(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される交流入力端子と、正極側及び負極側の直流出力端子と、前記交流入力端子を通して入力された交流電圧を整流して電圧値が調整された直流電圧を前記直流出力端子間に出力するレギュレータとを有する電源装置本体を備えて、前記電源装置本体の直流出力端子間に得られる直流電圧がバッテリと該バッテリに対して並列に設けられた負荷とに供給され、前記バッテリの正極端子と前記負荷の一端との間にメインスイッチが挿入される電源装置であって、
常開接点を有して、該常開接点が前記正極側の直流出力端子と前記バッテリの正極端子との間を接続する回路に直列に挿入された充電リレーと、
前記レギュレータの出力電圧が第１のダイオードを通して入力されると共に、前記バッテリの出力電圧が前記メインスイッチと第２のダイオードとを通して入力されて、入力された電圧を安定化された直流電圧に変換する制御用電源回路と、
前記制御用電源回路が出力する安定化された直流電圧が電源端子に入力されて、前記安定化された直流電圧が確立したときに起動するマイクロプロセッサと、
リレー駆動指令が与えられたときに前記充電リレーを励磁し、前記リレー駆動指令が消滅しているときに前記充電リレーを消磁するリレー駆動回路と、
前記メインスイッチを通して前記バッテリの電圧を検出して、前記バッテリの向きが正しく、かつ前記メインスイッチが閉じているときに第１の信号を発生し、前記メインスイッチが開いているとき及び前記メインスイッチが閉じているが前記バッテリの向きが正しい向きと逆の向きであるときに第２の信号を発生するスイッチ状態検出回路と、
前記バッテリの電圧及び(又は）前記レギュレータの出力電圧を検出する電圧検出回路と、
を備え、
前記マイクロプロセッサは、前記スイッチ状態検出回路が前記第１の信号を発生しているときに前記リレー駆動指令を発生し、前記スイッチ状態検出回路が前記第２の信号を発生しているときに前記リレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段と、前記電圧検出回路により検出された電圧から前記レギュレータ及び（又は）バッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段とを構成するようにプログラムされ、
前記レギュレータは、前記交流発電機が出力を発生したときに直ちに直流電圧を出力するように構成され、
前記リレー駆動指令発生手段は、前記リレー駆動指令の出力を停止する前に前記故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うように構成されていること、
を特徴とする電源装置。
【請求項２】
エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される交流入力端子と、正極側及び負極側の直流出力端子と、前記交流入力端子を通して入力された交流電圧を整流して電圧値が調整された直流電圧を前記直流出力端子間に出力するレギュレータとを有する電源装置本体を備えて、前記直流出力端子間に得られる直流電圧がバッテリと該バッテリに対して並列に設けられた負荷とに供給され、前記バッテリの正極端子と前記負荷の一端との間にメインスイッチが挿入される電源装置であって、
常開接点を有して、該常開接点が前記正極側の直流出力端子と前記バッテリの正極端子との間を接続する回路に直列に挿入された充電リレーと、
前記レギュレータの出力電圧が第１のダイオードを通して入力されると共に、前記バッテリの出力電圧が前記メインスイッチと第２のダイオードとを通して入力されて、入力された電圧を安定化された直流電圧に変換する制御用電源回路と、
前記制御用電源回路が出力する安定化された直流電圧が電源端子に入力されて、前記安定化された直流電圧が確立したときに起動するマイクロプロセッサと、
リレー駆動指令が与えられたときに前記充電リレーを励磁し、前記リレー駆動指令が消滅しているときには前記充電リレーを消磁するリレー駆動回路と、
前記メインスイッチを通して前記バッテリの電圧を検出して、前記バッテリの向きが正しく、かつ前記メインスイッチが閉じているときに第１の信号を発生し、前記メインスイッチが開いているとき及び前記メインスイッチが閉じているが前記バッテリの向きが正しい向きと逆の向きであるときに第２の信号を発生するスイッチ状態検出回路と、
前記バッテリの充電モードを前記メインスイッチが閉じているときにのみバッテリを充電する第１のモードと、前記メインスイッチが開いている状態でも前記エンジンの回転速度が設定速度以上であるときバッテリを充電する第２のモードとに設定する充電モード設定手段と、
を備え、
前記マイクロプロセッサは、前記交流発電機の出力から前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記スイッチ状態検出回路が前記第１の信号を発生しているとき、及び前記充電モードが第２のモードに設定がされている状態で前記スイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて前記回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度以上であることが検出されているときに前記リレー駆動指令を発生し、前記充電モードが第１のモードに設定されている状態で前記スイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているとき、及び前記充電モードが第２のモードに設定された状態で前記スイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて前記回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度未満であることが検出されているとき又はエンジンが停止していることが検出されているときに前記リレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段とを構成するようにプログラムされ、
前記レギュレータは、前記交流発電機が出力を発生したときに直ちに直流電圧を出力するように構成されていること、
を特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記バッテリの電圧及び(又は）前記レギュレータの出力電圧を検出する電圧検出回路が設けられ、
前記マイクロプロセッサは、前記電圧検出回路により検出された電圧から前記レギュレータ及び（又は）バッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段を構成するようにプログラムされ、
前記リレー駆動指令発生手段は、前記リレー駆動指令の出力を停止する前に前記故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うように構成されている請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
アノードが前記メインスイッチを通して前記バッテリの正極端子に接続された第３のダイオードが設けられて、前記バッテリの電圧が前記メインスイッチと第３のダイオードとを通して前記リレー駆動回路に入力され、
前記リレー駆動回路は、前記メインスイッチが閉じられて前記第３のダイオードと前記メインスイッチとを通して前記バッテリの出力電圧が入力されたときにも前記充電リレーに励磁電流を供給するように構成されている請求項１，２又は３に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン等により駆動される交流発電機と、この交流発電機の出力により充電されるバッテリとを備えた電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにより駆動される車両等に搭載される電源装置や、予備電源設備等に用いる電源装置として、エンジンにより駆動される交流発電機の出力を整流して得た直流電圧でバッテリを充電するようにしたものが用いられている。図７又は図８に示したように、この種の電源装置１は、交流入力端子１ｕ及び１ｖと、正極側及び負極側の直流出力端子１ａ及び１ｂと、交流入力端子１ｕ，１ｖを通して入力された交流電圧を整流して電圧値が調整された直流電圧を直流出力端子１ａ，１ｂ間に出力する整流機能付きレギュレータ１Ａとを備えていて、交流入力端子１ｕ，１ｖ間に交流発電機２の出力電圧が入力される。直流出力端子１ａ，１ｂ間に得られる直流電圧は、バッテリ３と、該バッテリ３に対して並列に設けられた負荷４とに印加される。バッテリ３と負荷４との間には、負荷４を駆動する際に閉じられるメインスイッチ５が設けられる。
【０００３】
