JP3221548B2 - 車両用電気系保護装置 - Google Patents

車両用電気系保護装置

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JP3221548B2 JP30585995A JP30585995A JP3221548B2 JP 3221548 B2 JP3221548 B2 JP 3221548B2 JP 30585995 A JP30585995 A JP 30585995A JP 30585995 A JP30585995 A JP 30585995A JP 3221548 B2 JP3221548 B2 JP 3221548B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車両の電気系、特に
ワイヤハーネス系の接地による事故を保護するようにし
た車両用電気系保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両、特に自動車においては電気で動作
する多数の制御装置や機器が設けられており、これらの
制御装置や機器は電池に接続された電線によって電力が
供給され動作している。従来、このような負荷と電池の
接続は、図6に示すようになっている。すなわち、電池
21と負荷25とを接続する電線24には、ヒュージブ
ルリンク(F/L)22およびスイッチ23が直列に接
続された構成となっており、F/L22は負荷25の容
量に見合ったものが用いられている。したがって、電線
24の被覆が剥がれて接地した場合、または負荷機器に
障害が発生して大電流が流れた場合は、F/L22が溶
断して電池21よりの電流をカットして保護している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述したように従来の
車両用の電気系は負荷や電源線の事故をヒュージブルリ
ンクによって保護するようにしていた。しかし車両は移
動することによって振動し、被覆が剥がれて芯線の一部
が露出した電源線が振動によってボディと接触しても、
接触している時間が短かければフェージブルリンクは溶
断せず、度重なる接触によって温度が上昇し、接触時の
スパークによって電線被覆に影響を与える。
【0004】すなわち、ヒューズやヒュージブルリンク
の溶断特性は、図7に示すように、規定電流I0 以下の
電流を連続して流しても溶断せず、I0 より大きなI1
なる電流をt1 時間以上流すと溶断する。電源線が振動
によってボディと接触したときに流れる電流I2 は非常
に大きいが、接触時間t2 が非常に短かいため溶断しな
い。
【0005】本発明は車両の振動による電気系の接地に
よる事故を防止する車両用電気系保護装置を提供するこ
とを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために本発明が採用した手段を説明する。第1の発明に
おいては、負荷に電流を供給する電線に直列に接続され
て電流を遮断する電流遮断手段と、前記電線に流れる電
流の変化点を検出する電流変化点検出手段と、前記電流
変化点検出手段で検出された変化点間の時間を検出する
電流変化点間時間検出手段と、車両の振動の変化点を検
出する振動変化点検出手段と、前記振動変化点検出手段
で検出された変化点間の時間を検出する振動変化点間時
間検出手段と、前記電流変化点間時間検出手段で検出さ
れた時間と対応する前記振動変化点間時間検出手段で検
出された時間との差が所定時間以下のとき前記電流遮断
手段を動作させる制御手段と、を備える。
【0007】上記構成において、電流変化点検出手段は
電源線に流れる電流が変化した変化点を検出する。電流
変化点間時間検出手段は電流変化点検出手段で検出され
た変化点間の時間を検出する。また、振動変化点検出手
段は車両の振動の変化点を検出する。振動変化点間時間
検出手段は振動変化点検出手段で検出された変化点間の
時間を検出する。制御手段は電流変化点間時間検出手段
で検出された時間と対応する振動変化点間時間検出手段
で検出された時間との差が所定時間以下のとき電流遮断
手段を動作させて電源線に流れる電流を遮断する。
【0008】第2の発明においては、前記制御手段が、
設定された時間内に前記所定時間以下と判定された回数
が所定回数となったとき前記電流遮断手段を動作させ
る。第3の発明においては、前記制御手段での前記所定
時間以下であるか否かの判定を、前記電流変化点検出手
段で大きく電流が変化した変化点間のみを対象に判定さ
せる。第4の発明においては、前記制御手段で前記所定
時間以下であると判定されたとき警報を発する警報手段
を備える。また第5の発明においては、前記振動変化点
検出手段を複数個設置して振動変化点間時間を検出し、
検出された各振動変化点間時間と前記電流変化点間時間
との差が所定時間以下であるか否かを判定させる。
【0009】以上のように、第1の発明によれば、電源
線に流れる電流値が変化した期間と車両が振動した期間
とを比較し、その一致度によって接地が発生したことを
判定させて電源を遮断するようにしたので、車両の電気
系を保護することができる。第2の発明においては、接
地が発生したと判定された回数が設定時間に所定回数と
なったとき電流を遮断するようにしたので、確実に接地
が発生していることを確認でき、重大な事故とならない
範囲内で電流を遮断することができる。また、接地が発
生したか否かの判定を、電流が大きく変化した期間のみ
を対象とするようにしたので、誤って判定されることが
無くなる(請求項3)。さらに、接地と判定されるか否
かに警報を発するようにしたので、重大な事故になる前
に接地が発生していることを知り、修理を行なうことが
できる(請求項4)。また、車両の振動の検出を複数ケ
