JP3756934B2 - 自動車電源診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自己保護機能をもった電子スイッチ、すなわちインテリジェントパワースイッチ（以下単にＩＰＳと記す）を用いて自動車の電源のオン、オフを行う自動車電源システムの電源診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の自動車の電源システムを示す。
図６に示す従来の自動車の電源システムは、バッテリー（４００）に接続された電線（４４１）がメインヒューズ（４０１）に接続され、メインヒューズ（４０１）から電線（４４２）を介して電源分配装置（４０２）内に導かれている。電源分配装置（４０２）内に導かれた電線（４４２）は、ブレードヒューズ（４０３）、リレーなどのスイッチング素子（４０４）を経て電線（４４４）を介してそれぞれの負荷（４０５）に電気を供給している。
【０００３】
上記の自動車の電源システムでは、負荷（４０５）の上流の電線（４４４）の短絡等に起因する過電流により、電線（４４４）が発煙焼損するのを防止するため、負荷（４０５）上流には電線（４４４）を保護するためのヒューズ（４０３）を設置して、ヒューズ（４０３）の下流に負荷（４０５）を駆動するための、例えば電子スイッチ等のスイッチング手段（４０４）を配置している。
このスイッチング手段（４０４）の状態に応じて負荷（４０５）を特定のタイミングで駆動している。
また、最近では自動車の電源システムの小型化、部品点数削減を図るため、図７に示すような電源分配装置（５０２）が提案されている。
この電源分配装置（５０２）はスイッチング手段（５０４）として自己保護機能をもったＩＰＳを用いて、スイッチング機能と保護機能を同時に達成するようにしたものである。図７において符号（５１１）はスイッチング手段（５０４）を制御する制御部である。
【０００４】
ＩＰＳ（５０４）の保護機能としては、過熱、過電流、過電圧などの各種の保護機能が考えられるが、素子自身を保護するという観点から、最低限過熱保護機能を有している。過熱保護機能は、素子の内部温度に応じてスイッチング機能を制御することにより達成される。
また、ＩＰＳ（５０４）は診断信号出力機能も有しており、異常状態が発生した場合には異常状態を示す診断信号が出力される。
【０００５】
ＩＰＳ（５０４）の動作について図８を参照して説明する。ＩＰＳ（５０４）に制御部（５１１）から図８（イ）に示すように駆動信号を与えることにより、ＩＰＳ（５０４）内のスイッチング手段が駆動され、出力電圧が電源電圧となる。
正常状態では、ＩＰＳ（５０４）の内部温度は所定値（例えば１５０℃）を越えることはないが、例えば電線（４４４）が短絡等の事故により過電流が流れた場合、ＩＰＳ（５０４）内部温度が図８（ロ）に示すように所定値を越えるため、ＩＰＳ（５０４）内の保護機能が作動し、スイッチング手段を強制的に遮断して図８（ハ）に示すように出力電圧をゼロとし、ＩＰＳ（５０４）の破壊を防ぐようになっている。
【０００６】
また、この状態は図８（イ）に示すように駆動信号がオンしているにもかかわらず、ＩＰＳ（５０４）のスイッチング手段がオフとなっているので、図８（ニ）に示すように異常状態を示す診断信号が出力される（０レベル信号）。
さらに、ＩＰＳ（５０４）のスッチング手段がオフになったことにより、過電流は流れなくなるので、ＩＰＳ（５０４）の内部の温度が下がりはじめ、所定値以下になると、再びＩＰＳ（５０４）のスイッチング手段がオンとなり、診断信号が正常状態に戻る。
短絡の異常状態が続く限り、この状態が繰り返される。したがって、ＩＰＳ（５０４）の異常を示す診断信号が観測された場合には、制御部（５１１）より駆動信号を停止し２次的な異常発生を防止するなどの対策がとられる。
さらに異常状態をワーニングランプやブザーなどの報知手段（５１２）により報知し、メンテナンスを喚起するなどのサービス性の向上を図ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電源システムでは、異常状態が発生した場合にメンテナンスを喚起することは可能であるが、実際にメンテナンスを行う場合にはどういった故障であるのか明らかではないため、メンテナンス性は向上しないという問題があった。
