JP2009061935A - 牽引車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】牽引車両及び被牽引車両間を電気的に連結する為のコネクタ（連結部）からの漏電を検知することができる牽引車両用電源装置の提供。
【解決手段】車載バッテリＢからの電力を被牽引車両の電気負荷Ｌ１２〜Ｌ１６に供給する為のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ６を備え、端子２１〜２６により電気負荷Ｌ１２〜Ｌ１６と接続する牽引車両用電源装置。スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ６がそれぞれオンであるときに、車載バッテリＢから電気負荷Ｌ１２〜Ｌ１６に定電流を端子２１〜２６を通じて通流させる為の通流手段１〜６と、そのときに、端子２１〜２６の電圧を時系列的に検出する検出手段１２とを備え、検出手段１２が各検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定し、低いと判定した間隔を計時し、各計時した間隔が、所定時間より短いか否かを判定し、何れかが短いと判定したときに、漏電警報を出力する構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載バッテリからの電力を被牽引車両の複数の電気負荷に供給する為の複数のスイッチ回路と、スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、車載バッテリからの電力が供給される複数の端子を有し、被牽引車両の各電気負荷と電気的に連結する為の連結部とを備え、漏電を検出する牽引車両用電源装置に関するものである。

図８に示すように、牽引車両１５（トラクタ）がコンテナ車等の被牽引車両１６（トレーラ）に連結され牽引する場合、被牽引車両１６で、左右折、後退等を表示する表示灯を点灯させなければならない。また、被牽引車両１６が、冷蔵、冷凍機能を有するような場合には、被牽引車両１６独自の電源バッテリを搭載していることもある。
これらの表示灯を点灯させ、また、電源バッテリを充電したりする為に、牽引車両１５及び被牽引車両１６間には、機械的に連結する為の連結機構とは別に、電気的に連結する為の、端子構成が図３に示すようなコネクタ１３（連結部）が設けられている。

特許文献１には、ランプ断線を検出する断線検出手段と、そのランプ断線を検出する為の基準値を変える為の連結信号を、トレーラの連結を検出したときに発生させて断線検出手段に与える連結信号発生手段とを有し、トレーラを牽引する車両に備えられる方向指示装置が開示されている。
特許文献２には、牽引車両の各ランプ作動回路に介装したヒューズと、各ランプ作動回路から分岐した分岐回路に介装したリレーと、被牽引車両のランプ従動回路に介装したヒューズと、ランプ従動回路に介装したリレーの接点とを備え、被牽引車両側のワイヤハーネス等がショートした場合でも、牽引車両側への影響を小さくする連結型車両の電気回路保護装置が開示されている。
特開２０００−１２７８４８号公報 実開平７−２３６８７号公報

上述した牽引車両及び被牽引車両間を電気的に連結する為のコネクタ（連結部）は、通常、カバーが備わっているが防水機能等は備えておらず、降水、降雪に曝される他、融雪剤が散布された路上を走行すると跳ね上げた水等がカバーの隙間からはいる等、漏電が発生し易い状況にあることが多いが、漏電検知機能は備えていないという問題があった。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、牽引車両及び被牽引車両間を電気的に連結する為のコネクタ（連結部）からの漏電を検知することができる牽引車両用電源装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る牽引車両用電源装置は、エンジンに連動して車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリと、該車載バッテリからの電力を被牽引車両の複数の電気負荷に供給する為の複数のスイッチ回路と、該スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、前記車載バッテリからの電力を前記各電気負荷に供給する為の複数の端子を有し、前記各電気負荷と電気的に連結する為の連結部とを備えた牽引車両用電源装置において、前記各スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、前記車載バッテリから前記各電気負荷に定電流を前記各端子を通じて通流させる為の複数の通流手段と、前記各スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、前記各端子の電圧を時系列的に検出する複数の検出手段と、該検出手段が各検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定する複数の電圧判定手段と、該電圧判定手段が低いと判定した間隔を計時する複数の計時手段と、該計時手段のそれぞれが計時した間隔が、所定時間より短いか否かを判定する複数の時間判定手段とを備え、該時間判定手段の何れかが所定時間より短いと判定したときに、漏電警報を出力するように構成してあることを特徴とする。

