊急システム等の多くの種類の機器の電力供給に用いることができる。電力システムは、エンジンと発電機の組み合わせ（発電機セットとも呼ぶ）を含んでもよく、この組み合わせは電圧出力を発生させる発電機を駆動するディーゼル又はガソリンエンジンを含んでもよい。
【０００３】
他の電力システムは、電源として直接用いられる太陽光発電の使用を含んでもよく、地域の送電網、例えば電力会社系統に還元してもよい。別の電力システムは、ディーゼル発電機セット又はエンジン発電機セットを含んでもよい。発電機は、負荷源に電力供給するために、接続函やバスバーに交流（ＡＣ）電力を供給する。このようなシステムでは、調整器（レギュレータ）又は調速機（ガバナ）、及び発電機電圧調整器を用いて、一定のエンジン速度でエンジンを作動させる必要がある。通常、システムには、電源障害があった場合に商用電源から負荷（又は電気機器：load）を接続解除し、発電機を負荷に接続する切替えスイッチが必要である。更に、通常、発電機は、適切な周波数で電力を供給するために所定の速度でエンジンを作動させる必要がある。所定の負荷に最適な速度でエンジンが作動しない場合には、エンジン効率が非常に悪くなることがある。
【０００４】
例えば、一般的な同期発電機セットでは、必要な周波数６０Ｈｚの出力電圧を発生させるために、固定速度（通常、１８００又は３６００ＲＰＭ（回転数／分））でエンジンを動作させなければならない。出力負荷が低い場合又は出力負荷が無い場合には、エンジンを中速から高速に維持するために燃料消費の大半が必要とされ、システムが非常に非効率的となる。さらに、公知の発電機セットでは、電力システムが大きなモータ又は発熱体等から高い瞬間的負荷を受けた場合には、エンジンが瞬時に反応することができず、電圧調整システムによっては周波数や場合によっては電圧も瞬間的に降下する、という別の欠点がある。
【０００５】
したがって、既存のシステムよりも効率的な、携帯型発電機セットに電力を供給するシステム及び方法が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、負荷源に電力供給する携帯型発電機システムは、エンジンと発電機を含む。エンジンは、発電機を駆動させ、発電機交流（ＡＣ）電力出力を供給する。エネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）は、ＥＳＳ直流（ＤＣ）電力出力を供給する。第１のインバータは、発電機に接続され、発電機ＡＣ電力出力を受け取り、ＤＣ電力出力を供給する。第２のインバータは、第１のインバータ及びＥＳＳに接続され、第１のインバータからのＤＣ電力出力とＥＳＳのＤＣ電力出力を受け取り、ＡＣ電力出力を供給する。第１の電力モードは、発電機が負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、ＥＳＳが追加の第１のＥＳＳ電力出力レベルを供給し、負荷源の特定の所要電力を満たすことを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面と合わせて以下の例示的実施の形態の詳細な説明を読むことで、明らかとなるであろう。図面は、当業者が詳細な説明と併せて本発明を理解しやすいように明瞭にするためのものであって、図面の様々な形状は原寸に比例していない。
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る発電機システムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、追加の構成要素を更に含む、図１に示す発電機システムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示すように、本発明の実施の形態において、携帯型発電機システム１０は、負荷源（電気機器）１４に電力を供給する。システム１０は、発電機２２から交流（ＡＣ）電力出力２４を供給するために発電機２２に動力を供給するモータ又はエンジン２１、例えばディーゼルエンジンを含む発電機セット２０を含む。例えば、発電機２２は磁石発電機であってもよい。エネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）３０は、ＥＳＳ３０からの直流（ＤＣ）電力出力３４を供給するものである。ＥＳＳ３０は、リチウムイオン電池を含んでもよい。第１のインバータ４０は、ＡＣ電力出力２４を受け取るように発電機２２に接続され、ＤＣ電力出力４４を供給する。第１のインバータ４０からのＤＣ電力出力４４でＥＳＳ３０を再充電してもよい。これにより、発電機システム１０は、ハイブリッド発電機とみなすことができる。あるいは、ＥＳＳ３０は、ウルトラキャパシタ、鉛酸蓄電池又はその他のエネルギ貯蔵媒体を含んでもよい。ウルトラキャパシタは、スーパーキャパシタ、スーパーコンデンサ又は電気化学二重層キャパシタとしても知られ、比較的高エネルギ密度の電気化学キャパシタを備える電気二重層コンデンサ（electric double-layer capacitor：ＥＤＬＣ）を含んでもよい。
【００１０】
第２のインバータ５０は、共通の電気バス６０を介してＥＳＳ３０及び発電機２２に接続され、第１のインバータ４０及びＥＳＳ３０からＤＣ電力出力４４、３４を受け取り、統合されたＡＣ電力出力５４として供給する。システム１０は、いくつかの操作モードで作動させることができる。第１の電力モード９０は、発電機２２が負荷源１４の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持することを含む。あるいは、エンジン２１は、負荷源１４の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで増速することができる。更に、ＥＳＳ３０は、負荷源１４の特定の所要電力のために追加の第１のＥＳＳ電力出力レベルを供給する。発電機セット２０の通常動作時には、必要に応じてＤＣ電力出力４４を用いてＥＳＳ３０を再充電することができる。
【００１１】
一例として、システム１０は、ＥＳＳ３０が負荷源１４に電力を供給する必要がないとき、負荷源１４の全ての所要電力を供給する発電機セット２０を含む。ただし、ＥＳＳ３０は、負荷源１４が遷移（過渡）電力を必要とするとき又は高電力を必要とするときに、追加の電力をいつでも供給することができる。それにより、システム１０では、電力の質を維持しながらエンジン効率を最大化するために、変速発電機セット２０とＥＳＳ３０を組み合わせている。第１のインバータ４０は、発電機２２用にＡＣからＤＣへ変換する機能を有するため、発電機インバータと称することもできる。また、第２のインバータ５０は、系統（グリッド）電力供給と同等のＡＣ電力を供給することから、グリッド・インバータと称することもできる。
【００１２】
