JP4052651B2 - スイッチ切替位置判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチの切替位置判別装置に関し、特に、エンジン発電機の運転操作に用いられるスイッチの切替位置判別装置に関する。

エンジン発電機など、エンジンで駆動される作業機の運転つまり始動や停止を操作するために多段に切り替え可能なコンビネーションスイッチが使用されることがある。実公平６−４８１３６号公報および実公平１−２５３７８号公報に、エンジン発電機や車両に用いられるコンビネーションスイッチの例が開示されている。
実公平６−４８１３６号公報 実公平１−２５３７８号公報

上記特許文献１，２に開示されたようなコンビネーションスイッチでスイッチの切り替え位置を検出する必要が生じることがある。この場合、切り替え位置を検出するために別途ポジションスイッチやセンサを設けたり、コンビネーションスイッチの切替位置検出用に切替回路を一つ余分に設けることが必要である。その結果、回路が複雑になったり、コンビネーションスイッチ自体が大型化するなどの問題が生じるおそれがある。

本発明の目的は、上記問題点を解消して、簡単な回路構成でスイッチの切替位置を判別することができる装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、バッテリを有する発電機に使用されるスイッチのスイッチ切替位置判別装置において、前記発電機を制御する制御装置を備え、前記スイッチが、第１の経路を通じて前記バッテリから前記制御装置へ電力を供給するための第１の出力端子と、第２の経路を通じて前記バッテリから前記制御装置へ電力を供給するための第２の出力端子とを備え、前記発電機の停止時には前記第１の端子および第２の端子のいずれか一方が選択されて該選択された端子を介して前記バッテリから前記制御装置へ電力が供給され、前記発電機の運転中は前記選択された端子を介して該発電機から前記バッテリへ充電電力が供給されるように構成される。さらに、前記制御装置には、前記第１の出力端子および第２の出力端子のいずれに電圧が印加されているか否かで、選択されている側を判別する切替位置判別手段が設けられ、前記発電機の運転中に前記発電機から前記バッテリへの充電電力の供給を一旦休止させ、その休止中に前記切替位置判別手段が判別を行うように構成される。

また、本発明は、前記充電出力の休止が予定の周期で行われ、各休止期間中に前記切替位置判別手段が判別を行うように構成される。

また、本発明は、前記発電機が遠隔操作装置を接続可能に構成され、前記第１の出力経路が、前記スイッチを介して前記バッテリを発電機に直接接続する経路であり、前記第２の出力経路が、前記スイッチおよび遠隔操作装置を介して発電機に接続される経路であることを特徴とする。

上記本発明によれば、電圧を監視するという簡単な回路構成でスイッチの切替位置を判別することができる。また、第１および第２端子に印加されている電圧を監視することができるので、例えば、両者に電圧が印加されていないのを検出して、バッテリの配線の外れや、バッテリの放電を検出することも可能である。

また、スイッチの切替位置判別のために、充電電力の供給が休止されるが、ごくわずかな時間だけであるので、充電能力は十分に確保される。

また、発電機を遠隔操作する際に、遠隔操作と発電機側での操作との切り替えを簡単に判別できる。

以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る遠隔操作装置（以下、「リモコン」という）を含むエンジン発電機の全体斜視図である。図３はエンジン発電機およびリモコンの各部接続関係を示すブロック図である。図２において、リモコン９が接続されるエンジン発電機１は、エンジン２およびエンジン２で駆動される発電機本体３を含む。エンジン２の端部には、エンジン２を手動スタートさせるのに使用されるリコイルスタータ４が装着される。なお、リコイルスタータ４とは別に、エンジン始動用のスタータモータ（後述）を備える。リコイルスタータ４の隣にはエンジン２の吸気用エアクリーナ５が設けられる。エンジン発電機１の上部には、燃料タンク６が設けられ、燃料タンク６の前面には液晶表示装置７ａを含む操作パネル７並びに出力用コンセント８およびリモコン９の接続端子１０を備えた端子パネル１１が設けられる。