所で行なうようにしたので、確実に電気系の接地発生を
知ることができる(請求項5)。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の具体
例を図1〜図4を参照して説明する。図1は本発明の実
施例の構成図、図2〜図4は同実施例の動作フローチャ
ートである。図1において、1は電池(バッテリ)、2
はブレーカ、3はイグニッションスイッチ(IGN S
W)、4はアンド回路、5は電流変化点検出部、6(6
−1…6−n)はF/L、7(7−1…7−n)はスイ
ッチ、8(8−1…8−n)は負荷、9は振動変化点検
出部であり、ブレーカ2は例えば接地が発生したと判定
されたときに遮断される。
【0011】電流変化点検出部5は、抵抗51,53お
よび55、トランジスタ52、コンデンサ54、全波整
流器56、インバータ57およびダイオード58で構成
される。ブレーカ2に流れる電流の変化によって抵抗5
1の両端の電圧が変化する。変化した電圧はトランジス
タ52で増幅され、コンデンサ54および抵抗55で構
成される微分回路で微分される。従って、図5(C)に
示すように、抵抗51の両端間の電圧が変化すると、全
波整流器56の出力は(D)に示すように変化点でパル
スが出力される。また、ダイオード58の出力は(E)
に示すように大電流の変化後端でパルスが出力される。
【0012】振動変化点検出部9は、車両の振動を検出
するための例えば圧電センサ91、ダイオード92、リ
ミッタ用ダイオード93、コンデンサ94、抵抗95お
よび全波整流器96で構成される。また、コンデンサ9
4および抵抗95で微分回路を構成している。圧電セン
サ91は車両のワイヤハーネスの振動を検知できるよう
に、その近傍に設置される。したがって車両が振動した
圧電センサ91より図5(A)に示すような電圧が出力
されると、全波整流器96より(B)に示すようなパル
スが出力される。
【0013】また、図1において、10は電流変化点間
時間検出部、11は振動変化点間時間検出部、12は制
御部、13は警報部、14〜17はインタフェース(I
/O)、18は処理を行なうプロセッサ(CPU)であ
る。
【0014】次に、図2〜図4の動作フローチャートを
参照して実施例の動作を説明する。まず、電流変化点間
時間検出部10および振動変化点間時間検出部11の動
作を図3を参照して説明する。なお、図3の動作の割込
開始は、電流変化点間時間検出部10はI/O14を介
してパルスが入力される毎に、また振動変化点間時間検
出部11はI/O17を介してパルスが入力される毎に
開始される。
【0015】ステップS11では、それぞれの変化点間
時間検出部10,11には図示しないタイムカウンタが
あるから、パルスが入力される毎にタイムカウンタのカ
ウント値を図示しないメモリに記録する。ステップS1
2では、タイムカウンタのカウント値をメモリに記録す
るとタイムカウンタのカウント値をリセットしてタイム
のカウントを行なわせ、割込処理を終了する。したがっ
て、図5に示す時間T6 でパルスが入力されると、時間
5 よりT6までのメモリに記録される。
【0016】次に、図2を参照して実施例の動作を説明
する。ステップS1では、制御部12は、I/O15を
介してパルスが入力されたか否かを判定し、判定がNO
ならばYESとなるまで待機する。すなわち電流変化が
終了した時点を検出する。
【0017】ステップS2では、一定時間待機する。一
定時間の待機は後で説明する。ステップS3では、制御
部12は、電流変化点間時間検出部10の図示しないメ
モリに記録されている時間t1 を読出し、続いてステッ
プS4に移って振動変化点間時間検出部11の図示しな
いメモリに記録されている時間t2 を読出す。
【0018】ステップS5では、制御部12は、ステッ
プS3およびS4で読出した時間t 1 およびt2 の差が
設定された時間t0 より小さいか否かを判定し、判定が
NOの場合はステップS1に移り、判定がYESの場合
はステップS6に移って警報部13より警報を発する。
いま、図5(E)で示すように、時間T2 でI/O15
を介してパルスが入力されると、電流変化点間時間検出
部10のメモリには時間T1 からT2 までの時間t1
記録されており、また振動変化点間時間検出部11のメ
モリには時間T 0 からT2 までの時間t2 が記録されて
いる。
【0019】ステップS5で、 |t1 −t2 |≦t0 であるか否かを判定させる理由は、振動の周期と電流の
変化周期とは完全に一致することはなく、その違いをt
0 として判定させている。
【0020】またステップS2で一定時間待機させる理
由は、図5においては、時間T2 で同時に全波整流器5
6および全波整流器96よりパルスが出力された場合を
示しているが、全波整流器96のパルス出力がT2 より
遅れて出力される場合も発生することもある。遅れて発
生した場合は時間T2 では振動変化点間時間検出部11
の図示しないメモリに時間T0 でカウントされた時間が
記録されており、対象とする時間の記録は遅れた時間後
に記録される。したがってステップS2での一定時間待
機の一定時間は、この遅れを考慮する時間で設定されて
いる。
【0021】ステップS7では、制御部12は、図示し
ないN個のメモリの第1番目のメモリに「1」を書込
み、続いてステップS8に移ってN個のメモリに記録さ
れている「1」の数がM個であるか否かを判定し、判定
がNOならばステップS1に移り、YESの場合はステ
ップS9に移ってI/O16を介してブレーカ2を動作
させて電流を遮断する。なお、N個のメモリの記録書込
の変更は、図4に示すように、時間割込によって行なわ
れる。すなわち、時間割込の開始は一定時間TS 毎に行
われる。
【0022】ステップS21では、アドレスN−1のメ