システム１０は、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体８６に格納されたコンピュータ・プログラム８４を有するコンピュータ８２を含むシステム制御装置８０を含んでもよく、コンピュータ８２は、コンピュータ・プログラム８４のステップを実行するプロセッサ８８を含む。システム制御装置８０は、ネットワーク又はインターネットと通信するためのネットワーク接続８９を含んでもよい。システム制御装置８０は、複数の電力モードの選択的な開始を含む、発電機２２とＥＳＳ３０からの統合した電力出力５４の管理を行うことができる。このように、システム制御装置８０は、システム１０やあらゆるユーザ・インターフェース機能の全体的な監視制御を行い、システム１０が電力モードを提供できるようにする。
【００１３】
本発明の別の実施の形態において、第２の電力モード９２は、エンジン２１と発電機２２の停止を含む。ＥＳＳ３０のみで負荷要求に対応することができる場合、及び、発電機セット２０の作動によりいかなる速度でもエンジン２１が非効率的に作動する場合に、第２の電力モード９２は実行される。このように、システム制御装置８０は、エンジン２１が特定の効率を下回った場合及び／又は発電機２２が所定の低電力出力を満たす必要がある場合に、第２の電力モード９２を実行することができる。ＥＳＳ３０は、負荷源１４の特定の所要電力に相当する特定のＥＳＳ電力出力レベルを維持する。エンジン２１及び発電機２２は、所定のＥＳＳ放電レベルに達したとき、再び作動させることができ、発電機２２が電力出力を供給してＥＳＳ３０を再充電する。
【００１４】
この結果、非常に低い負荷状態においては、エンジン効率が悪いとき、例えばアイドリング速度で、システム１０はエンジン２１を完全に停止し、ＥＳＳ３０のみから出力電力を供給する。ＥＳＳ３０が所定の放電レベルに達すると、システム１０は、エンジン２１を自動的に再始動させ、負荷源１４への電力供給とＥＳＳ３０の充電を同時に行うことにより効率的動作点（efficient load point）でエンジン２１を作動させる。システム１０の利点の１つはエンジン整備の軽減であり、これは３つの要素による。第１に、エンジンの毎分回転数（ＲＰＭ）が広範囲の負荷状態において低減されるため、所定の運転間隔におけるエンジンの総回転数が低減される。第２の電力モード９２では、一定の負荷条件下ではエンジン動作をやめ、エンジン摩耗を更に軽減している。電力モード９０及び９２のいずれにおいても、エンジン２１は、ＥＳＳ３０によって高ストレス遷移状態から分離される。エンジン２１の最適なＲＰＭ範囲は、エンジン製造業者に確認することができる。本発明のシステム１０を用いることで、エンジン２１を最適なＲＰＭ範囲に維持することができる。なぜなら、負荷を急増させる際にＥＳＳ３０が電力供給に用いられ、低出力要求時にエンジン２１を停止することができるので、システム１０は、エンジン２１を大部分の時間において最適なＲＰＭ範囲に維持し、システム１０の全体効率を上げることができるからである。
【００１５】
第１の電力モード９０及び第２の電力モード９２のいずれにおいても、ＥＳＳ３０は、負荷源１４からの遷移（過渡）電力要求（又は所要電力の急増）に応えることができる。エンジン２１は、負荷源１４の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで増速することができる。これにより、エンジン２１を徐々に又は段階的に増速する、即ち、その速度（ＲＰＭ）を上げることにより、新たな負荷に対応することができる。ディーゼルエンジンは、負荷の下にある遷移段階では非効率的なので、上記はディーゼルエンジン用の公知のシステムに勝る利点である。このように、ディーゼルエンジンの緩やかな遷移を可能とすることで、本発明のシステム１０は、エンジン２１を高効率に維持することができる。
【００１６】
システム１０は、HybriGen（商標）のシステムに組み込むことができる。システム１０の利点の１つは、システム１０が第２のインバータ５０を電子的に用いて出力電圧及び周波数を発生させることにより、システム１０は、現在の負荷で最も効率的な選択速度でエンジン２１を動作させることができる点にある。発電機２２に接続された第１のインバータ４０により、システム１０は、エンジン２１の速度と関係なく適切なＤＣ電圧を維持することができる。システム１０は、非常に安定した電圧調整及び周波数調整を行って、エンジン速度を変化させることができ、一例においては、第２の電力モード９２のようにアイドリング状態で動作を行う又は完全に停止することができる。
【００１７】
システム１０をバッテリのＥＳＳ３０（ウルトラキャパシタ系でもよい）と統合することで、システム１０は、高い遷移（過渡）負荷を受けた場合でも、質の高い電圧調整及び周波数調整を維持することができる。ＥＳＳ３０は、瞬間的な高負荷に直ちに応答し、出力での電圧調整及び周波数調整を維持することができる。ＥＳＳ３０が出力を維持する一方で、エンジン２１の出力を新たな負荷レベルまで徐々に上げることができる。高遷移状態では、ディーゼル及びその他の内燃エンジンの効率は非常に低いため、これにより更に効率が高まる。
【００１８】
送電網７８から供給される負荷源１４への系統電力７９が停電している間に電力供給する既知のバックアップ発電機システムでは、発電機を始動し特定の速度まで上げ、住宅や建物、例えば病院と送電網の接続を切り、発電機を住宅等と接続する。通常、発電機内には電気回路があり、電圧を適切なレベル、例えば１１５ボルトに保つ。エンジンを作動させ続け、適切な速度に保ち、周波数を６０Ｈｚに維持するスロットル制御もある。例えば、ディーゼルエンジンを約３６０ｒｐｍで作動させて６０Ｈｚの周波数を維持し、約１００，０００ワットの電力としてもよい。しかし、負荷電力要求は発電機から約１０，０００ワットの使用のみを必要とする場合があり、発電機が最適なレベルで動作せず、換言すればその機能の一部のみを使うので、燃費が悪くなる。
【００１９】
本発明のシステム１０では、エンジン２１は低ＲＰＭに減速し、その結果、発電機２２は負荷源１４の所要電力に比例して電力を出力する。システム１０は、第１のインバータ４０を用いてＤＣ出力４４を生成し、ＥＳＳ３０に電圧を供給する。第２のインバータ５０は、負荷源１４が必要とする出力電力レベル及び周波数を提供する。更に、負荷が急激に変化すれば、エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）２１が新たな速度（ＲＰＭ）に増速し、発電機２２からの電力出力が上がるまで、発電機２２に加えてＥＳＳ３０が補助電源として機能する。その結果、システム１０は、エンジン２１を最適な速度で動作させ、必要な電圧出力を供給することができる。
【００２０】
