JP2021044900A - ハーネスの異常検知装置、保護装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハーネスに発生する異常を検知する。【解決手段】 本発明による、電源装置から負荷に電力を供給するハーネスに発生する異常を検知する異常検知装置が、第１箇所で検出される前記電力の電流値である第１電流値を検出する第１検出部と、前記第１箇所より、前記負荷に近い箇所である第２箇所で検出される前記電力の電流値である第２電流値を検出する第２検出部と、前記第１電流値、及び、前記第２電流値を比較して異常を検知する異常検知部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ハーネスの異常検知装置、保護装置及び画像形成装置に関する。

従来、電子機器等に電力を供給するハーネスに異常が発生したのを検知する方法が知られている。

ワイヤハーネスは、経年劣化、接触又は摩耗等によって、いわゆるデッドショート又はレアショート等のショートが起きる。そこで、ある温度異常になると、溶断する温度ヒューズをワイヤハーネスの内部に配設又はワイヤハーネスに隣接するように配設する。このようにして、レアショート等に起因するワイヤハーネスの劣化を回避する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の方法では、電源から電力をハーネスに出力する箇所だけで、異常を検知する場合が多い。このような構成では、電源からハーネスに出力される過電流、すなわち、ある一定以上の電流値に対しては、過電流が流れていると判断され、保護装置が動作する。このような保護装置による動作では、ハーネスにショート等の異常が発生しているのを検知できない場合がある。

本発明の一態様は、ハーネスに発生する異常を検知することを目的とする。

本発明の一実施形態による、ハーネスの異常検知装置は、電源装置から負荷に電力を供給するハーネスに発生する異常を検知する異常検知装置であって、
第１箇所で検出される前記電力の電流値である第１電流値を検出する第１検出部と、
前記第１箇所より、前記負荷に近い箇所である第２箇所で検出される前記電力の電流値である第２電流値を検出する第２検出部と、
前記第１電流値、及び、前記第２電流値を比較して異常を検知する異常検知部とを備える。

本発明の実施形態によって、ハーネスに発生する異常を検知できる。

ハーネスの異常検知装置の構成例を示す図である。 全体処理例を示すフローチャートである。 異常が検知されない場合の電流値及び比較結果例を示す図である。 異常が検知される場合の電流値及び比較結果例を示す図である。 ハーネスの異常検知装置の構成例を示す図である。 画像形成装置の構成例を示す図である。 機能構成例を示す図である。 比較例を示す図である。

以下、発明を実施するための最適かつ最小限な形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の符号を付す場合には、同様の構成であることを示し、重複する説明を省略する。また、図示する具体例は、例示であり、図示する以外の構成が更に含まれる構成であってもよい。

＜第１実施形態＞
図１は、ハーネスの異常検知装置の構成例を示す図である。例えば、ハーネスの異常検知装置（以下単に「異常検知装置１００」という。）は、第１電流値検出器２００、第２電流値検出器２０１及び比較器２０２等を有するハードウェア構成である。

また、保護装置１０１は、異常検知装置１００に、更に制御装置２０３を有するハードウェア構成等であるのが望ましい。以下、図示するように、制御装置２０３がある構成例で説明する。

異常検知装置１００は、例えば、図示するような回路構成の電源装置１０と接続する。

電源装置１０は、例えば、電源１、１次側整流回路２、スイッチング回路３及び２次側整流回路４等を有するハードウェア構成である。なお、電源装置１０は、図示するようなハードウェア構成に限られず、ハーネス３００を介して、電力を出力できる装置であればよい。

具体的には、まず、電源１は、１次電圧となる電力を発生させる。そして、１次側整流回路２、スイッチング回路３及び２次側整流回路４により、２次電圧となるように処理され、所定の電圧値及び電流値となるように制御されて、電力が出力される。

第１電流値検出器２００及び第２電流値検出器２０１は、例えば、電流計等である。なお、第１電流値検出器２００及び第２電流値検出器２０１は、図示するような設置位置でなくともよい。すなわち、第１電流値検出器２００及び第２電流値検出器２０１は、検知の対象となるハーネスを電源側と負荷側で挟むように設置されるのであれば、どのような設置位置でもよい。