この種の電源装置を使用するに当っては、図７に示すように、直流出力端子１ａ，１ｂ間にスイッチを介することなくバッテリ３を接続し、バッテリ３の両端にメインスイッチ５を介して負荷４を接続する構成をとる場合と、図８に示すように、直流出力端子１ａ，１ｂ間にスイッチを介することなく負荷４を接続し、負荷４の両端にメインスイッチ５を介してバッテリ３を接続する構成をとる場合とがある。なお図７及び図８において、６はバッテリ３に直列に接続されたヒューズである。図７に示した構成は例えば特許文献１に示されており、図８に示された構成は例えば特許文献２に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８９１１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−５０２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に示したように、直流出力端子１ａ，１ｂ間にバッテリ３を接続し、バッテリ３の両端にメインスイッチ５を介して負荷４を接続する構成をとった場合には、エンジンが運転されているときに、メインスイッチ５の状態の如何に関わりなく、バッテリ３を充電できるという利点が得られるが、エンジンが停止し、メインスイッチ５を開いた状態にあるときに、バッテリ３からレギュレータ１Ａ内の回路を通して暗電流が流れるという問題があった。
【０００６】
一般に、レギュレータ１Ａは、バッテリ電圧を検出して、検出したバッテリ電圧が設定値を超えないように出力電圧を調整する動作を行うため、バッテリ電圧を検出するために、バッテリに対して並列に接続された電圧検出回路を備えている。電圧検出回路は、通常抵抗分圧回路からなっていて、高いインピーダンスを有しているが、該検出回路を通して暗電流が流れるのを避けることはできない。そのため、図７に示した構成をとる場合には、電源装置１を搭載した機器または設備を保管する場合等に、エンジンを長期間停止させておくと、バッテリ３が消耗するという問題があった。
【０００７】
図８に示したように、直流出力端子１ａ，１ｂ間に負荷４を接続し、負荷４の両端にメインスイッチ５を介してバッテリ３を接続する構成をとった場合には、エンジンが停止し、メインスイッチ５が開いているときにバッテリ３がレギュレータ１から切り離されるため、エンジンが停止しているときにバッテリ３からレギュレータ１内の回路を通して暗電流が流れてバッテリが消耗するという問題が生じることはない。しかしながら、図８に示したように構成した場合には、負荷４の駆動を停止するためにメインスイッチ５が開かれていると、交流発電機２がバッテリ３を充電するために十分な電力を発生していても、バッテリ３を充電することができないため、メインスイッチが開かれている時間が長い場合にバッテリの充電が不足する状態になるという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、エンジンが長期間停止した状態に置かれた場合にバッテリからレギュレータに暗電流が流れてバッテリが消耗するのを防ぐことができ、しかも負荷の駆動を停止するためにメインスイッチが開かれている状態でも、交流発電機が十分な出力を発生していればバッテリを充電することができる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力が入力される交流入力端子と、正極側及び負極側の直流出力端子と、交流入力端子を通して入力された交流電圧を整流して電圧値が調整された直流電圧を直流出力端子間に出力するレギュレータとを有する電源装置本体を備えて、電源装置本体の直流出力端子間に得られる直流電圧がバッテリと該バッテリに対して並列に設けられた負荷とに供給され、バッテリの正極端子と負荷の一端との間にメインスイッチが挿入される電源装置を対象とする。
【００１０】
本発明に係わる電源装置は、常開接点を有して、該常開接点が正極側の直流出力端子とバッテリの正極端子との間を接続する回路に直列に挿入された充電リレーと、レギュレータの出力電圧が第１のダイオードを通して入力されると共に、バッテリの出力電圧がメインスイッチと第２のダイオードとを通して入力されて、入力された電圧を安定化された直流電圧に変換する制御用電源回路と、制御用電源回路が出力する安定化された直流電圧が電源端子に入力されて、前記安定化された直流電圧が確立したときに起動するマイクロプロセッサと、リレー駆動指令が与えられたときに充電リレーを励磁し、リレー駆動指令が消滅しているときに充電リレーを消磁するリレー駆動回路と、メインスイッチを通してバッテリの電圧を検出して、バッテリの向きが正しく、かつメインスイッチが閉じているときに第１の信号を発生し、メインスイッチが開いているとき及びメインスイッチが閉じているがバッテリの向きが正しい向きと逆の向きであるときに第２の信号を発生するスイッチ状態検出回路と、バッテリの電圧及び(又は）レギュレータの出力電圧を検出する電圧検出回路とを備えている。
【００１１】
上記マイクロプロセッサは、スイッチ状態検出回路が第１の信号を発生しているときにリレー駆動指令を発生し、スイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているときにリレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段と、電圧検出回路により検出された電圧からレギュレータ及び（又は）バッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段とをを構成するようにプログラムされている。前記レギュレータは、交流発電機が出力を発生したときに直ちに直流電圧を出力するように構成されている。またリレー駆動指令発生手段は、リレー駆動指令の出力を停止する前に故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うように構成される。
【００１２】
上記のように構成すると、エンジンが停止していて、メインスイッチが開かれているときに制御用電源回路が出力電圧を発生せず、マイクロプロセッサは動作しないため、リレー駆動指令は発生せず、充電リレーの常開接点はオフ状態に保持される。従って、エンジンが停止していて、メインスイッチが開かれているときに、バッテリをレギュレータから切り離しておくことができ、電源装置を搭載した機器や設備を長期間停止したり、保管したりする際に、バッテリからレギュレータに暗電流が流れてバッテリが消耗するのを防ぐことができる。
【００１３】
またエンジンが回転していて、交流発電機が電圧を発生しているときには、レギュレータの出力によりマイクロプロセッサの電源が確保されてリレー駆動指令が発生し続けるため、充電リレーの接点はオン状態に保持される。従って、負荷の駆動を停止するためにメインスイッチが開かれている状態でも、エンジンが回転していて、交流発電機が十分な出力を発生していればバッテリを充電することができ、メインスイッチが長時間開かれていても、バッテリが充電不足の状態になることがない。
【００１４】
また上記のように、メインスイッチを通してバッテリ電圧を検出することによりメインスイッチの状態を検出するようにすると、メンテナンスの終了時等にバッテリが誤って逆に接続された場合に、メインスイッチが閉じられても、メインスイッチが閉じられたことを示す信号(第１の信号）が出力されないため、マイクロプロセッサがリレー駆動指令を発生することがない。従って、バッテリが逆向きに接続された際にバッテリの電圧がレギュレータに印加されてレギュレータが破壊するのを防ぐことができる。
【００１５】
また上記のようにバッテリの電圧及び(又は）レギュレータの出力電圧を検出する電圧検出回路を設けるととともに、この電圧検出回路により検出された電圧からレギュレータ及びバッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段を構成するようにマイクロプロセッサをプログラムしておくと、電圧検出回路により検出した電圧からバッテリが劣化しているか否かを診断したり、レギュレータに異常があるか否かを診断したりすることができる。また上記のように、リレー駆動指令の出力を停止する前に故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うようにリレー駆動指令発生手段を構成しておくと、診断結果をメモリに記憶させておくことができるため、ユーザーにメンテナンスを適確に行うための情報を提供することができる。
【００１６】