第２の電力モード９２では、エンジン２１は停止し、システム電力出力はＥＳＳ３０のみからとなる。このように、システム１０は、要求された電圧出力に必要な速度（ＲＰＭ）でエンジン２１を動作させるか、又はエンジン２１を停止して、システム１０全体の効率を高める。第２のインバータ５０は、発電機２２を低速にすることができる。例えば、負荷源１４がシステム１０から３０キロワットの電力を必要とする場合、発電機２２が３０キロワットの電力を供給するようにエンジン２１の速度を落とし、第１のインバータ４０がＡＣ電力出力（出力電圧）２４を取り込み、これをバッテリのＤＣ電圧レベル４４まで高める。そして、第２のインバータ５０が、この第１のインバータ４０及びＥＥＳ３０からのＤＣ出力レベルを取り込み、電圧及び周波数を調整したＡＣ電力出力５４に変換する。これにより、システム１０は、所望の発電に必要な速度でエンジン２１を動作させることができ、よって、エンジン２１に必要な燃料を少なくすることができる。
【００２１】
更に具体的に、発電機２２は、電圧がエンジン２１の速度と比例し、エネルギ出力がエンジン２１のＲＰＭと比例する磁石発電機であってもよい。発電機２２と再充電可能なバッテリシステム設計上の制約により、発電機２２のＡＣ出力２４は、常にＥＳＳ３０（又はバッテリパック）の最小電圧未満である。システム１０では、第１のインバータ４０がＡＣ出力２４を受け取り、これをＥＳＳ（バッテリ）３０の電圧と同等のＤＣ出力４４に変換する。第１のインバータ４０が電力供給してＥＳＳ３０を充電する一方で、第２のインバータ５０は、必要に応じて負荷源１４にＡＣ出力５４を供給する。更に、第１のインバータ４０は、受け取ったＡＣ電力２４の全て又は一部をＥＳＳ３０に供給する一方で、ＤＣ電力出力４４を介して発電機２２からの全ての余剰のＡＣ電力２４を第２のインバータ５０に供給することができる。本発明の代替的な実施の形態では、第２のインバータ５０は、必要に応じて負荷源１４にＡＣ出力５４を供給し、第２のインバータ５０と負荷源１４の間の接続ポイント７０を介して送電網７８にＡＣ電力５５を供給する。
【００２２】
図１と同じ要素に同一の符号を付した図２に示すように、本発明の代替的な実施の形態では、システム１００が、構成要素群として点線で囲んだ任意の構成要素を含んでいる。構成要素群１１０により、送電網７８（例えば、電力会社系統）から接続ポイント１１８を介した電力系統接続１１２を用いて第１のインバータ４０を動作させることができる。送電網７８は、多数の発電機を有する遠隔設備等の地元の送電網、又は、地方公共事業等のその他の供給源による交流電源を含んでもよい。図２のシステム１００では、電力系統接続１１２は、発電機セット２０と選択的に置換することができ、システム１００は、エンジン／発電機セット２０を用いたシステム１０で上述した全ての特徴を持つことができる。送電網７８からの電力が中断した場合には、システム１００は、電力系統接続１１２からエンジン／発電機セット２０に自動的に切り替え、エンジン２１を始動させる。この移行に必要な期間では、ＥＳＳ３０が負荷所要電力を供給するため、負荷源１４への電力供給は中断されない。
【００２３】
構成要素群１４０は、共通のＤＣバス６０に補充の太陽エネルギを追加するために使用可能な太陽光発電（ＰＶアレイ）入力１４４とＤＣ／ＤＣコンバータ１４８を含む。太陽エネルギは、ＥＳＳ３０を充電し及び／又はＡＣ負荷１４の所要電力を部分的又は完全に満たすために用いることができる。構成要素群１６０は、２８ＶのＤＣ電力出力１６４を供給する任意のＤＣ／ＤＣコンバータ１６２を含む。
【００２４】
図２に示される切替えスイッチ１１３は、必要な場合に、送電網７８から負荷源１４の接続を切断し、発電機セット２０を負荷源１４に接続するために用いてもよい。例えば、切替えスイッチ１１３は、送電網７８の電力が低下したときに、第１のインバータ４０に供給される電力を送電網７８の電力から発電機セット２０の電力に自動的に切替えることを可能にする。また、図２に示される２つのフィルタ１１４，１１５は、送電網７８の電力又は負荷源１４に加えられる高調波歪みを許容しうるレベルまで減少させるように電力を調節する。更に、図２に示されるΔ／Ｙ結線ボックス１１６，１１７（入力及び出力の両方に適用される）は、送電網７８、負荷源１４、第１及び第２のインバータ４０，５０、及びエネルギ貯蔵システム３０の間の直流的絶縁を提供する。Δ／Ｙ結線ボックス１１６，１１７の構成はまた、必要なときに、送電網７８及び／又は負荷源１４に対するニュートラル接続を提供する。また、外部電力サービスにとって適切であれば、Δ／Δ結線変圧器を用いてもよい。
【００２５】
本発明を、特に好適な実施の形態に関し示し、説明してきたが、本願の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における変更を行うことができるということは当業者に理解されるであろう。従って、本発明は、本明細書に開示および図示された形態及び詳細そのものに限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
【符号の説明】
【００２６】
１０・・・携帯型発電機システム、１４・・・負荷源、２０・・・発電機セット、２１・・・モータ又はエンジン、２２・・・発電機、２４・・・交流（ＡＣ）電力出力、３０・・・エネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）、３４・・・直流（ＤＣ）電力出力、４０・・・第１のインバータ、４４・・・ＤＣ電力出力、５０・・・第２のインバータ、５４・・・ＡＣ電力出力、５５・・・ＡＣ電力、６０・・・電気バス、７０，１１８・・・接続ポイント、７８・・・送電網、７９・・・系統電力、８０・・・システム制御装置、８２・・・コンピュータ、８４・・・コンピュータ・プログラム、８６・・・非一時的コンピュータ読み取り可能媒体、８８・・・プロセッサ、８９・・・ネットワーク接続、９０・・・第１の電力モード、９２・・・第２の電力モード、１００・・・システム、１１０・・・構成要素群、１１２・・電力系統接続、１１３・・・切替えスイッチ、１１４，１１５・・・フィルタ、１１６，１１７・・・Δ／Ｙ結線ボックス、１４０・・・構成要素群、１４４・・・太陽光発電入力、１４８・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６０・・・構成要素群、１６２・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６４・・・ＤＣ電力出力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電子発電機セットに関し、特に、エンジンと発電機を有する電子発電機を備えた携帯型発電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭用、又は大規模なものでは例えば病院等の商業ビル用のエネルギ貯蔵システム及び携帯型（又は補助）電力システムが知られている。また、補助電源システムは、照明、音響システム、遊園地の乗り物、現場使用の機械装置若しくは工具、又は携帯緊急システム等の多くの種類の機器の電力供給に用いることができる。電力システムは、エンジンと発電機の組み合わせ（発電機セットとも呼ぶ）を含んでもよく、この組み合わせは電圧出力を発生させる発電機を駆動するディーゼル又はガソリンエンジンを含んでもよい。
【０００３】
