JP4385068B2 - 交流発電機の故障検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば車両に搭載された交流発電機（３相交流発電機）の故障検出装置に関し、特に交流発電機内の全波整流回路の整流ダイオード群（以下、単に「ダイオード」ともいう）の短絡故障を診断するための技術に関するものである。

従来の交流発電機の故障検出装置は、発電時の相電圧検出用端子（以下、「Ｐ端子」という）の電圧デューティを検出し、電圧デューティが５０％の近傍にある場合には正常と判定し、電圧デューティが５０％から逸脱した場合に異常であることを判定している（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−６５９１４号公報

従来の交流発電機の故障検出装置では、電圧デューティが５０％の近傍であることを正確に検出するために、電圧検出手段として高精度の分圧抵抗を設ける必要があるので、回路が高価になるという課題があった。
また、電気負荷が低負荷時での検出精度が劣ることから、低負荷時においては電圧検出を禁止するためのキャンセル回路を設ける必要があるので、回路が複雑で高価になるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な回路構成で交流発電機内の全波整流回路のダイオードの異常（短絡故障）を高精度に故障診断可能な交流発電機の故障検出装置を得ることを目的とする。

この発明による交流発電機の故障検出装置は、電機子コイルと、電機子コイルに接続された全波整流回路とを有し、全波整流回路は、プラス側ダイオードのプラス端子がバッテリの陽極に接続され、かつマイナス側ダイオードのマイナス端子がバッテリのグランド端子に接続された交流発電機の故障検出装置であって、電機子コイルのＰ端子または中性点に接続された検出端子を有する故障検出回路を備え、故障検出回路は、電機子コイルの無発電状態において、検出端子の状態が、電圧が不定となるフローティング状態またはハイインピーダンス状態であれば、全波整流回路が正常であると判定し、電機子コイルの無発電状態において、検出端子がフローティング状態またはハイインピーダンス状態でなければ、全波整流回路が故障であると判定するものである。

この発明によれば、交流発電機の無発電時における検出端子の状態に基づき故障診断を行うことにより、簡単な回路構成で交流発電機内の全波整流回路のダイオードの短絡故障を高精度に検出することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の故障検出装置を発電システムおよび周辺機器とともに概略的に示すブロック構成図である。
図１において、車載のバッテリ１は、陽極からバッテリ電圧ＶＢを発生する。
バッテリ１に接続された交流発電機（オルタネータ）１０は、ブラシ１１ａを介して回転子に設けられた界磁コイル１１と、界磁コイル１１に対向するように固定子に設けられた３相の電機子コイル１２と、電機子コイル１２に接続された全波整流回路１３とを備えている。

全波整流回路１３は、プラス側ダイオードＤｐ（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）とマイナス側ダイオードＤｍ（Ｄｍ１〜Ｄｍ４）とを有し、プラス側ダイオードＤｐのプラス端子はバッテリ１の陽極に接続され、マイナス側ダイオードＤｍのマイナス端子はバッテリ１のグランド端子ＧＮＤ（車両アース）に接続されている。

プラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍは、たとえばツェナーダイオードにより構成されている。なお、中性点に接続されたプラス側ダイオードＤｐ４およびマイナス側ダイオードＤｍ４は省略され得る。

３相の電機子コイル１２（１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ）の各一端（Ｐ端子）は、プラス側ダイオードＤｐ（Ｄｐ１〜Ｄｐ３）とマイナス側ダイオードＤｍ（Ｄｍ１〜Ｄｍ３）との接続点に接続され、電機子コイル１２の中性点は、プラス側ダイオードＤｐ４とマイナス側ダイオードＤｍ４との接続点に接続されている。

電機子コイル１２の少なくとも１つのＰ端子は、電圧制御回路２０内の故障検出回路（後述する）に接続されており、全波整流回路１３の故障診断用の検出端子として機能する。
なお、ここでは電機子コイル１２のＰ端子を検出端子としているが、電機子コイル１２の中性点を検出端子としてもよい。なぜなら、後述するように、無発電時における検出端子の状態に基づいて故障診断が行われるので、電機子コイル１２は低インピーダンスの抵抗と見なされ、少なくとも１相のＰ端子または中性点のいずれの端子も、全波整流回路１３が正常であれば、すべて同等のフローティング状態またはハイインピーダンス状態となるからである。

電圧制御回路２０には、バッテリ１およびオルタネータ１０に対して電気負荷２となる外部装置が接続されている。
オルタネータ１０の発電運転中において、界磁コイル１１に流れる界磁電流ｉＦは、電圧制御回路２０により制御される。

図２はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の故障検出装置を示す機能ブロック図であり、電圧制御回路２０の内部および一部周辺構成を具体的に示している。ここでは、電機子コイル１２の中性点には、ダイオードが接続されていない場合を示している。

図２において、電圧制御回路２０は、トランジスタ２２を開閉して界磁電流ｉＦを制御する界磁電流制御回路２１と、Ｐ端子（検出端子）の状態を検出するための電源回路２３および電流検出回路２４と、故障の有無を判定して判定結果を保持する故障保持回路２５と、エミッタ接地の警報駆動トランジスタ２６とを備えている。
なお、ここでは（以下の実施の形態においても）、電圧制御回路２０内に故障検出回路を設けた場合を例にとって説明するが、電圧制御回路２０とは別に故障検出回路を構成してもよい。

警報駆動トランジスタ２６は、ベースが故障保持回路２５の出力端子に接続され、コレクタが警報ランプ４（警報手段）に接続されている。
電源回路２３および電流検出回路２４（電源手段）は、Ｐ端子（検出端子）に接続されており、故障保持回路２５、警報駆動トランジスタ２６および警報ランプ４とともに、故障検出回路を構成している。

電源回路２３および警報ランプ４は、キースイッチ３のオン（閉成）時にバッテリ１の陽極に接続されて、バッテリ電圧ＶＢが印加される。
電源回路２３は、電機子コイル１２の無発電状態を検出する無発電検出回路としても機能する。すなわり、キースイッチ３のオン後の一定時間を無発電状態と見なして、無発電中の条件信号（後述する）を出力し、電流検出回路２４および故障保持回路２５を含む故障検出回路を有効にする。

故障検出回路は、電機子コイル１２の無発電状態において、Ｐ端子（検出端子）の状態が、Ｐ端子電圧ＶＰが不定となるフローティング状態またはハイインピーダンス状態であって、電流検出回路２４が電流を検出しない状態であれば、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍが正常であると判定する。

また、故障検出回路は、電機子コイル１２の無発電状態において、Ｐ端子（検出端子）がフローティング状態またはハイインピーダンス状態でなく、電流検出回路２４が電流を検出している状態であれば、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍのいずれかが短絡故障であると判定する。
さらに、故障検出回路は、警報ランプ４を備えており、全波整流回路１３が故障であると判定された場合には、警報ランプ４を駆動することにより、車両の運転者に故障発生状態を報知する。

次に、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１の動作について説明する。
まず、運転者によりキースイッチ３がオンされると、電流制御回路２０内の故障検出回路を構成する電源回路２３に、バッテリ電圧ＶＢが供給される。
このとき、発電（エンジン駆動）に先立つ一定時間内に、電源回路２３は、Ｐ端子電圧ＶＰが所定電圧（バッテリ電圧ＶＢ以下、かつグランド電圧ＶＧ以上）となるように、所定電圧を出力する。