操作パネル７には、エンジン発電機１を始動・停止させるためのコンビネーションスイッチ（コンビスイッチ）１２が設けられる。コンビスイッチ１２はキーを差し込み、キーを回動操作して切替動作をすることができる。リモコンボックス９は、ケーブル８０およびプラグ８１を備え、エンジン発電機１から離れた位置でエンジン発電機１を操作可能である。ケーブル８０は、例えば、４０ｍのものを使用できる。エンジン発電機１は、搬送可能なように、フレーム１３に搭載されている。フレーム１３は、車輪１４、スタンド１５および手押し用ハンドル１６を有する。

図３において、エンジン発電機１は、エンジン２と、エンジン２で駆動される発電機３と、エンジン始動用のスタータモータ２０と、バッテリ１９と、コンビスイッチ１２とを備え、運転制御装置２４のマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）３１を使って制御される。

エンジン発電機１の動作は四つのモードを有する。コンビスイッチ１２で始動モード（ＳＴＡＲＴ）に切り替えると、マイコン３１の電源としてバッテリ１９から電力供給が開始されるとともに、マイコン３１へバッテリ１９からエンジン始動要求信号が供給される。これによってマイコン３１は、スタータモータ２０を駆動させる。

エンジン始動後は、コンビスイッチ１２を運転モード（ＡＣＣ）に切り替え、マイコン３１の電源として主に発電機１の発電電力が供給される運転モードになる。コンビスイッチ１２で停止モード（ＯＦＦ）に切り替えると、マイコン３１に対するバッテリ１９からの電源供給が遮断される。

さらに、コンビスイッチ１２をリモコンモード（ＲＥＭＯ）に切り替えると、リモコン９で操作可能になる。リモコンモードでリモコン９のスイッチがオン操作されることによって、マイコン３１の電源としてバッテリ１９から電力供給が開始されるとともに、マイコン３１へエンジン始動要求信号が供給される。これによって始動モードと同様、マイコン３１は、スタータモータ２０を駆動させる。

次に、本実施形態をより具体的に説明する。図１は、エンジン発電機１とリモコン９の接続部を含む回路図であり、図２と同符号は同一または同等部分である。図１において、コンビスイッチ１２は複数の切り替え位置を多段に配してこれら多段の切り替え位置を同時に切り替えることができるスイッチである。この例では、４つの切り替え位置を３段に配している。つまり３つのスイッチ１２ａ、１２および１２ｃが一体になっている。４つの切り替え位置は、それぞれ始動位置（前記発電機側始動スイッチ２１に対応）（ＳＴＡＲＴ）、オン位置（ＡＣＣ）、オフ位置（ＯＦＦ）、およびリモコン位置（ＲＥＭＯ）である。

コンビスイッチ１２はキーを操作して回動される。コンビスイッチ１２はオフ位置およびオン位置に切り替えられればキーはその位置に固定されるが、オン位置から始動位置に切り替えた場合は、そこで手を離せばキーはオン位置に戻る機構になっている。コンビスイッチ１２のスイッチ１２ｂ、１２ｃの共通側はバッテリ１９に接続され、スイッチ１２ａの共通側は接地側に接続されている。スイッチ１２ｂでは、オン位置および始動位置の接点同士が互いに接続されている。

リモコン９には、前記始動スイッチ１７および停止スイッチ１８の他、バッテリ１９から電源が供給されたときに点灯されて、リモコンモードで動作中であることを表示するＬＥＤ３０が設けられる。