他の電力システムは、電源として直接用いられる太陽光発電の使用を含んでもよく、地域の送電網、例えば電力会社系統に還元してもよい。別の電力システムは、ディーゼル発電機セット又はエンジン発電機セットを含んでもよい。発電機は、負荷源に電力供給するために、接続函やバスバーに交流（ＡＣ）電力を供給する。このようなシステムでは、調整器（レギュレータ）又は調速機（ガバナ）、及び発電機電圧調整器を用いて、一定のエンジン速度でエンジンを作動させる必要がある。通常、システムには、電源障害があった場合に商用電源から負荷（又は電気機器：load）を接続解除し、発電機を負荷に接続する切替えスイッチが必要である。更に、通常、発電機は、適切な周波数で電力を供給するために所定の速度でエンジンを作動させる必要がある。所定の負荷に最適な速度でエンジンが作動しない場合には、エンジン効率が非常に悪くなることがある。
【０００４】
例えば、一般的な同期発電機セットでは、必要な周波数６０Ｈｚの出力電圧を発生させるために、固定速度（通常、１８００又は３６００ＲＰＭ（回転数／分））でエンジンを動作させなければならない。出力負荷が低い場合又は出力負荷が無い場合には、エンジンを中速から高速に維持するために燃料消費の大半が必要とされ、システムが非常に非効率的となる。さらに、公知の発電機セットでは、電力システムが大きなモータ又は発熱体等から高い瞬間的負荷を受けた場合には、エンジンが瞬時に反応することができず、電圧調整システムによっては周波数や場合によっては電圧も瞬間的に降下する、という別の欠点がある。
【０００５】
したがって、既存のシステムよりも効率的な、携帯型発電機セットに電力を供給するシステム及び方法が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、負荷源に電力供給する携帯型発電機システムは、エンジンと発電機を含む。エンジンは、発電機を駆動させ、発電機交流（ＡＣ）電力出力を供給する。エネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）は、ＥＳＳ直流（ＤＣ）電力出力を供給する。第１のインバータは、発電機に接続され、発電機ＡＣ電力出力を受け取り、ＤＣ電力出力を供給する。第２のインバータは、第１のインバータ及びＥＳＳに接続され、第１のインバータからのＤＣ電力出力とＥＳＳのＤＣ電力出力を受け取り、ＡＣ電力出力を供給する。第１の電力モードは、発電機が負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、ＥＳＳが追加の第１のＥＳＳ電力出力レベルを供給し、負荷源の特定の所要電力を満たすことを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面と合わせて以下の例示的実施の形態の詳細な説明を読むことで、明らかとなるであろう。図面は、当業者が詳細な説明と併せて本発明を理解しやすいように明瞭にするためのものであって、図面の様々な形状は原寸に比例していない。
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る発電機システムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、追加の構成要素を更に含む、図１に示す発電機システムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示すように、本発明の実施の形態において、携帯型発電機システム１０は、負荷源（電気機器）１４に電力を供給する。システム１０は、発電機２２から交流（ＡＣ）電力出力２４を供給するために発電機２２に動力を供給するモータ又はエンジン２１、例えばディーゼルエンジンを含む発電機セット２０を含む。例えば、発電機２２は磁石発電機であってもよい。エネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）３０は、ＥＳＳ３０からの直流（ＤＣ）電力出力３４を供給するものである。ＥＳＳ３０は、リチウムイオン電池を含んでもよい。第１のインバータ４０は、ＡＣ電力出力２４を受け取るように発電機２２に接続され、ＤＣ電力出力４４を供給する。第１のインバータ４０からのＤＣ電力出力４４でＥＳＳ３０を再充電してもよい。これにより、発電機システム１０は、ハイブリッド発電機とみなすことができる。あるいは、ＥＳＳ３０は、ウルトラキャパシタ、鉛酸蓄電池又はその他のエネルギ貯蔵媒体を含んでもよい。ウルトラキャパシタは、スーパーキャパシタ、スーパーコンデンサ又は電気化学二重層キャパシタとしても知られ、比較的高エネルギ密度の電気化学キャパシタを備える電気二重層コンデンサ（electric double-layer capacitor：ＥＤＬＣ）を含んでもよい。
【００１０】
第２のインバータ５０は、共通の電気バス６０を介してＥＳＳ３０及び発電機２２に接続され、第１のインバータ４０及びＥＳＳ３０からＤＣ電力出力４４、３４を受け取り、統合されたＡＣ電力出力５４として供給する。システム１０は、いくつかの操作モードで作動させることができる。第１の電力モード９０は、発電機２２が負荷源１４の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持することを含む。あるいは、エンジン２１は、負荷源１４の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで増速することができる。更に、ＥＳＳ３０は、負荷源１４の特定の所要電力のために追加の第１のＥＳＳ電力出力レベルを供給する。発電機セット２０の通常動作時には、必要に応じてＤＣ電力出力４４を用いてＥＳＳ３０を再充電することができる。
【００１１】
一例として、システム１０は、ＥＳＳ３０が負荷源１４に電力を供給する必要がないとき、負荷源１４の全ての所要電力を供給する発電機セット２０を含む。ただし、ＥＳＳ３０は、負荷源１４が遷移（過渡）電力を必要とするとき又は高電力を必要とするときに、追加の電力をいつでも供給することができる。それにより、システム１０では、電力の質を維持しながらエンジン効率を最大化するために、変速発電機セット２０とＥＳＳ３０を組み合わせている。第１のインバータ４０は、発電機２２用にＡＣからＤＣへ変換する機能を有するため、発電機インバータと称することもできる。また、第２のインバータ５０は、系統（グリッド）電力供給と同等のＡＣ電力を供給することから、グリッド・インバータと称することもできる。
【００１２】
システム１０は、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体８６に格納されたコンピュータ・プログラム８４を有するコンピュータ８２を含むシステム制御装置８０を含んでもよく、コンピュータ８２は、コンピュータ・プログラム８４のステップを実行するプロセッサ８８を含む。システム制御装置８０は、ネットワーク又はインターネットと通信するためのネットワーク接続８９を含んでもよい。システム制御装置８０は、複数の電力モードの選択的な開始を含む、発電機２２とＥＳＳ３０からの統合した電力出力５４の管理を行うことができる。このように、システム制御装置８０は、システム１０やあらゆるユーザ・インターフェース機能の全体的な監視制御を行い、システム１０が電力モードを提供できるようにする。
