特開 2022-135571 電源装置、及び電源制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135571

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】電源装置、及び電源制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20220908BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021035477

(22)【出願日】2021-03-05

(71)【出願人】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼嶋 豊隆

【テーマコード（参考）】

5H006

【Ｆターム（参考）】

5H006AA05

5H006CA03

5H006CB03

5H006DB01

5H006DC05

5H006FA01

(57)【要約】

【課題】接地端子が未接地状態になった場合に、動作異常が発生することを予防する。
【解決手段】電源装置は、発電機が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部に直流電圧を供給する電源装置であって、電源装置の接地端子と発電機の出力端子との間に接続され、少なくとも出力端子が発電機の出力端子に接続された、交流信号の負側の信号を整流する第１スイッチ素子と、入力端子が発電機の出力端子に接続され、出力端子が負荷部に接続された、交流信号の正側の信号を整流する第２スイッチ素子と、第２スイッチ素子の出力端子と接地端子との間に接続されたコンデンサと、交流信号の正負の切り替えに応じて、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の導通制御を行う制御部と、コンデンサの電圧が所定の閾値電圧以上になった場合に、接地端子が未接地状態であると判定し、第１スイッチ素子をオフ状態にする異常検出部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電機が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部に前記直流電圧を供給する電源装置であって、
前記電源装置の接地端子と前記発電機の出力端子との間に接続され、少なくとも前記出力端子が前記発電機の出力端子に接続された、前記交流信号の負側の信号を整流する第１スイッチ素子と、
入力端子が発電機の出力端子に接続され、出力端子が前記負荷部に接続された、前記交流信号の正側の信号を整流する第２スイッチ素子と、
前記第２スイッチ素子の出力端子と前記接地端子との間に接続されたコンデンサと、
前記交流信号の正負の切り替えに応じて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の導通制御を行う制御部と、
前記コンデンサの電圧が所定の閾値電圧以上になった場合に、前記接地端子が未接地状態であると判定し、前記第１スイッチ素子をオフ状態にする異常検出部と
を備えることを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記所定の閾値電圧が第１の閾値電圧であり、
前記制御部は、前記コンデンサの電圧が、前記第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧以上になった場合に、前記第２スイッチ素子をオフ状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記異常検出部は、前記コンデンサの電圧が前記所定の閾値電圧以上になった場合に、オン状態になるツェナーダイオードを備え、前記ツェナーダイオードがオン状態になった場合に、前記第１スイッチ素子をオフ状態にする
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記コンデンサが第１のコンデンサであり、
前記第１スイッチ素子の入力端子と前記接地端子との間に接続され、前記接地端子を中間ノードとして前記第１のコンデンサと直列に接続された第２のコンデンサ、又は抵抗を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。

【請求項5】

発電機が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部に前記直流電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の接地端子と前記発電機の出力端子との間に接続され、少なくとも前記出力端子が前記発電機の出力端子に接続された、前記交流信号の負側の信号を整流する第１スイッチ素子と、入力端子が発電機の出力端子に接続され、出力端子が前記負荷部に接続された、前記交流信号の正側の信号を整流する第２スイッチ素子と、前記第２スイッチ素子の出力端子と前記接地端子との間に接続されたコンデンサとを備える電源装置の電源制御方法であって、
制御部が、前記交流信号の正負の切り替えに応じて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の導通制御を行う制御ステップと、
異常検出部が、前記接地端子を基準にした前記コンデンサの電圧が所定の閾値電圧以上になった場合に、前記接地端子が未接地状態であると判定し、前記第１スイッチ素子をオフ状態にする異常検出ステップと
を含むことを特徴とする電源制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置、及び電源制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発電機が発電する交流信号を直流電圧に変換するレギュレータなどの電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような電源装置では、直流電圧の出力端子と接地端子との間にコンデンサが接続され、出力する直流電圧は、接地された外部の負荷部に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１１５０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の電源装置では、接地端子が未接地状態になると、直流電圧の出力端子と接地端子との間に接続されたコンデンサが、外部の負荷部を通じてコンデンサに異常電圧が充電されて、動作異常が発生する場合があった。

【0005】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、接地端子が未接地状態になった場合であっても、コンデンサに異常電圧が充電されて、動作異常が発生することを予防することができる電源装置、及び電源制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、発電機が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部に前記直流電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の接地端子と前記発電機の出力端子との間に接続され、少なくとも前記出力端子が前記発電機の出力端子に接続された、前記交流信号の負側の信号を整流する第１スイッチ素子と、入力端子が発電機の出力端子に接続され、出力端子が前記負荷部に接続された、前記交流信号の正側の信号を整流する第２スイッチ素子と、前記第２スイッチ素子の出力端子と前記接地端子との間に接続されたコンデンサと、 前記交流信号の正負の切り替えに応じて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の導通制御を行う制御部と、前記コンデンサの電圧が所定の閾値電圧以上になった場合に、前記接地端子が未接地状態であると判定し、前記第１スイッチ素子をオフ状態にする異常検出部とを備えることを特徴とする電源装置である。