この牽引車両用電源装置では、車載バッテリが、エンジンに連動して車載発電機が発電した電力により充電され、複数のスイッチ回路により車載バッテリからの電力を被牽引車両の複数の電気負荷に供給する。スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、車載バッテリからの電力を各電気負荷に供給する為の複数の端子を有する連結部が、被牽引車両の複数の電気負荷と電気的に連結する。各スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、それぞれの通流手段が、車載バッテリから各電気負荷に定電流を各端子を通じて通流させ、各スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、それぞれの検出手段が、各端子の電圧を時系列的に検出する。それぞれの電圧判定手段が、検出手段が各検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定し、それぞれの計時手段が、電圧判定手段が低いと判定した間隔を計時する。それぞれの時間判定手段が、計時手段のそれぞれが計時した間隔が、所定時間より短いか否かを判定し、時間判定手段の何れかが所定時間より短いと判定したときに、漏電警報を出力する。

第２発明に係る牽引車両用電源装置は、前記各時間判定手段が所定時間より短いと判定した回数を計数する複数の手段と、該手段が計数した各回数が所定回数に達したか否かを判定する複数の手段とを更に備え、該手段の何れかが所定回数に達したと判定したときに、漏電警報を出力するように構成してあることを特徴とする。

この牽引車両用電源装置では、各時間判定手段が所定時間より短いと判定した各回数を計数し、計数した各回数が所定回数に達したか否かを判定して、各回数の何れかが所定回数に達したと判定したときに、漏電警報を出力する。

第３発明に係る牽引車両用電源装置は、前記車載発電機が発電した電力に含まれる脈動周期を、前記エンジンの回転数に基づき算出する手段と、該手段が算出した脈動周期に基づき、前記所定時間を定める手段とを更に備えることを特徴とする。

この牽引車両用電源装置では、車載発電機が発電した電力に含まれる脈動周期を、エンジンの回転数に基づき算出し、算出した脈動周期に基づき、時間判定手段の判定基準である所定時間を定める。

第１，３発明に係る牽引車両用電源装置によれば、牽引車及び被牽引車間を電気的に連結する為のコネクタ（連結部）からの漏電を検知することができる牽引車両用電源装置を実現することができる。

第２発明に係る牽引車両用電源装置によれば、牽引車及び被牽引車間を電気的に連結する為のコネクタ（連結部）からの漏電を、誤りなく検知することが可能な牽引車両用電源装置を実現することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る牽引車両用電源装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
この牽引車両用電源装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）Ｇが、エンジン１１に連動して発電する。その発電電圧は、オルタネータＧに内蔵されたレギュレータが、オルタネータＧの界磁電流を調節することにより定電圧制御される。

オルタネータＧが発電した電力は、オルタネータＧ内で整流された後、リレーボックスＲＢ内のヒューズＦ０を通じて、車載バッテリＢに充電され、また、車両内の電気負荷Ｌ２〜ＬＮに供給される。
車載バッテリＢの出力電圧は、例えば、ヒューズＦ２及びスイッチ回路ＳＷ２を通じて電気負荷Ｌ２に、ヒューズＦ３及びスイッチ回路ＳＷ３を通じて電気負荷Ｌ３に、ヒューズＦＮ及びスイッチ回路ＳＷＮを通じて電気負荷ＬＮにそれぞれ印加される。また、電気負荷Ｌ２〜ＬＮの中には、被牽引車両側で同様に作動するもの（左右折表示灯、後退表示灯等）が有り、その場合には、電力供給線がスイッチ回路（例えばＳＷ２〜ＳＷ６）の先で牽引車両側の電気負荷と被牽引車両側の電気負荷とに分岐している。

各スイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷ６の先で被牽引車両側の各電気負荷に分岐した各電力線は、それぞれ定電流を出力させる為の定電流出力回路（通流手段）２〜６に接続されている。定電流出力回路２〜６からの各出力は、牽引車両側と被牽引車両側とを電気的に連結するコネクタ（連結部）１３内の各端子２２〜２６に与えられる。
車載バッテリＢの出力電圧は、また、ヒューズＦ１及びスイッチ回路ＳＷ１を通じて、定電流を出力させる為の定電流出力回路（通流手段）１に与えられ、定電流出力回路１からの出力は、コネクタ（連結部）１３内の端子２１に与えられる。スイッチ回路ＳＷ１は、被牽引車両側のみで作動する電気負荷へ電力を供給する為の補助電源スイッチ回路である。

定電流出力回路１〜６からの各出力が与えられるコネクタ１３内の各端子２１〜２６の電圧が、処理部１２でそれぞれ検出される。定電流出力回路１〜６は、出力する各電流がそれぞれの電気負荷に応じた定電流になるように、処理部１２により設定されている。
図示しない運転操作部からの、各スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ６を作動させる各オン／オフ信号は、スイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷ６の他、処理部１２にも与えられる。処理部１２には、エンジンの回転数を示す信号も、図示しないエンジン制御系から与えられる。処理部１２は、リーク電流を検出（漏電を検知）したときは、漏電警報を表示部１０に表示する。
ヒューズＦ０〜ＦＮ、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷＮ、定電流出力回路１〜６、処理部１２は、リレーボックスＲＢ内に配置されている。

図２は、本発明に係る牽引車両用電源装置の実施の形態の、牽引車両側と被牽引車両側とをコネクタ１３が電気的に連結した場合の要部構成を示すブロック図である。
定電流出力回路２〜６からの各出力は、コネクタ１３内の各端子２２〜２６を通じて、被牽引車両側のそれぞれの電気負荷Ｌ１２〜Ｌ１６に与えられる。定電流出力回路１からの出力は、コネクタ１３内の端子２１を通じて、被牽引車両側の予備電源端子に与えられる。牽引車両側の接地端子と被牽引車両側の接地端子とが、コネクタ１３内の端子２７により接続されている。

図３は、図１，２に示すコネクタ１３内の端子２１〜２７の構成例を示す説明図である。
コネクタ１３は、略円形の接続面の中央部に後退表示灯用端子ＢＵが設けられ、その周囲に補助電源端子ＡＰ、右折表示灯用端子ＲＴ、電動ブレーキ用端子ＥＢ、接地端子ＧＤ、左折表示灯用端子ＬＴ及び尾灯用端子ＴＭが等間隔に配置されている。後退表示灯用端子ＢＵ、補助電源端子ＡＰ、右折表示灯用端子ＲＴ、電動ブレーキ用端子ＥＢ、接地端子ＧＤ、左折表示灯用端子ＬＴ及び尾灯用端子ＴＭの各一部分は、それぞれ例えば紫、黒、緑、青、白、黄及び茶に各着色され、識別可能になっている。

図４は、定電流出力回路１〜６の構成例を示すブロック図である。
定電流出力回路１〜６は、２つのＰＮＰ型トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３の各エミッタに、車載バッテリＢの出力電圧が電源電圧Ｖccとして、スイッチ回路（ＳＷ１〜ＳＷ６）を通じて印加され、トランジスタＴｒ１のベース−コレクタ間が接続されたカレントミラー回路である。トランジスタＴｒ１のコレクタには、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ２のコレクタが接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタは、抵抗Ｒを通じて接地されている。トランジスタＴｒ３のコレクタには、コネクタ１３内の端子が接続されている。

トランジスタＴｒ２のベースには、オペアンプ１４の出力端子が接続され、オペアンプ１４の反転入力端子は、トランジスタＴｒ２のエミッタに接続され、非反転入力端子は、処理部１２に接続されている。処理部１２は、トランジスタＴｒ３のコレクタ電圧を与えられ検出するようになっている。
このような構成の定電流出力回路１〜６は、処理部１２からの出力信号により、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ１に流れる電流量が設定され、この設定されたのと同じ電流量が、トランジスタＴｒ３のコレクタに流れる電流量となる。この電流量は、この定電流出力回路１〜６が接続されるべき被牽引車両側の電気負荷に応じて、処理部１２でそれぞれ設定されている。

