JP2008215832A

JP2008215832A - ハーネス故障位置検出装置

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Publication number: JP2008215832A
Application number: JP2007049490A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Fujimori; 敏幸藤森
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】
ハーネスの故障位置を特定する際の労力を低減し、また特定した故障位置を判別し易くする。
【解決手段】
パルス波出力手段はハーネスにパルス波を出力する。パルス波は故障箇所で反射して進行してきたハーネスを戻る。そしてパルス波入力手段が反射波を入力する。計時手段はパルス波出力から反射波入力までの時間ｔを計測する。故障位置演算手段はパルス波入力手段が反射波を入力した場合には断線有りと判定し、故障箇所までの長さ（Ｖp×ｔ）／２＝Ｌxを演算すると共に、記憶手段に格納されたハーネスの長さ情報を用いて故障位置を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハーネスに送信したパルス波が故障箇所で反射する原理を利用してハーネスの故障位置を検出するハーネス故障検出装置に関する。

建設機械や車両などの移動体には種々の電気・電子機器等の負荷が搭載されている。負荷はハーネスで接続されて回路が形成される。一部の回路には制御装置、所謂ＥＣＵ（エレクトリック・コントロール・ユニット）が設けられており、このＥＣＵが一部の負荷の動作を制御する。

ハーネスは配線場所や使用状況に応じて断線等の故障をする場合がある。当然のことながら、ハーネスが故障するとその回路に設けられた負荷の動作に支障をきたし、最悪の場合は回路自体が機能しなくなる。そこでＥＣＵにハーネスの故障を検出する機能を持たせ、ハーネスの故障を発見できるようにする場合もある。

図１５はＥＣＵが有する故障検出回路を示している。ＥＣＵ８０はハーネス９０を介して負荷９１に接続され、負荷９１はハーネス９２を介してアースに接続されている。ＥＣＵ８０は故障診断回路８１を有する。故障診断回路８１はプルアップ抵抗（又はプルダウン抵抗）の基準インピーダンスを有し、負荷９１とのインピーダンス比で決まる分圧値によってハーネス９０、９２の異常を検出する。

特許文献１にはパルス波を利用してハーネスの故障位置を特定する技術が開示されている。ハーネスにパルス波を出力すると、パルス波は故障位置で反射するという性質を持つ。特許文献１の技術は、パルス波を出力してからパルス波が故障位置で反射することによって発生した反射波を入力するまでの時間を計測し、その時間とハーネス上のパルス波伝播速度とを用いることによってパルス波出力位置から故障位置までの距離を算出するようにしている。
特開平９−１８９７３９号公報

図１５に示す装置の場合、ＥＣＵ８０によってハーネス９０、９２に異常が発生していることを検出できる。しかしどの箇所で異常が発生しているのかを特定することはできない。したがってハーネス９０、９２の異常が検出された場合は、作業員がテスター等を用いて手作業にて故障位置を特定する必要がある。

また、ＥＣＵが設けられない回路もあり、このような回路も作業員がテスター等を用いて手作業にて故障位置を特定する必要がある。

こうした手作業はハーネスが長いほど煩雑である。また広範囲に渡って配設されたハーネスが故障した場合には、配設されたハーネスを取り出して検査した後に再度ハーネスを配設する必要があり、この作業も繁雑である。

特許文献１の技術はパルス波出力位置から故障位置までの距離を算出しているため、大まかな位置は判る。しかしハーネスが長くまた複雑に配設されていると、パルス波出力位置から故障位置までの距離が単に判るだけでは、作業者が実際の故障位置を判別し難い場合がある。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、ハーネスの故障位置を特定する際の労力を低減し、また特定した故障位置を判別し易くすることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、第１発明は、
パルス波を利用してハーネスの故障位置を検出するハーネス故障位置検出装置において、
ハーネスにパルス波を出力するパルス波出力手段と、
ハーネスから前記パルス波の反射波を入力する反射波入力手段と、
前記パルス波を出力してから前記反射波を入力するまでの時間を計測する計時手段と、
パルス波出力位置及び反射波入力位置から位置特定のための基準位置までのハーネスの長さを記憶する記憶手段と、
パルス波の伝播速度と前記計時手段で計測した時間とを用いて故障位置を求める故障位置演算手段と、を備えた
ことを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
前記故障位置演算手段は、パルス波の伝播速度と前記計時手段で計測した時間とを用いてパルス波出力位置及び反射波入力位置から前記パルス波が反射した位置までの長さを求め、求めた長さと前記記憶手段に記憶したハーネスの長さとの差から故障位置を求めることを特徴とする。