【0007】

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記所定の閾値電圧が第１の閾値電圧であり、前記制御部は、前記コンデンサの電圧が、前記第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧以上になった場合に、前記第２スイッチ素子をオフ状態にすることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記異常検出部は、前記コンデンサの電圧が前記所定の閾値電圧以上になった場合に、オン状態になるツェナーダイオードを備え、前記ツェナーダイオードがオン状態になった場合に、前記第１スイッチ素子をオフ状態にすることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記コンデンサが第１のコンデンサであり、前記第１スイッチ素子の入力端子と前記接地端子との間に接続され、前記接地端子を中間ノードとして前記第１のコンデンサと直列に接続された第２のコンデンサ、又は抵抗を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様は、発電機が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部に前記直流電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の接地端子と前記発電機の出力端子との間に接続され、少なくとも前記出力端子が前記発電機の出力端子に接続された、前記交流信号の負側の信号を整流する第１スイッチ素子と、入力端子が発電機の出力端子に接続され、出力端子が前記負荷部に接続された、前記交流信号の正側の信号を整流する第２スイッチ素子と、前記第２スイッチ素子の出力端子と前記接地端子との間に接続されたコンデンサとを備える電源装置の電源制御方法であって、制御部が、前記交流信号の正負の切り替えに応じて、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の導通制御を行う制御ステップと、異常検出部が、前記接地端子を基準にした前記コンデンサの電圧が所定の閾値電圧以上になった場合に、前記接地端子が未接地状態であると判定し、前記第１スイッチ素子をオフ状態にする異常検出ステップとを含むことを特徴とする電源制御方法である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電源装置では、発電機が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部に前記直流電圧を供給し、制御部が、交流信号の正負の切り替えに応じて、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の導通制御を行う。そして、異常検出部が、接地端子を基準にしたコンデンサの電圧が所定の閾値電圧以上になった場合に、接地端子が未接地状態であると判定し、第１スイッチ素子をオフ状態にする。これにより、電流検出装置は、接地端子が未接地状態になった場合に、交流信号の負側の信号の際に、接地された負荷部を介して、コンデンサに異常電圧が充電されて、動作異常が発生することを予防することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態による電源システム及び電源装置の一例を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態における電源制御処理の一例を示す第１のフローチャートである。

【図3】第１の実施形態における電源制御処理の一例を示す第２のフローチャートである。

【図4】第１の実施形態による電源装置の接地端子が未接地状態になった場合の動作の一例を説明する図である。

【図5】第１の実施形態における接地端子が未接地状態になった場合の異常検出部及び制御部の動作の一例を説明するタイミングチャートである。

【図6】第２の実施形態による電源システム及び電源装置の一例を示すブロック図である。

【図7】第３の実施形態による電源システム及び電源装置の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態による電源装置及び電源制御方法について、図面を参照して説明する。

【0014】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による電源システム１００及び電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電源システム１００は、例えば、自動二輪車などの車両に搭載されるシステムであり、電源装置１と、発電機２と、バッテリ３と、ＦＩ負荷部５と、負荷部（４、６）と、灯火器７とを備えている。

【0015】

電源装置１は、発電機２で発電した交流電力を半波整流して、バッテリ３を充電するとともに、負荷部４に直流電力を供給する。また、電源装置１は、ダイオード１３を介して、ＦＩ負荷部５及び負荷部６が接続され、発電機２が発電した電力、又はバッテリ３の出力電力をＦＩ負荷部５及び負荷部６に供給する。

【0016】

電源装置１は、入力端子Ｔ１と、バッテリ端子Ｔ２と、出力端子Ｔ３と、接地端子Ｔ４と、ＬＡ端子Ｔ５（ライトアノード端子）と、ＬＫ端子Ｔ６（ライトカソード端子）とを備えている。

【0017】

入力端子Ｔ１は、発電機２と接続される端子であり、発電機２が発電した交流信号が供給される。
バッテリ端子Ｔ２は、バッテリ３及び負荷部４が接続される端子であり、バッテリ３を充電する直流電力を供給するとともに、発電機２の停止時に、バッテリ３からの電力が共供給される。

【0018】

出力端子Ｔ３は、ＦＩ負荷部５及び負荷部６が接続される端子であり、ＦＩ負荷部５及び負荷部６に直流電力を供給する。
接地端子Ｔ４は、電源装置１の接地用の端子であり、例えば、グランド端子である。電源装置１は、接地端子Ｔ４を介して、自動二輪車などの車両のボディに接地される。

【0019】

ＬＡ端子Ｔ５及びＬＫ端子Ｔ６は、灯火器７が接続される端子であり、ＬＡ端子Ｔ５が、灯火器７のアノード端子に接続され、ＬＫ端子Ｔ６が、灯火器７のカソード端子に接続される。
また、電源装置１は、サイリスタ１１と、サイリスタ１２と、ダイオード１３と、コンデンサ１４と、コンデンサ１５と、異常検出部１６と、制御部１７とを備えている。電源装置１が備える各構成の詳細については後述する。

【0020】

発電機２は、例えば、単相磁石式交流発電機であり、回転子（不図示）の回転に応じて発電し、発電した電力に応じた交流信号を出力する。ここで、回転子は、例えば、自動二輪車の内燃機関（エンジン）の回転軸に接続されたクランクシャフトなどである。発電機２は、発電した電力に応じた交流信号を、電力供給線Ｌ１を介して、サイリスタ１２に接続されている。なお、本実施形態において、交流信号のうちの負電圧（負側電圧）を第１極性の電圧とし、正電圧（正側電圧）を第１極性の電圧と反対極性の電圧である第２極性の電圧とする。