ここで、オルタネータ１０内の全波整流回路１３のダイオードが正常な場合には、Ｐ端子電圧ＶＰが不定となるフローティング状態またはハイインピーダンス状態となり、Ｐ端子に電流が流れないので、電流検出回路２４は電流検出値「０」を出力する。
したがって、この場合、故障保持回路２５は、全波整流回路１３が正常であると判定するので、警報駆動トランジスタ２６はオン駆動されず、警報ランプ４が点灯駆動されることはない。

このように、全波整流回路１３の正常状態が検出された後は、故障保持回路２５は、正常状態を記憶しているので、警報ランプ４を点灯駆動させずに、通常のエンジン駆動にともなうオルタネータ１０の回転駆動による発電モードに移行する。

一方、キースイッチ３のオン後の一定時間内（無発電状態）において、電源回路２３から所定電圧を出力したときに、電流検出回路２４が電流を検出した場合には、故障保持回路２５は、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍが短絡故障していると判定し、警報ランプ４を点灯駆動する。

たとえば、プラス側ダイオードＤｐが短絡故障している場合には、Ｐ端子が全波整流回路１３のプラス端子（バッテリ１の陽極）に短絡し、Ｐ端子電圧ＶＰがバッテリ電圧ＶＢに上昇しているので、電源回路２３が所定電圧を出力しようとしても、Ｐ端子から電源回路２３に向かって電流が流れ込む。
したがって、電流検出回路２４が電流検出値を出力するので、故障保持回路２５は、プラス側ダイオードＤｐが短絡故障であると判定して判定結果（故障状態）を記憶保持し、警報駆動トランジスタ２６をオンして警報ランプ４を点灯駆動させる。

また、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障している場合には、Ｐ端子が全波整流回路１３のマイナス端子（グランド端子ＧＮＤ）に接地されているので、電源回路２３がＰ端子電圧ＶＰを所定電圧に設定しようとしても、電源回路２３からグランド端子ＧＮＤに電流が流れ出す。
したがって、電流検出回路２４が電流検出値を出力するので、故障保持回路２５は、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障であると判定して判定結果（故障状態）を記憶保持し、警報駆動トランジスタ２６をオンして警報ランプ４を点灯駆動させる。

なお、ここでは、電機子コイル１２の１相分のＰ端子を故障検出回路の検出端子に接続しているが、Ｐ端子に直接接続されているダイオード以外の他の相のダイオードも、インピーダンスの小さい電機子コイル１２を介して、それぞれＰ端子（検出端子）に接続されているので、他の相のダイオードが短絡故障した場合も、同様に故障検出することができる。

また、上記説明では、キースイッチ３のオン後の一定時間を無発電状態と見なしたが、故障検出回路は、オルタネータ１０が無発電状態であれば故障検出が可能なので、故障検出回路を界磁電流制御回路２１と協働させることにより、オルタネータ１０の発電運転中であっても、界磁電流ｉＦを遮断して無発電状態としてから、故障診断を行うこともできる。

また、電機子コイル１２が３相星型結線のオルタネータ１０を用いた場合を示したが、電機子コイル１２が３相３角結線のオルタネータ１０を用いた場合でも、同様の故障検出回路を用いて、同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
さらに、警報手段として警報ランプ４を用いたが、他の表示手段または報音手段などを用いてもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る交流発電機の故障検出装置（図１、図２）は、電機子コイル１２に接続された全波整流回路１３を有し、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐのプラス端子がバッテリ１の陽極に接続され、かつマイナス側ダイオードＤｍのマイナス端子がバッテリ１のグランド端子ＧＮＤに接続された交流発電機の故障を検出するために、電機子コイル１２のＰ端子または中性点に接続された検出端子を有する故障検出回路を備えている。

故障検出回路は、電機子コイル１２の無発電状態において、検出端子の状態が、電圧が不定となるフローティング状態またはハイインピーダンス状態であれば、全波整流回路１３が正常であると判定し、電機子コイル１２の無発電状態において、検出端子がフローティング状態またはハイインピーダンス状態でなければ、全波整流回路１３が故障であると判定する。

また、故障検出回路は、検出端子に接続された電源回路２３および電流検出回路２４（電源手段）と、電源回路２３および電流検出回路２４に接続されて故障の有無を判定して判定結果を保持する故障保持回路２５とを備えている。

これにより、Ｐ端子において電流が流れるか流れないかの簡単な判定に基づき、簡単な構成で全波整流回路１３の故障を高精度に診断することができる。
また、故障検出回路は、警報ランプ４を備え、全波整流回路１３が故障であると判定された場合には、警報ランプ４を駆動するので、故障発生状態を運転者に確実に報知し、修理などの対策を促すことができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図２）では、故障検出回路内に所定電圧（バッテリ電圧ＶＢ≧所定電圧≧グランド電圧ＶＧ）を出力する電源回路２３を設けたが、図３に示すように、トランジスタＴ１、Ｔ２を相補的にオンさせる駆動切替回路２７を設けて、所定電圧としてバッテリ電圧ＶＢまたはグランド電圧ＶＧに切り替えて出力してもよい。

図３はこの発明の実施の形態２に係る交流発電機の故障検出装置を示す機能ブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
図３において、電圧制御回路２０Ａ内の故障検出回路は、前述の電源回路２３に代えて、キースイッチ３と故障保持回路２５との間に挿入された駆動切替回路２７と、駆動切替回路２７により相補的にオン駆動されるエミッタ接地のトランジスタＴ１、Ｔ２とを備えている。

また、故障検出回路は、前述の電流検出回路２４に代えて、トランジスタＴ１、Ｔ２の接続点とＰ端子との間に挿入された電流制限抵抗２８と、電流制限抵抗２８の両端の各電圧を比較する電圧比較回路２９とを備えている。
この場合も、駆動切替回路２７は、電機子コイル１２の無発電状態を検出する無発電検出回路としても機能し、キースイッチ３のオン後の一定時間を無発電状態と見なして、電圧比較回路２９および故障保持回路２５を含む故障検出回路を有効にする。

トランジスタＴ１、Ｔ２は、各ベースが駆動切替回路２７に接続されている。
プラス側のトランジスタＴ１は、コレクタがバッテリ１の陽極に接続され、エミッタがマイナス側のトランジスタＴ２のコレクタに接続されている。
なお、トランジスタＴ１のコレクタは、界磁電流制御回路２１の入力端子（バッテリ１の陽極）に接続されるのではなく、界磁電流制御用のトランジスタ２２のコレクタに接続された逆流防止ダイオードのカソード（バッテリ１の陽極）に接続されている。この理由は、界磁電流制御回路２１の入力端子が、バッテリ電圧ＶＢの検出端子としても機能することから、界磁電流ｉＦの制御に対する影響を極力与えないようにするためである。

次に、図３に示したこの発明の実施の形態２の動作について説明する。
まず、運転者によりキースイッチ３がオンされると、駆動切替回路２７は、発電に先立つ一定時間（無発電状態）の間に、プラス側のトランジスタＴ１をオンさせる。
このとき、全波整流回路１３のマイナス側ダイオードＤｍが正常であれば、Ｐ端子電圧ＶＰはバッテリ電圧ＶＢと同一値になる。

続いて、駆動切替回路２７は、プラス側のトランジスタＴ１をオフして、マイナス側のトランジスタＴ２をオンさせる。
このとき、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐが正常であれば、Ｐ端子電圧ＶＰはグランド電圧ＶＧと同一値になる。