第１、第２の発明は、ハーネスにパルス波を出力するパルス波出力手段と、ハーネスから戻ってくるパルス波の反射波を入力するパルス波入力手段と、パルス波を出力してから反射波を入力するまでの時間を計測する計時手段と、故障検査対象のハーネスの情報を記憶する記憶手段と、ハーネスの故障位置を求める故障位置演算手段と、を有する。

パルス波出力手段はハーネスにパルス波を出力する。パルス波は故障箇所で反射して進行してきたハーネスを戻る。そしてパルス波入力手段が反射波を入力する。計時手段はパルス波出力から反射波入力までの時間ｔを計測する。故障位置演算手段はパルス波入力手段が反射波を入力した場合には断線有りと判定し、故障箇所までの長さ（Ｖp×ｔ）／２＝Ｌxを演算すると共に、記憶手段に格納されたハーネスの長さ情報を用いて故障位置を特定する。

例えば記憶手段にはパルス波出力手段およびパルス波入力手段からアースまでの長さＬとし基準位置をアースにする場合は、故障位置演算手段は（Ｌ−Ｌx）を演算する。すると所定の基準位置すなわちアースから（Ｌ−Ｌx）の位置で故障が発生していることが判る。

第３発明は、第１発明において、
前記パルス波出力手段および前記反射波入力手段を複数のハーネスの何れかに接続自在にする切替手段を備えたことを特徴とする。

パルス波出力手段および反射波入力手段を複数のハーネスに接続自在にすれば、複数のハーネスの検査が可能になる。

第４発明は、第１発明において、
前記反射波の波形に応じて故障の種類を判別する故障種類判別手段を備えたことを特徴とする。

ハーネスの故障としては断線や接触不良がある。断線箇所で反射する反射波と接触不良で反射する反射波を比較すると、接触不良で反射する反射波の方が波高が低い。したがって、反射波の波高に応じて故障の種類を判別することが可能である。

第５発明は、第１発明において、
前記故障位置演算手段で求めた故障位置を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。

故障位置演算手段で特定された故障位置の情報は作業員が判別しやすい情報に加工されて表示される。

第６発明は、第１発明において、
前記記憶手段は、ハーネスの故障以外で発生する反射波が前記パルス波入出力手段に入力されたときに前記計時手段で計測される時間を時間情報として記憶し、
前記故障位置演算手段は、実際に前記計時手段で計測された時間と前記時間情報とを比較し、前記反射波がハーネスの故障が原因で発生したのかハーネスの故障以外が原因で発生したのかを判別する
ことを特徴とする。

ハーネスに設けられたセンサやスイッチ等の部品は故障ではないものの反射波を発生させる。これらの部品位置で発生する反射波の計測時間を予め記憶しておけば、この時間と実際に反射波を検出したときの計測時間とを比較し、一致する場合は検出した反射波がセンサやスイッチ等で発生したものであると判別でき、一致しない場合は検出した反射波が故障箇所で発生したものであると判別できる。

本発明によれば、パルス波を利用してハーネスの故障箇所を特定する際に、単にパルス波入出力位置から故障位置までの長さとしての情報を提供するのではなく、故障位置が予め設定された基準位置を基点とした長さ情報として提供される。ハーネスの配設状況に応じて適宜基準位置を設定しハーネスの長さを記憶しておけば、その基準位置を基点として故障位置を特定することができる。すなわち作業員がテスターなどを用いる必要はなくなり、ハーネスの故障位置を特定する際の労力が低減すると共に、特定した故障位置が判別し易くなる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は第１の実施形態の機能ブロック図を示している。

本実施形態は、移動体に設けられた電気・電子回路１０のうち負荷１２をアースに接続するハーネス１３の故障位置を求めるものである。

電気・電子回路１０は電源１１に並列に接続された負荷１２、１４を有し、負荷１２はハーネス１３でアースに接続され、負荷１４はハーネス１５でアースに接続されている。

検査対象のハーネス１３はアース端子１３ｂでアースに接続される。またハーネス１３には接続点１３ａが設定され、この接続点１３ａにハーネス１７の一端が接続される。ハーネス１７の他端はコネクタ２７に接続される。本実施形態の場合は、故障位置を特定するための基準位置としてハーネス１３の接続点１３ａやアース端子１３ｂが設定される。以下の説明ではハーネス１７の全長をＬ1とし、ハーネス１３の接続点１３ａからアース端子１３ｂまでの長さをＬ2とする。またハーネス１７、１３を進行するパルス波および反射波の速度をＶpとする。