【0021】

バッテリ３は、例えば、鉛蓄電池であり、＋（プラス）電極（正極）が、サイリスタ１２のカソード端子（バッテリ端子Ｔ２）に接続されており、－（マイナス）電極（負極）が、グランドに接続（接地）されている。バッテリ３は、電力供給線Ｌ１及びサイリスタ１２を介して供給された発電機２の発電電力を充電するとともに、充電した電力を、ダイオード１３を介して、ＦＩ負荷部５及び負荷部６に供給する。また、バッテリ３は、充電した電力を負荷部４に供給する。

【0022】

負荷部４は、バッテリ３に直接接続された負荷部である。
ＦＩ負荷部５は、例えば、自動二輪車の電装部品であり、ＥＣＵ（Engine Control Unit）、フューエルポンプ、インジェクション、各種センサ類などである。ＦＩ負荷部５は、出力端子Ｔ３とグランドとの間に接続され、ダイオード１３を介して、発電機２の発電電力又はバッテリ３の出力電力を供給されて動作し、電力を消費する。
負荷部６は、出力端子Ｔ３とグランドとの間に接続された負荷部であり、負荷部６には、ダイオード１３を介して、発電機２の発電電力又はバッテリ３の出力電力が供給される。

【0023】

灯火器７は、例えば、車両用のＬＥＤ（Light Emitting Diode）ライトである。灯火器７は、サイリスタ１１がオン状態されると、電力供給線Ｌ１の交流信号が負側電圧であるタイミングで電流が流れて発光する。

【0024】

また、灯火器７は、直列に接続された発光ダイオード７Ａと、発光ダイオード７Ｂとを備える。発光ダイオード７Ａのアノード端子と、発光ダイオード７Ｂのカソード端子とが接続されて、発光ダイオード７Ａと発光ダイオード７Ｂとが、直列に接続されている。また、発光ダイオード７Ｂのアノード端子が、ＬＡ端子Ｔ５に接続され、発光ダイオード７Ａのカソード端子が、ＬＫ端子Ｔ６に接続されている。なお、発光ダイオード７Ａ及び発光ダイオード７Ｂには、電流を制限するための抵抗（接地端子Ｔ４を中間ノードとしてコンデンサ１４と直列に接続された抵抗）が接続されていてもよい。

【0025】

次に、電源装置１が備える各構成の詳細について説明する。
サイリスタ１１（第１スイッチ素子の一例）は、アノード端子がＬＫ端子Ｔ６であるノードＮ１に、カソード端子が電力供給線Ｌ１のノードＮ２に、ゲート端子（制御端子）が制御部１７が出力する制御信号線（制御信号Ｓ１の信号線）に、それぞれ接続されている。

【0026】

サイリスタ１１は、電源装置１の接地端子Ｔ４と発電機２の出力端子との間に接続され、少なくともカソード端子（出力端子）が発電機２の出力端子（電源装置１の入力端子Ｔ１）に接続された、交流信号の負側の信号を整流する。サイリスタ１１は、制御部１７が出力する制御信号Ｓ１によりオン状態（導通状態）になるか否かが制御される。サイリスタ１１は、制御部１７が出力する制御信号Ｓ１により、発電機２が出力する交流信号が負側電圧である場合に、オン状態に制御される。

【0027】

サイリスタ１２（第２スイッチ素子の一例）は、発電機２が出力する交流信号を整流して充電電力としてバッテリ３に供給するシリコン制御整流子である。サイリスタ１２は、アノード端子が電力供給線Ｌ１のノードＮ２に、カソード端子がノードＮ３（バッテリ端子Ｔ２）に、ゲート端子（制御端子）が制御部１７が出力する制御信号線（制御信号Ｓ２の信号線）に、それぞれ接続されている。

【0028】

サイリスタ１２は、アノード端子（入力端子）が発電機２の出力端子（電源装置１の入力端子Ｔ１）に接続され、カソード端子（出力端子）が負荷部（例えば、負荷部４など）に接続された、交流信号の正側の信号を整流する。サイリスタ１２は、制御部１７が出力する制御信号Ｓ２によって、オン状態にされることで、電力供給線Ｌ１の交流信号の正側電圧をバッテリ３の＋電極に供給して、バッテリ３を充電するとともに、ＦＩ負荷部５に動作電力を供給する。

【0029】

ダイオード１３は、アノード端子がノードＮ３に、カソード端子がノードＮ４（出力端子Ｔ３）にそれぞれ接続されており、ＦＩ負荷部５からの電流の逆流を防止する。
コンデンサ１４（第１のコンデンサの一例）は、サイリスタ１２のカソード端子（出力端子）と接地端子Ｔ４（グランド線Ｌ２）との間に接続され、ＦＩ負荷部５及び負荷部６に供給する直流電圧を平滑化する。