実際には、リーク電流が発生していなければ、被牽引車両が接続されていない場合、スイッチ回路（ＳＷ１〜ＳＷ６）がオンのとき、トランジスタＴｒ３のコレクタには電流が流れないので、トランジスタＴｒ３のコレクタ電圧値は、エミッタの電圧値Ｖccになる。被牽引車両が接続されている場合、スイッチ回路（ＳＷ１〜ＳＷ６）がオンのとき、トランジスタＴｒ３のコレクタ電圧は、エミッタの電圧値Ｖccからエミッタ−コレクタ間電圧Ｖec（十分小さい）分低下した電圧値になる。
従って、リーク電流が発生していなければ、被牽引車両が接続されている場合も、接続されていない場合も、スイッチ回路（ＳＷ１〜ＳＷ６）がオンのときは、トランジスタＴｒ３のコレクタ電圧値は、略一定となる。

以下に、このような構成の牽引車両用電源装置の動作の例を、それを示す図５，６のフローチャートを参照しながら説明する。
この牽引車両用電源装置では、突発的に発生するリーク電流により、コネクタ１３内の各端子の図７（ａ）に示すような電圧低下を検出し、その発生間隔を計時する。次いで、その計時した発生間隔が、オルタネータＧの出力電力に残存する図７（ｂ）に示すようなリップル（脈動）周期Ｔｍより短くなった回数を算出する。リーク電流による電圧低下は、絶縁が劣化するに連れて、頻繁に発生するようになり、最終的には短絡状態になる。
従って、コネクタ１３内の各端子の電圧値を読込むサンプリング周期は、リーク電流による電圧低下の時間幅より十分短い周期に選択して、サンプリングミスを防止し、短絡状態になる前に漏電状態を検出する。

処理部１２は、スタート時に、計数値及びパラメータ類を初期化（リセット）するものとする。
処理部１２は、先ず、エンジンの回転数を示す信号からエンジン回転数を読込み（Ｓ１）、次いで、エンジン１１及びオルタネータＧの回転数比、オルタネータＧの極数等に基づき、オルタネータＧが発電し、オルタネータＧ内で整流された電力に残存するリップル周期Ｔｍを算出し、記憶更新する（Ｓ３）。
処理部１２は、次に、コネクタ１３内の第１端子から例えば第６端子迄のリーク電流検出を順次実行して行き（Ｓ５，Ｓ７，Ｓ９）、次いで、再度、エンジン回転数を読込み（Ｓ１）、リップル周期Ｔｍを算出し、記憶更新する（Ｓ３）。

処理部１２は、コネクタ１３内の第ｎ端子のリーク電流検出を実行する際（Ｓ５，Ｓ７，Ｓ９）、先ず、その第ｎ端子の車載バッテリＢ側に設けられたスイッチ回路ＳＷｎが、オンになっているか否かを判定し（図６Ｓ１０）、オンになっていなければ、リターンして他の処理を実行する。
処理部１２は、第ｎ端子の車載バッテリＢ側に設けられたスイッチ回路ＳＷｎが、オンになっていれば（Ｓ１０）、第ｎ端子の電圧値Ｖｎを読込む（Ｓ１１）。次いで、読込んだ電圧値Ｖｎが所定電圧値Ｖ０より低いか否かを判定し（Ｓ１３）、低くなければ、リターンして他の処理を実行する。

処理部１２は、読込んだ電圧値Ｖｎが所定電圧値Ｖ０より低ければ（Ｓ１３）、所定電圧値Ｖ０より低いと判定してから、次に、所定電圧値Ｖ０より低いと判定する迄の時間間隔Ｔｎを計時中であるか否かを判定し（Ｓ１５）、計時中でなければ、間隔Ｔｎの計時を開始する（Ｓ１７）。その後、リターンして他の処理を実行する。
処理部１２は、時間間隔Ｔｎを計時中であれば（Ｓ１７）、間隔Ｔｎの計時を終了した（Ｓ１９）後、その計時した間隔Ｔｎが、算出したリップル周期Ｔｍ（図５Ｓ３）より短いか否かを判定する（Ｓ２１）。