このように、第１電流値検出器２００及び第２電流値検出器２０１の間に、検知の対象とするハーネス３００の全部又は一部があればよい。以下、外部装置５００が第２電流値検出器２０１を有する例で説明する。

すなわち、以下に説明する構成例では、第１箇所の例である、電源装置１０とハーネス３００の間となる箇所で、第１電流値検出器２００が第１電流値を検出する例で説明する。一方で、この例では、第１箇所より負荷ＭＤに近くなる第２箇所の例である、ハーネス３００と負荷ＭＤの間となる箇所で、第２電流値検出器２０１が第２電流値を検出する例で説明する。

比較器２０２及び制御装置２０３は、例えば、電子回路等である。なお、比較器２０２及び制御装置２０３は、別々の装置でなくともよい。すなわち、比較器２０２及び制御装置２０３は、１つの電子回路であってもよいし、別々の電子回路であってもよい。

制御装置２０３は、例えば、スイッチング回路３等に対して制御信号を送信して制御を行う。例えば、制御信号は、電源装置１０を停止させる信号等である。

外部装置５００は、図示するように、様々な負荷ＭＤを有する。そして、外部装置５００は、あらかじめ仕様等で定まる処理を行うために、ハーネス３００を介して供給される電力で負荷ＭＤを動作させて、様々な処理を実行する。

外部装置５００は、例えば、画像形成装置等である。すなわち、外部装置５００は、ハーネス３００により供給される電力を用いて、負荷ＭＤを動作させて画像形成を行う。

＜全体処理例＞
図２は、全体処理例を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、第１電流値検出器２００は、第１電流値を検出する。

ステップＳ２では、第２電流値検出器２０１は、第２電流値を検出する。

ステップＳ３では、比較器２０２は、第１電流値と第２電流値を比較する。

ステップＳ４では、比較器２０２は、異常が検知されるか否かを判断する。

次に、異常が検知されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御装置２０３は、ステップＳ５に進むのが望ましい。一方で、異常が検知されないと（ステップＳ４でＮＯ）、異常検知装置１００は、全体処理を終了する。なお、全体処理は、定期的に繰り返し行われてもよい。

ステップＳ５では、制御装置２０３は、警告の出力及び電源装置１０を停止させる制御等のように、電源装置１０又は外部装置５００等を保護する処理を行う。

なお、全体処理は、図示するような順序でなくともよい。例えば、第１電流値と第２電流値は、順に検出されてもよい。また、検出及び判断は、繰り返し行われてもよい。

＜処理結果例＞
図３は、異常が検知されない場合の電流値及び比較結果例を示す図である。

図３（Ａ）は、第１電流値の検出結果、すなわち、ステップＳ１を行うと得られる結果の例である。

図３（Ｂ）は、第２電流値の検出結果、すなわち、ステップＳ２を行うと得られる結果の例である。

図３（Ｃ）は、第１電流値と第２電流値を比較した結果の例である。例えば、比較結果は、第１電流値と第２電流値の差を算出して得られる。

図示する例では、第１電流値と第２電流値が同一となる場合である。したがって、差による比較の結果では、同一の電流値であるため、差がないと判断される。このような比較結果であると、全体処理では、異常が検知されない（ステップＳ４でＮＯ）。

図４は、異常が検知される場合の電流値及び比較結果例を示す図である。例えば、ハーネス３００に、ショート等の異常があると、図示するような電流値が検出、及び、異常が検知される。

ショートは、例えば、レアショート（断続するショートである。）等である。このような異常が起きると、例えば、図１に示すように、レアショートによる電流（以下「ショート電流４００」という。）等が発生する。このようなショート電流４００によって、図３の場合とは異なる現象が起きる場合が多い。

例えば、このようなレアショート等の異常があると、図４（Ｂ）に示すように、異常によって発生する電流（以下「異常電流ＥＤ」という。）がある。一方で、この例では、第１電流値は、異常がない場合と同じである。例えば、このような異常があると、図示するように、異常電流ＥＤ分、第１電流値と第２電流値に差が発生する。