運転制御装置２４は、マイコン３１、リンギング・チョーク・コンバータ（ＲＣＣ）３２、レギュレータ３３、始動回路３４、ＬＥＤ点灯回路３５およびＬＥＤ３６を備える。ＲＣＣ３２は、発電機本体３側から図示しない整流回路を介して供給される直流電力を降圧してレギュレータ３３に直流電圧を供給する。レギュレータ３３はＲＣＣ３２の出力電圧をマイコン３１の動作に適した電圧に調節する。始動回路３４は、スタータモータ２０を始動させるためのスイッチング素子３４１とコイル３４２および接点３４３からなるリレーとを含む。ＬＥＤ点灯回路３５はＬＥＤ３０あるいはリモコンモード以外で動作中であることを表示するＬＥＤ３６を点灯させるためのスイッチング素子３５１を含む。

スタータモータ２０はリレー３７の接点２３を介してバッテリ１９に接続され、リレー３７のコイル２２は、始動回路３４に接続される。

前記コンビスイッチ１２がリモコン９側（ＲＥＭＯ）側に切り替えられているか、エンジン発電機１側に切り替えられているかを判別する回路が設けられる。ＲＣＣ３２の出力側にエミッタが接続されるスイッチング素子（トランジスタ）３８は、コンビスイッチ１２の切替位置の判別のためのタイミングでマイコン３１から出力される判別指令信号によって付勢される。スイッチング素子３８のコレクタはダイオードＤ７を介してオン位置および始動位置（第１の出力端子）に接続されるとともに、ダイオードＤ８を介してスイッチ１２ｂのリモコン位置（第２の出力端子）、に接続される。

また、ダイオードＤ７のカソードは第１の電圧検出器としての抵抗３９を介して接地され、ダイオードＤ８のカソードは第２の電圧検出器としての抵抗４０を介して接地される。抵抗３９および４０の中間点の電位はマイコン３１に入力されて、マイコン３１の電圧判別部（後述）によって前記第１の出力端子および第２の出力端子のいずれに電圧が印加されているかが判定される。

上記回路図に示した構成において、まず、コンビスイッチ１２がオフ位置にあるときは、この位置に対応する接点のうちスイッチ１２ａの接点がキル端子ＫＩＬＬに接続されていて、残りの接点も空いているので、バッテリ１９の電圧は、リモコン９、運転制御部２４およびスタータモータ２０等に印加されない。

そして、コンビスイッチ１２がオン位置に切り替えられると、スイッチ１２ｂの接点およびダイオードＤ１を介してバッテリ１９からレギュレータ３３に電圧が印加され、レギュレータ３３で調節された電圧がマイコン３１に印加される。この電圧によって、マイコン３１は、立ち上げられ、ＬＥＤ点灯回路３５のスイッチング素子３５１が駆動されてＬＥＤ３６が点灯する。これによって運転制御部２４に電源が供給されたことが表示される。

また、コンビスイッチ１２が始動位置に切り替えられると、スイッチ１２ｃの接点およびダイオードＤ３を介してマイコン３１のスタート端子にバッテリ１９の電圧がエンジン始動要求信号として印加される。このエンジン始動要求信号が入力されると、マイコン３１は始動回路３４のスイッチング素子３４１を駆動し、コイル３４２が付勢されて接点３４３が閉じる。そうすると、バッテリ１９の電圧でリレー３７のコイル２２が付勢されて接点２３が閉じ、スタータモータ２０が駆動されてエンジン２が始動される。

エンジン２が始動されると、発電機本体３が発電を開始して、その発電電力がＲＣＣ３２、ダイオードＤ２およびレギュレータ３３を介してマイコン３１に供給される。

エンジン２を停止する場合は、コンビスイッチ１２をオフ位置に切り替える。これによってスイッチ１２ａのオフ位置に接続されているキル端子が接地され、図示しない点火装置による点火動作は停止されてエンジン２が停止される。つまり、スイッチ１２ａが点火装置のキルスイッチとして機能する。点火が停止されると、エンジン２は駆動力を失い、発電機本体３の出力が急速に低下してマイコン３１に電源が供給されなくなる。