このように、トランジスタＴ１、Ｔ２を相補的にオンさせることにより、全波整流回路１３のすべてのダイオードが正常（または、故障）であるかを診断することができる。
すなわち、正常であれば、トランジスタＴ１、Ｔ２のいずれをオンさせた場合も、電流制限抵抗２８に電流が流れないので、電圧比較回路２９の比較結果は、電圧差「０」（正常状態）を示すことになる。
このように正常状態を検出した後は、故障保持回路２５は、正常状態を保持するので、警報ランプ４が点灯駆動されることはなく、通常の発電モードに移行する。

一方、プラス側のトランジスタＴ１をオンさせたときに、全波整流回路１３のマイナス側ダイオードＤｍが短絡故障していた場合には、Ｐ端子電圧ＶＰがグランド電圧ＶＧになるので、トランジスタＴ１から、電流制限抵抗２８およびマイナス側ダイオードＤｍ（短絡故障中）を介して、グランド端子ＧＮＤに電流が流れる。

このとき、オームの法則により、電流制限抵抗２８の両端間に電圧差が発生するので、電圧比較回路２９は、電流制限抵抗２８の両端間の電圧差を比較結果として出力する。
したがって、故障保持回路２５は、電流制限抵抗２８に電流が流れたことから、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障したことを判定し、判定結果（故障発生状態）を保持することができる。

なお、電圧比較回路２９を用いたが、これに代えて、Ｐ端子電圧ＶＰを検出する電圧検出回路を用いてもよい。すなわち、トランジスタＴ１のオン時には、電流検出抵抗２８のトランジスタＴ１側の電圧がバッテリ電圧ＶＢになっていることが分かっているので、Ｐ端子電圧ＶＰがバッテリ電圧ＶＢになっていない（グランド電圧ＶＧになっている）ことを判定しても、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障していることを検出することができる。

同様に、マイナス側のトランジスタＴ２をオンさせたときに、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐが短絡故障していた場合には、Ｐ端子電圧ＶＰがバッテリ電圧ＶＢになるので、プラス側ダイオードＤｍ（短絡故障中）から、電流制限抵抗２８およびトランジスタＴ２を介して、グランド端子ＧＮＤに電流が流れる。

したがって、トランジスタＴ２のオン時での電圧比較回路２９の比較結果（電圧差）から、プラス側ダイオードＤｐの短絡故障発生を検出することができる。
このように、全波整流回路１３のいずれかのダイオードの短絡故障が判定されたときには、前述と同様に、故障保持回路２５は、ダイオードの短絡故障状態を記憶して、警報ランプ４を点灯させる。
なお、プラス側のトランジスタＴ１を先にオンさせた場合を例にとって説明したが、逆に、マイナス側のトランジスタＴ２を先にオンさせてもよい。

以上のように、この発明の実施の形態２（図３）によれば、電源手段として、トランジスタＴ１、Ｔ２を相補的にオンさせる駆動切替回路２７と、電流制限抵抗２８とを設け、所定電圧をバッテリ電圧ＶＢまたはグランド電圧ＶＧに設定したときの電圧比較回路２９の比較結果に基づいて、Ｐ端子（検出端子）の状態を判定する。
これにより、前述の実施の形態１と同様に、電機子コイル１２の複数相のうちの１相のＰ端子（検出端子）の電気的特性を利用して、全波整流回路１３のすべてのダイオードが正常状態であるか否かを診断することができ、前述と同等の作用効果を奏する。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図２、図３）では、故障検出回路（電源手段および故障保持回路２５を含む）の具体的な判定機能について言及しなかったが、故障検出回路の電源手段および故障判定部（故障保持回路２５）を図４のように構成してもよい。
図４はこの発明の実施の形態３に係る故障検出回路３０Ａを示す機能ブロック図であり、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐの故障検出を目的とした場合の電源手段および故障判定部（故障保持回路２５）の機能構成を概略的に示している。

図４において、前述（図１〜図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
故障検出回路３０Ａは、Ｐ端子（検出端子）とグランド端子ＧＮＤとの間に挿入された第１の抵抗（以下、単に「抵抗」という）３１と、Ｐ端子電圧ＶＰが第１の所定値ＶＰＦ１以上（プラス側ダイオードＤｐの短絡故障）であるか否かを判定する判定回路３２と、判定回路３２の判定結果と無発電中の判定結果との論理積をとってプラス側ダイオードＤｐの故障判定信号Ｆｐを出力するアンドゲート３３とを備えている。

この場合、抵抗３１は電源手段に対応し、判定回路３２およびアンドゲート３３は、前述の故障保持回路２５に対応する。なお、第１の所定値ＶＰＦ１は、グランド電圧ＶＧ（＝０）よりも高い電圧に設定されている。

ここで、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐのいずれかが短絡故障した場合、どのダイオードが短絡故障したとしても電機子コイル１２を通して短絡されることから、故障検出回路３０Ａ（電圧制御回路）のＰ端子とバッテリ１との間のインピーダンス（抵抗値）は、正常時に比べて低下する。
したがって、故障検出回路３０Ａは、Ｐ端子から見た電気的特性を利用して、プラス側ダイオードＤｐの短絡故障を検出することができる。

たとえば、図４のように、故障検出回路３０Ａの電源手段として抵抗３１（Ｐ端子に対する意図的なＧＮＤ方向インピーダンス回路）を設けた場合、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐがすべて正常であれば、無発電時におけるＰ端子電圧ＶＰは、限りなくグランド電圧ＶＧ（＝０）に近い状態となる。

一方、プラス側ダイオードＤｐのいずれかが短絡故障すると、Ｐ端子電圧ＶＰは上昇する。
すなわち、ｕ相のプラス側ダイオードＤｐ１が短絡故障すると、Ｐ端子電圧ＶＰが上昇し、同様に、ｖ相のプラス側ダイオードＤｐ２が短絡故障すると、電機子コイル１２ｖ、１２ｗを介してＰ端子電圧ＶＰが上昇し、ｗ相のプラス側ダイオードＤｐ３が短絡故障すると、電機子コイル１２ｕ、１２ｗを介してＰ端子電圧ＶＰが上昇する。
また、図４のように中性点にダイオードが接続されている場合に、プラス側ダイオードＤｐ４が短絡故障すると、電機子コイル１２ｗを介してＰ端子電圧ＶＰが上昇する。

したがって、判定回路３２は、無発電時におけるＰ端子電圧ＶＰが第１の所定値ＶＰＦ１以上であるか否かを判定し、Ｐ端子電圧ＶＰの値が、ＶＰ≧ＶＰＦ１を示す場合には、プラス側ダイオードＤｐの短絡故障を示す判定結果を出力する。
アンドゲート３３は、無発電中の条件と、判定回路３２の判定結果との論理積を、プラス側ダイオードＤｐの故障を示す故障判定信号Ｆｐとして出力する。
以下、前述（図２、図３）のように、故障判定信号Ｆｐに応答して、警報駆動トランジスタ２６がオンされて警報ランプ４が点灯駆動される。

なお、オルタネータ１０が車両用発電機の場合には、プラス側ダイオードＤｐが正常であっても、塩水害リークによってＰ端子電圧ＶＰが上昇する可能性があるので、抵抗３１の抵抗値および故障判定用の第１の所定値ＶＰＦ１は、塩水害リークを全波整流回路ダイオードＤｐ故障と誤判定しないように、グランド電圧ＶＧよりも高い適切な電圧値に設定される。

また、図４では、電源手段として抵抗３１を設けたが、図５のように、第１の定電流源（以下、単に「定電流源」という）４１を設けてもよい。
この場合も、定電流源４１が抵抗３１と同等に作用するので、同様の故障検出回路３０Ｂの動作により、プラス側ダイオードＤｐの故障を検出することができる。
また、定電流源４１の電流設定値も、上記塩水害リークによる誤検出を回避するために、適切な電流値に設定される。