この差は、図４（Ｃ）に示すように、第１電流値と第２電流値を比較した比較差異ＤＦとなる。この比較差異ＤＦが、あらかじめ設定される基準値ＢＶ以上の値であると、比較器２０２は、異常を検知する（ステップＳ４でＹＥＳ）。

また、第１電流値及び第２電流値のうち、少なくとも一方が閾値ＴＨ以上の電流であると、比較器２０２は、異常を検知するのが望ましい。まず、図示するように、閾値ＴＨがあらかじめ設定される。そして、第１電流値又は第２電流値が閾値ＴＨ以上の電流、すなわち、過電流が流れた場合には、比較器２０２は、異常を検知してもよい。

異常電流ＥＤとは別に、第１電流値又は第２電流値が閾値ＴＨ以上の高い電流値となる場合も、ハーネス３００に異常が発生している場合が高い。そのため、第１電流値及び第２電流値のうち、少なくとも一方が閾値ＴＨ以上の電流であるか否かといった判断が更にされると、より異常を精度良く検知できる。

図示するように、第１電流値及び第２電流値を比較して異常電流ＥＤを検知できる構成であると、レアショート等を検知できる。このような検知ができると、ヒューズ等では検知できない電流の範囲であっても、異常な電流を検知できる。そのため、ハーネスの焼損等を防止できる。

＜第２実施形態＞
図５は、ハーネスの異常検知装置の構成例を示す図である。第１実施形態と比較すると、電流値検出器が電流検出素子となる点が異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

電流検出素子は、例えば、ホール素子である。したがって、図示するように、ハーネス３００において、電源側に第１ホール素子ＨＬ１、負荷側に第２ホール素子ＨＬ２が設置されるハードウェア構成でもよい。

第１ホール素子ＨＬ１、及び、第２ホール素子ＨＬ２でも、例えば、図４に示すように、第１電流値及び第２電流値を検出できる。すなわち、第１実施形態と同様に、第１電流値と第２電流値を比較して異常を検知できる。

＜画像形成装置の例＞
図６は、画像形成装置の構成例を示す図である。図示するように、異常検知装置１００は、例えば、画像形成装置５０１に適用されてもよい。

画像形成装置５０１の場合には、負荷が転写装置ＭＤ１、読取装置ＭＤ２及び給紙装置ＭＤ３等になる。すなわち、外部装置が画像形成装置５０１であると、転写、読取、及び、給紙等の処理を行って、画像形成又は画像の読取等を実行させる。なお、負荷は、他の処理を行うモジュール等でもよい。

また、外部装置が画像形成装置５０１のように、警告を受け取れるような装置である場合には、異常を検知すると、制御装置２０３等が、警告を画像形成装置５０１に出力するのが望ましい。

具体的には、図４のような異常が検知されると、例えば、制御装置２０３等は、異常が検知されたメッセージ等を表示装置等により表示する出力を行うのが望ましい。このような警告が出力されると、画像形成装置５０１のユーザは、異常が起きたのを素早く知ることができる。

さらに、制御装置２０３等は、警告を出力させるような場合には、停止信号ＳＴにより、電源装置１０の出力を停止させるように制御するのが望ましい。すなわち、図４のような異常がある場合には、ハーネス３００等に焼損等のリスクがある場合が多い。そこで、制御装置２０３等は、電源装置１０の出力を停止させて、ハーネス３００及び外部装置等を保護するように動作するのが望ましい。このような動作があると、焼損等のリスクを回避できる。

また、保護する処理は、異常電流ＥＤの電流値等によって異なってもよい。例えば、異常電流ＥＤが大きな値である場合等には、制御装置２０３等は、速やかに警告を出力及び電源装置１０の出力を停止させる処理を行う。一方で、異常電流ＥＤが小さい値であれば、制御装置２０３等は、画像形成装置５０１がコピー等の画像形成を実行中の場合には、実行中の処理を終了した後に、警告を出力及び電源装置１０の出力を停止させる処理を行う。このような場合には、まず、警告を速やかに出力して、画像形成等の処理が完了したタイミングで電源装置１０の出力を停止させる等の表示がされるように段階的に警告及び制御が行われてもよい。