本実施形態に係る故障位置検出装置２０は、ハーネス１７にパルス波を出力しまたハーネス１７から戻ってくるパルス波の反射波を入力するパルス波入出力部２１と、パルス波を出力してから反射波を入力するまでの時間を計測する計時部２２と、種々のハーネスの情報を記憶する記憶部２３と、故障位置を求める故障位置演算部２４と、求めた故障位置を視覚化する表示部２５と、を有する。

パルス波入出力部２１はハーネスの故障検出用回路２１ａを有する。故障検出用回路２１ａはコネクタ２７を介してハーネス１７に接続され、またアースに接続される。故障検出用回路２１ａはパルス波を生成し、ハーネス１７にパルス波を出力する。またハーネス１７からパルス波の反射波を入力する。

計時部２２はタイマを有する。タイマは故障検出用回路２１ａからハーネス１７にパルス波が出力されたことをもって時間ｔの計測を開始する。またタイマはハーネス１７から故障検出用回路２１ａにパルス波の反射波が入力されたことをもって時間ｔの計測を終了する。また理論上反射波が最も遅く戻ってくる時間ｔmaxを記憶し、計測時間ｔがｔmaxを超えた場合に時間ｔの計測を強制的に終了する。所謂タイムオーバにする。

記憶部２３は正規の配線情報を記憶する。情報検索することを考慮すると、記憶部２３はデータベース化することが望ましい。データベースには正規の配線情報として例えばパルス波入出力部２１から基準位置までの長さ等が格納される。より具体的にいうと、本実施形態の場合は基準位置としてハーネス１３の接続点１３ａやアース端子１３ｂが設定されるため、データベースにはハーネス１７の全長Ｌ1が格納され、ハーネス１３の接続点１３ａからアース端子１３ｂまでの長さＬ2が格納される。また他の基準位置を設定する場合はその長さ情報をデータベースに格納すればよい。

故障位置演算部２４はＣＰＵなどの演算装置を有する。演算装置は計時部２２で計測された時間ｔとパルス波の速度Ｖpとを用いて、パルス波入出力部２１から故障箇所までの長さ（Ｖp×ｔ）／２＝Ｌxを演算する。

表示部２５は表示画面を有し、故障位置演算部２４で求められた故障位置情報を表示画面に出力する。表示部２５に表示画面を設ける代わりに印刷装置を設け、故障位置情報を印字出力するようにしてもよい。

本実施形態では次のようにして断線位置が特定される。

先ずパルス波入出力部２１はハーネス１７にパルス波を出力する。ハーネス１７またはハーネス１３に断線が生じていると、その断線部分が開放端となりインピーダンスの不整合が生じる。パルス波はインピーダンスの不整合点で反射する性質があるため、パルス波はハーネス１７またはハーネス１３の断線箇所で反射して進行してきたハーネス１７、１３を戻る。そしてパルス波入出力部２１が反射波を入力する。

なおハーネス１７およびハーネス１３に断線がない場合は極性の異なる反射波が発生するが、断線がある場合は正極性の反射波が得られるので、この反射波を利用して断線判断をする。本発明では正極性の反射波を検出した場合に「反射波有り」と判定することとし、たとえ極性の異なる反射波を検出しても「反射波無し」と判定することにする。

計時部２２はパルス波出力から反射波入力までの時間ｔを計測する。故障位置演算部２４はパルス波入出力部２１が反射波を入力しない場合に断線無しと判定するが、パルス波入出力部２１が反射波を入力した場合には断線有りと判定し、故障箇所までの長さ（Ｖp×ｔ）／２＝Ｌxを演算すると共に、記憶部２３に格納されたハーネス１７、１３の長さ情報Ｌ1、Ｌ2を用いて次のような演算を行う。

Ｌ1＞Ｌxの場合に、演算装置はハーネス１７で断線が発生しているものと判定する。そしてハーネス１３の接続点１３ａを基準位置とする場合は、ハーネス１３に接続されるハーネス１７の端部から（Ｌ1−Ｌx）の長さの位置で断線していると特定する。またハーネス１３のアース端子１３ｂを基準位置とする場合は、ハーネス１３のアース端子１３ｂから｛（Ｌ1＋Ｌ2）−Ｌx｝の長さの位置で断線していると特定する。またパルス波入出力部２１を基準位置とする場合は、パルス波入出力部２１からＬxの長さの位置で断線していると特定する。