【００１３】
本発明の別の実施の形態において、第２の電力モード９２は、エンジン２１と発電機２２の停止を含む。ＥＳＳ３０のみで負荷要求に対応することができる場合、及び、発電機セット２０の作動によりいかなる速度でもエンジン２１が非効率的に作動する場合に、第２の電力モード９２は実行される。このように、システム制御装置８０は、エンジン２１が特定の効率を下回った場合及び／又は発電機２２が所定の低電力出力を満たす必要がある場合に、第２の電力モード９２を実行することができる。ＥＳＳ３０は、負荷源１４の特定の所要電力に相当する特定のＥＳＳ電力出力レベルを維持する。エンジン２１及び発電機２２は、所定のＥＳＳ放電レベルに達したとき、再び作動させることができ、発電機２２が電力出力を供給してＥＳＳ３０を再充電する。
【００１４】
この結果、非常に低い負荷状態においては、エンジン効率が悪いとき、例えばアイドリング速度で、システム１０はエンジン２１を完全に停止し、ＥＳＳ３０のみから出力電力を供給する。ＥＳＳ３０が所定の放電レベルに達すると、システム１０は、エンジン２１を自動的に再始動させ、負荷源１４への電力供給とＥＳＳ３０の充電を同時に行うことにより効率的動作点（efficient load point）でエンジン２１を作動させる。システム１０の利点の１つはエンジン整備の軽減であり、これは３つの要素による。第１に、エンジンの毎分回転数（ＲＰＭ）が広範囲の負荷状態において低減されるため、所定の運転間隔におけるエンジンの総回転数が低減される。第２の電力モード９２では、一定の負荷条件下ではエンジン動作をやめ、エンジン摩耗を更に軽減している。電力モード９０及び９２のいずれにおいても、エンジン２１は、ＥＳＳ３０によって高ストレス遷移状態から分離される。エンジン２１の最適なＲＰＭ範囲は、エンジン製造業者に確認することができる。本発明のシステム１０を用いることで、エンジン２１を最適なＲＰＭ範囲に維持することができる。なぜなら、負荷を急増させる際にＥＳＳ３０が電力供給に用いられ、低出力要求時にエンジン２１を停止することができるので、システム１０は、エンジン２１を大部分の時間において最適なＲＰＭ範囲に維持し、システム１０の全体効率を上げることができるからである。
【００１５】
第１の電力モード９０及び第２の電力モード９２のいずれにおいても、ＥＳＳ３０は、負荷源１４からの遷移（過渡）電力要求（又は所要電力の急増）に応えることができる。エンジン２１は、負荷源１４の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで増速することができる。これにより、エンジン２１を徐々に又は段階的に増速する、即ち、その速度（ＲＰＭ）を上げることにより、新たな負荷に対応することができる。ディーゼルエンジンは、負荷の下にある遷移段階では非効率的なので、上記はディーゼルエンジン用の公知のシステムに勝る利点である。このように、ディーゼルエンジンの緩やかな遷移を可能とすることで、本発明のシステム１０は、エンジン２１を高効率に維持することができる。
【００１６】
システム１０は、HybriGen（商標）のシステムに組み込むことができる。システム１０の利点の１つは、システム１０が第２のインバータ５０を電子的に用いて出力電圧及び周波数を発生させることにより、システム１０は、現在の負荷で最も効率的な選択速度でエンジン２１を動作させることができる点にある。発電機２２に接続された第１のインバータ４０により、システム１０は、エンジン２１の速度と関係なく適切なＤＣ電圧を維持することができる。システム１０は、非常に安定した電圧調整及び周波数調整を行って、エンジン速度を変化させることができ、一例においては、第２の電力モード９２のようにアイドリング状態で動作を行う又は完全に停止することができる。
【００１７】
システム１０をバッテリのＥＳＳ３０（ウルトラキャパシタ系でもよい）と統合することで、システム１０は、高い遷移（過渡）負荷を受けた場合でも、質の高い電圧調整及び周波数調整を維持することができる。ＥＳＳ３０は、瞬間的な高負荷に直ちに応答し、出力での電圧調整及び周波数調整を維持することができる。ＥＳＳ３０が出力を維持する一方で、エンジン２１の出力を新たな負荷レベルまで徐々に上げることができる。高遷移状態では、ディーゼル及びその他の内燃エンジンの効率は非常に低いため、これにより更に効率が高まる。
【００１８】
送電網７８から供給される負荷源１４への系統電力７９が停電している間に電力供給する既知のバックアップ発電機システムでは、発電機を始動し特定の速度まで上げ、住宅や建物、例えば病院と送電網の接続を切り、発電機を住宅等と接続する。通常、発電機内には電気回路があり、電圧を適切なレベル、例えば１１５ボルトに保つ。エンジンを作動させ続け、適切な速度に保ち、周波数を６０Ｈｚに維持するスロットル制御もある。例えば、ディーゼルエンジンを約３６０ｒｐｍで作動させて６０Ｈｚの周波数を維持し、約１００，０００ワットの電力としてもよい。しかし、負荷電力要求は発電機から約１０，０００ワットの使用のみを必要とする場合があり、発電機が最適なレベルで動作せず、換言すればその機能の一部のみを使うので、燃費が悪くなる。
【００１９】
本発明のシステム１０では、エンジン２１は低ＲＰＭに減速し、その結果、発電機２２は負荷源１４の所要電力に比例して電力を出力する。システム１０は、第１のインバータ４０を用いてＤＣ出力４４を生成し、ＥＳＳ３０に電圧を供給する。第２のインバータ５０は、負荷源１４が必要とする出力電力レベル及び周波数を提供する。更に、負荷が急激に変化すれば、エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）２１が新たな速度（ＲＰＭ）に増速し、発電機２２からの電力出力が上がるまで、発電機２２に加えてＥＳＳ３０が補助電源として機能する。その結果、システム１０は、エンジン２１を最適な速度で動作させ、必要な電圧出力を供給することができる。
【００２０】
第２の電力モード９２では、エンジン２１は停止し、システム電力出力はＥＳＳ３０のみからとなる。このように、システム１０は、要求された電圧出力に必要な速度（ＲＰＭ）でエンジン２１を動作させるか、又はエンジン２１を停止して、システム１０全体の効率を高める。第２のインバータ５０は、発電機２２を低速にすることができる。例えば、負荷源１４がシステム１０から３０キロワットの電力を必要とする場合、発電機２２が３０キロワットの電力を供給するようにエンジン２１の速度を落とし、第１のインバータ４０がＡＣ電力出力（出力電圧）２４を取り込み、これをバッテリのＤＣ電圧レベル４４まで高める。そして、第２のインバータ５０が、この第１のインバータ４０及びＥＥＳ３０からのＤＣ出力レベルを取り込み、電圧及び周波数を調整したＡＣ電力出力５４に変換する。これにより、システム１０は、所望の発電に必要な速度でエンジン２１を動作させることができ、よって、エンジン２１に必要な燃料を少なくすることができる。