エンジン発電機１を遠隔操作するときは、リモコン９をエンジン発電機１に接続し、コンビスイッチ１２をリモコン位置に切り替える。そうすると、スイッチ１２ｂを介してバッテリ１９がリモコン９に接続される。コンビスイッチ１２をリモコン位置に切り替えただけでは運転制御部２４に電源は供給されない。

リモコン９の始動スイッチ１７を押すと、バッテリ１９の電圧がダイオードＤ４を介してレギュレータ３３に印加され、この電圧はレギュレータ３３で調節されてマイコン３１に印加される。この電圧によって、マイコン３１は、立ち上げられ。さらに、始動スイッチ１７を押すことによって、ダイオードＤ５を介してマイコン３１のスタート端子にもバッテリ１９の電圧がエンジン始動要求信号として印加される。その結果、リモコン９を使わないときと同様、始動回路３４が付勢されてエンジン２が始動され、発電が開始される。

そして、このときＬＥＤ３６の代わりにＬＥＤ３０が点灯してリモコンモードで運転中であることが表示される。

リモコン９の停止スイッチ１８を押すと、ダイオードＤ６を介してマイコン３１のストップ端子にバッテリ１９の電圧が点火停止指令として印加される。マイコン３１はこの点火停止指令によって点火装置２５に点火停止を指示する。点火が停止されると、エンジン２は駆動力を失い、発電機本体３の出力が急速に低下してマイコン３１に電源が供給されなくなる。

次に、コンビスイッチ１２がリモコン９側に切り替わっているか、運転制御部２４側に切り替わっているかを判別する手段について説明する。図４は、コンビスイッチ１２の切替位置判別手段の要部機能を示すブロック図である。マイコン３１は、充電出力オン・オフ制御部４１、第１ライン電圧検出部４２、第２ライン電圧検出部４３、および電圧判別部４４を有する。第１ラインはＲＣＣ３２から前記第１の出力端子につながるラインであり、第２ラインは前記第２の出力端子につながるラインである。

充電出力オン・オフ制御部４１は、ＲＣＣ３２からのバッテリ充電出力を一時的に遮断させるため、予め設定された周期でスイッチング素子３８をオン・オフ動作させる。第１ライン電圧検出部４２および第２ライン電圧検出部４３は、前記スイッチング素子３８がオフのときに、前記抵抗３９，４０の中間点の電圧をそれぞれ検出する。そして検出されたそれぞれの電圧は第１ラインおよび第２ラインの電圧として電圧判別部４４に供給される。

ＲＣＣ３２からのバッテリ充電出力がスイッチング素子３８で遮断されると、前記抵抗３９，４０（図１）には、コンビスイッチ１２の切替位置に応じて、一方にのみバッテリ１９から電圧が印加されるので、その電圧によって前記抵抗３９，４０のいずれかに電流が流れ、その結果、生じる電位が第１ライン電圧検出部４２および第２ライン電圧検出部４３で検出される。

コンビスイッチ１２がオン位置に切り替えられているときには、第１ライン電圧検出部４２がバッテリ１９による電圧を検出し、第２ライン電圧検出部４３ではバッテリ１９による電圧は検出されない。これに対して、コンビスイッチ１２がリモート位置に切り替えられているときには、第２ライン電圧検出部４３がバッテリ１９による電圧を検出し、第１ライン電圧検出部４２ではバッテリ１９による電圧は検出されない。

こうして、第１ラインおよび第２ラインのいずれでバッテリ１９による電圧が検出されるか否かでコンビスイッチ１２をオン位置にあるかリモート位置にあるかを判別することができる。

図５は、コンビスイッチ１２の切替位置を判別するためのマイコン３１の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１では、ＲＣＣ３２からの充電出力をバッテリ１９に接続するため、半導体スイッチング素子３８を導通させる。この導通時間は、例えば９９ミリ秒とする。ステップＳ２では、ＲＣＣ３２からの充電出力をバッテリ１９に接続しないようにするため、半導体スイッチング素子３８を遮断させる。この遮断時間は、前記第１および第２ラインの電圧が安定する時間を確保する時間であり、例えば１ミリ秒とする。ステップＳ３では、前記遮断時間が経過したか否かを判断する。遮断時間が経過すれば、ステップＳ４に進み、第１および第２ラインの電圧を比較する。ステップＳ５では、比較による切替位置判別結果を出力する。