Ｌ1＜Ｌxの場合に、演算装置はハーネス１３で断線が発生しているものと判定する。そしてハーネス１３の接続点１３ａを基準位置とする場合は、ハーネス１３の接続点１３ａから（Ｌx−Ｌ1）の長さの位置で断線していると特定する。またハーネス１３のアース端子１３ｂを基準位置とする場合は、ハーネス１３のアース端子１３ｂから｛（Ｌ1＋Ｌ2）−Ｌx｝の長さの位置で断線していると特定する。またパルス波入出力部２１を基準位置とする場合は、パルス波入出力部２１からＬxの長さの位置で断線していると特定する。

特定された断線位置は表示部２５に表示される。表示部２５から出力される故障位置の情報は基準位置を基点とした長さで示される。例えば「アースから××cm」とか「接続点から××cm」という言語情報が表示される。作業員は表示部２５の出力を見れば、容易に故障位置を把握することができる。実際のアースや接続点を基点として表示された長さを辿っていけば故障箇所を発見することができる。

次に第１の実施形態に更なる機能を加えた第２の実施形態を説明する。

図２は第２の実施形態の機能ブロック図を示している。
第１の実施形態は１つのハーネスの故障位置を求めるものであるが、第２の実施形態は２以上のハーネスの故障位置を求めるものである。

本実施形態は、移動体に設けられた電気・電子回路１０のうち負荷１２をアースに接続するハーネス１３の故障位置を求め、また負荷１４をアースに接続するハーネス１５の故障位置を求めるものである。図２においては図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、一部説明を省略する。

検査対象のハーネス１３はアース端子１３ｂでアースに接続される。またハーネス１３には接続点１３ａが設定され、この接続点１３ａにハーネス１７の一端が接続される。ハーネス１７の他端はコネクタ２７に接続される。検査対象のハーネス１５はアース端子１５ｂでアースに接続される。またハーネス１５には接続点１５ａが設定され、この接続点１５ａにハーネス１８の一端が接続される。ハーネス１８の他端はコネクタ２７に接続される。本実施形態の場合は、故障位置を特定するための基準位置としてハーネス１３の接続点１３ａやアース端子１３ｂが設定され、またハーネス１５の接続点１５ａやアース端子１５ｂが設定される。

またハーネス１３には接続点１３ａとアース端子１３ｂとの間に中継コネクタ１３ｃが設けられている。この中継コネクタ１３ｃを基準位置にすることも可能である。

パルス波入出力部２１は切替スイッチ２１ｂを有する。切替スイッチ２１ｂの一端は故障検出用回路２１ａに接続され、切替スイッチ２１ｂの他端はコネクタ２７に接続される。切替スイッチ２１ｂの切替操作に応じて、故障検出用回路２１ａとハーネス１７またはハーネス１８の何れかが接続される。

記憶部２３のデータベースには、ハーネス１３の情報として接続点１３ａから中継コネクタ１３ｃまでの長さＬ3および中継コネクタ１３ｃからアース端子１３ｂまでの長さＬ4が格納される。またハーネス１５の情報として接続点１５ａからアース端子１５ｂまでの長さＬ5も格納される。

本実施形態においてハーネス１３、ハーネス１５の断線位置を特定する方法は第１の実施形態で行われる断線位置の特定方法と同じである。但しハーネス１３には中継コネクタ１３ｃが設けられていおり、検討を要する。このコネクタ１３ｃの抵抗値が小さければ問題はないが、コネクタ１３ｃの抵抗値が大きい場合は、第１の実施形態とは異なる方法で断線位置を特定する必要がある。以下では図３〜図６を用いてハーネスに抵抗値を有する部品が設けられた場合について説明する。

図３（ａ）で示すように、アースに接続されるハーネス３０にはセンサ３１のように抵抗を有する部品が設けられる場合がある。このセンサ３１はハーネス３０におけるインピーダンスの不整合点になる。このため図３（ｂ）で示すように、センサ３１に向かってハーネス３０を進行するパルス波はセンサ３１で反射する。つまりハーネス３０にセンサ３１が設けられる場合は、ハーネス３０に断線が無くても一つの反射波が発生する。

そこでセンサ３１の位置情報、例えばハーネス３０の端部３０ａからセンサ３１までの長さＬaやパルス波が故障検出用回路２１ａからセンサ３１に達するまでに要する時間ｔ1等、を正規の配線情報として記憶しておく。