本発明の一態様では、バッテリの充電モードをメインスイッチが閉じているときにのみバッテリを充電する第１のモードと、メインスイッチが開いている状態でもエンジンの回転速度が設定速度以上であるときバッテリを充電する第２のモードとに設定する充電モード設定手段が更に設けられる。この場合、マイクロプロセッサは、交流発電機の出力からエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、スイッチ状態検出回路が第１の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定がされている状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度以上であることが検出されているときにリレー駆動指令を発生し、充電モードが第１のモードに設定されている状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定された状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度未満であることが検出されているとき又はエンジンが停止していることが検出されているときにリレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段とを構成するようにプログラムされる。
【００１７】
上記のように構成すると、メインスイッチが開いている状態でもバッテリを充電する機能を持たせることが要求される場合にその要求に応えることができる。
【００１８】
上記のように構成する場合にも、バッテリの電圧及び(又は）レギュレータの出力電圧を検出する電圧検出回路を設けて、電圧検出回路により検出された電圧からレギュレータ及びバッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段を構成するようにマイクロプロセッサをプログラムしておくのが好ましい。この場合、リレー駆動指令発生手段は、リレー駆動指令の出力を停止する前に故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うように構成される。
【００１９】
本発明の他の態様では、アノードがメインスイッチを通してバッテリの正極端子に接続された第３のダイオードが設けられて、バッテリの電圧がメインスイッチと第３のダイオードとを通してリレー駆動回路に入力される。この場合、リレー駆動回路は、メインスイッチが閉じられて第３のダイオードとメインスイッチとを通してバッテリの出力電圧が入力されたときにも充電リレーに励磁電流を供給するように構成される。
【００２０】
上記のように構成すると、メインスイッチが閉じられたときに、マイクロプロセッサからリレー駆動指令が発生しなくても、充電リレーの接点をオン状態にすることができるため、万一マイクロプロセッサが故障していた場合や、たまたま起動しなかった場合にも充電リレーの接点をオン状態にして負荷を駆動したり、バッテリを充電したりすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、エンジンが停止していて、メインスイッチが開かれているときに、レギュレータとバッテリとの間に挿入した充電リレーの接点をオフ状態に保持することができるため、エンジンが停止していて、メインスイッチが開かれているときに、バッテリをレギュレータから切り離しておくことができる。従って、電源装置を搭載した機器や設備を長期間停止したり、保管したりする際に、バッテリからレギュレータに暗電流が流れてバッテリが消耗するのを防ぐことができる。
【００２２】
また本発明によれば、エンジンが回転していて、交流発電機が電圧を発生しているときに、レギュレータの出力によりマイクロプロセッサの電源を確保してリレー駆動指令を発生させ続けることができ、これにより、充電リレーの接点をオン状態に保持することができる。従って、負荷の駆動を停止するためにメインスイッチが開かれている状態でも、エンジンが回転していて、交流発電機が十分な出力を発生していればバッテリを充電することができ、メインスイッチが長時間開かれていた場合にバッテリが充電不足の状態になるのを防ぐことができる。
【００２３】
本発明によればまた、メインスイッチを通してバッテリ電圧を検出することによりメインスイッチの状態を検出するため、メンテナンスの終了時等にバッテリが誤って逆に接続された場合には、メインスイッチが閉じられても、メインスイッチが閉じられたことが検出されないようにすることができる。そのため、バッテリが逆接続された場合に、マイクロプロセッサがリレー駆動指令を発生するのを防ぐことができ、バッテリが逆接続された際にバッテリの電圧がレギュレータに印加されてレギュレータが破壊するのを防ぐことができる。
【００２４】
本発明において、バッテリの充電モードを、メインスイッチが閉じているときにのみバッテリを充電する第１のモードと、メインスイッチが開いている状態でもエンジンの回転速度が設定速度以上であるときバッテリを充電する第２のモードとに設定する充電モード設定手段を設けるとともに、交流発電機の出力からエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、スイッチ状態検出回路が第１の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定がされている状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度以上であることが検出されているときにリレー駆動指令を発生し、充電モードが第１のモードに設定されている状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定された状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度未満であることが検出されているとき又はエンジンが停止していることが検出されたときにリレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段とを構成するようにマイクロプロセッサをプログラムした場合には、メインスイッチが開いている状態でもバッテリを充電することが要求される場合にその要求に応えることができる。
【００２５】
本発明において、アノードがメインスイッチを通してバッテリの正極端子に接続された第３のダイオードを設けて、バッテリの電圧がメインスイッチと第３のダイオードとを通してリレー駆動回路に入力された場合にも充電リレーに励磁電流を供給するように構成した場合には、メインスイッチが閉じられたときに、マイクロプロセッサからリレー駆動指令が発生しなくても、充電リレーの接点をオン状態にすることができるため、マイクロプロセッサが起動しなかったり、スイッチ状態検出回路が故障している場合にも充電リレーの接点をオン状態にして負荷を駆動したり、バッテリを充電したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。
【図２】図１に示した実施形態の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態においてマイクロプロセッサが実行するメインルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態において、マイクロプロセッサが実行する回転速度演算処理のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態において、マイクロプロセッサが実行する充電リレーＯＮ判定処理のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態において、マイクロプロセッサが実行する充電リレーＯＦＦ判定処理のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図７】従来の電源装置の一構成例を概略的に示した回路図である。
【図８】従来の電源装置の他の構成例を概略的に示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態の構成を示したもので、これらの図において、１１は電源装置本体、１２はエンジン１０（図２参照）により駆動される交流発電機、１３はバッテリ、１４はバッテリ１３に対して並列に設けられた負荷、１５はメインスイッチ、１６はバッテリ１３に対して直列に接続されたヒューズである。
【００２８】
電源装置本体１１は、交流発電機１２の出力が入力される交流入力端子１１ｕ，１１ｖと、正極側及び負極側の直流出力端子１１ａ及び１１ｂと、一対のリレーコイル接続端子１１ｄ，１１ｅと、検出電圧入力端子１１ｆと、交流入力端子１１ｕ，１１ｖを通して入力された交流電圧を整流して電圧値が調整された直流電圧を直流出力端子１１ａ，１１ｂ間に出力する整流機能付きのレギュレータ１１Ａとを備えている。電源装置本体１１の直流出力端子１１ａ，１１ｂ間に得られる直流電圧は、バッテリ１３と該バッテリに対して並列に設けられた負荷１４とに供給される。本実施形態では、バッテリ１３の正極端子と負荷１４の一端との間にメインスイッチ１５が挿入されている。
【００２９】
本実施形態では、電源装置本体１１の正極側直流出力端子１１ａとバッテリ１３との間を接続する回路に充電リレー２０の常開接点２０ａが直列に挿入され、充電リレー２０を制御するために、電源装置本体１１内に、レギュレータ１１Ａと共に充電リレー制御部２１が設けられている。
【００３０】