このように、異常の程度に応じて、制御装置２０３等は、保護する処理を段階的又は実行するタイミングを決めてもよい。なお、異常の程度を判断するのに用いる閾値及び段階等は、あらかじめ設定される。このように、異常の程度に応じて、警告及び制御等によって保護が行われると、保護装置１０１は、リスクに応じた処理を行うことができる。

また、外部装置が画像形成装置５０１である場合には、保護装置１０１は、画像形成装置５０１の動作モードに応じた基準値ＢＶに基づいて、異常の検知及び保護等を行うのが望ましい。

動作モードは、例えば、待機モード、読取モード、プリントモード、又は、コピーモード等である。すなわち、動作モードは、どのような負荷を用いる構成であるかを示す情報であればよい。例えば、待機モードでは、転写装置ＭＤ１、読取装置ＭＤ２及び給紙装置ＭＤ３等の負荷があまり電力を消費しない状態である。一方で、プリントモード又はコピーモードでは、転写装置ＭＤ１及び給紙装置ＭＤ３等の負荷が動作する動作モードであるため、待機モード等と比較すると、大きな電力を消費する場合が多い。

したがって、動作モードに応じて、異常と検知される基準、すなわち、基準値ＢＶは、異なるのが望ましい。具体的には、基準値ＢＶは、「正常」とされる状態の３０％以上の電流値が流れた場合等を検知するように設定されるのが望ましい。このような電流値であると、ハーネス３００及びモータ等の部品にも規定を超える過電流が流れてしまう場合が多い。したがって、動作モードによって電流値が変化しても、異常を精度よく検知できる。そして、検知により、焼損及び部品の劣化等を防ぐことができる。

＜変形例＞
異常の検知は、異常が継続している時間によって行われてもよい。具体的には、まず、異常と検知される閾値となる「所定時間」があらかじめ設定される。そして、「異常」と判断される状態、すなわち、異常電流ＥＤが所定時間以上継続した場合を検知すると異常と検知してもよい。このように、異常な状態が所定時間以上となるような、ある程度、長時間継続するような場合には、異常が起きている可能性が高い。したがって、このような場合に、警告の出力及び電源装置１０の出力を停止させるような保護が行われると、より外部装置等を保護できる。また、ノイズ等により、瞬間的に「異常」な状態となっても、ハーネス３００及び外部装置には影響が少ない場合もある。一方で、異常電流ＥＤが所定時間以上継続して検知されるような場合には、影響が大きい場合が多い。すなわち、時間を基準に異常を検知すると、ノイズ等があっても、精度良く異常を検知できる。

さらに、異常の検知は、画像形成装置５０１のような複数の負荷を有する外部装置の場合には、複数の負荷がすべて動作している間に行われるのが望ましい。

複数の負荷がすべて動作している間は、負荷が消費する電力も最大となる場合が多い。このように、消費する電力が大きい場合には、複数のハーネス、経路及び電源装置があると、多くのハーネス、経路及び電源装置等が使用される可能性が高くなる。そのため、複数の負荷がすべて動作している間に異常を検知すると、様々な箇所で異常を検知できる場合が多い。したがって、異常検知装置１００は、複数の負荷がすべて動作している間に異常を検知すると、短時間で様々な箇所で異常を検知できる。

＜機能構成例＞
図７は、機能構成例を示す図である。図示するように、異常検知装置１００は、例えば、第１検出部ＦＮ１、第２検出部ＦＮ２及び異常検知部ＦＮ３等を備える機能構成である。また、保護装置１０１は、例えば、図示するように、出力部ＦＮ４及び制御部ＦＮ５等を備える機能構成である。

第１検出部ＦＮ１は、第１箇所で検出される第１電流値を検出する第１検出手順を行う。例えば、第１検出部ＦＮ１は、第１電流値検出器２００等で実現する。

第２検出部ＦＮ２は、第１箇所より負荷に近い箇所である第２箇所で検出される第２電流値を検出する第２検出手順を行う。例えば、第２検出部ＦＮ２は、第２電流値検出器２０１等で実現する。