図３（ａ）で示す形態には大きく分けて２つの断線ケースが考えられる。第１のケースを図４（ａ）で示し、第２のケースを図５（ａ）で示す。

図４（ａ）で示すように、第１のケースは断線箇所３２がセンサ３１よりも近い位置にある場合である。故障検出用回路２１ａから出力されたパルス波は断線箇所３２で反射する。ハーネス３０の端部から断線箇所３２までの長さをＬxとすると、Ｌa＞Ｌxである。また図４（ｂ）で示すように、パルス波が断線箇所３２に達する時間をｔ2とすると、ｔ1＞ｔ2である。

図５（ａ）で示すように、第２のケースは断線箇所３３がセンサ３１よりも遠い位置にある場合である。故障検出用回路２１ａから出力されたパルス波はセンサ３１で反射する。センサ３１は開放端ではないため、パルス波の一部はセンサ３１で反射するが、パルス波の他部はセンサ３１を通過する。センサ３１を通過したパルス波は断線箇所３３で反射する。つまりこの場合は反射波が２つ発生することになる。ハーネス３０の端部から断線箇所３３までの長さをＬxとすると、Ｌa＜Ｌxである。また図５（ｂ）で示すように、パルス波が断線箇所３３に達する時間をｔ2とすると、ｔ1＞ｔ2である。

以上のように、ハーネス３０にセンサ３１が設けられる場合は、ハーネス３０に断線が有ろうと無かろうと反射波は発生する。したがって単に反射波があるからといって断線が生じていると判定することはできない。そこで次のようにして断線位置を特定する。

図６はハーネスにセンサが設けられた場合に断線位置を特定する処理のフローを示す。ここでは、図３〜図５に示す故障検出用回路２１ａは図１、図２に示す故障位置検出装置２０に設けられているものとして各処理を説明している。

パルス波入出力部２１の故障検出用回路２１ａはハーネス３０にパルス波を出力する（ステップＳ１１）。計時部２２はパルス出力から反射波入力までの時間ｔを計測する（ステップＳ１２）。故障位置演算部２４はパルス波入出力部２１の故障検出用回路２１ａが入力した反射波の数と計時部２２が計測した時間とを用いて、次のようにして断線位置を特定する（ステップＳ１３）。

反射波が１つ且つ時間ｔ＝２ｔ1の場合は、図３に示す形態であり断線は無いと判定する。すなわちパルス波の一部がセンサ３１で反射し、センサ３１を通過したパルス波はアースに吸収されたと判定する（ステップＳ１４）。反射波が１つ且つ時間ｔ＜２ｔ1の場合は、図４に示す形態であり断線が有ると判定する。すなわちパルス波がセンサ３１の手前に位置する断線箇所３２で反射したと判定する（ステップＳ１５）。反射波が２つ且つ時間ｔ＞２ｔ1の場合は、図５に示す形態であり断線があると判定する。すなわちパルス波の一部がセンサ３１で反射し、センサ３１を通過したパルス波はセンサ３１のアース側に位置する断線箇所３３で反射したと判定する（ステップＳ１６）。

故障位置演算部２４は断線有りと判定した場合にＬ＝（Ｖp×ｔ）／２＝（Ｖp×ｔ1）を演算する（ステップＳ１７）。そして演算結果と記憶部２３の情報とを用いて、作業の都合に応じた情報を作成して表示部２５に出力する（ステップＳ１８）。表示部２５は、基準位置から断線箇所までの長さ、例えば「アースから××cmの箇所」とか「センサから××cm手前又は後」という言語情報を表示する。または単に数値情報だけを表示してもよい。

ところで第１、第２の実施形態ではハーネスの故障として断線を想定したが、本発明は断線だけでなく接触不良も検出できる。

ハーネスに断線や接触不良が生じると、その故障箇所でインピーダンスの不整合が生じるため反射波が発生する。但し、断線箇所で反射する反射波と接触不良箇所で反射する反射波とを比較すると、接触不良箇所で反射する反射波の方が波高が低い。したがって故障位置演算部２４は、反射波の波高が一定以上であれば断線と判定し、一定未満であれば接触不良と判定することができる。

第１、第２の実施形態を従来のＥＣＵと併用することも可能である。以下では第１の実施形態を従来のＥＣＵと組み合わせた第３の実施形態を説明する。

図７は第３の実施形態の機能ブロック図を示している。
ＥＣＵ８０はハーネス９０を介して負荷９１に接続され、負荷９１はハーネス９２を介してアースに接続されている。ＥＣＵ８０は故障診断回路８１を有する。

故障位置検出装置２０に設けられるパルス波入出力部２０の故障検出用回路２１ａは故障診断回路８１と共にＥＣＵ８０の内部に設けられる。
ハーネス９２には接続点９２ａが設定され、この接続点９２ａにハーネス４０の一端が接続される。ハーネス４０の他端はコネクタ４５に接続される。故障検出用回路２１ａはコネクタ４５を介してハーネス４０に接続され、またアースに接続される。