図示の例では、充電リレーの接点２０ａの一端が電源装置本体の正極側直流出力端子１１ａに接続され、接点２０ａの他端がヒューズ１６を通してバッテリ１３の正極端子に接続されている。そして、ヒューズ１６と接点２０ａの他端との接続点に負荷１４を駆動する際に閉じられるメインスイッチ１５の一端が接続され、メインスイッチ１５の他端が負荷１４の一端に接続されている。負荷１４の他端はバッテリ１３の負極端子と共に電源装置本体１１の負極側直流出力端子１１ｂに接続されて接地されている。また負荷１４の一端とメインスイッチ１５との接続点が検出電圧入力端子１１ｆに接続されている。
【００３１】
本実施形態では、メインスイッチ１５が、エンジンを運転する際に操作されるキースイッチに組み込まれていて、キーをオフ位置から一方向に一段階(負荷駆動位置まで）操作したときにメインスイッチ１５が閉じ、キーをオフ位置に戻すことによりメインスイッチ１５が開かれるようになっている。またキーをオフ位置から負荷駆動位置まで操作してメインスイッチ１５を閉じた後、キーを復帰バネの付勢力に抗して負荷駆動位置を越える位置まで操作した際にエンジンを始動するスタータモータへの通電が行われ、エンジンが始動した後キーから手を離した際に、復帰バネの付勢力によりキーがメインスイッチ１５をオン状態に保つ位置に戻るようになっている。本実施形態では、電源装置本体１１と、メインスイッチ１５と、充電リレー２０とにより電源装置が構成されている。以下電源装置の各部について詳細に説明する。
【００３２】
交流発電機１２は、そのロータがエンジンのクランク軸により駆動される磁石式交流発電機からなっている。本実施形態では、交流発電機１２が単相の発電コイルＬを有していて、発電コイルＬに誘起する交流電圧が電源装置本体１１の交流入力端子１１ｕ，１１ｖ間に入力されている。
【００３３】
レギュレータ１１Ａとしては、交流発電機１２が出力を発生したときに直ちに直流電圧を出力するように構成されているものを用いる。本実施形態で用いられているレギュレータ１１Ａは、ダイオードＤｕ，Ｄｖによりブリッジの上側アームが構成され、ダイオードＤｘ，Ｄｙによりブリッジの下側アームが構成されたフルブリッジ型の単相ブリッジ全波整流回路と、ブリッジの下辺を構成するダイオードＤｘ，Ｄｙにそれぞれ逆並列接続された短絡用サイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙとを備えた短絡回路付き整流器１１Ａ１と、整流器１１Ａ１の出力電圧を設定値以下に保つように短絡用サイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙを制御する制御回路１１Ａ２とを備えた公知のものである。
【００３４】
制御回路１１Ａ２は、レギュレータ１１Ａの出力電圧（整流器１１Ａ１の出力電圧）を抵抗分圧回路を通して検出する電圧検出回路を備えていて、この電圧検出回路により検出されたレギュレータの出力電圧が設定範囲の上限を与える設定値を超えたときに短絡用サイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙのゲートにトリガ信号を与え、検出されたレギュレータの出力電圧が設定範囲の下限を与える設定値を下回ったときに短絡用サイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙへのトリガ信号の供給を停止する。
【００３５】
レギュレータの出力電圧が設定範囲の上限を与える設定値を超えて、短絡用サイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙにトリガ信号が与えられると、これらのサイリスタの内、アノードカソード間に順方向電圧が印加されているサイリスタがオン状態になることにより、交流発電機１２の出力を短絡する回路を構成してレギュレータ１１Ａの出力電圧を低下させる。サイリスタＴｈｘがオン状態になった際には、発電コイルＬ−サイリスタＴｈｘ−ダイオードＤｙ−発電コイルＬの短絡回路が構成されて発電コイルの一方の半サイクルの出力が短絡される。またサイリスタＴｈｙがオン状態になった際には、発電コイルＬ−サイリスタＴｈｙ−ダイオードＤｘ−発電コイルＬの短絡回路が構成されて発電コイルの他方の半サイクルの出力が短絡される。レギュレータの出力電圧が設定範囲の下限を与える設定値を下回ると、短絡用サイリスタＴｈｘ，Ｔｈｙへのトリガ信号の供給が停止されるため、オン状態にあったサイリスタは、そのアノード電流が保持電流未満になったときにオフ状態になる。これらの動作により、レギュレータ１１Ａからバッテリ１３に供給される直流電圧が設定範囲に保たれる。
【００３６】
図１に示された充電リレー制御部２１は、制御用電源回路２１Ａと、マイクロプロセッサ２１Ｂと、リレー駆動回路２１Ｃと、スイッチ状態検出回路２１Ｄと、波形整形回路２１Ｅと、電圧検出回路２１Ｆとからなっている。
【００３７】
制御用電源回路２１Ａは、レギュレータ１１Ａの出力電圧が第１のダイオードＤ１を通して入力されるとともに、バッテリ１３の電圧がメインスイッチ１５と第２のダイオードＤ２を通して入力されて、レギュレータ１１Ａの出力電圧及び（又は）バッテリ１３の出力電圧を安定化された直流電圧に変換する回路である。
【００３８】
制御用電源回路２１Ａとしては任意の構成を有するものを用いることができるが、本実施形態で用いられている制御用電源回路は、一端が接地された第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２と、第１のコンデンサＣ１の両端の電圧を、マイクロプロセッサの電源電圧として適した安定化された一定電圧Ｖccに変換して第２のコンデンサＣ２の両端に印加する電圧調整器ＲＥＧとからなっている。電圧調整器ＲＥＧは、第２のコンデンサＣ２の両端の電圧が設定値未満のときに第１のコンデンサＣ１の両端の電圧で第２のコンデンサＣ２を充電し、第２のコンデンサＣ２の両端の電圧が設定値に達したときに該コンデンサＣ２の充電を停止させる機能を有する公知のものである。
【００３９】
第１のコンデンサＣ１の他端には、電源装置本体１１の正極側直流出力端子１１ａにアノードが接続された第１のダイオードＤ１のカソードが接続されていて、レギュレータ１１Ａの出力電圧が第１のダイオードＤ１を通して制御用電源回路２１Ａに入力されている。また検出電圧入力端子１１ｆにアノードが接続された第２のダイオードＤ２のカソードが、第１のコンデンサＣ１の他端に接続され、メインスイッチ１５が閉じられた際に、バッテリ１３の電圧が第２のダイオードＤ２を通して制御用電源回路２１Ａに入力される。制御用電源回路２１Ａは、第１のコンデンサＣ１の両端にバッテリ１３の電圧に等しい直流電圧Ｖｂを出力するとともに、第２のコンデンサＣ２の両端に安定化された直流電圧Ｖccを出力する。
【００４０】
制御用電源回路２１Ａの出力電圧Ｖccは、マイクロプロセッサ２１Ｂの電源端子に印加されている。マイクロプロセッサ２１Ｂは、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置と、入出力インターフェース等とを備えていて、制御用電源回路２１Ａが出力する安定化された直流電圧Ｖccが確立したときに起動して、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、充電リレー２０を制御するために必要な各種の手段を構成する。
【００４１】
充電リレー２０は、接点２０ａを駆動する励磁コイル２０Ｙを備えていて、励磁コイル２０Ｙが電源装置本体１１のリレーコイル接続端子１１ｄ，１１ｅ間に接続されている。一方のリレーコイル接続端子１１ｄは、第１のダイオードＤ１のカソードと第２のダイオードＤ２のカソードとの接続点に接続され、他方のリレーコイル接続端子１１ｅはリレー駆動回路２１Ｃに接続されている。
【００４２】
リレー駆動回路２１Ｃは、マイクロプロセッサ２１Ｂからリレー駆動指令が与えられたときに励磁コイル２０Ｙに通電して充電リレー２０を励磁し、マイクロプロセッサがリレー駆動指令の出力を停止しているときに励磁コイル２０Ｙへの通電を停止して充電リレー２０を消磁する回路である。
【００４３】
図示のリレー駆動回路２１Ｃは、ドレインがリレーコイル接続端子１１ｅに接続され、ソースが接地されたＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１と、ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１のゲート・ソース間に接続された抵抗器Ｒ１と、ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１のゲートに一端が接続された抵抗器Ｒ２と、抵抗器Ｒ２の他端にカソードが接続され、アノードが検出電圧入力端子１１ｆに接続された第３のダイオードＤ３と、カソードが抵抗器Ｒ２の他端に接続された第４のダイオードＤ４とを備えた励磁電流供給回路と、ダイオードＤ４のアノードにコレクタが接続され、エミッタが制御用電源回路２１Ａの第１のコンデンサＣ１の非接地側端子に接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ１のエミッタベース間に接続された抵抗器Ｒ３と、トランジスタＴＲ１のベースに抵抗器Ｒ４を通してコレクタが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ２のベースエミッタ（接地）間に接続された抵抗器Ｒ５と、トランジスタＴＲ２のベースに一端が接続され、他端がマイクロプロセッサ２１ＢのポートＰ１に接続された抵抗器Ｒ６とからなっている。