以上のように、この発明の実施の形態３（図４、図５）によれば、電源手段は、Ｐ端子（検出端子）とグランド端子ＧＮＤとの間に接続された第１の抵抗３１または第１の定電流源４１を備えている。また、故障保持回路内の判定回路３２は、Ｐ端子電圧ＶＰがグランド電圧ＶＧであれば正常であると判定し、Ｐ端子電圧ＶＰが、グランド電圧ＶＧよりも高い第１の所定値ＶＰＦ１以上であれば、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐが故障であると判定する
これにより、前述の実施の形態１、２と同様の作用効果を奏するとともに、Ｐ端子の状態のみに基づいて、３相のすべてのプラス側ダイオードＤｐの短絡故障を検出することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図４、図５）では、発電中または無発電中にかかわらず抵抗３１または定電流源４１を接続状態としたが、図６、図７のように、抵抗３１または定電流源４１にスイッチ３４、４２を設け、アンドゲート３５により無発電中のみにスイッチ３４、４２をオンさせてもよい。

図６、図７はこの発明の実施の形態４に係る故障検出回路３０Ｃ、３０Ｄを示す機能ブロック図であり、前述（図４、図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図６は抵抗３１にスイッチ３４を直列接続した場合を示し、図７は定電流源４１にスイッチ４２を設けた場合を示している。

図６、図７において、故障検出回路３０Ｃ、３０Ｄは、パルス信号発生回路（図示せず）を有し、アンドゲート３５は、無発電中の条件と第１のパルス信号（以下、単に「パルス信号」という）Ｓａとの論理積を出力信号とする。
スイッチ３４、４２は、抵抗３１または定電流源４１（Ｐ端子に対する意図的なＧＮＤ方向インピーダンス回路）に設けられており、アンドゲート３５の出力信号により無発電中の必要時にみにオン作動して、抵抗３１または定電流源４１を有効にする。

この場合、図６内のスイッチ３４およびアンドゲート３５は、抵抗３１とともに電源手段を構成している。同様に、図７内のスイッチ４２およびアンドゲート３５は、定電流源４１とともに電源手段を構成している。
また、判定回路３２側（故障保持回路内）のアンドゲート３３Ｃは、パルス信号Ｓａを入力信号（論理積条件）に加えており、スイッチ側のアンドゲート３５と同期して動作する。

なお、「無発電中」の条件は、言うまでもなく、「全波整流回路１３の各ダイオードの故障を無発電中に検出する」ための条件である。
また、パルス信号Ｓａは、無発電中であっても、スイッチ３４、４２を連続作動させずに断続作動させる。
したがって、スイッチ３４、４２は、無発電中であっても、パルス信号Ｓａに同期して動作し、パルス信号Ｓａのオンタイミングのみでしか作動しないようになっている。

以上のように、この発明の実施の形態４（図６、図７）によれば、電源手段は、抵抗３１または定電流源４１を接続状態および遮断状態に切り替えるスイッチ３４、４２を備えており、スイッチ３４、４２は、電機子コイル１２の無発電状態において、抵抗３１または定電流源４１を接続状態に設定する。

これにより、前述と同様に、Ｐ端子の状態のみに基づいて、３相のすべてのプラス側ダイオードＤｐの短絡故障を検出することができる。
また、故障判定回路３０Ｃ、３０Ｄ内の抵抗３１または定電流源４１は、オルタネータ１０の発電中においてはＰ端子から切り離されるので、Ｐ端子における不用な消費電力が抑制され、全波整流回路１３のダイオード故障時の消費電力を抑制することができる。
また、スイッチ３４、４２は、無発電中であってもパルス信号Ｓａにより断続的に切り離されるので、Ｐ端子における不用な消費電力がさらに抑制され、全波整流回路１３のダイオード故障時の消費電力をさらに抑制することができる。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態３、４（図４〜図７）では、プラス側ダイオードＤｐの故障検出を目的として、Ｐ端子とグランド端子ＧＮＤとの間に抵抗３１、定電流源４１を挿入したが、マイナス側ダイオードＤｍの故障検出を目的として、図８、図９のように、Ｐ端子と故障検出回路３０Ｅ、３０Ｆの電力源Ｅとの間に、第２の抵抗（以下、単に「抵抗」という）３６または第２の定電流源（以下、単に「定電流源」という）４３を挿入してもよい。

図８、図９はこの発明の実施の形態５に係る故障検出回路３０Ｅ、３０Ｆを示す機能ブロック図であり、前述（図４〜図７参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図８において、故障検出回路３０Ｅは、Ｐ端子と電力源Ｅとの間に挿入された抵抗３６と、Ｐ端子電圧ＶＰが第２の所定値ＶＰＦ２以下（マイナス側ダイオードＤｍの短絡故障）であるか否かを判定する判定回路３７と、判定回路３７の判定結果と無発電中の判定結果との論理積をとってマイナス側ダイオードＤｍの故障判定信号Ｆｍを出力するアンドゲート３８とを備えている。

この場合、電力源Ｅおよび抵抗３６（Ｐ端子に対する意図的な電力供給回路）は電源手段に対応し、判定回路３７およびアンドゲート３８は故障保持回路に対応する。また、電力源Ｅは、バッテリ１の陽極（バッテリ電圧ＶＢ）またはバッテリ１に関連する電源であってもよく、故障検出回路３０Ｅ（電圧制御回路）内の内部電源であってもよい。
なお、第２の所定値ＶＰＦ２は、バッテリ電圧ＶＢよりも低い電圧に設定されている。
一方、図９においては、故障検出回路３０Ｆ内の電源手段として、図８内の抵抗３６に代えて定電流源４３が設けられている。

図８、図９において、全波整流回路１３のマイナス側ダイオードＤｍのいずれかが短絡故障した場合、電機子コイル１２を通して、Ｐ端子とグランド端子ＧＮＤ（車両アース）との間のインピーダンス（抵抗値）が正常時に比べて低下する。
したがって、故障検出回路３０Ｅ、３０Ｆは、前述と同様に、Ｐ端子から見た電気的特性を利用してマイナス側ダイオードＤｍの故障を検出することができる。

たとえば、図８、図９のように、電源手段として抵抗３６または定電流源４３設けた場合、全波整流回路１３のマイナス側ダイオードＤｍがすべて正常であれば、無発電時におけるＰ端子電圧ＶＰは、電力源Ｅに接続された抵抗３６または定電流回路４３により、限りなく電力源「Ｅ」の電圧値に近い状態となる。

一方、マイナス側ダイオードＤｍのいずれかが短絡故障すると、Ｐ端子電圧ＶＰは下降する。
すなわち、ｕ相のマイナス側ダイオードＤｍ１が短絡故障すると、Ｐ端子電圧ＶＰが下降し、同様に、ｖ相のマイナス側ダイオードＤｍ２が短絡故障すると、電機子コイル１２ｗ、１２ｖを介してＰ端子電圧ＶＰが下降し、ｗ相のマイナス側ダイオードＤｍ３が短絡故障すると、電機子コイル１２ｗ、１２ｕを介してＰ端子電圧ＶＰが下降する。
また、中性点のマイナス側ダイオードＤｍ４が短絡故障すると、電機子コイル１２ｗを介してＰ端子電圧ＶＰが下降する。