また、特にワイヤーハーネス等の電線にその原因がある場合は、ＩＰＳと負荷とを接続するワイヤーハーネスは複数種類にまたがっていることが多く、異常がどこで発生したか明らかとならず、一向にメンテナンス性が向上しないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決し、短絡等の事故がＩＰＳの近傍か負荷の近傍かなどの故障箇所の推定ができ、メンテナンス性の向上した電源分配装置を備えた自動車電源診断装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するために以下のような手段を有している。
【００１０】
本発明のうち請求項１の自動車電源診断装置は、駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、前記駆動信号出力手段よりの駆動信号に基づいて負荷を駆動するとともに異常状態を検出した場合に診断信号を出力するＩＰＳと、前記ＩＰＳの出力する診断信号の異常状態継続時間、異常状態繰り返し周期を検知する検出手段と、予め定められた状態の異常状態継続時間、異常状態繰り返し周期を記憶する記憶手段を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出された診断信号の異常状態繰り返し周期と前記記憶手段に記憶されたデータを比較して故障箇所の推定を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のうち請求項２の自動車電源診断装置は、制御手段は、検出手段で検出された診断信号の異常状態繰り返し周期と記憶手段に記憶されたデータを比較して故障箇所の推定を行い、故障と判断された場合には、駆動信号出力手段の駆動信号の出力を停止することを特徴とする。
【００１２】
本発明のうち請求項３の自動車電源診断装置は、記憶手段に記憶されたデータは、ＩＰＳと負荷との間の所定位置の電線を強制的に短絡させたときに得られたデータであることを特徴とする。
【００１３】
本発明のうち請求項４の自動車電源診断装置は、制御手段は故障箇所を報知する報知手段を有し、特定のスイッチが投入された場合に故障表示モードへと移行し、故障箇所を示すコードを送出することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項１の自動車電源診断装置によれば、検出手段が検出したＩＰＳの出力する診断信号の異常状態繰り返し周期と記憶手段に記憶された予め定められた状態、例えばＩＰＳ近傍がショートした場合の異常状態継続時間、異常状態繰り返し周期、負荷近傍がショートした場合の異常状態継続時間、異常状態繰り返し周期等のデータとを比較することによって、ＩＰＳが出力した診断信号がＩＰＳの近傍か負荷の近傍かなどの故障箇所の推定を容易に行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項２の自動車電源診断装置によれば、故障と判断された場合には、駆動信号出力手段の駆動信号の出力を停止するので、２次的な異常状態の発生を防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項３の自動車電源診断装置によれば、記憶手段に記憶されたデータは、ＩＰＳと負荷との間の所定位置の電線を強制的に短絡させたときに得られた実測されたデータであるので、検出手段が検出したＩＰＳの出力する診断信号の異常状態繰り返し周期を前記の実測されたデータと比較することにより確実に短絡等の発生箇所を特定することが可能となる。
【００１７】
本発明の請求項４の自動車電源診断装置によれば、制御手段は特定のスイッチが投入された場合に故障表示モードへと移行し、故障箇所を示すコードを送出するので、例えば電源分配装置内にある複数のＩＰＳのどのＩＰＳがどのような故障箇所を検出したのかを確実に知ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の自動車電源診断装置を用いた自動車電源システムを示すブロック図である。
図１に示す自動車電源システム１０は、バッテリー（１００）に接続された電線（１４１）がメインヒューズ（１０１）に接続されている。
一方メインヒューズ（１０１）からの出力は電線（１４２）を介して電源分配装置（１０２）内に導かれている。
電源分配装置（１０２）には、複数のＩＰＳ（１０４）およびそれぞれのＩＰＳ（１０４）を制御する制御部（１１１）が配置されている。