【００４４】
リレー駆動回路２１Ｃは、マイクロプロセッサ２１ＢがそのポートＰ１の電位を低レベル(Ｌレベル）から高レベル（Ｈレベル）に変化させて「リレー駆動指令」を出力したときに、トランジスタＴＲ２及びＴＲ１をオン状態にして、ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１に駆動信号を与える。これによりＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１をオン状態にして充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙに励磁電流を流し、充電リレーの常開接点２０ａをオン状態にする。リレー駆動回路２１Ｃはまた、メインスイッチ１５が閉じてバッテリ１３の電圧がメインスイッチ１５と第３のダイオードＤ３とを通して入力されたときにもＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１をオン状態にして充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙに励磁電流を流し、該充電リレーの常開接点２０ａをオン状態にする。
【００４５】
スイッチ状態検出回路２１Ｄは、エミッタが接地され、コレクタが制御用電源回路２１Ａの第２のコンデンサＣ２の非接地側端子に抵抗器Ｒ７を通して接続されるとともに抵抗器Ｒ８を通してマイクロプロセッサのポートＰ２に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ３と、トランジスタＴＲ３のベースエミッタ間に接続された抵抗器Ｒ９と、トランジスタＴＲ３のベースに抵抗器Ｒ１０を通してカソードが接続されるとともにアノードが検出電圧入力端子１１ｆに接続された第５のダイオードＤ５と、ダイオードＤ５のアノードと接地間に接続された抵抗器Ｒ１１とからなっている。
【００４６】
スイッチ状態検出回路２１Ｄは、メインスイッチ１５が開いているときにトランジスタＴＲ３をオフ状態にしてマイクロプロセッサ２１ＢのポートＰ２の電位を高レベル(Ｈレベル）にし、バッテリ１３が正しい向きに接続されている状態でメインスイッチ１５が閉じられた際にトランジスタＴＲ３にベース電流を流すことにより該トランジスタをオン状態にしてポートＰ２の電位を低レベル(Ｌレベル）に変化させる。マイクロプロセッサ２１Ｂは、ポートＰ２の電位のＨレベルからＬレベルへの変化を認識したときにメインスイッチ１５が閉じられたことを検出する。バッテリ１３が正しい向きと逆の向きに接続されている状態でメインスイッチ１５が閉じられた際には、トランジスタＴＲ３がオン状態にならないため、マイクロプロセッサ２１Ｂはメインスイッチ１５が閉じられたことを検出しない。
【００４７】
本明細書では、バッテリ１３の向きが正しい状態でメインスイッチ１５が閉じたときにスイッチ状態検出回路２１ＤがマイクロプロセッサのポートＰ２に与えるＬレベルの信号（スイッチ状態検出回路の出力信号）を「第１の信号」と呼び、メインスイッチ１５が開いているとき及びメインスイッチ１５が閉じているがバッテリ１３の向きが正しい向きと逆の向きであるときにスイッチ状態検出回路２１ＤがマイクロプロセッサのポートＰ２に与えるＨレベルの信号を「第２の信号」と呼ぶ。
【００４８】
波形整形回路２１Ｅは、交流発電機１２が出力する交流電圧を矩形波信号に変換する回路で、波形整形回路２１Ｅから得られる矩形波信号は、マイクロプロセッサ２１ＢのポートＰ３に回転検出信号として入力されている。波形整形回路２１Ｅが出力する矩形波信号は、例えば交流発電機の出力電圧の一方の半波を矩形波状に整形した信号である。マイクロプロセッサ２１Ｂは、ポートＰ３に入力される矩形波信号（回転検出信号）の立ち上がりのレベル変化を認識して、交流発電機１２の出力電圧波形の１周期の時間を計測し、計測した時間をエンジンのクランク軸の１回転に相当する時間(クランク軸が１回転するのに要している時間)を与える「回転速度算出用データ」に変換し、この回転速度算出用データからエンジンの回転速度の情報を得る。
【００４９】
電圧検出回路２１Ｆは、バッテリ１３の電圧及び(又は）レギュレータ１１Ａの出力電圧を検出する回路である。図示の電圧検出回路２１Ｆは、第１のダイオードＤ１のカソードと第２のダイオードＤ２のカソードとの接続点に一端が接続され、マイクロプロセッサ２１ＢのポートＰ４に他端が接続された抵抗器Ｒ１２と、ポートＰ４と接地間に接続された抵抗器Ｒ１３とからなる抵抗分圧回路からなっていて、第１のダイオードＤ１を通して検出したレギュレータ１１Ａの出力電圧及び第２のダイオードＤ２とメインスイッチ１５とを通して検出したバッテリ１３の電圧を抵抗器Ｒ１２とＲ１３とにより分圧してマイクロプロセッサのポートＰ４に入力する。
【００５０】
レギュレータ１１Ａが直流電圧を出力していない状態でメインスイッチ１５が閉じられたときには、電圧検出回路２１Ｆがバッテリ電圧を検出し、メインスイッチ１５が開いている状態でレギュレータ１１Ａが直流電圧を出力したときには電圧検出回路２１Ｆがレギュレータの出力電圧を検出する。レギュレータ１１Ａが直流電圧を出力し、メインスイッチ１５が閉じられているときには、電圧検出回路２１Ｆがレギュレータ１１Ａの出力電圧とバッテリの両端の電圧(バッテリ電圧）とを検出する。充電リレーの接点２０ａがオン状態にあって、レギュレータ１１Ａの出力電圧がバッテリ１３に印加されている状態では、レギュレータの出力電圧とバッテリ電圧とが等しくなっている。
【００５１】
マイクロプロセッサ２１Ｂは、ポートＰ４に入力された電圧検出回路２１Ｆの出力電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を入力インターフェースとして備えていて、ポートＰ４に入力された電圧からレギュレータ１１Ａの出力電圧及び(又は）バッテリ１３の出力電圧を検出する。
【００５２】
図２に示したように、マイクロプロセッサ２１Ｂは、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、充電モード設定手段２１Ｂ１と、回転速度検出手段２１Ｂ２と、リレー駆動指令発生手段２１Ｂ３と、故障診断手段２１Ｂ４とを構成する。
【００５３】
充電モード設定手段２１Ｂ１は、バッテリの充電モードをメインスイッチが閉じているときにのみバッテリを充電する第１のモードと、メインスイッチが開いている状態でもエンジンの回転速度が設定速度以上であるときにはバッテリを充電する第２のモードとに設定する手段である。
【００５４】
この手段は、例えば、「メインスイッチＯＦＦ時の充電を許可／禁止ソフトスイッチ」の名称がつけられたパラメータからなるソフトウェアスイッチからなっていて、該ソフトウェアスイッチを構成するパラメータの値が「０ｘ００」(１６進法の０）に設定されているときに、充電モードをメインスイッチオフ時のバッテリの充電を許可する第２のモードとし、該パラメータが「０ｘ００」以外の値であるときに、充電モードを、メインスイッチオフ時のバッテリの充電を禁止する（メインスイッチが閉じているときにのみバッテリを充電する）第１のモードとするように構成される。ソフトウェアスイッチを構成するパラメータの値は、外部から設定し得るようにしておく。
【００５５】
すなわち、充電モードを第１のモードとするときには、外部からマイクロプロセッサに指令を与えることにより「メインスイッチＯＦＦ時の充電を許可／禁止ソフトスイッチ」の名称がつけられたパラメータの値を「０ｘ００」以外の値にし、充電モードを第２のモードとするときには、「メインスイッチＯＦＦ時の充電を許可／禁止ソフトスイッチ」の名称がつけられたパラメータの値を「０ｘ００」とする。マイクロプロセッサは、充電リレーの接点をＯＮ状態又はＯＦＦ状態にする処理を行う際に、必要に応じて上記パラメータの値を見に行くことにより、充電モードが第１のモードに設定されているか第２のモードに設定されているかを判定する。
【００５６】
なお本実施形態では、充電モード設定手段２１Ｂ１をソフトウェア上に構成しているが、ディップスイッチなどを用いてマイクロプロセッサのポートに信号を与えることにより、充電モードを第１のモード又は第２のモードとするように充電モード設定手段を構成することもできる。
【００５７】