【００２１】
更に具体的に、発電機２２は、電圧がエンジン２１の速度と比例し、エネルギ出力がエンジン２１のＲＰＭと比例する磁石発電機であってもよい。発電機２２と再充電可能なバッテリシステム設計上の制約により、発電機２２のＡＣ出力２４は、常にＥＳＳ３０（又はバッテリパック）の最小電圧未満である。システム１０では、第１のインバータ４０がＡＣ出力２４を受け取り、これをＥＳＳ（バッテリ）３０の電圧と同等のＤＣ出力４４に変換する。第１のインバータ４０が電力供給してＥＳＳ３０を充電する一方で、第２のインバータ５０は、必要に応じて負荷源１４にＡＣ出力５４を供給する。更に、第１のインバータ４０は、受け取ったＡＣ電力２４の全て又は一部をＥＳＳ３０に供給する一方で、ＤＣ電力出力４４を介して発電機２２からの全ての余剰のＡＣ電力２４を第２のインバータ５０に供給することができる。本発明の代替的な実施の形態では、第２のインバータ５０は、必要に応じて負荷源１４にＡＣ出力５４を供給し、第２のインバータ５０と負荷源１４の間の接続ポイント７０を介して送電網７８にＡＣ電力５５を供給する。
【００２２】
図１と同じ要素に同一の符号を付した図２に示すように、本発明の代替的な実施の形態では、システム１００が、構成要素群として点線で囲んだ任意の構成要素を含んでいる。構成要素群１１０により、送電網７８（例えば、電力会社系統）から接続ポイント１１８を介した電力系統接続１１２を用いて第１のインバータ４０を動作させることができる。送電網７８は、多数の発電機を有する遠隔設備等の地元の送電網、又は、地方公共事業等のその他の供給源による交流電源を含んでもよい。図２のシステム１００では、電力系統接続１１２は、発電機セット２０と選択的に置換することができ、システム１００は、エンジン／発電機セット２０を用いたシステム１０で上述した全ての特徴を持つことができる。送電網７８からの電力が中断した場合には、システム１００は、電力系統接続１１２からエンジン／発電機セット２０に自動的に切り替え、エンジン２１を始動させる。この移行に必要な期間では、ＥＳＳ３０が負荷所要電力を供給するため、負荷源１４への電力供給は中断されない。
【００２３】
構成要素群１４０は、共通のＤＣバス６０に補充の太陽エネルギを追加するために使用可能な太陽光発電（ＰＶアレイ）入力１４４とＤＣ／ＤＣコンバータ１４８を含む。太陽エネルギは、ＥＳＳ３０を充電し及び／又はＡＣ負荷１４の所要電力を部分的又は完全に満たすために用いることができる。構成要素群１６０は、２８ＶのＤＣ電力出力１６４を供給する任意のＤＣ／ＤＣコンバータ１６２を含む。
【００２４】
図２に示される切替えスイッチ１１３は、必要な場合に、送電網７８から負荷源１４の接続を切断し、発電機セット２０を負荷源１４に接続するために用いてもよい。例えば、切替えスイッチ１１３は、送電網７８の電力が低下したときに、第１のインバータ４０に供給される電力を送電網７８の電力から発電機セット２０の電力に自動的に切替えることを可能にする。また、図２に示される２つのフィルタ１１４，１１５は、送電網７８の電力又は負荷源１４に加えられる高調波歪みを許容しうるレベルまで減少させるように電力を調節する。更に、図２に示されるΔ／Ｙ結線ボックス１１６，１１７（入力及び出力の両方に適用される）は、送電網７８、負荷源１４、第１及び第２のインバータ４０，５０、及びエネルギ貯蔵システム３０の間の直流的絶縁を提供する。Δ／Ｙ結線ボックス１１６，１１７の構成はまた、必要なときに、送電網７８及び／又は負荷源１４に対するニュートラル接続を提供する。また、外部電力サービスにとって適切であれば、Δ／Δ結線変圧器を用いてもよい。
【００２５】
本発明を、特に好適な実施の形態に関し示し、説明してきたが、本願の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における変更を行うことができるということは当業者に理解されるであろう。従って、本発明は、本明細書に開示および図示された形態及び詳細そのものに限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
【符号の説明】
【００２６】
１０・・・携帯型発電機システム、１４・・・負荷源、２０・・・発電機セット、２１・・・モータ又はエンジン、２２・・・発電機、２４・・・交流（ＡＣ）電力出力、３０・・・エネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）、３４・・・直流（ＤＣ）電力出力、４０・・・第１のインバータ、４４・・・ＤＣ電力出力、５０・・・第２のインバータ、５４・・・ＡＣ電力出力、５５・・・ＡＣ電力、６０・・・電気バス、７０，１１８・・・接続ポイント、７８・・・送電網、７９・・・系統電力、８０・・・システム制御装置、８２・・・コンピュータ、８４・・・コンピュータ・プログラム、８６・・・非一時的コンピュータ読み取り可能媒体、８８・・・プロセッサ、８９・・・ネットワーク接続、９０・・・第１の電力モード、９２・・・第２の電力モード、１００・・・システム、１１０・・・構成要素群、１１２・・電力系統接続、１１３・・・切替えスイッチ、１１４，１１５・・・フィルタ、１１６，１１７・・・Δ／Ｙ結線ボックス、１４０・・・構成要素群、１４４・・・太陽光発電入力、１４８・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６０・・・構成要素群、１６２・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６４・・・ＤＣ電力出力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷源に電力供給する携帯型発電機システムであって、
発電機と前記発電機を駆動させて発電機交流電力出力を供給するエンジンと、
エネルギ貯蔵システム直流電力出力を供給するエネルギ貯蔵システムと、
前記発電機に接続され、前記発電機直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給する第１のインバータと、及び、
前記第１のインバータと前記エネルギ貯蔵システムから前記直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給する第２のインバータを備え、
第１の電力モードは、前記発電機が前記負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、前記エネルギ貯蔵システムが第１の電力出力レベルを追加で供給して前記負荷源の前記特定の所要電力を満たすことを含むことを特徴とする携帯型発電機システム。
【請求項２】