ＩＰＳ（１０４）はその下流に電線（１４４）を介してそれぞれの負荷（１０５）に電気を供給する。
【００１９】
ＩＰＳ（１０４）は、自己保護機能をもっていて、スイッチング機能と保護機能を同時に達成するものである。
ＩＰＳ（１０４）の保護機能としては、過熱、過電流、過電圧などの各種の保護機能が考えられるが、ＩＰＳ（１０４）自身を保護するという観点から、最低限過熱保護機能を有している。過熱保護機能は、ＩＰＳ（１０４）の内部温度に応じてスイッチング機能を制御することにより達成される。
また、ＩＰＳ（１０４）は診断信号出力機能も有しており、異常状態が発生した場合には異常状態を示す診断信号が出力される。
以上は従来の図７に示す自動車電源システムと同様である。
【００２０】
本発明の自動車電源診断装置を用いた自動車電源システムの特徴は図２に示すように電源分配装置（１０２）に配置されている制御部（１１１）にある。
制御部（１１１）には駆動信号出力手段（１２０）、診断信号検出手段（１２１）及び記憶手段（１２２）が設けられている。
制御部（１１１）内の駆動信号出力手段（１２０）はＩＰＳ（１０４）に駆動信号を与え、この駆動信号によりＩＰＳ（１０４）は負荷（１０５）へ電気の供給を行う。
【００２１】
正常状態では、ＩＰＳ（１０４）は異常状態を示す診断信号は出力されない。そして、例えば異常状態として、ＩＰＳ（１０４）、負荷（１０５）間の電線（１４４）が短絡した場合、図８に示すような診断信号が観測される。
この場合、ＩＰＳ（１０４）と負荷（１０５）を接続する電線（１４４）のどの部位が短絡したかにより、診断信号の波形は変わってくる。
ＩＰＳ（１０４）近傍の電線（１４４）が短絡した場合には、ＩＰＳ（１０４）上流の電線（１４１）、（１４２）による抵抗およびＩＰＳ（１０４）のオン抵抗等により支配される比較的大きな短絡電流が流れる。
一方、負荷（１０５）の近傍で電線（１４４）が短絡した場合には、前述の抵抗に加えて、ＩＰＳ（１０４）と負荷（１０５）間の電線（１４４）による抵抗が加わり、短絡電流は前述の場合より制限される。ＩＰＳ（１０４）と負荷（１０５）間の電線（１４４）は細径のものが多く使用されておりこの抵抗値が最も大きい。
【００２２】
以上の理由により、電線のどの部位が短絡したかにより図３に示すように診断信号の波形は変わってくる。
すなわち、図３（ロ）に示すように短絡電流が大きい場合には、言い換えるとＩＰＳ（１０４）近傍の電線が短絡した場合には、それだけＩＰＳ（１０４）内部の温度変化が大きいため異常状態繰り返し周期が短くなる。
また、図３（ハ）に示すように短絡電流が小さい場合には、言い換えると負荷（１０５）近傍の電線が短絡した場合には、ＩＰＳ（１０４）内部の温度変化が小さいため、異常状態繰り返し周期が長くなる。
制御部（１１１）の記憶手段（１２２）には、あらかじめデータが記憶されており、この記憶されているデータと診断信号検出手段（１２１）で得られたデータとを比較することにより、短絡がＩＰＳ（１０４）近傍で発生したのか、負荷（１０５）近傍で発生したかを検知することが可能となる。
【００２３】
記憶手段（１２２）にあらかじめ記憶する異常状態繰り返し周期のデータとしては、ＩＰＳ（１０４）と負荷（１０５）との間の電線（１４４）を所定位置で強制的に短絡させたときに得られた実測されたデータが最適である。
電線（１４４）を強制的に短絡させる位置は細かくする程、短絡発生箇所を細かく検知することができる。
【００２４】
図４（イ）は通常の電線の短絡であり、図４（ロ）に示すように診断信号の異常状態繰り返し周期が十分に長い場合は振動などによる短期的な短絡であるレアショートとみなし、図４（ハ）に示すように診断信号の異常状態が継続的に出力される場合には、ＩＰＳ（１０４）と負荷（１０５）間の電線オープンなどによるその他故障と判定される。
さらに、特定回数の診断信号を検知し故障と判定した後に、制御部（１１１）内の駆動信号出力手段（１２０）により駆動出力を直ちに停止し、２次的な異常状態の発生を防止する。
【００２５】
さらにまた、制御部（１１１）には、ワーニングランプやブザーなどの報知手段（１１２）が設けられている。
電源分配装置（１０２）には複数のＩＰＳ（１０４）が使用されているので、報知手段（１１２）は図５に示すように、スタートコードに続いて、異常が発生したＩＰＳ（１０４）のコードを示すととに、そのコードに続いて、故障原因を示す故障モードコードも送出する。