回転速度検出手段２１Ｂ２は、交流発電機１２の出力電圧からエンジンの回転速度を検出する手段で、波形整形回路２１Ｅから得られる回転検出信号からエンジンのクランク軸が１回転するのに要している時間を「回転速度算出用データ」として検出する。
【００５８】
リレー駆動指令発生手段２１Ｂ３は、ポートＰ１からリレー駆動指令を出力したり、該リレー駆動指令の出力を停止したりする手段である。本実施形態で用いるリレー駆動指令発生手段２１Ｂ３は、スイッチ状態検出回路２１Ｄが第１の信号を発生しているとき(メインスイッチ１５が閉じていてポートＰ２の電位がＬレベルであるとき）、及び充電モードが第２のモードに設定がされている状態でスイッチ状態検出回路２１Ｄが第２の信号を発生していて（ポートＰ２の電位がＨレベルで）回転速度検出手段により検出されたエンジンの回転速度が設定速度以上であるときに、ポートＰ１の電位をＨレベルにしてリレー駆動指令を出力するように構成されている。本実施形態で用いるリレー駆動指令発生手段２１Ｂ３はまた、充電モードが第１のモードに設定されている状態でスイッチ状態検出回路２１Ｄが第２の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定された状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度未満であることが検出されているとき又はエンジンが停止していることが検出されているときにポートＰ１の電位をＬレベルにしてリレー駆動指令の出力を停止するように構成されている。
【００５９】
マイクロプロセッサ２１ＢがそのポートＰ１の電位をＨレベルにしてリレー駆動指令を出力したときに、リレー駆動回路２１ＣのＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１がオン状態になって充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙに励磁電流を流し、接点２０ａをオン状態にする。またマイクロプロセッサ２１ＢがそのポートＰ１の電位をＬレベルにしてリレー駆動指令の出力を停止したときに、リレー駆動回路２１ＣのＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１がオフ状態になって充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙへの励磁電流の供給を停止し、接点２０ａをオフ状態にする。
【００６０】
マイクロプロセッサはまた、電圧検出回路２１Ｆにより検出された電圧からレギュレータ１１Ａ及び（又は）バッテリ１３に異常があるか否かや、充電リレーに異常があるか否か等を診断する故障診断手段２１Ｂ４を構成するようにプログラムされている。故障検出手段２１Ｂ４は、例えば、エンジンを始動する前に電圧検出回路２１Ｆが検出したバッテリ電圧が設定値未満であるとき（例えば定格電圧が１２Ｖのバッテリの電圧が８Ｖ未満になったとき）にバッテリが劣化していると判定してバッテリが異常であると診断する。また回転速度検出手段２１Ｂ２により検出されるエンジンの回転速度が設定値を超えている状態で、電圧検出回路２１Ｆにより検出される電圧が設定値を超えることができない場合に、バッテリ又はレギュレータが異常であると診断する。またスイッチ状態検出回路２１Ｄによりメインスイッチが閉じられていることが検出されている状態で、レギュレータの出力電圧がバッテリ電圧の設定範囲の下限を与える設定値まで低下することがないときにバッテリの充電が行われていないこと、すなわち充電リレーに異常があってその接点が閉じていないことを診断することができる。
【００６１】
上記のように故障診断手段を設ける場合、リレー駆動指令発生手段２１Ｂ３は、リレー駆動指令を消滅させる（マイクロプロセッサのポートＰ１の電位をＬレベルにする）前に故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うように構成しておく。このような処理を行わせるようにしておけば、次にエンジンを運転した際にメモリに記憶された診断結果を読み出して、その診断結果に基づいて異常表示等を行わせることができる。
【００６２】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、マイクロプロセッサ２１Ｂが、交流発電機１２の出力からエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段２１Ｂ２と、スイッチ状態検出回路２１Ｄが第１の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定がされている状態でスイッチ状態検出回路２１Ｄが第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度以上であることが検出されているときにリレー駆動指令を発生し、充電モードが第１のモードに設定されている状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定された状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段によりエンジンの回転速度が設定速度未満であることが検出されているか又はエンジンが停止していることが検出されているときにリレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段２１Ｂ３と、電圧検出回路２１Ｆにより検出された電圧からレギュレータ及び（又は）バッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段２１Ｂ４とを構成するようにプログラムされる。本実施形態のように、故障診断手段を設ける場合、リレー駆動指令発生手段は、リレー駆動指令の出力を停止する前に故障診断手段による診断結果をメモリに記憶させる処理を行うように構成される。
【００６３】
上記の実施形態において、バッテリ１３の向きが正しいとすると、キーを一段階操作してメインスイッチ１５を閉じた際に、バッテリ１３からメインスイッチ１５と第２のダイオードＤ２とを通して制御用電源回路２１Ａに電圧が与えられる。このとき制御用電源回路２１Ａは安定化された直流電圧を出力するため、マイクロプロセッサ２１Ｂに電源電圧が与えられて、マイクロプロセッサ２１Ｂが起動する。
【００６４】
またバッテリが正しく接続されている状態でメインスイッチ１５が閉じられると、バッテリ１３から第３のダイオードＤ３を通してリレー駆動回路２１ＣのＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１のゲートに電圧が印加されるとともに、第２のダイオードＤ２を通してバッテリ電圧が充電リレー２０の励磁コイル２０ＹとＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１との直列回路に印加されるため、ＭＯＳＦＥＴ  Ｆ１がオン状態になって励磁コイル２０Ｙに電流が流れる。これにより充電リレーの接点２０ａがオン状態になり、レギュレータ１１Ａの出力端子間にバッテリ１３が接続された状態になる。またこのときスイッチ状態検出回路２１Ｄが第１の信号を発生し（マイクロプロセッサのポートＰ２の電位をＬレベルにし）、マイクロプロセッサ２１ＢがそのポートＰ１の電位をＨレベルとしてリレー駆動指令を発生するため、このリレー駆動指令によってもリレー駆動回路２１Ｃが充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙに励磁電流を流し、充電リレー２０の常開接点２０ａをオン状態に保持する。またこのときバッテリ１３及びレギュレータ１１Ａからメインスイッチ１５を通して負荷１４に電流が供給される。
【００６５】
充電リレー２０の接点２０ａをオン状態にしてレギュレータの出力でバッテリ１３を充電し、メインスイッチ１５を閉じて負荷１４を駆動している状態で、キースイッチを操作してメインスイッチ１５を開くと、スイッチ状態検出回路２１ＤがマイクロプロセッサのポートＰ２に第２の信号を与えるため、マイクロプロセッサはリレー駆動指令の出力を停止する。またメインスイッチ１５が開かれると、バッテリ１３から第３のダイオードＤ３を通してリレー駆動回路２１Ｃに入力されていた電圧が消滅する。従って、充電リレーの励磁コイル２０Ｙへの励磁電流の供給が停止され、充電リレーの接点２０ａがオフ状態になる。
【００６６】
充電モード設定手段２１Ｂ１により、充電モードが「第２のモード」（メインスイッチが開いている状態でも、エンジンの回転速度が設定速度以上であるときにはバッテリを充電するモード）に設定されている場合には、メインスイッチ１５を開いている状態でも交流発電機の回転速度が設定速度以上であることが検出されたときに、マイクロプロセッサ２１ＢのポートＰ１からリレー駆動回路２１Ｃにリレー駆動指令が与えられるため、リレー駆動回路から充電リレー２０の励磁コイルに励磁電流が供給され、その接点２０ａがオン状態になる。これによりレギュレータ１１Ａの出力がバッテリ１３に供給されるようになり、バッテリが充電されるようになる。