本実施形態では、ＥＣＵ８０の故障診断回路８１によってハーネス９０またはハーネス９２の故障が検出された場合に、故障位置検出装置２０を動作させる。故障位置検出装置２０は第１の実施形態で説明したようにして故障位置の特定処理をする。故障位置検出装置２０で故障が発見されれば負荷９１の下流側のハーネス９２に故障があることが判り、故障位置検出装置２０で故障が発見されなければ負荷９１の上流側のハーネス９０に故障があることが判る。またハーネス９２に故障がある場合は、故障位置検出装置２０によって故障位置が判り、またパルス波の波高を検出するようにすれば故障の種類が断線か接触不良かも判る。

第３の実施形態では負荷９１の下流側のハーネス９２の故障位置及び故障種類が判るが、負荷９１の上流側のハーネス９０の故障位置及び故障種類は判らない。以下では負荷の上流側および下流側に配設されたハーネスの故障位置を特定可能にする第４の実施形態を説明する。

図８は第４の実施形態の機能ブロック図を示している。
第４の実施形態が第３の実施形態と大きく異なるのは、ＥＣＵ８０に切替スイッチ５０が設けられている点と、負荷９１の上流側のハーネス９０と下流側のハーネス９２を短絡するスイッチ５１が設けられている点にある。

ＥＣＵ８０は故障診断回路８１と故障検出用回路２１ａの何れかをハーネス９０に接続自在にする切替スイッチ５０を有する。切替スイッチ５０の切替操作に応じて故障診断回路８１または故障検出用回路２１ａの何れかがハーネス９０に接続される。

ハーネス９０と負荷９１が接続される接続端子９０ａとハーネス９２と負荷９１が接続される接続端子９２ｂとの間には、スイッチ５１が設けられる。通常、スイッチ５１はオフされているが、故障位置検出装置２０を動作させる場合はスイッチ５１はオンされる。スイッチ５１がオンされるとハーネス９０とハーネス９２とが短絡する。

スイッチ５１の代わりに、図９に示すようなショートハーネス５２を使用してもよい。通常はハーネス９０およびハーネス９２にはコネクタ５３ａ、５３ｂを介して負荷９１が接続される。故障検査時はハーネス９０、９２側のコネクタ５３ａから負荷９２側のコネクタ５３ｂが取り外され、コネクタ５３ａにショートハーネス５２側のコネクタ５３ｃが取り付けられる。

図１０に示すように、リレー回路を設けて切替スイッチ５０の切り替えに応じてスイッチ５１が切り替わるようにすることも可能である。切替スイッチ５０は互いに連動するスイッチ５０ａとスイッチ５０ｂとを有する。スイッチ５０ａが端子ａ側から端子ｂ側に切り替えられると、スイッチ５０ｂはスイッチ５０ａに連動して端子ｃ側から端子ｄ側に切り替えられる。すると電源５５とリレーコイル５６が接続されて、リレーコイル５６が励磁される。リレーコイル５６が励磁されるとスイッチ５１がオンされ、ハーネス９０とハーネス９２とが短絡する。

本実施形態では故障位置検出装置２０の記憶部２３はハーネス９０の長さおよびハーネス９２の長さを配線情報として記憶する。また短絡する部品、例えばスイッチ５１やショートハーネス５２の長さを配線情報として記憶しておけば故障位置をより精確に特定することが可能になる。

本実施形態では、ＥＣＵ８０の故障診断回路８１によってハーネス９０またはハーネス９２の故障が検出された場合に、切替スイッチ５０を切り替えて、ハーネス９０を故障検出用回路２１ａに接続する。さらにスイッチ５１をオンした後に故障位置検出装置２０を動作させる。故障位置検出装置２０は第１の実施形態で説明したようにして故障位置の特定処理をする。故障位置検出装置２０はハーネス９０およびハーネス９２の故障位置および故障種類を特定し、故障位置を基準位置からの長さ情報として表示する。