前記エネルギ貯蔵システムは、前記負荷源からの過渡電力要求に応えることができる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記エンジンは、前記負荷源の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで増速することができる請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のインバータからの前記直流電力出力で前記エネルギ貯蔵システムを再充電する請求項１〜３のいずれか１項記載のシステム。
【請求項５】
前記システムは第２の電力モードを更に含み、
前記第２の電力モードは、前記エネルギ貯蔵システムが前記負荷源の特定の所要電力に相当する特定のエネルギ貯蔵システム電力出力レベルを維持する一方で、前記エンジンと前記発電機が特定の発電機電力出力レベル及び／又は特定のエンジン毎分回転数で停止され、所定のエネルギ貯蔵システム放電レベルに達したときに前記エンジンと前記発電機を作動させて前記発電機が供給する電力出力で前記エネルギ貯蔵システムを再充電することを含む請求項１〜４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギ貯蔵システムは、リチウムイオン電池、ウルトラキャパシタ又は鉛酸蓄電池を含む請求項１〜５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
非一時的コンピュータ読み取り可能媒体に格納されたコンピュータ・プログラムを有し、前記コンピュータ・プログラムのステップを実行するプロセッサを備えたコンピュータを含むシステム制御装置を更に備え、
前記システム制御装置は、前記コンピュータ・プログラムを用いた複数の電力モードの選択的開始を含む、前記発電機と前記エネルギ貯蔵システムからの統合した電力出力の管理を行うことが可能な請求項１〜６のいずれか１項記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の電力モードは、前記エンジンが第１のエンジン電力出力レベルを維持するために最適なエンジン毎分回転数範囲内の第１のエンジン毎分回転数を有することを含む請求項１〜７のいずれか１項記載のシステム。
【請求項９】
エンジンと発電機から交流電力出力を生成し、
エネルギ貯蔵システムを用いて直流電力出力を生成し、
前記発電機に接続された第１のインバータを用いて、前記発電機交流電力出力を受け取り、直流電力出力を供給し、
第２のインバータを用いて、前記第１のインバータ及び前記エネルギ貯蔵システムから前記直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給し、及び、
第１の電力モードで、負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、前記エネルギ貯蔵システムが前記負荷源の特定の所要電力を満たす追加の第１の電力出力レベルを供給することを含む負荷源への電力供給方法。
【請求項１０】
前記エネルギ貯蔵システムを用いて前記負荷源からの過渡電力要求に応えることを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記負荷源の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで前記エンジンを増速することを更に含む請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のインバータからの前記直流電力出力を用いて前記エネルギ貯蔵システムを再充電することを更に含む請求項９〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記エネルギ貯蔵システムが前記負荷源の特定の所要電力に相当する特定のエネルギ貯蔵システム電力出力レベルを維持する一方で、第２の電力モードで、前記エンジンと前記発電機を遷移させて特定の発電機電力出力レベル及び／又は特定のエンジン毎分回転数で停止し、及び、
前記エンジンと前記発電機を遷移させて、所定のエネルギ貯蔵システム放電レベルに達したとき、前記エンジンと前記発電機を作動させ、前記発電機は電力出力を供給し前記エネルギ貯蔵システムを再充電することを更に含む請求項９〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
非一時的コンピュータ読み取り可能媒体に格納されたコンピュータ・プログラムを有し、前記コンピュータ・プログラムのステップを実行するプロセッサを備えたコンピュータを含むシステム制御装置に含まれる前記コンピュータ・プログラムを用いて複数の電力モードの選択的に開始することを含む前記発電機と前記エネルギ貯蔵システムからの統合した電力出力の管理を行うことを更に含む請求項９〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
第１のエンジン電力出力レベルを維持するために最適なエンジン毎分回転数範囲内に第１のエンジン毎分回転数を維持することを更に含む請求項９〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
負荷源に電力供給する発電機システムであって、
発電機と、前記負荷源から要求される発電機交流電力出力を供給するように前記発電機を駆動させるために最適な性能範囲で動作するエンジンと、
エネルギ貯蔵システム直流電力出力を供給するエネルギ貯蔵システムと、及び、
前記直流電力出力を追加の交流電力出力に変換するインバータを備え、
前記負荷源のために前記最適な性能範囲外で前記エンジンを動作させることが必要なときに、前記追加の交流電力出力が前記発電機交流電力出力を補充又は置換することを特徴とする発電機システム。
【請求項１７】
前記発電機交流電力出力からのエネルギは、前記エネルギ貯蔵システムが所定のレベル未満で放電している場合に、前記エネルギ貯蔵システムの再充電に使用される請求項１６記載の発電機システム。
【請求項１】
負荷源に電力供給する携帯型発電機システムであって、
発電機と前記発電機を駆動させて発電機交流電力出力を供給するエンジンと、
エネルギ貯蔵システム直流電力出力を供給するエネルギ貯蔵システムと、
前記発電機に接続され、前記発電機直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給する第１のインバータと、及び、
前記第１のインバータと前記エネルギ貯蔵システムから前記直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給する第２のインバータを備え、
第１の電力モードは、前記発電機が前記負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、前記エネルギ貯蔵システムが第１の電力出力レベルを追加で供給して前記負荷源の前記特定の所要電力を満たすことを含むことを特徴とする携帯型発電機システム。
【請求項２】