処理部１２は、計時した間隔Ｔｎが、算出したリップル周期Ｔｍより短くなければ（Ｓ２１）、間隔Ｔｎをリセットして、間隔Ｔｎの計時を開始した（Ｓ３１）後、リターンして他の処理を実行する。
処理部１２は、計時した間隔Ｔｎが、算出したリップル周期Ｔｍより短ければ（Ｓ２１）、パラメータＭｎに１を加算した（Ｓ２３）後、パラメータＭｎが所定値Ｍ０以上であるか否かを判定する（Ｓ２５）。所定値Ｍ０以上でなければ、間隔Ｔｎをリセットして、間隔Ｔｎの計時を開始した（Ｓ３１）後、リターンして他の処理を実行する。

処理部１２は、パラメータＭｎが所定値Ｍ０以上であれば（Ｓ２５）、リーク電流を検出したとして（Ｓ２７）、表示部１０に漏電警報を表示させた（Ｓ２９）後、リターンして他の処理を実行する。表示部１０に漏電警報を表示させるとき（Ｓ２９）は、コネクタ１３内の何れの端子からリーク電流が発生しているかも表示する、

本発明に係る牽引車両用電源装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。 本発明に係る牽引車両用電源装置の実施の形態の、牽引車両側と被牽引車両側とをコネクタが連結した場合の要部構成を示すブロック図である。 コネクタの端子構成を示す説明図である。 定電流出力回路の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る牽引車両用電源装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る牽引車両用電源装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明に係る牽引車両用電源装置の動作例を説明する為の説明図である。 牽引車両、被牽引車両及びコネクタを説明する為の説明図である。

符号の説明

１〜６ 定電流出力回路（通流手段）
１０ 表示部
１１ エンジン
１２ 処理部（検出手段、電圧判定手段、計時手段、時間判定手段）
１３ コネクタ（連結部）
１４ オペアンプ
２１〜２７ 端子
Ｂ 車載バッテリ
Ｇ オルタネータ（車載発電機、交流発電機）
Ｌ２〜ＬＮ，Ｌ１２〜Ｌ１６ 電気負荷
ＲＢ リレーボックス
ＳＷ１〜ＳＷＮ スイッチ回路
Ｔｒ１〜Ｔｒ３ トランジスタ

Claims (3)

1. エンジンに連動して車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリと、該車載バッテリからの電力を被牽引車両の複数の電気負荷に供給する為の複数のスイッチ回路と、該スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、前記車載バッテリからの電力を前記各電気負荷に供給する為の複数の端子を有し、前記各電気負荷と電気的に連結する為の連結部とを備えた牽引車両用電源装置において、
   前記各スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、前記車載バッテリから前記各電気負荷に定電流を前記各端子を通じて通流させる為の複数の通流手段と、前記各スイッチ回路がそれぞれオンであるときに、前記各端子の電圧を時系列的に検出する複数の検出手段と、該検出手段が各検出した電圧値が所定電圧値より低いか否かを判定する複数の電圧判定手段と、該電圧判定手段が低いと判定した間隔を計時する複数の計時手段と、該計時手段のそれぞれが計時した間隔が、所定時間より短いか否かを判定する複数の時間判定手段とを備え、該時間判定手段の何れかが所定時間より短いと判定したときに、漏電警報を出力するように構成してあることを特徴とする牽引車両用電源装置。
2. 前記各時間判定手段が所定時間より短いと判定した回数を計数する複数の手段と、該手段が計数した各回数が所定回数に達したか否かを判定する複数の手段とを更に備え、該手段の何れかが所定回数に達したと判定したときに、漏電警報を出力するように構成してある請求項１記載の牽引車両用電源装置。
3. 前記車載発電機が発電した電力に含まれる脈動周期を、前記エンジンの回転数に基づき算出する手段と、該手段が算出した脈動周期に基づき、前記所定時間を定める手段とを更に備える請求項１又は２記載の牽引車両用電源装置。

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