異常検知部ＦＮ３は、第１電流値、及び、第２電流値を比較して異常を検知する異常検知手順を行う。例えば、異常検知部ＦＮ３は、比較器２０２等で実現する。

出力部ＦＮ４は、異常検知部ＦＮ３が異常を検知すると、警告等を出力する出力手順を行う。例えば、出力部ＦＮ４は、制御装置２０３等で実現する。

制御部ＦＮ５は、電源装置による出力を停止させる制御手順を行う。例えば、制御部ＦＮ５は、制御装置２０３等で実現する。

以上のような機能構成であると、異常検知装置１００は、第１電流値と第２電流値を比較できる。そのため、図４（Ｃ）等のように、ハーネス３００に発生する異常を検知できる。

このような検知がされると、保護装置１０１は、警告を出力する、又は、電源装置による出力を停止させる制御等を行うことができる。そして、保護装置１０１は、ハーネス３００及び外部装置等の焼損及びショート等による損失を防ぐことができる。

＜比較例＞
図８は、比較例を示す図である。図示する比較例では、電流値は、電流値検出器２００Ａにより検出される。すなわち、比較例では、電流値検出器２００Ａの１箇所で電流値を検出する。このような構成では、図４のような比較を行うのが難しい。したがって、大きな電流値を発生させるような異常でないと検知が難しい場合がある。

＜その他の実施形態＞
上記に説明する装置は、１つの装置でなくともよい。すなわち、それぞれの装置は、複数の装置で構成されてもよい。

以上、実施形態における一例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０ 電源装置
１００ 異常検知装置
１０１ 保護装置
２００ 第１電流値検出器
２０１ 第２電流値検出器
２０２ 比較器
２０３ 制御装置
３００ ハーネス
５００ 外部装置
５０１ 画像形成装置
ＢＶ 基準値
ＤＦ 比較差異
ＥＤ 異常電流
ＦＮ１ 第１検出部
ＦＮ２ 第２検出部
ＦＮ３ 異常検知部
ＦＮ４ 出力部
ＦＮ５ 制御部
ＨＬ１ 第１ホール素子
ＨＬ２ 第２ホール素子
ＭＤ 負荷
ＭＤ１ 転写装置
ＭＤ２ 読取装置
ＭＤ３ 給紙装置
ＳＴ 停止信号
ＴＨ 閾値

特開平１１−３１４４６号公報

Claims (6)

1. 電源装置から負荷に電力を供給するハーネスに発生する異常を検知するハーネスの異常検知装置であって、
   第１箇所で検出される前記電力の電流値である第１電流値を検出する第１検出部と、
   前記第１箇所より、前記負荷に近い箇所である第２箇所で検出される前記電力の電流値である第２電流値を検出する第２検出部と、
   前記第１電流値、及び、前記第２電流値を比較して異常を検知する異常検知部とを備える
   ハーネスの異常検知装置。
2. 請求項１に記載のハーネスの異常検知装置を有する保護装置であって、
   前記ハーネスは、前記負荷を有する外部装置に接続し、
   前記異常検知部が異常を検知すると、前記外部装置に対して警告を出力する出力部と、
   前記第１電流値、及び、前記第２電流値のうち、少なくとも一方が閾値以上の電流値であると、前記電源装置による出力を停止させる制御部とを備える
   保護装置。
3. 請求項１に記載のハーネスの異常検知装置を有する保護装置であって、
   前記ハーネスは、前記負荷を有する外部装置に接続し、
   前記異常検知部が異常を所定時間以上継続したのを検知すると、前記外部装置に対して警告を出力する出力部と、
   前記異常検知部が異常を所定時間以上継続したのを検知すると、前記電源装置による出力を停止させる制御部とを備える
   保護装置。
4. 請求項１に記載のハーネスの異常検知装置を有し、
   複数の前記負荷によって画像形成を行う
   画像形成装置。
5. 前記複数の負荷がすべて動作している間に、前記異常検知部は、異常を検知する
   請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記負荷を動作させる動作モードに応じた基準値に基づいて、前記異常検知部は、異常を検知する
   請求項４又は５に記載の画像形成装置。

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