【００６７】
バッテリ１３が正しい向きと逆の向きに接続されている場合には、メインスイッチ１５を閉じた際に、ダイオードＤ２によりバッテリ電圧が制御用電源回路２１Ａに入力されるのが阻止されるため、制御用電源回路２１Ａが安定化された直流電圧Ｖｃｃを出力することがなく、マイクロプロセッサ２１Ｂは起動しない。またバッテリ１３が逆向きに接続されている場合には、ダイオードＤ２により、充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙにバッテリ電圧が印加されるのが阻止されるため、充電リレー２０の接点２０ａが閉じることはない。従って、バッテリの電圧がレギュレータ１１Ａに逆方向に印加されるのを防ぐことができ、バッテリからレギュレータ内のダイオードＤｘ，Ｄｕ及びＤｙ，Ｄｖを通して短絡電流が流れてレギュレータが破壊するのを防ぐことができる。またバッテリが逆向きに接続されているときには、第３のダイオードＤ３により、リレー駆動回路２１Ｃにバッテリ電圧が逆方向に印加されるのを阻止することができるため、リレー駆動回路２１Ｃが破損するのを防ぐことができる。同様に、ダイオードＤ５により、スイッチ状態検出回路２１Ｄにバッテリ電圧が逆方向に入力されるのを阻止することができるため、スイッチ状態検出回路のトランジスタＴＲ３が破損するのを防ぐことができる。
【００６８】
またバッテリが逆向きに接続されている場合には、エンジンを始動させる位置までキースイッチを操作してもスタータモータは回転しないため、交流発電機１２からレギュレータ１１Ａを通して制御用電源回路２１Ａに電圧が与えられることはない。従ってマイクロプロセッサ２１Ｂは起動せず、マイクロプロセッサ２１Ｂからリレー駆動回路２１Ｃにリレー駆動指令が与えられることはないため、充電リレーの接点２０ａが閉じることはない。
【００６９】
上記の説明では、エンジンを始動及び停止させる際に操作されるキースイッチにメインスイッチ１５が組み込まれていて、メインスイッチ１５を閉じた後にエンジンを始動させる操作が行われるとしたが、メインスイッチ１５がキースイッチと別個に設けられていて、エンジンの始動がメインスイッチの状態とは無関係に行われる場合、及びバッテリ１３がエンジンを動作させるために用いられるバッテリとは別のバッテリである場合には、メインスイッチ１５を開いた状態でエンジンが始動させられることがあり得る。
【００７０】
メインスイッチ１５を開いた状態でエンジンを始動させた場合には、交流発電機１２の出力電圧がレギュレータ１１Ａにより整流されて、第１のダイオードＤ１を通して制御用電源回路２１Ａに入力される。そのため、制御用電源回路２１Ａから安定化された直流電圧Ｖｃｃが出力され、マイクロプロセッサ２１Ｂが起動する。エンジンが始動した後、バッテリ１３が正しく接続されている状態でメインスイッチ１５が閉じられると、スイッチ状態検出回路２１ＤがマイクロプロセッサのポートＰ２に第１の信号を与える。このときマイクロプロセッサ２１ＢはポートＰ１からリレー駆動指令を発生するため、リレー駆動回路２１Ｃから充電リレー２０の励磁コイル２０Ｙに励磁電流が供給されて、充電リレーの接点２０ａがオン状態になり、レギュレータ１１Ａからバッテリ１３に充電電流を供給し得る状態になる。
【００７１】
バッテリ１３がエンジンを動作させるために用いられるバッテリとは別のバッテリである場合に、バッテリ１３が逆向きに接続されている状態でエンジンが始動させられた後、メインスイッチ１５が閉じられたときには、スイッチ状態検出回路２１Ｄがマイクロプロセッサ２１ＢのポートＰ２に第２の信号を与える（マイクロプロセッサはメインスイッチが閉じたことを検出できない）ため、マイクロプロセッサはリレー駆動指令を発生しない。従ってバッテリが逆向きに接続されている状態でエンジンが始動した後、メインスイッチ１５が閉じられたときに、充電リレーの接点が閉じて、バッテリの電圧がレギュレータに逆方向に印加されるのを防ぐことができる。
【００７２】
バッテリ１３がエンジンを動作させるために用いるバッテリとは別のバッテリであって、充電モードが第２のモードに設定されている場合には、バッテリが逆接続されている状態でも、交流発電機の回転速度が設定速度以上になったときにマイクロプロセッサがリレー駆動指令を出力して充電リレー２０を励磁することがあり得る。このような事態が生じるのを防ぐためには、エンジンを始動した後、メインスイッチが閉じられたことをマイクロプロセッサが少なく１回検出したことを条件として、メインスイッチ１５が開いている状態で交流発電機の回転速度が設定速度以上になったときにリレー駆動指令を発生するように、マイクロプロセッサをプログラムしておくことが好ましい。このように構成しておけば、バッテリが逆向きに接続されているときには、エンジンを始動した後、メインスイッチが閉じられたことを検出することができないため、バッテリが逆向きに接続されている状態でエンジンを始動させた後、交流発電機の回転速度が設定速度に達したときにマイクロプロセッサがリレー駆動指令を発生するのを防ぐことができ、バッテリが逆向きに接続されている状態でエンジンが始動させられた後、充電リレーの接点がオン状態になってバッテリの電圧がレギュレータに逆方向に印加されるのを防ぐことができる。
【００７３】
上記の実施形態において、回転速度検出手段２１Ｂ２と、リレー駆動指令発生手段２１Ｂ３とを構成するために、マイクロプロセッサ２１Ｂに実行させるプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートを、図３ないし図６に示した。
【００７４】
図３はマイクロプロセッサが起動した後に開始されるメインルーチンを示したものである。このメインルーチンが開始されると、先ずステップＳ１０１で入出力ポートやＲＡＭの初期設定を行い、ステップＳ１０２で図５に示された充電電流ＯＮ判定処理を行う。次いでステップＳ１０３でインターバルタイマをセットして割り込みを許可する。割り込みを許可した後、ステップＳ１０４でインターバルタイマによる割り込みがかかるのを待ち、割り込みがかかったときにステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、電圧検出回路２１Ｆが検出しているバッテリ電圧を読み込む。次いでステップＳ１０６に進んで、図４に示した回転検出信号処理で検出された回転速度算出用データからエンジンの回転速度（交流発電機１２の回転速度）を算出する。
【００７５】
ステップＳ１０６で回転速度を算出した後、ステップＳ１０７に進んで充電リレーの接点がＯＮ状態にあるか否かを判定する。その結果充電リレーの接点がＯＮ状態にないと判定されたときには、ステップＳ１０８に進んで図５に示された充電リレーＯＮ判定処理を行った後ステップＳ１０４に戻る。またステップＳ１０７で充電リレーの接点がＯＮ状態にあると判定されたときには、ステップＳ１０９に進んで図６に示された充電リレーＯＦＦ判定処理を行った後ステップＳ１０４に戻る。
【００７６】
図４に示された回転検出信号処理は、マイクロプロセッサが、波形整形回路２１Ｅから与えられる矩形波信号の立ち上がりのレベル変化を検出する毎に実行される。図４の処理においては、先ずステップＳ２０１で前回の回転検出信号（矩形波信号のレベル変化）が入力された時刻から今回の回転検出信号が入力された時刻までの時間を、エンジンのクランク軸が１回転するのに要した時間に変換して、この時間を「回転速度算出用データ」としてＲＡＭに記憶させる。
【００７７】
図５の充電リレーＯＮ判定処理においては、先ずステップＳ３０１で充電リレーの接点がＯＮ状態にあるか否かを判定する。この判定の結果、充電リレーの接点がＯＮ状態にあると判定されたときには、以後何もしないでこの処理を抜ける。ステップＳ３０１で充電リレーの接点がＯＮ状態にないと判定されたときには、ステップＳ３０２に進んでスイッチ状態検出回路２１Ｄの出力からメインスイッチがＯＮ状態にあることが検出されているか否かを判定する。その結果メインスイッチがＯＮ状態にあることが検出されている場合には、ステップＳ３０３に進んでリレー駆動指令を発生させた後メインルーチンに復帰する。
【００７８】
ステップＳ３０２でメインスイッチがＯＮ状態でないと判定されたときには，ステップＳ３０４に進んでメインスイッチＯＮ時の充電が許可されているか否か(充電モードが第２のモードであるか否か）を判定し、メインスイッチＯＮ時の充電が許可されていない(充電モードが第１のモードである）と判定されたときには、以後何もしないでメインルーチンに復帰する。ステップＳ３０４でメインスイッチＯＮ時の充電が許可されている(充電モードが第２のモードである）と判定されたときには、ステップＳ３０５に進んで、回転速度検出手段により検出されたエンジンの回転速度が充電を許可する設定速度に達しているか否かを判定する。この判定の結果、エンジンの回転速度が充電を許可する設定速度に達していないと判定されたときには、以後何もしないでメインルーチンに復帰する。ステップＳ３０５でエンジンの回転速度が充電を許可する設定速度に達していると判定されたときにはステップＳ３０３に進んでリレー駆動指令を発生させた後メインルーチンに復帰する。