したがって、判定回路３７は、無発電時におけるＰ端子電圧ＶＰが第２の所定値ＶＰＦ２以下であるか否かを判定し、Ｐ端子電圧ＶＰの値が、ＶＰ≦ＶＰＦ２を示す場合には、マイナス側ダイオードＤｍの短絡故障を示す判定結果を出力する。
アンドゲート３８は、無発電中の条件と、判定回路３７の判定結果との論理積を、マイナス側ダイオードＤｍの故障を示す故障判定信号Ｆｍとして出力する。
以下、前述のように、故障判定信号Ｆｍに応答して、警報駆動トランジスタ２６がオンされて警報ランプ４が点灯駆動される。

なお、オルタネータ１０が車両用発電機の場合には、マイナス側ダイオードＤｍが正常であっても、塩水害リークによってＰ端子電圧ＶＰが低下する可能性があるので、図８内の抵抗３６の抵抗値または図９内の定電流源４３の電流値と、第２の所定値ＶＰＦ２は、塩水害リークによる故障誤判定を回避するために適切に設定される。

以上のように、この発明の実施の形態５（図８、図９）によれば、故障検出回路３０Ｅ、３０Ｆ内の電源手段は、Ｐ端子（検出端子）とバッテリ１の陽極との間に接続された第２の抵抗３６または第２の定電流源４３を備えている。また、故障保持回路内の判定回路３７は、Ｐ端子電圧ＶＰがバッテリ電圧ＶＢであれば正常であると判定し、Ｐ端子電圧ＶＰが、バッテリ電圧ＶＢよりも低い第２の所定値ＶＰＦ２以下であれば、全波整流回路１３のマイナス側ダイオードＤｍが故障であると判定する。
これにより、Ｐ端子の状態のみに基づいて、簡単な回路構成で高精度にマイナス側ダイオードＤｍの故障を検出することができる。

実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図８、図９）では、発電中または無発電中にかかわらず抵抗３６または定電流源４３を接続状態としたが、図１０、図１１のように、抵抗３６または定電流源４３にスイッチ３４、４２を設け、アンドゲート３５により無発電中のみにスイッチ３４、４２をオンさせてもよい。

図１０、図１１はこの発明の実施の形態６に係る故障検出回路３０Ｇ、３０Ｈを示す機能ブロック図であり、前述（図６〜図９参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図１０は抵抗３６にスイッチ３４を直列接続した場合を示し、図１１は定電流源４３にスイッチ４２を設けた場合を示している。図１０、図１１内の各スイッチ３４、４２およびアンドゲート３５は、前述の実施の形態４（図６、図７）における各スイッチおよびアンドゲートと同様の機能を有する。

すなわち、スイッチ３４、４２は、アンドゲート３５の出力信号により、無発電中の必要時にみに、かつパルス信号Ｓａのオン時のみにオン作動して、抵抗３６または定電流源４３を有効にする。
また、判定回路３７側のアンドゲート３８Ｇは、前述（図６、図７）のアンドゲート３３Ｃと同様に、パルス信号Ｓａのオンタイミングに同期して動作する。

以上のように、この発明の実施の形態６（図１０、図１１）によれば、Ｐ端子に対する電源手段（意図的な電力供給回路）として、抵抗３６または定電流回路４３を接続／遮断するスイッチ３４、４２を設け、必要時のみに電源手段を作動させることにより、前述の実施の形態４の場合と同様に、発電中におけるＰ端子の不用な消費電力を抑制することができる。
また、無発電中であって、かつパルス信号Ｓａのオンタイミングのみにおいて、電源手段（抵抗３６または定電流回路４３）を断続作動させることにより、全波整流回路１３のダイオード故障時の消費電力をさらに抑制することができる。

実施の形態７．
なお、上記実施の形態４、６（図６、図７、図１０、図１１）では、プラス側ダイオードＤｐまたはマイナス側ダイオードＤｍの一方のみの故障時での消費電力を抑制したが、図１２に示す故障検出回路３０Ｊのように、プラス側ダイオードＤｐまたはマイナス側ダイオードＤｍのいずれの故障時においても消費電力を抑制可能に構成してもよい。

図１２はこの発明の実施の形態７に係る故障検出回路３０Ｊを示す機能ブロック図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図１２において、故障検出回路３０Ｊは、電力源Ｅ（たとえば、バッテリ１の陽極）とグランド端子ＧＮＤとの間に挿入されたトランジスタ（半導体スイッチ）Ｔ１、Ｔ２と、トランジスタＴ１、Ｔ２の接続点とＰ端子との間に挿入された電流制限抵抗２８と、電流制限抵抗２８の両端α、β間の電位差ΔＶαβを検出する電位差検出回路５１と、電位差ΔＶαβの絶対値が所定値ΔＶＦ以上であるか否かを判定する判定回路５２と、故障判定信号Ｆを出力するアンドゲート３３Ｊとを備えている。

トランジスタＴ１、Ｔ２および電流制限抵抗２８は、前述（図３）の実施の形態２と同様の電源手段を構成しており、電位差検出回路５１は前述の電圧比較回路２９に対応している。また、電位差検出回路５１、判定回路５２およびアンドゲート３３Ｊは、前述の故障保持回路２５に対応している。

トランジスタＴ１は、パルス信号Ｓａによりオン駆動され、トランジスタＴ２は、パルス信号Ｓａに対して相補的にオンされる第２のパルス信号（以下、単に「パルス信号」という）Ｓｂによりオン駆動される。

判定回路５２は、電流制限抵抗２８の両端間の電位差ΔＶαβと所定値ΔＶＦとを比較して、｜ΔＶαβ｜≧ΔＶＦの関係を満たす場合に、故障を示す判定結果をアンドゲート３３Ｊに出力する。
アンドゲート３３Ｊは、無発電中の条件と判定回路５２による判定結果の論理積をとるとともに、パルス信号Ｓａ、Ｓｂに同期して動作し、プラス側ダイオードＤｐまたはマイナス側ダイオードＤｍの故障を示す故障判定信号Ｆを出力する。

故障検出回路３０Ｊは、パルス信号Ｓａ、ＳｂでトランジスタＴ１、Ｔ２を交互にオンさせることにより、全波整流回路１３のダイオード短絡故障の際に生じるＰ端子のバッテリ１（車両電源）方向インピーダンスまたはグランド端子ＧＮＤ（車両アース）方向インピーダンス変化を捕らえる。

すなわち、前述と同様に、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐのいずれかが短絡故障した場合には、Ｐ端子とバッテリ１との間のインピーダンス（抵抗値）が正常時に比べて低下し、マイナス側ダイオードＤｍのいずれかが短絡故障した場合には、Ｐ端子とグランド端子ＧＮＤ（車両アース）との間のインピーダンスが正常時に比べて低下する。
したがって、故障検出回路３０Ｊは、Ｐ端子から見た電気的特性を利用して、プラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍの両方の故障を検出する。

たとえば、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐが短絡故障すると、Ｐ端子とバッテリ１（車両電源）との間のインピーダンスが低下して、電流制限抵抗２８の端子αから端子βに向かって電流が流れる。

一方、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障すると、Ｐ端子とグランド端子ＧＮＤ（車両アース）との間のインピーダンスが低下して、上記とは逆極性に、電流制限抵抗２８の端子βから端子αに向かって電流が流れる。

いずれにしても、電流制限抵抗２８に電流が流れると、両端αβ間で電位差ΔＶαβが生じるので、電位差検出回路５１は電位差ΔＶαβを検出し、判定回路５２は、電位差ΔＶαβが所定値ΔＶＦ以上（ダイオード短絡故障）であるか否かを判定する。