【0030】

コンデンサ１５（第２のコンデンサの一例）は、サイリスタ１１のアノード端子（入力端子、ノードＮ１）と接地端子Ｔ４（グランド線Ｌ２）との間に接続され、灯火器７に供給する直流電圧を平滑化する。コンデンサ１５は、接地端子Ｔ４を中間ノードとしてコンデンサ１４と直列に接続されている。

【0031】

異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが所定の閾値電圧以上（第１の閾値電圧以上）になった場合に、接地端子Ｔ４が未接地状態であると判定し、サイリスタ１１をオフ状態にする。ここで、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘとは、接地端子Ｔ４に対するノードＮ４の電圧であり、第１の閾値電圧は、例えば、閾値電圧Ｖｔｈ１である。異常検出部１６は、ダイオード１６１と、ツェナーダイオード１６２と、抵抗１６３と、トランジスタ１６４とを備える。

【0032】

ダイオード１６１とツェナーダイオード１６２とは、互いに逆方向に直列に接続されている。ダイオード１６１は、アノード端子がノードＮ４に、カソード端子がツェナーダイオード１６２のカソード端子に、それぞれ接続されている。ダイオード１６１は、ノードＮ４における電圧であるコンデンサ１４の電圧Ｖｃｘを検出する際に電流の逆流を防止する。

【0033】

ツェナーダイオード１６２は、アノード端子が抵抗１６３の第１端子に、カソード端子がダイオード１６１のカソード端子に、それぞれ接続されている。ツェナーダイオード１６２は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘ（接地端子Ｔ４に対するノードＮ４の電圧）が、上述した閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合に、オン状態になるように調整されている。すなわち、ツェナーダイオード１６２は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上（所定の閾値電圧以上）になった場合に、オン状態になる。

【0034】

抵抗１６３は、第１端子がツェナーダイオード１６２のアノード端子に、第２端子がトランジスタ１６４のベース端子に、それぞれ接続されている。抵抗１６３は、トランジスタ１６４のベース端子への電流（ベース電流）を制限する。

【0035】

トランジスタ１６４は、例えば、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、コレクタ端子が接地端子Ｔ４（グランド線Ｌ２）に、ベース端子が抵抗１６３の第２端子に、エミッタ端子が後述する制御部１７のノードＮ５に、それぞれ接続されている。コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合に、ツェナーダイオード１６２の導通により、ベース電流が流れ（ベース端子がＨｉｇｈ（ハイ）状態になり）、トランジスタ１６４は、オン状態になる。その結果、後述するトランジスタ１７４がオフ状態に固定され、異常検出部１６は、サイリスタ１１をオフ状態にする。すなわち、異常検出部１６は、ツェナーダイオード１６２がオン状態になった場合に、サイリスタ１１をオフ状態にする。

【0036】

制御部１７は、交流信号の正負の切り替えに応じて、サイリスタ１１及びサイリスタ１２の導通制御を行う。制御部１７は、サイリスタ１１の導通を制御する制御信号Ｓ１を出力するとともに、サイリスタ１２の導通を制御する制御信号Ｓ２を出力する．制御部１７は、交流信号の負側の電圧の期間に、制御信号Ｓ１を、例えば、サイリスタ１１をオン状態にする信号状態にする。また、制御部１７は、交流信号の正側の電圧の期間に、制御信号Ｓ２を、例えば、サイリスタ１２をオン状態にする信号状態にする。
制御部１７は、バッテリ制御部１７１と、ダイオード（１７２、１７６）と、抵抗（１７３、１７５）と、トランジスタ１７４とを備える。

【0037】

バッテリ制御部１７１は、サイリスタの導通制御を行うことで、バッテリ３の充放電を制御するとともに、負荷部４、ＦＩ負荷部５、及び負荷部６への直流電力の供給を制御する。バッテリ制御部１７１は、交流信号の負側の電圧の期間（電力供給線Ｌ１（ノードＮ２）が、負側電圧）である場合、又は、例えば、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘ（ノードＮ４の電圧）が、閾値電圧Ｖｔｈ２以上である場合に、制御信号Ｓ２をＬｏｗ（ロウ）状態（サイリスタ１２をオフ状態にする状態）にする。すなわち、制御部１７は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、の閾値電圧Ｖｔｈ２以上になった場合に、サイリスタ１２をオフ状態にする。

【0038】

また、バッテリ制御部１７１は、交流信号の正側の電圧の期間（電力供給線Ｌ１（ノードＮ２）が、正側電圧）である場合、且つ、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ２未満である場合に、制御信号Ｓ２をハイ状態（サイリスタ１２をオン状態にする状態）にする。ここで、閾値電圧Ｖｔｈ２は、上述した閾値電圧Ｖｔｈ１より小さい電圧であり、バッテリ３への充電及びＦＩ負荷部５等への電力供給を停止する閾値電圧である。

【0039】

ダイオード１７２は、アノード端子が抵抗１７３の第１端子に、カソード端子がノードＮ２に、それぞれ接続されている。ダイオード１７２は、交流信号の負側の電圧の期間（電力供給線Ｌ１（ノードＮ２）が、負側電圧）である場合にオン状態になり、交流信号の正側の電圧の期間（電力供給線Ｌ１（ノードＮ２）が、正側電圧）である場合に、オフ状態になって、交流信号の正側電圧の逆流を防止する。