前記エネルギ貯蔵システムは、前記負荷源からの過渡電力要求に応えることができる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記エンジンは、前記負荷源の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで増速することができる請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のインバータからの前記直流電力出力で前記エネルギ貯蔵システムを再充電する請求項１〜３のいずれか１項記載のシステム。
【請求項５】
前記システムは第２の電力モードを更に含み、
前記第２の電力モードは、前記エネルギ貯蔵システムが前記負荷源の特定の所要電力に相当する特定のエネルギ貯蔵システム電力出力レベルを維持する一方で、前記エンジンと前記発電機が特定の発電機電力出力レベル及び／又は特定のエンジン毎分回転数で停止され、所定のエネルギ貯蔵システム放電レベルに達したときに前記エンジンと前記発電機を作動させて前記発電機が供給する電力出力で前記エネルギ貯蔵システムを再充電することを含む請求項１〜４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギ貯蔵システムは、リチウムイオン電池、ウルトラキャパシタ又は鉛酸蓄電池を含む請求項１〜５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
非一時的コンピュータ読み取り可能媒体に格納されたコンピュータ・プログラムを有し、前記コンピュータ・プログラムのステップを実行するプロセッサを備えたコンピュータを含むシステム制御装置を更に備え、
前記システム制御装置は、前記コンピュータ・プログラムを用いた複数の電力モードの選択的開始を含む、前記発電機と前記エネルギ貯蔵システムからの統合した電力出力の管理を行うことが可能な請求項１〜６のいずれか１項記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の電力モードは、前記エンジンが第１のエンジン電力出力レベルを維持するために最適なエンジン毎分回転数範囲内の第１のエンジン毎分回転数を有することを含む請求項１〜７のいずれか１項記載のシステム。
【請求項９】
エンジンと発電機から交流電力出力を生成し、
エネルギ貯蔵システムを用いて直流電力出力を生成し、
前記発電機に接続された第１のインバータを用いて、前記発電機交流電力出力を受け取り、直流電力出力を供給し、
第２のインバータを用いて、前記第１のインバータ及び前記エネルギ貯蔵システムから前記直流電力出力を受け取り、交流電力出力を供給し、及び、
第１の電力モードで、負荷源の特定の所要電力に相当する第１の発電機電力出力レベルを維持し、前記エネルギ貯蔵システムが前記負荷源の特定の所要電力を満たす追加の第１の電力出力レベルを供給することを含む負荷源への電力供給方法。
【請求項１０】
前記エネルギ貯蔵システムを用いて前記負荷源からの過渡電力要求に応えることを更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記負荷源の第２の特定の所要電力に相当する第２の発電機電力出力レベルまで前記エンジンを増速することを更に含む請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のインバータからの前記直流電力出力を用いて前記エネルギ貯蔵システムを再充電することを更に含む請求項９〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記エネルギ貯蔵システムが前記負荷源の特定の所要電力に相当する特定のエネルギ貯蔵システム電力出力レベルを維持する一方で、第２の電力モードで、前記エンジンと前記発電機を遷移させて特定の発電機電力出力レベル及び／又は特定のエンジン毎分回転数で停止し、及び、
前記エンジンと前記発電機を遷移させて、所定のエネルギ貯蔵システム放電レベルに達したとき、前記エンジンと前記発電機を作動させ、前記発電機は電力出力を供給し前記エネルギ貯蔵システムを再充電することを更に含む請求項９〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
非一時的コンピュータ読み取り可能媒体に格納されたコンピュータ・プログラムを有し、前記コンピュータ・プログラムのステップを実行するプロセッサを備えたコンピュータを含むシステム制御装置に含まれる前記コンピュータ・プログラムを用いて複数の電力モードの選択的に開始することを含む前記発電機と前記エネルギ貯蔵システムからの統合した電力出力の管理を行うことを更に含む請求項９〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
第１のエンジン電力出力レベルを維持するために最適なエンジン毎分回転数範囲内に第１のエンジン毎分回転数を維持することを更に含む請求項９〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
負荷源に電力供給する発電機システムであって、
発電機と、前記負荷源から要求される発電機交流電力出力を供給するように前記発電機を駆動させるために最適な性能範囲で動作するエンジンと、
エネルギ貯蔵システム直流電力出力を供給するエネルギ貯蔵システムと、及び、
前記直流電力出力を追加の交流電力出力に変換するインバータを備え、
前記負荷源のために前記最適な性能範囲外で前記エンジンを動作させることが必要なときに、前記追加の交流電力出力が前記発電機交流電力出力を補充又は置換することを特徴とする発電機システム。
【請求項１７】
前記発電機交流電力出力からのエネルギは、前記エネルギ貯蔵システムが所定のレベル未満で放電している場合に、前記エネルギ貯蔵システムの再充電に使用される請求項１６記載の発電機システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−３９０２８（Ｐ２０１３−３９０２８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７１３５１（Ｐ２０１２−１７１３５１）
【出願日】平成２４年８月１日（２０１２．８．１）
【出願人】（５００５５８８９４）ビーエーイー・システムズ・コントロールズ・インコーポレーテッド (15)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＥ ＳＹＳＴＥＭＳ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１日（２０１２．８．１）
【出願人】（５００５５８８９４）ビーエーイー・システムズ・コントロールズ・インコーポレーテッド (15)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＥ ＳＹＳＴＥＭＳ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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