判定回路５２において、「ΔＶαβ≧ΔＶＦ」（ダイオード故障中）であることが判定されれば、アンドゲート３３Ｊは、判定回路５２の判定結果と、無発電中の条件と、パルス信号Ｓａ、Ｓｂの論理和との論理積をとって、全波整流回路１３のダイオード故障状態を示す故障判定信号Ｆを出力する。
以下、故障判定信号Ｆに応答して、警報ランプ４が点灯駆動される。

また、電流制限抵抗２８と電力源Ｅとの間にトランジスタＴ１を挿入し、電流制限抵抗２８とグランド端子ＧＮＤとの間にトランジスタＴ２を挿入し、各トランジスタＴ１、Ｔ２を相補的にオンさせるとともに、不要時にはトランジスタＴ１、Ｔ２をオフすることにより、故障検出回路３０Ｊ内の消費電力を抑制する。
以上のように、この発明の実施の形態７（図１２）によれば、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍの両方の故障を検出するとともに、消費電力を抑制することができる。

実施の形態８．
なお、上記実施の形態７（図１２）では、半導体スイッチからなるトランジスタＴ１、Ｔ２を用いたが、図１３のように、直列接続された分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を用いてもよい。
図１３はこの発明の実施の形態８に係る電圧制御回路２０Ｂ（故障検出回路を含む）を示す機能ブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図１３において、電圧制御回路２０Ｂは、前述（図３）のトランジスタＴ１、Ｔ２および駆動切替回路２７に代えて、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２および無発電検出回路６０を備えている。
分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、バッテリ１とグランド端子ＧＮＤとの間の電圧を分圧し、分圧電圧を、電流制限抵抗２８を介してＰ端子に供給している。

また、無発電検出回路６０は、キースイッチ３のオン操作に応答して無発電判定信号を生成し、故障保持回路２５を有効化する。
なお、電源手段を構成する分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、前述と同様に、定電流源に置き換えることもできる。

この場合、全波整流回路１３のダイオードがすべて正常であれば、無発電時における分圧電圧とＰ端子電圧ＶＰとが等しくなり、電流制限抵抗２８に電流が流れないので、電圧比較回路２９の比較結果は、電圧差「０」（正常状態）を示すことになる。
したがって、故障保持回路２５は、全波整流回路１３が正常であることを記憶し、警報ランプ４を点灯させずに通常の発電モードに移行する。

一方、プラス側ダイオードＤｐが短絡故障している場合には、Ｐ端子電圧ＶＰがバッテリ電圧ＶＢとなり、電流制限抵抗２８に電流が流れるので、電流制限抵抗２８の両端間の電圧を測定すれば電流が流れていることを検出することができる。
また、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障している場合には、Ｐ端子電圧ＶＰがグランド電圧ＶＧとなり、電流制限抵抗２８に電流が流れるので、同様に電流制限抵抗２８の両端間の電圧を測定すれば電流が流れていることを検出することができる。
いずれの場合も、電流制限抵抗２８に電流が流れていれば、故障保持回路２５は、ダイオードの短絡故障状態を記憶し、警報ランプ４を点灯させる。

なお、全波整流回路１３のダイオードとしてツェナーダイオードを使用した場合には、或る相における一方のダイオードがオープン（開放故障）すると、その相の電圧が対となるダイオードのツェナー電圧を超えて、オープン故障したダイオードと対を構成するダイオードを破壊して短絡故障させるので、この発明の故障検出回路を用いて故障状態を検出することができる。
また、オルタネータ１０が、独立の（電気的に接続されない）２つの３相回路を有する車両用発電機の場合には、この発明の故障検出回路を２個設けることにより、各３相回路のダイオードの短絡故障を検出することができる。

以上のように、この発明の実施の形態８（図１３）によれば、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる簡単な電源回路を用いて、全波整流回路１３のプラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍの両方のダイオード故障を簡単な回路構成で高精度に検出することができる。

実施の形態９．
なお、上記実施の形態８（図１３）では、Ｐ端子と分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２との間に電流制限抵抗２８を挿入したが、図１４のように、Ｐ端子に対して分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を直接接続し、Ｐ端子に供給される抵抗接続点の分圧電圧Ｖｚに基づいて故障判定してもよい。
図１４はこの発明の実施の形態９に係る故障検出回路３０Ｋを示す機能ブロック図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｋ」を付して詳述を省略する。

図１４において、故障検出回路３０Ｋは、Ｐ端子に分圧点が接続された分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、分圧電圧Ｖｚを第１および第２の所定値（所定電圧範囲の上限値、下限値）ＶＰＦＨ、ＶＰＦＬと比較して故障判定する判定回路３２Ｋ、３７Ｋと、判定回路３２Ｋ、３７Ｋの各判定結果と無発電中の条件との論理積をとって故障判定信号Ｆｐ、Ｆｍを出力するアンドゲート３３、３８とを備えている。

分圧抵抗Ｒ１、Ｒ１は、電源手段を構成し、バッテリ電圧ＶＢ以下で、かつグランド電圧ＧＮＤ以上の分圧電圧Ｖｚ（所定電圧）を発生する。また、判定回路３２Ｋ、３７Ｋおよびアンドゲート３３、３８は故障保持回路を構成し、プラス側ダイオードＤｐおよびマイナス側ダイオードＤｍの故障を検出して保持する。

図１４の故障検出回路３０Ｋにおいても、全波整流回路１３のダイオードが正常である場合には、電力源Ｅ（バッテリ１、バッテリ１に関連する電源、または故障検出回路３０Ｋの内部電源）を電源とする抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧電圧Ｖｚは、各抵抗値に基づく予想範囲を逸脱することはない。

一方、全波整流回路１３のダイオードが短絡故障すると、Ｐ端子のバッテリ１（車両電源）方向インピーダンスまたはグランド端子ＧＮＤ（車両アース）方向インピーダンスがダイオード内で低下し、分圧電圧Ｖｚの値が、プラス側ダイオードＤｐの故障の場合には上昇、マイナス側ダイオードＤｍの故障の場合には低下する。

したがって、判定回路３２Ｋは、Ｐ端子電圧ＶＰが第１の所定値（上限値）ＶＰＦＨよりも高いか否かを判定し、ＶＰ＞ＶＰＦＨの場合に、プラス側ダイオードＤｐの故障を示す判定結果を出力する。
一方、判定回路３７Ｋは、Ｐ端子電圧ＶＰが第２の所定値（下限値）ＶＰＦＬよりも低いか否かを判定し、ＶＰ＜ＶＰＦＬの場合に、マイナス側ダイオードＤｍの故障を示す判定結果を出力する。

アンドゲート３３、３８は、各判定回路３２Ｋ、３７Ｋの判定結果と無発電中の条件との論理積をとり、それぞれ、プラス側ダイオードＤｐの故障判定信号Ｆｐ、マイナス側ダイオードＤｍの故障判定信号Ｆｍを出力する。
以下、前述と同様に、故障検出回路３０Ｋは、全波整流回路１３のダイオード故障を検出したことを報知するために警報ランプ４を駆動する。