【0040】

抵抗１７３は、第１端子がダイオード１７２のアノード端子に、第２端子がトランジスタ１７４のベース端子にそれぞれ接続されている。抵抗１７３は、トランジスタ１７４のベース端子への電流（ベース電流）を制限する。

【0041】

トランジスタ１７４は、例えば、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、エミッタ端子が接地端子Ｔ４（グランド線Ｌ２）に、ベース端子が抵抗１７３の第２端子（ノードＮ５）に、コレクタ端子が抵抗１７５の第１端子に、それぞれ接続されている。ダイオード１７２がオン状態になった場合（ノードＮ２が負側電圧の期間）、且つ、上述したトランジスタ１７４がオフ状態の場合に、トランジスタ１７４は、オン状態になる。この場合、ベース端子がロウ状態になるため、トランジスタ１７４は、オン状態になる。

【0042】

また、ダイオード１７２がオフ状態になった場合（ノードＮ２が正側電圧の期間）、又は、上述したトランジスタ１７４がオン状態の場合に、トランジスタ１７４は、オフ状態になる。この場合、ベース端子がハイ状態になるため、トランジスタ１７４は、オフ状態になる。

【0043】

抵抗１７５は、第１端子がトランジスタ１７４のコレクタ端子に、第２端子がダイオード１７６のアノード端子に、それぞれ接続されている。抵抗１７５は、制御信号Ｓ２の電流を制限する。

【0044】

ダイオード１７６は、アノード端子が抵抗１７５の第２端子に、カソード端子がサイリスタ１１の制御端子に、それぞれ接続されている。ダイオード１７６は、サイリスタ１１の制御信号Ｓ１を出力する。ダイオード１７６は、トランジスタ１７４がオン状態の場合に、制御信号Ｓ２をハイ状態（サイリスタ１１をオン状態にする状態）にする。また、ダイオード１７６は、トランジスタ１７４がオフ状態の場合に、制御信号Ｓ２をロウ状態（サイリスタ１１をオフ状態にする状態）にする。

【0045】

次に、図面を参照して、本実施形態による電源システム１００及び電源装置１の動作について説明する。
図２は、本実施形態における電源制御処理の一例を示す第１のフローチャートである。図２では、制御部１７によるサイリスタ１２の制御処理について説明する。

【0046】

図２に示すように、制御部１７は、まず、発電交流信号が、正側であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御部１７のバッテリ制御部１７１は、ノードＮ２の電圧に基づいて、発電機２が出力した交流信号が正側電圧の期間であるか否かを判定する。制御部１７は、発電交流信号が、正側である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０２に進める。また、制御部１７は、発電交流信号が、正側でない（負側である）場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０４に進める。

【0047】

ステップＳ１０２において、バッテリ制御部１７１は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ２以上であるか否かを判定する。バッテリ制御部１７１は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ２以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０４に進める。また、バッテリ制御部１７１は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ２未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０３に進める。

【0048】

ステップＳ１０３において、バッテリ制御部１７１は、制御信号Ｓ２をオン状態にする。すなわち、バッテリ制御部１７１は、制御信号Ｓ２をハイ状態にして、サイリスタ１２をオン状態にさせる。ステップＳ１０３の処理後に、バッテリ制御部１７１は、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0049】

また、ステップＳ１０４において、バッテリ制御部１７１は、制御信号Ｓ２をオフ状態にする。すなわち、バッテリ制御部１７１は、制御信号Ｓ２をロウ状態にして、サイリスタ１２をオフ状態にさせる。ステップＳ１０４の処理後に、バッテリ制御部１７１は、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0050】

また、図３は、本実施形態における電源制御処理の一例を示す第２のフローチャートである。図３では、制御部１７によるサイリスタ１１の制御処理について説明する。

【0051】

図３に示すように、制御部１７は、まず、発電交流信号が、負側であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。制御部１７は、ノードＮ２の電圧が負側電圧になり、ダイオード１７２がオン状態になることで、発電交流信号が負側である（ノードＮ２の電圧が負側電圧である）場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０２に進める。また、制御部１７は、発電交流信号が負側でない（ノードＮ２の電圧が正側電圧である）場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０４に進める。

【0052】

ステップＳ２０２において、異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する。異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０４に進める。また、異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ１未満である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０３に進める。

【0053】

ステップＳ２０３において、制御部１７は、制御信号Ｓ１をオン状態にする。すなわち、制御部１７は、制御信号Ｓ１をハイ状態にして、サイリスタ１１をオン状態にさせる。ステップＳ２０３の処理後に、制御部１７は、処理をステップＳ２０１に戻す。

【0054】

また、ステップＳ２０４において、制御部１７は、制御信号Ｓ１をオフ状態にする。すなわち、制御部１７は、制御信号Ｓ１をロウ状態にして、サイリスタ１１をオフ状態にさせる。ステップＳ２０４の処理後に、制御部１７は、処理をステップＳ２０１に戻す。

【0055】

次に、図４及び図５を参照して、本実施形態による電源装置１の接地端子Ｔ４が未接地状態になった場合の動作について説明する。
図４は、本実施形態による電源装置１の接地端子Ｔ４が未接地状態になった場合の動作の一例を説明する図である。