なお、本実施形態によれば、コンビスイッチ１２の切替位置がオン位置およびリモコン位置のいずれに切り替わっているか否かの判別を行うことを説明したが、さらに、第１ラインおよび第２ラインのいずれにもバッテリ１９による電圧が検出されなかったときに、バッテリ１９がコンビスイッチ１２に接続されていない（バッテリ１９が放電している状態も含む）という判別結果を出力することもできる。

本実施形態では、可搬式商用電源を形成するエンジン駆動発電機に組み込まれたスイッチの切替位置判別装置に関して説明したが、本発明はバッテリを有する発電機の制御に使用されるスイッチの切替位置判別装置に広く適用することができる。

本実施形態では、制御装置およびコンビスイッチが完成品としての発電機に組み込まれた態様を示したが、本発明の範囲には、このような発電機の完成品の部分としてのスイッチ切替位置判別装置はもちろん、既存の発電機に後付けで接続できるように構成された制御装置およびスイッチを備えた発電機と別体のユニットとしてのスイッチ切替位置判別装置も含まれる。

本発明の一実施形態に係るエンジン発電機の要部回路図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン発電機の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン発電機のシステム構成を示すブロック図である。 コンビスイッチの切換位置判別手段の要部機能を示すブロック図である。 コンビスイッチの切替位置を判別するためのマイコンの処理を示すフローチャートである

符号の説明

１…エンジン発電機、 ２…エンジン、 ３…発電機本体、 ９…リモコン、 １２…コンビスイッチ、 １７…始動スイッチ、 １８…停止スイッチ、 １９…バッテリ、 ２０…スタータモータ、 ２４…運転制御部、 ３１…マイコン、 ３４…始動回路、 ３５…ＬＥＤ点灯回路、 ４１…充電出力オン・オフ制御部、 ４２…第１ライン電圧検出部、 ４３…第２ライン電圧検出部、 ４４…電圧判別部、 ８０…ケーブル

Claims (3)

1. バッテリを有する発電機に使用されるスイッチの切替位置判別装置において、
   前記発電機を制御する制御装置を備え、
   前記スイッチが、第１の経路を通じて前記バッテリから前記制御装置へ電力を供給するための第１の出力端子と、第２の経路を通じて前記バッテリから前記制御装置へ電力を供給するための第２の出力端子とを備え、前記発電機の停止時には前記第１の端子および第２の端子のいずれか一方が選択されて該選択された端子を介して前記バッテリから前記制御装置へ電力が供給され、前記発電機の運転中は前記選択された端子を介して該発電機から前記バッテリへ充電電力が供給されるように構成され、
   前記制御装置には、前記第１の出力端子および第２の出力端子のいずれに電圧が印加されているか否かで、選択されている側を判別する切替位置判別手段が設けられるとともに、
   前記発電機の運転中に前記発電機から前記バッテリへの充電電力の供給を一旦休止させ、その休止中に前記切替位置判別手段が判別を行うように構成されたことを特徴とするスイッチ切替位置判別装置。
2. 前記充電出力の休止が予定の周期で行われ、各休止期間中に前記切替位置判別手段が判別を行うように構成されたことを特徴とする請求項１記載のスイッチ切替位置判別装置。
3. 前記発電機が遠隔操作装置を接続可能に構成され、
   前記第１の出力経路が、前記スイッチを介して前記バッテリを発電機に直接接続する経路であり、前記第２の出力経路が、前記スイッチおよび遠隔操作装置を介して発電機に接続される経路であることを特徴とする請求項１または２記載のスイッチ切替位置判別装置。

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