以上のように、この発明の実施の形態９（図１４）によれば、電源手段は、Ｐ端子（検出端子）に接続された分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２（電力源）を備えており、電力源は、出力インピーダンス（抵抗値）を有し、バッテリ電圧ＶＢ以下で、かつグランド電圧ＧＮＤ以上の所定電圧を発生する。
また、判定回路３２Ｋ、３７Ｋ（故障保持手段）は、Ｐ端子電圧ＶＰが所定電圧範囲から逸脱しなければ正常であると判定し、Ｐ端子電圧ＶＰが第２の所定値（所定電圧範囲の下限値）ＶＰＦＬよりも低ければ、マイナス側ダイオードＤｍが短絡故障であると判定し、Ｐ端子電圧ＶＰが第１の所定値（上限値）ＶＰＦＨよりも高ければ、プラス側ダイオードＤｐが短絡故障であると判定する。

また、この場合、オルタネータ１０（交流発電機）およびバッテリ１は、車両に搭載された車載装置からなり、電源手段が発生する所定電圧は、バッテリ電圧ＶＢを２個の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２（直列抵抗）で分圧して生成される。
これにより、前述と同様に、簡単な回路構成で全波整流回路１３のダイオード短絡故障を高精度に検出することができる。

実施の形態１０．
なお、上記実施の形態９（図１４）では、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を電源側とグランド側との間に常時挿入される構成としたが、消費電力抑制を目的として、図１５のように、分圧抵抗開閉用のスイッチ（半導体スイッチ）３４を設け、必要時のみに分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を有効化してもよい。
図１５はこの発明の実施の形態１０に係る故障検出回路３０Ｌを示す機能ブロック図であり、前述（図６、図１０、図１４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図１５において、故障検出回路３０Ｌは、分圧抵抗Ｒ２とグランド端子ＧＮＤとの間に挿入されたスイッチ３４と、スイッチ３４を開閉するアンドゲート３５とを備えている。
この場合、故障判定信号Ｆｐ、Ｆｍを出力するアンドゲート３３Ｃ、３８Ｇには、スイッチ３４のアンドゲート３５を開閉するパルス信号Ｓａが入力される。

図１５のように、分圧抵抗Ｒ２とグランド端子ＧＮＤとの間にスイッチ３４を設け、アンドゲート３５でスイッチ３４を開閉して、無発電中のみに分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の機能をオンさせるとともに、不要時（発電中）には分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の機能をオフすることにより、故障検出回路３０Ｌ内の消費電力を抑制することができる。

また、無発電中であっても、パルス信号Ｓａのオン入力が発生したときのみに分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の機能をオンさせるとともに、故障判定機能も、スイッチ３４の動作に条件連動させているので、さらに消費電力を抑制することができる。
なお、スイッチ３４は、前述（図１０）のように、電力源Ｅと分圧抵抗Ｒ１との間に挿入しても同等の作用効果が得られる。
また、電源側およびグランド側の両方にスイッチを挿入して、各スイッチを同期制御して必要時のみにオンさせることにより、ダイオード故障時の無駄な電流消費を確実に回避することができ、さらに消費電力を抑制することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１０（図１５）によれば、電源手段は、電力源Ｅを、接続状態および遮断状態に切り替えるスイッチ３４を備えており、スイッチ３４は、電機子コイル１２の無発電状態において、電力源Ｅを接続状態に設定するので、消費電力を抑制することができる。

実施の形態１１．
なお、前述の実施の形態８（図１３）では、故障保持回路２５内の判定機能について具体的に言及しなかったが、前述の実施の形態７（図１２）と同様に、図１６に示す故障検出回路３０Ｍのように構成してもよい。
図１６はこの発明の実施の形態１１に係る故障検出回路３０Ｍを示す機能ブロック図であり、前述（図１２、図１３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｍ」を付して詳述を省略する。

図１６において、電流制限抵抗２８および分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、電源手段を構成しており、電位差検出回路５１、判定回路５２Ｍおよびアンドゲート３３は、前述（図１３）の故障保持回路２５を構成している。

判定回路５２Ｍは、電流制限抵抗２８の両端間の電位差ΔＶαβが所定値ΔＶＦ以上であるか否かを判定し、ΔＶαβ≧ΔＶＦの場合には、プラス側ダイオードＤｐの故障を示す判定結果を出力し、アンドゲート３３は、判定回路５２Ｍの判定結果と無発電中の条件との論理積をとって、プラス側ダイオードＤｐの故障状態を示す故障判定信号Ｆｐを出力する。以下、故障判定信号Ｆｐに応答して、警報ランプ４が点灯駆動される。

以上のように、この発明の実施の形態１１（図１６）によれば、電源手段は、電力源ＥとＰ端子（検出端子）との間に挿入された電流制限抵抗２８（電流検出手段）を備えており、故障保持回路は、電流制限抵抗２８からの電位差ΔＶαβ（検出電流値）の有無に基づいて、全波整流回路１３の故障の有無を判定するので、簡単な回路構成で高精度に故障を検出することができる。

実施の形態１２．
なお、上記実施の形態１〜１１（図１〜図１６）では、単一の３相電機子コイル１２を有するオルタネータ１０を診断対象としたが、図１７のように、複数の３相電機子コイル１２、１２Ｃを有するオルタネータ１０Ｃを診断対象としてもよい。
図１７はこの発明の実施の形態１２に係る交流発電機の故障検出装置を示すブロック図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図１７において、故障検出回路を含む電圧制御回路２０は、前述の実施の形態のいずれの構成を有していてもよい。
この場合、オルタネータ１０Ｃの固定子には、第１の電機子コイル１２と並列構成の第２の電機子コイル１２Ｃが設けられており、第２の電機子コイル１２Ｃには、第１の全波整流回路１３と同一構成の第２の全波整流回路１３Ｃが接続されている。

また、第２の電機子コイル１２Ｃの少なくとも１相のＰ端子または中性点は、低インピーダンスの抵抗１４を介して第１の電機子コイル１２の少なくとも１相のＰ端子または中性点（検出端子）に接続されている。
これにより、複数の電機子コイル１２、１２Ｃのすべてのダイオードの接続点は、無発電状態において、同等の電位状態となるので、前述と同様の故障検出回路により、両方の電機子コイル１２、１２Ｃのダイオードの短絡故障を検出することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１２によれば、オルタネータ１０Ｃ（交流発電機）は、３相の交流発電機からなり、第１の電機子コイル１２とは別の第２の電機子コイル１２Ｃを有し、第２の電機子コイル１２Ｃの中性点または少なくとも１相のＰ端子は、抵抗１４を介して検出端子に接続されている。
これにより、１つの抵抗１４を追加するのみで、２組の３相ダイオードの故障を、前述と同様に簡単な回路構成で高精度に検出することができる。

また、一方の電機子コイル１２の３相のＰ端子と、他方の電機子コイル１２Ｃの３相のＰ端子との間が所定の低抵抗値を有する抵抗１４で接続されていることから、通常発電時には所定の低抵抗値によってわずかな電流しか流れないので、発電動作に支障を与えることはない。一方、ダイオード短絡故障時には、抵抗１４を通って故障検出電流が流れるので、単一の故障検出回路を有する電圧制御回路２０を設けるのみで、すべてのダイオードの短絡故障を検出することができる。

なお、前述と同様に、第１および第２の全波整流回路１３、１３Ｃのダイオードが、ツェナーダイオードにより構成されていた場合には、ダイオードのオープン（開放）故障時に、相電圧がツェナー電圧を超えて、オープン故障したダイオードと対を構成するダイオードを破壊して短絡故障させるので、この発明のいずれの故障検出回路を用いても、故障状態を検出することができる。