【0056】

図４において、接地端子Ｔ４が未接地状態になると、発電機２が出力する交流信号が負側の期間では、負荷部４及び負荷部６に接続されたグランドから経路ＲＴ１により、発電機２に向かって電流が流れる。この電流により、コンデンサ１４が充電され、接地端子Ｔ４を基準としたコンデンサ１４の電圧Ｖｃｘは、発電電圧に応じた高電圧になる。

【0057】

例えば、本実施形態の異常検出部を備えていない従来技術の電源装置では、電圧Ｖｃｘがコンデンサ１４などの部品の耐圧以上に上昇して、部品が破損するなどが考えられる。また、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘ（ノードＮ４の電圧）が上昇するため、バッテリ制御部１７１により、サイリスタ１２がオフ状態に固定され、バッテリ３が充電されない状態になる。このように、接地端子Ｔ４が未接地状態になると、従来技術の電源装置では、動作異常が発生する場合があった。

【0058】

これに対して、本実施形態による電源装置１では、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ１以上になると、ツェナーダイオード１６２がオン状態になり、トランジスタ１６４をオン状態にすることで、異常検出部１６が、サイリスタ１１を強制的にオフ状態にする。ここで、図５を参照して、接地端子Ｔ４が未接地状態である場合における異常検出部１６及び制御部１７の動作の詳細について説明する。

【0059】

図５は、本実施形態における接地端子Ｔ４が未接地状態になった場合の異常検出部１６及び制御部１７の動作の一例を説明するタイミングチャートである。
図５において、各グラフは、上から順に、（ａ）交流信号の状態、（ｂ）コンデンサ電圧Ｖｃｘの変化、並びに（ｃ）異常検出部１６及び制御部１７の内部状態を示している。また、図５（ｂ）の波形Ｗ１は、コンデンサ電圧Ｖｃｘの波形を示し、図５（ｃ）の波形Ｗ２は、トランジスタ１６４の状態を示している。また、図５（ｃ）の波形Ｗ３は、トランジスタ１７４の状態を示し、波形Ｗ４は、制御信号Ｓ１の状態を示している。また、各グラフの横軸は、時間を示している。ここでのコンデンサ電圧Ｖｃｘとは、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘのことである。

【0060】

発電交流信号が負側の期間において、制御部１７では、ダイオード１７２がオン状態になることで、ノードＮ５がロウ状態になり、トランジスタ１７４がオン状態になる。これにより、制御部１７は、ダイオード１７６を介して、制御信号Ｓ１をオン状態にして、サイリスタ１１をオン状態にする。接地端子Ｔ４が未接地状態になった場合に、この状態で、上述した図４の経路ＲＴ１により電流が流れるため、コンデンサ電圧Ｖｃｘは、上昇する（波形Ｗ１参照）。

【0061】

時刻ｔ１において、コンデンサ電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１に達すると、異常検出部１６のツェナーダイオード１６２がオン状態になり、トランジスタ１６４をオン状態にする（波形Ｗ２参照）。これにより、ノードＮ５が、接地端子Ｔ４と同電位になるため、制御部１７のトランジスタ１７４がオフ状態になる（波形Ｗ３参照）。

【0062】

また、制御部１７のトランジスタ１７４がオフ状態になるため、制御部１７は、制御信号Ｓ１がオフ状態にして、サイリスタ１１をオフ状態にする。これにより、発電交流信号が負側の期間において、コンデンサ電圧Ｖｃｘの上昇を停止させる。

【0063】

次に、時刻ｔ２において、発電交流信号が正側の期間になると、負荷部４、ＦＩ負荷部５、及び負荷部６による電力の消費により、コンデンサ電圧Ｖｃｘは、低下する。コンデンサ電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ２以下になると、制御部１７のバッテリ制御部１７１は、発電交流信号が正側の期間において、制御信号Ｓ２をオン状態にして、サイリスタ１２をオン状態にする。これにより、バッテリ３を充電することが可能になる。

【0064】

以上説明したように、本実施形態による電源装置１は、発電機２が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部（４、６）に直流電圧を供給する電源装置であって、サイリスタ１１（第１スイッチ素子）と、サイリスタ１２（第２スイッチ素子）と、制御部１７と、異常検出部１６とを備える。サイリスタ１１は、電源装置１の接地端子Ｔ４と発電機２の出力端子（入力端子Ｔ１）との間に接続され、少なくとも出力端子（カソード端子）が発電機２の出力端子（入力端子Ｔ１）に接続された、交流信号の負側の信号を整流する。サイリスタ１２は、入力端子（アノード端子）が発電機２の出力端子（入力端子Ｔ１）に接続され、出力端子（カソード端子）が負荷部（４、６）に接続された、交流信号の正側の信号を整流する。コンデンサ１４は、サイリスタ１２の出力端子（カソード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続されている。制御部１７は、交流信号の正負の切り替えに応じて、サイリスタ１１及びサイリスタ１２の導通制御を行う。異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが所定の閾値電圧以上（閾値電圧Ｖｔｈ１以上）になった場合に、接地端子Ｔ４が未接地状態であると判定し、サイリスタ１１をオフ状態にする。