第３、第４の実施形態ではＥＣＵ８０にパルス波入出力部２１が設けられているが、ＥＣＵ８０の外部にパルス波入出力部２１が設けられていてもよい。

ここでスイッチとアースとの間に接続されたハーネスの故障位置を特定する場合について、図１１〜図１４を用いて説明する。

図１１（ａ）で示すように、ハーネス６０はスイッチ６１をアースに接続する。ハーネス６２は故障検出用回路２１ａをハーネス６０の接続点６０ａに接続する。

故障検出用回路２１ａからパルス波が出力されると、パルス波はハーネス６０の接続点６０ａでアース側とスイッチ６１側に分かれて進行する。スイッチ６１は開放端であるため、ハーネス６０におけるインピーダンスの不整合点になる。このため図１１（ｂ）で示すように、故障検出用回路２１ａから出力されたパルス波は少なくともスイッチ６１で反射する。つまりハーネス６０にスイッチ６１が接続される場合は、ハーネス６０に断線が無くても一つの反射波が発生する。

そこで故障位置検出装置２０の記憶部２３は、ハーネス６２の全長Ｌaやハーネス６０の接続点６０ａからアース端子６０ｂまでの長さＬbの他に、ハーネス６０の接続点６０ａからスイッチ６１までの長さＬcやパルス波が故障検出用回路２１ａからスイッチ６１に達するまでに要する時間ｔ1等、を正規の配線情報として記憶しておく。

図１１（ａ）で示す形態には大きく分けて３つの断線ケースが考えられる。第１のケースを図１２（ａ）で示し、第２のケースを図１３（ａ）で示し、第３のケースを図１４（ａ）で示す。

図１２（ａ）で示すように、第１のケースは断線箇所６３がハーネス６０の接続点６０ａからアース側にあり、かつハーネス６０の接続点６０ａからスイッチ６１までの長さＬcと同じだけ接続点６０ａから離れた位置にある場合である。故障検出用回路２１ａから出力されたパルス波は接続点６０ａで分離し、一方はスイッチ６１で反射し、他方は断線箇所６３で反射して、それぞれ故障検出用回路２１ａに戻る。図１２（ｂ）で示すように、パルス波の他方が断線箇所６３に達する時間をｔ2とすると、ｔ1＝ｔ2である。故障検出用回路２１ａには２つの反射波が同時に入力され、見かけ上の反射波は１つとなる。

図１３（ａ）で示すように、第２のケースはハーネス６０の断線箇所６４がハーネス６２にあるかまたはハーネス６０の接続点６０ａからスイッチ６１までの間にある場合である。断線箇所６４がハーネス６２にある場合は、故障検出用回路２１ａから出力されたパルス波は断線箇所６４で反射して故障検出用回路２１ａに戻る。図１３（ｂ）で示すように、パルス波が断線箇所６４に達する時間をｔ2とすると、ｔ1＞ｔ2である。故障検出用回路２１ａには反射波が１つ入力される。

図１４（ａ）で示すように、第３のケースはハーネス６０の断線箇所６５がハーネス６０の接続点６０ａからアースまでの間にあって、かつ第１のケースを除く場合である。故障検出用回路２１ａから出力されたパルス波は接続点６０ａで分離し、一方はスイッチ６１で反射し、他方は断線箇所６５で反射して、それぞれ故障検出用回路２１ａに戻る。図１４（ｂ）で示すように、パルス波が断線箇所６５に達する時間をｔ2とすると、ｔ1＜ｔ2またはｔ1＞ｔ2である。故障検出用回路２１ａには反射波が２つ入力される。

図１２〜図１４のケースに基づき、故障位置検出装置２０の故障位置演算部２４は、反射波の数と計時部２２で計測されたパルス波出力から反射波入力までの時間ｔ（＝２ｔ2に相当）と記憶部２３に記憶したｔ1とを用いて次のように判定する。
・反射波が１つ且つ計測時間ｔ＝２ｔ1（ｔ2＝ｔ1）の場合・・・第１のケース
・反射波が１つ且つ計測時間ｔ＜２ｔ1（ｔ2＜ｔ1）の場合・・・第２のケース
・反射波が２つの場合・・・第３のケース
故障位置演算部２４は以上の何れかを判定したら、次のように各ケースに応じて断線位置を特定する。

・第１のケースの場合
基準位置を接続点６０ａにする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６０に断線がないか、またはハーネス６０に断線があり、断線箇所は接続点６０ａからアース側にＬcの長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

基準位置をアース端子６０ｂにする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６０に断線がないか、またはハーネス６０に断線があり、断線箇所はアース端子６０ｂからＬb−Ｌcの長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

・第２のケースの場合
故障位置演算部２４は（Ｖp×ｔ）／２＝Ｌxを演算し、（Ｌx−Ｌa）を演算する。（Ｌx−Ｌa）≧０の場合は、ハーネス６０の接続点６０ａからスイッチ６１までの間に断線があることになり、（Ｌx−Ｌa）＜０の場合はハーネス６２に断線があることになる。