この発明の実施の形態１に係る交流発電機の故障検出装置を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の故障検出装置を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る交流発電機の故障検出装置を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る交流発電機の故障検出装置の構成例１を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る交流発電機の故障検出装置の構成例２を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る交流発電機の故障検出装置の構成例１を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る交流発電機の故障検出装置の構成例２を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態５に係る交流発電機の故障検出装置の構成例１を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態５に係る交流発電機の故障検出装置の構成例２を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態６に係る交流発電機の故障検出装置の構成例１を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態６に係る交流発電機の故障検出装置の構成例２を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態７に係る交流発電機の故障検出装置の要部を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態８に係る交流発電機の故障検出装置を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態９に係る交流発電機の故障検出装置の要部を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１０に係る交流発電機の故障検出装置の要部を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の故障検出装置の要部を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１２に係る交流発電機の故障検出装置が適用される交流発電機を示す回路構成図である。

符号の説明

１ バッテリ、２ 電気負荷、３ キースイッチ、４ 警報ランプ、１０、１０Ｃ オルタネータ（交流発電機）、１１ 界磁コイル、１２、１２ｕ〜１２ｗ 電機子コイル、１２Ｃ 第２の電機子コイル、１３、１３Ｃ 全波整流回路、１４ 抵抗、２０、２０Ａ、２０Ｂ 電圧制御回路、２３ 電源回路、２４ 電流検出回路、２５ 故障保持回路、２６ 警報駆動トランジスタ、２７ 駆動切替回路、２８ 電流制限抵抗、２９ 電圧比較回路、３０Ａ〜３０Ｈ、３０Ｊ〜３０Ｍ 故障検出回路、３１、３６ 抵抗、３２、３２Ｋ、３７、３７Ｋ、５２、５２Ｍ 判定回路、３３、３３Ｃ、３３Ｊ、３５、３８、３８Ｇ アンドゲート、３４、４２ スイッチ、４１、４３ 定電流源、５１ 電位差検出回路、６０ 無発電検出回路、Ｄｐ、Ｄｐ１〜Ｄｐ４ プラス側ダイオード、Ｄｍ、Ｄｍ１〜Ｄｍ４ マイナス側ダイオード、Ｅ 電力源、Ｆ、Ｆｍ、Ｆｐ 故障判定信号、ＧＮＤ グランド端子、Ｒ１、Ｒ２ 分圧抵抗、Ｓａ、Ｓｂ パルス信号、Ｔ１、Ｔ２ トランジスタ、ＶＢ バッテリ電圧、ＶＧ グランド電圧、ＶＰ Ｐ端子電圧、Ｖｚ 分圧電圧。

Claims (14)

1. 電機子コイルと、前記電機子コイルに接続された全波整流回路とを有し、前記全波整流回路は、プラス側ダイオードのプラス端子がバッテリの陽極に接続され、かつマイナス側ダイオードのマイナス端子が前記バッテリのグランド端子に接続された交流発電機の故障検出装置であって、
   前記電機子コイルのＰ端子または中性点に接続された検出端子を有する故障検出回路を備え、
   前記故障検出回路は、
   前記電機子コイルの無発電状態において、前記検出端子の状態が、電圧が不定となるフローティング状態またはハイインピーダンス状態であれば、前記全波整流回路が正常であると判定し、
   前記電機子コイルの無発電状態において、前記検出端子が前記フローティング状態またはハイインピーダンス状態でなければ、前記全波整流回路が故障であると判定することを特徴とする交流発電機の故障検出装置。
2. 前記故障検出回路は、警報手段を備え、前記全波整流回路が故障であると判定された場合には、前記警報手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載の交流発電機の故障検出装置。
3. 前記故障検出回路は、
   前記検出端子に接続された電源手段と、
   前記電源手段に接続されて故障の有無を判定して判定結果を保持する故障保持手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交流発電機の故障検出装置。
4. 前記電源手段は、
   前記検出端子と前記グランド端子との間に接続された第１の抵抗または第１の定電流源を含み、
   前記故障保持手段は、
   前記検出端子の電圧が前記グランド端子のグランド電圧であれば正常であると判定し、
   前記検出端子の電圧が、前記グランド電圧よりも高い第１の所定値以上であれば、前記全波整流回路のプラス側ダイオードが故障であると判定することを特徴とする請求項３に記載の交流発電機の故障検出装置。
5. 前記電源手段は、
   前記第１の抵抗または前記第２の定電流源を接続状態および遮断状態に切り替えるスイッチ手段を含み、
   前記スイッチ手段は、前記電機子コイルの無発電状態において、前記第１の抵抗または前記第１の定電流源を接続状態に設定することを特徴とする請求項４に記載の交流発電機の故障検出装置。
6. 前記電源手段は、前記検出端子と前記バッテリの陽極との間に接続された第２の抵抗または第２の定電流源を含み、
   前記故障保持手段は、
   前記検出端子の電圧が前記バッテリの陽極のバッテリ電圧であれば正常であると判定し、
   前記検出端子の電圧が、前記バッテリ電圧よりも低い第２の所定値以下であれば、前記全波整流回路のマイナス側ダイオードが故障であると判定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の交流発電機の故障検出装置。
7. 前記電源手段は、
   前記第２の抵抗または前記第２の定電流源を接続状態および遮断状態に切り替えるスイッチ手段を含み、
   前記スイッチ手段は、前記電機子コイルの無発電状態において、前記第２の抵抗または前記第２の定電流源を接続状態に設定することを特徴とする請求項６に記載の交流発電機の故障検出装置。
8. 前記電源手段は、前記検出端子に接続された電力源を含み、
   前記電力源は、出力インピーダンスを有し、前記バッテリの陽極のバッテリ電圧以下で、かつ前記グランド端子のグランド電圧以上の所定電圧を発生し、
   前記故障保持手段は、
   前記検出端子の電圧が前記所定電圧範囲から逸脱しなければ正常であると判定し、
   前記検出端子の電圧が前記所定電圧範囲の下限値よりも低ければ、前記全波整流回路のマイナス側ダイオードが短絡故障であると判定し、
   前記検出端子の電圧が前記所定電圧範囲の上限値よりも高ければ、前記全波整流回路のプラス側ダイオードが故障であると判定することを特徴とする請求項３に記載の交流発電機の故障検出装置。
9. 前記交流発電機および前記バッテリは、車両に搭載され、
   前記所定電圧は、前記バッテリの陽極のバッテリ電圧を２個の直列抵抗で分圧して発生されることを特徴とする請求項８に記載の交流発電機の故障検出装置。
10. 前記電源手段は、前記電力源を接続状態および遮断状態に切り替えるスイッチ手段を含み、
    前記スイッチ手段は、前記電機子コイルの無発電状態において、前記電力源を接続状態に設定することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の交流発電機の故障検出装置。
11. 前記電源手段は、前記電力源と前記検出端子との間に挿入された電流検出手段を含み、
    前記故障保持手段は、前記電流検出手段の検出電流値の有無に基づいて、前記全波整流回路の故障の有無を判定することを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載の交流発電機の故障検出装置。
12. 前記所定電圧は、前記バッテリ電圧または前記グランド電圧に設定されたことを特徴とする請求項１１に記載の交流発電機の故障検出装置。
13. 前記交流発電機は、３相の交流発電機からなり、第１の電機子コイルとは別の第２の電機子コイルを有し、
    前記第２の電機子コイルの中性点または少なくとも１相のＰ端子は、抵抗を介して前記検出端子に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の車両用交流発電機の故障検出装置。
14. 前記全波整流回路のマイナス側ダイオードおよびマイナス側ダイオードは、ツェナーダイオードにより構成されたことを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の車両用交流発電機の故障検出装置。

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