【0065】

これにより、本実施形態による電源装置１は、接地端子Ｔ４が未接地状態であることによるコンデンサ１４への充電を停止できるため、接地された負荷部（４、６）を介して、コンデンサ１４に異常電圧が充電されて、動作異常が発生することを予防することができる。ここで、動作異常とは、例えば、サイリスタ１２がオフ状態になり、バッテリ３が充電されなくなる、或いは、異常電圧により耐圧仕様以上の電圧がかかり、コンデンサ１４などの部品が破損するなどである。

【0066】

また、本実施形態では、所定の閾値電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１（第１の閾値電圧）である。制御部１７は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが、閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低い閾値電圧Ｖｔｈ２以上（第２の閾値電圧以上）になった場合に、サイリスタ１２をオフ状態にする。

【0067】

これにより、本実施形態による電源装置１は、サイリスタ１２の制御に影響を与えずに、閾値電圧Ｖｔｈ１により、接地端子Ｔ４が未接地状態であることを判定して、適切にサイリスタ１１をオフ状態にすることができる。

【0068】

また、本実施形態では、異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上（所定の閾値電圧以上）になった場合に、オン状態になるツェナーダイオード１６２を備える。異常検出部１６は、ツェナーダイオード１６２がオン状態になった場合に、サイリスタ１１をオフ状態にする。

【0069】

これにより、本実施形態による電源装置１は、ツェナーダイオード１６２によりコンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上になったことを簡単に検出できるため、簡易な構成により、コンデンサ１４に異常電圧が充電されることを防止することができる。

【0070】

また、本実施形態では、コンデンサ１４が第１のコンデンサであり、電源装置１は、サイリスタ１１の入力端（アノード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続され、接地端子Ｔ４を中間ノードとしてコンデンサ１４（第１のコンデンサ）と直列に接続されたコンデンサ１５（第２のコンデンサ）、又は抵抗を備える。
これにより、本実施形態による電源装置１は、サイリスタ１１により整流した交流信号の負側の電圧を、例えば、灯火器７などの電源として、有効利用することができる。

【0071】

また、本実施形態による電源制御方法は、発電機２が出力した交流信号を直流電圧に変換し、接地された負荷部（４、６）に直流電圧を供給する電源装置１であって、電源装置１の接地端子Ｔ４と発電機２の出力端子（入力端子Ｔ１）との間に接続され、少なくとも出力端子（カソード端子）が発電機２の出力端子（入力端子Ｔ１）に接続された、交流信号の負側の信号を整流するサイリスタ１１と、入力端子（アノード端子）が発電機２の出力端子（入力端子Ｔ１）に接続され、出力端子（カソード端子）が負荷部（４、６）に接続された、交流信号の正側の信号を整流するサイリスタ１２と、サイリスタ１２の出力端子（カソード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続されたコンデンサ１４とを備える電源装置１の電源制御方法であって、制御ステップと、異常検出ステップとを含む。制御ステップにおいて、制御部１７が、交流信号の正負の切り替えに応じて、サイリスタ１１及びサイリスタ１２の導通制御を行う。異常検出ステップにおいて、異常検出部１６が、接地端子Ｔ４を基準にしたコンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上（所定の閾値電圧以上）になった場合に、接地端子Ｔ４が未接地状態であると判定し、サイリスタ１１をオフ状態にする。
これにより、本実施形態による電源制御方法は、上述した電源装置１と同様の効果を奏し、接地された負荷部（４、６）を介して、コンデンサ１４に異常電圧が充電されて、動作異常が発生することを予防することができる。

【0072】

［第２の実施形態］
次に、図６を参照して、第２の実施形態による電源システム１００ａ及び電源装置１ａについて説明する。
図６は、第２の実施形態による電源システム１００ａ及び電源装置１ａの一例を示すブロック図である。

【0073】

図６に示すように、電源システム１００ａは、例えば、自動二輪車などの車両に搭載されるシステムであり、電源装置１ａと、発電機２と、バッテリ３と、ＦＩ負荷部５と、負荷部（４、６）と、灯火器７とを備えている。
なお、図６において、図１と同一の構成には同一の符号を付与して、その説明を省略する。

【0074】

電源装置１ａは、発電機２で発電した交流電力を半波整流して、バッテリ３を充電するとともに、負荷部４に直流電力を供給する。また、電源装置１ａは、ＦＩ負荷部５及び負荷部（４、６）が接続され、発電機２が発電した電力、又はバッテリ３の出力電力をＦＩ負荷部５及び負荷部（４、６）に供給する。

【0075】

電源装置１ａは、入力端子Ｔ１と、バッテリ端子Ｔ２と、接地端子Ｔ４と、ＬＡ端子Ｔ５と、ＬＫ端子Ｔ６とを備えている。本実施形態では。電源装置１ａが出力端子Ｔ３を備えていない点が、第１の実施形態とは異なる。そのため、バッテリ端子Ｔ２には、バッテリ３及び負荷部４と、ＦＩ負荷部５及び負荷部６とが接続されている。

【0076】

また、電源装置１ａは、サイリスタ１１と、サイリスタ１２と、コンデンサ１４と、コンデンサ１５と、異常検出部１６と、制御部１７とを備えている。本実施形態では。電源装置１ａがダイオード１３を備えていない点が、第１の実施形態とは異なる。そのため、サイリスタ１２のカソード端子（ノードＮ３）と、コンデンサ１４の一端（ノードＮ４）とが直接接続されている。