（Ｌx−Ｌa）＞０であって基準位置を接続点６０ａにする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６０に断線があり、断線箇所は接続点６０ａからスイッチ６１側にＬx−Ｌaの長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

（Ｌx−Ｌa）＞０であって基準位置をスイッチ６１にする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６０に断線があり、断線箇所はスイッチ６１から｛（Ｌa＋Ｌc）−Ｌx｝の長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

（Ｌx−Ｌa）＜０であって基準位置を接続点６０ａにする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６２に断線があり、断線箇所は接続点６０ａからＬa−Ｌxの長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

・第３のケースの場合
故障位置演算部２４は（Ｖp×ｔ）／２＝Ｌxを演算する。但し第３のケースでは反射波が２つ検出されるため、２つの時間ｔが計測される。そのうちの１つはスイッチで反射した反射波の時間ｔ＝２ｔ1である。したがって演算の際には２つの計測時間のうちｔ≠２ｔ1の計測時間を用いる。

基準位置を接続点６０ａにする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６０に断線があり、断線箇所は接続点６０ａからアース側にＬx−Ｌaの長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

基準位置をアース端子６０ｂにする場合には、故障位置演算部２４は「ハーネス６０に断線があり、断線箇所はアース端子６０ｂから｛（Ｌa＋Ｌb）−Ｌx｝の長さの位置にある」という情報を表示部２５に出力する。

第１の実施形態の機能ブロック図を示す図。第２の実施形態の機能ブロック図を示す図。ハーネスにセンサが設けられた場合に発生する反射波を説明する図。ハーネスにセンサが設けられ且つ断線がある場合に発生する反射波を説明する図。ハーネスにセンサが設けられ且つ断線がある場合に発生する反射波を説明する図。ハーネスにセンサが設けられた場合に断線位置を特定する処理のフローを示す図。第３の実施形態の機能ブロック図を示す図。第４の実施形態の機能ブロック図を示す図。ハーネスから負荷を取り外しショートハーネスを接続する態様を示す図ハーネスを短絡するためのリレースイッチを示す図。スイッチとアースの間にハーネスが設けられた場合に発生する反射波を説明する図。スイッチとアースの間にハーネスが設けら且つ断線がある場合に発生する反射波を説明する図。スイッチとアースの間にハーネスが設けら且つ断線がある場合に発生する反射波を説明する図。スイッチとアースの間にハーネスが設けら且つ断線がある場合に発生する反射波を説明する図。ＥＣＵが有する故障検出回路を示す図。

符号の説明

１３、１７ハーネス１３ａ接続点、１３ｂアース端子、
２０故障位置検出装置、２１パルス波入出力部、２２計時部、
２３記憶部、２４故障位置演算部、２５表示部

Claims

パルス波を利用してハーネスの故障位置を検出するハーネス故障位置検出装置において、
ハーネスにパルス波を出力するパルス波出力手段と、
ハーネスから前記パルス波の反射波を入力する反射波入力手段と、
前記パルス波を出力してから前記反射波を入力するまでの時間を計測する計時手段と、
パルス波出力位置及び反射波入力位置から位置特定のための基準位置までのハーネスの長さを記憶する記憶手段と、
パルス波の伝播速度と前記計時手段で計測した時間とを用いて故障位置を求める故障位置演算手段と、を備えた
ことを特徴とするハーネス故障位置検出装置。
前記故障位置演算手段は、パルス波の伝播速度と前記計時手段で計測した時間とを用いてパルス波出力位置及び反射波入力位置から前記パルス波が反射した位置までの長さを求め、求めた長さと前記記憶手段に記憶したハーネスの長さとの差から故障位置を求めることを特徴とする請求項１記載のハーネス故障位置検出装置。
前記パルス波出力手段および前記反射波入力手段を複数のハーネスの何れかに接続自在にする切替手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のハーネス故障位置検出装置。
前記反射波の波形に応じて故障の種類を判別する故障種類判別手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のハーネス故障位置検出装置。
前記故障位置演算手段で求めた故障位置を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のハーネス故障位置検出装置。
前記記憶手段は、ハーネスの故障以外で発生する反射波が前記パルス波入出力手段に入力されたときに前記計時手段で計測される時間を時間情報として記憶し、
前記故障位置演算手段は、実際に前記計時手段で計測された時間と前記時間情報とを比較し、前記反射波がハーネスの故障が原因で発生したのかハーネスの故障以外が原因で発生したのかを判別する
ことを特徴とする請求項１記載のハーネス故障位置検出装置。