【００７９】
図６に示された充電リレーＯＦＦ判定処理においては、先ずステップＳ４０１でメインスイッチが閉じているか否かを判定する。その結果メインスイッチが閉じていると判定されたときには以後何もしないでメインルーチンに復帰する。ステップＳ４０１でメインスイッチが閉じていないと判定されたときにはステップＳ４０２に進んでエンジンが停止しているか否か（回転速度検出手段により検出された回転速度が零であるか否か）を判定する。その結果エンジンが停止していないと判定されたときには以後何もしないでメインルーチンに復帰する。ステップＳ４０２でエンジンが停止していると判定されたときには、ステップＳ４０３に進んで故障診断手段による故障診断結果の記憶が完了しているか否かを判定し、完了していない場合には何もしないでメインルーチンに復帰する。ステップＳ４０３で、故障診断手段による故障診断結果の記憶が完了していると判定された場合には、ステップＳ４０４に進んでリレー駆動指令を停止させた後にメインルーチンに復帰する。
【００８０】
図３ないし図６に示されたアルゴリズムによる場合には、図４の処理と、図３のメインルーチンのステップＳ１０６とにより、回転速度検出手段２１Ｂ２が構成される。また図５に示した充電リレーＯＮ判定処理と、図６に示した充電リレーＯＦＦ判定処理とにより、リレー駆動指令発生手段２１Ｂ３が構成される。
【００８１】
上記の実施形態では、バッテリの充電モードを、メインスイッチが閉じているときにのみバッテリを充電する第１のモードと、メインスイッチが開いている状態でもエンジンの回転速度が設定速度以上であるときバッテリを充電する第２のモードとに設定する充電モード設定手段を設けて、交流発電機の出力からエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段２１Ｂ２と、スイッチ状態検出回路２１Ｄが第１の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定がされている状態でスイッチ状態検出回路２１Ｄが第２の信号を発生していて回転速度検出手段により検出されたエンジンの回転速度が設定速度以上であるときにリレー駆動指令を発生し、充電モードが第１のモードに設定されている状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているとき、及び充電モードが第２のモードに設定された状態でスイッチ状態検出回路が第２の信号を発生していて回転速度検出手段により検出されたエンジンの回転速度が設定速度未満であるときにリレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段とを構成するようにマイクロプロセッサがプログラムされているが、本発明に係る電源装置は、基本的には、メインスイッチが開いているときに充電リレーの接点をオフ状態にし、メインスイッチが閉じているときに充電リレーをオン状態にするように、メインスイッチの状態に応じて充電リレーを制御するように構成すればよく、充電モード設定手段は省略することができる。
【００８２】
充電モード設定手段を省略する場合、マイクロプロセッサは、スイッチ状態検出回路が第１の信号を発生しているときにリレー駆動指令を発生し、スイッチ状態検出回路が第２の信号を発生しているときにリレー駆動指令を消滅させるリレー駆動指令発生手段を構成するようにプログラムされる。
【００８３】
上記の実施形態ではまた、マイクロプロセッサ２１Ｂが、電圧検出回路２１Ｆにより検出された電圧からレギュレータ及び（又は）バッテリに異常があるか否かを診断する故障診断手段を構成するようにプログラムされるが、レギュレータ及び（又は）バッテリの異常の有無を特に診断する必要がない場合には、この故障診断手段を省略することができる。
【００８４】
図６の充電リレーＯＦＦ判定処理では、ステップＳ４０２でエンジンが停止したことが検出された時にステップＳ４０３に進むようにしたが、ステップ４０２でエンジンの回転速度が設定速度未満であるか否かを判定して、エンジンの回転速度が設定速度未満であるとき（交流発電機がバッテリを充電するために必要な出力を発生することができない状態にあるとき）にステップＳ４０３に進むようにしてもよい。
【００８５】
上記の実施形態のように、アノードがメインスイッチを通してバッテリの正極端子に接続された第３のダイオードＤ３を設けて、バッテリ１３の電圧がメインスイッチ１５と第３のダイオードＤ３とを通してリレー駆動回路２１Ｃに入力された場合にも充電リレーに励磁電流を供給するように構成しておくと、メインスイッチ１５が閉じられたときに、マイクロプロセッサ２１Ｂからリレー駆動指令が発生しなくても、充電リレーの接点をオン状態にすることができるため、マイクロプロセッサ２１Ｂが起動しなかったり、スイッチ状態検出回路２１Ｄが故障している場合にも充電リレー２０の接点２０ａをオン状態にして負荷１４を駆動したり、バッテリ１３を充電したりすることができるという利点が得られる。しかしながら、本発明はこのように構成する場合に限定されるものではなく、第３のダイオードＤ３を省略して、マイクロプロセッサ２１Ｂがリレー駆動指令を出力したときにのみ、充電リレーを励磁するように構成してもよい。
【００８６】
上記の実施形態では，交流発電機１２として単相交流発電機が用いられているが、三相交流発電機を用いる場合にも本発明を適用することができるのはもちろんである。
【００８７】
上記の実施形態では、レギュレータとして短絡式のレギュレータを用いたが、レギュレータ１１Ａは、交流入力端子を通して入力された交流電圧を整流して電圧値が調整された直流電圧を直流出力端子間に出力する整流機能付きのレギュレータであればよく、他の形式のレギュレータを用いることもできる。例えば、フルブリッジ型の全波整流回路のブリッジの上側アーム及び(又は）下側アームをサイリスタ等の単方向性スイッチング素子により構成した制御整流回路と、バッテリ電圧が設定値を超えたときに制御整流回路の上側及び(又は）下側アームのスイッチング素子をオフ状態にしてバッテリへの電流の供給を停止するようにスイッチング素子を制御するオープンタイプのレギュレータを用いる場合にも本発明を適用することができる。オープンタイプのレギュレータを用いる場合には、その交流入力端子に電圧が印加された際に、オン状態にすべきスイッチング素子(順方向電圧が印加されているスイッチング素子）に直ちにトリガ信号を供給することができるように、各スイッチング素子のトリガ回路を構成して、交流入力端子に交流電圧が入力されたときにレギュレータが直ちに直流電圧を出力するように構成しておく。
【００８８】
上記の実施形態では、マイクロプロセッサ２１Ｂが主として充電リレーを制御するために設けられているが、マイクロプロセッサ２１Ｂがレギュレータを制御するマイクロプロセッサを兼ねるように構成することもできる。この場合には、例えば図３のメインルーチンのステップＳ１０６とステップＳ１０７との間にレギュレータの制御を実行させるステップを設ける。
【００８９】
上記の実施形態では、電圧検出回路２１Ｆが、バッテリ電圧及びレギュレータの出力電圧の双方が反映された電圧を検出するように構成されているが、バッテリ電圧を検出する電圧検出回路と、レギュレータの出力電圧を検出する電圧検出回路とを個別に設けて、これらの電圧検出回路の出力から故障診断を行うように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、エンジンにより駆動される車両等に搭載される電源装置や、予備電源設備等の電源装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０  エンジン
１１  電源装置本体
１１ｕ，１１ｖ  交流入力端子
１１ａ，１１ｂ  直流出力端子
１１Ａ  レギュレータ
１１Ａ１  短絡回路付き整流器
１１Ａ２  制御回路
１２  交流発電機
１３  バッテリ
１４  負荷
１５  メインスイッチ
２０  充電リレー
２０ａ  常開接点
２０Ｙ  励磁コイル
２１  充電リレー制御部
２１Ａ  制御用電源回路
２１Ｂ  マイクロプロセッサ
２１Ｂ１  充電モード設定手段
２１Ｂ２  回転速度検出手段
２１Ｂ３  リレー駆動指令発生手段
２１Ｂ４  故障診断手段
２１Ｃ  リレー駆動回路
２１Ｄ  スイッチ状態検出回路
２１Ｅ  波形整形回路
２１Ｆ  電圧検出回路
Ｄ１  第１のダイオード
Ｄ２  第２のダイオード
Ｄ３  第３のダイオード
【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】
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【図８】
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