【0077】

このように、本実施形態による電源装置１ａは、ダイオード１３を備えずに、コンデンサ１４は、サイリスタ１２の出力端子（カソード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続されている。その他の構成は、第１の実施形態による電源装置１と同様である。

【0078】

また、本実施形態による電源装置１ａの動作は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0079】

以上説明したように、本実施形態による電源装置１ａは、第１の実施形態による電源装置と同様に、サイリスタ１１と、サイリスタ１２と、コンデンサ１４と、異常検出部１６と、制御部１７とを備える。

【0080】

これにより、本実施形態による電源装置１ａは、第１の実施形態による電源装置１と同様の効果を奏し、接地された負荷部（４、６）を介して、コンデンサ１４に異常電圧が充電されて、動作異常が発生することを予防することができる。

【0081】

［第３の実施形態］
次に、図７を参照して、第３の実施形態による電源システム１００ｂ及び電源装置１ｂについて説明する。
図７は、第３の実施形態による電源システム１００ｂ及び電源装置１ｂの一例を示すブロック図である。

【0082】

図７に示すように、電源システム１００ｂは、例えば、自動二輪車などの車両に搭載されるシステムであり、電源装置１ｂと、発電機２と、バッテリ３と、ＦＩ負荷部５と、負荷部（４、６）と、灯火器７とを備えている。
なお、図７において、図１と同一の構成には同一の符号を付与して、その説明を省略する。

【0083】

電源装置１ｂは、入力端子Ｔ１と、バッテリ端子Ｔ２と、出力端子Ｔ３と、接地端子Ｔ４と、ＬＡ端子Ｔ５と、ＬＫ端子Ｔ６とを備えている。
また、電源装置１ｂは、サイリスタ１１と、サイリスタ１２と、ダイオード１３と、コンデンサ１４と、コンデンサ１５と、異常検出部１６と、制御部１７と、コンデンサ１８とを備えている。

【0084】

本実施形態では、電源装置１ｂがコンデンサ１８を備えている点が、第１の実施形態とは異なる。
コンデンサ１８は、サイリスタ１２の出力端子（カソード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続されている。コンデンサ１８は、第１端子がサイリスタ１２のカソード端子（ノードＮ３）に、第２端子が接地端子Ｔ４に、それぞれ接続されている。

【0085】

本実施形態において、コンデンサ１４及びコンデンサ１８は、いずれもサイリスタ１２の出力端子（カソード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続されている第１のコンデンサに相当する。

【0086】

また、本実施形態による電源装置１ｂの動作は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0087】

以上説明したように、本実施形態による電源装置１ｂは、サイリスタ１１と、サイリスタ１２と、コンデンサ１４と、異常検出部１６と、制御部１７と、コンデンサ１８とを備える。コンデンサ１８は、サイリスタ１２の出力端子（カソード端子）と接地端子Ｔ４との間に接続されている。

【0088】

これにより、本実施形態による電源装置１ｂは、第１の実施形態による電源装置１と同様の効果を奏し、接地された負荷部（４、６）を介して、コンデンサ１４及びコンデンサ１８に異常電圧が充電されて、動作異常が発生することを予防することができる。

【0089】

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、スイッチ素子が、サイリスタ１１及びサイリスタ１２である例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、他のシリコン制御整流子などの他のスイッチ素子であってもよい。

【0090】

また、上記の各実施形態において、異常検出部１６及び制御部１７の構成は、図１に示す回路に限定されるものではなく、他の構成（回路）であってもよい。
例えば、異常検出部１６及び制御部１７は、ＣＰＵ（中央処理装置）を備え、ＣＰＵにプログラムを実行させるソフト処理により実現させてもよい。

【0091】

また、上記の第３の実施形態において、異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘが閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合に、接地端子Ｔ４が未接地状態であると判定し、サイリスタ１１をオフ状態にする例を説明したが、これに限定されるものではない。異常検出部１６は、コンデンサ１４の電圧Ｖｃｘの代わりに、コンデンサ１８の電圧（接地端子Ｔ４を基準にしたノードＮ３の電圧）が、閾値電圧Ｖｔｈ１以上になった場合に、接地端子Ｔ４が未接地状態であると判定し、サイリスタ１１をオフ状態にするようにしてもよい。

【0092】

なお、上述の異常検出部１６及び制御部１７は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した異常検出部１６及び制御部１７の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0093】

１、１ａ、１ｂ 電源装置
２ 発電機
３ バッテリ
４、６ 負荷部
５ ＦＩ負荷部
７ 灯火器
７Ａ、７Ｂ 発光ダイオード
１１、１２ サイリスタ
１３、１６１、１７２、１７６ ダイオード
１４、１５、１８ コンデンサ
１６ 異常検出部
１７ 制御部
１００、１００ａ、１００ｂ 電源システム
１６２ ツェナーダイオード
１６３、１７３、１７５ 抵抗
１６４、１７４ トランジスタ
１７１ バッテリ制御部
Ｔ１ 入力端子
Ｔ２ バッテリ端子
Ｔ３ 出力端子
Ｔ４ 接地端子
Ｔ５ ＬＡ端子
Ｔ６ ＬＫ端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】