モリのデータを読出して、読出した「0」または「1」
のデータをアドレスNのメモリに書込む。ステップS2
2では、アドレスN−2のデータを読出してアドレスN
−1のメモリに書込む。順次読出し書込みの動作を行な
い、ステップS24ではアドレス1のデータを読出して
アドレス2のメモリに書込み、ステップS25では第1
番目のメモリであるアドレス1のメモリに「0」を書込
んで時間割込を終了させる。
【0023】以上説明したステップS21よりS25の
処理は、割込時間TS をシフトパルスとしたシフトレジ
スタ動作を行なわせている。したがって、シフトレジス
タを通過する時間はシフト段数がNであるからN・TS
時間となる。
【0024】ステップS5でYESと判定されるとステ
ップS7でアドレス1のメモリが「1」と記録される。
したがって、ステップS8でYESと判定されるとき
は、設定されたN・TS 時間内にM回の電流変化周期と
振動周期が一致した場合にYESを判定される。このよ
うに設定された時間内の回数によってブレーカを動作さ
せるようにすることにより、確実に電線の被覆がはがれ
接地が発生していることを確認することができると共
に、接地によるスパーク等によって火災が発生しない程
度の回数Mを設定することによって電気系を保護するこ
とができる。
【0025】なお、実施例では振動変化点検出部9を1
個備える場合について説明したが、車両の前後、左右の
ように複数個設置すれば、より確実に設置を検出するこ
とができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。電源線に流れる電流値が変化した期
間と車両が振動した期間とを比較して、その一致度によ
って接地が発生したことを判定させて電源を遮断するよ
うにしたので、車両の電気系を保護することができる。
また、接地が発生したと判定された回数が設定時間に所
定回数となったとき電流を遮断するようにしたので、確
実に接地が発生していることを確認でき、重大な事故と
ならない範囲で電流を遮断することができる。さらに、
接地が発生したか否かの判定を、電流が大きく変化した
期間のみを対象とするようにしたので、誤って判定され
ることがなくなる。また、接地と判定されると、警報を
発するようにしたので、重大な事故になる前に接地が発
生していることを知り、修理を行うことができる。ま
た、車両の振動の検出を複数ケ所で行うようにしたの
で、確実に電気系の接地発生を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成図である。
【図2】同実施例の動作フローチャートである。
【図3】同実施例の動作フローチャートである。
【図4】同実施例の動作フローチャートである。
【図5】同実施例の動作タイムチャートである。
【図6】従来例の説明図である。
【図7】ヒュージブルリンクの溶断特性の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 電池 2 ブレーカ 4 アンド回路 5 電流変化点検出部 6 ヒュージブルリンク(F/L) 7 スイッチ 8 負荷 9 振動変化点検出部 10 電流変化点間時間検出部 11 振動変化点間時間検出部 12 制御部 13 警報部 14〜17 インタフェース(I/O) 18 プロセッサ(CPU)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷に電流を供給する電線に直列に接続
    されて電流を遮断する電流遮断手段と、 前記電線に流れる電流の変化点を検出する電流変化点検
    出手段と、 前記電流変化点検出手段で検出された変化点間の時間を
    検出する電流変化点間時間検出手段と、 車両の振動の変化点を検出する振動変化点検出手段と、 前記振動変化点検出手段で検出された変化点間の時間を
    検出する振動変化点間時間検出手段と、 前記電流変化点間時間検出手段で検出された時間と対応
    する前記振動変化点間時間検出手段で検出された時間と
    の差が所定時間以下のとき前記電流遮断手段を動作させ
    る制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用電気系
    保護装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段が、設定された時間内に前
    記所定時間以下と判定された回数が所定回数となったと
    き前記電流遮断手段を動作させるようにしたことを特徴
    とする請求項1記載の車両用電気系保護装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段での前記所定時間以下であ
    るか否かの判定を、前記電流変化点検出手段で大きく電
    流が変化した変化点間のみを対象に判定させるようにし
    たことを特徴とする請求項1または2記載の車両用電気
    系保護装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段で前記所定時間以下である
    と判定されたとき警報を発する警報手段を備えたことを
    特徴とする請求項1,2または3記載の車両用電気系保
    護装置。
  5. 【請求項5】 前記振動変化点検出手段を複数個設置し
    て振動変化点間時間を検出し、検出された各振動変化点
    間時間と前記電流変化点間時間との差が所定時間以下で
    あるか否かを判定させるようにしたことを特徴とする請
    求項1,2,3または4記載の車両用電気系保護装置。
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