なお、上記の自動車電源システムの自動車電源診断装置は、自動車の運転中は当然常時作動しているが、例えば特定のスイッチが投入された場合に、故障モードになり各ＩＰＳ（１０４）を駆動させて診断信号を検知して、事前に異常状態の発生を検知できるようになっている。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のうち請求項１の自動車電源診断装置によれば、検出手段が検出したＩＰＳの出力する診断信号の異常状態繰り返し周期と記憶手段に記憶された予め定められた状態の異常状態繰り返し周期のデータとを比較することによって、異常状態の推定を容易に行うことが可能となり、故障対策のメンテナンス性が大幅に向上する。
【００２７】
本発明の請求項２の自動車電源診断装置によれば、故障と判断された場合には、駆動信号出力手段の駆動信号の出力を停止するので、２次的な異常状態の発生を防止することができる。
【００２８】
本発明の請求項３の自動車電源診断装置によれば、記憶手段に記憶されたデータは、ＩＰＳと負荷との間の所定位置の電線を強制的に短絡させたときに得られた実測されたデータであるので、検出手段が検出したＩＰＳの出力する診断信号の異常状態繰り返し周期を前記の実測されたデータと比較することにより確実に短絡等の発生箇所を特定することが可能となる。
【００２９】
本発明の請求項４の自動車電源診断装置によれば、制御手段は特定のスイッチが投入された場合に故障表示モードへと移行し、故障個所を示すコードを送出するので、例えば電源分配装置内にある複数のＩＰＳのどのＩＰＳがどのような故障を検出したのかを確実に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の自動車電源診断装置の一実施の形態を自動車電源システムに用いた例を示すブロック図である。
【図２】 図１の自動車電源診断装置の主要部を示すブロック図である。
【図３】 短絡電流の違いによる診断信号のパターンをす説明図である。
【図４】 短絡電流の違いによる診断信号のパターンを示す説明図である。
【図５】 故障モードの報知コードの一例を示す説明図である。
【図６】 従来の自動車電源システムの一例を示すブロック図である。
【図７】 従来の自動車電源システムの他の一例を示すブロック図である。
【図８】 ＩＰＳの動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 自動車電源システム
１００ バッテリー
１０１ メインヒューズ
１０２ 電源分配装置
１０４ インテリジェントパワースイッチ（ＩＰＳ）
１０５ 負荷
１１１ 制御部
１１２ 報知手段
１２０ 駆動信号出力手段
１２１ 診断信号検出手段
１２２ 記憶手段
１４１ 電線
１４２ 電線
１４４ 電線

Claims (4)

1. 駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、前記駆動信号出力手段よりの駆動信号に基づいて負荷を駆動するとともに異常状態を検出した場合に診断信号を出力するインテリジェントパワースイッチと、前記インテリジェントパワースイッチの出力する診断信号の異常状態継続時間、異常状態繰り返し周期を検知する検出手段と、予め定められた状態の異常状態継続時間、異常状態繰り返し周期を記憶する記憶手段を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出された診断信号の異常状態繰り返し周期と前記記憶手段に記憶されたデータを比較して故障箇所の推定を行うことを特徴とする自動車電源診断装置。
2. 制御手段は、検出手段で検出された診断信号の異常状態繰り返し周期と記憶手段に記憶されたデータを比較して故障箇所の推定を行い、故障と判断された場合には、駆動信号出力手段の駆動信号の出力を停止することを特徴とする請求項１に記載の自動車電源診断装置。
3. 記憶手段に記憶されたデータは、インテリジェントパワースイッチと負荷との間の所定位置の電線を強制的に短絡させたときに得られたデータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車電源診断装置。
4. 制御手段は故障箇所を報知する報知手段を有し、特定のスイッチが投入された場合に故障表示モードへと移行し、故障箇所を示すコードを送出することを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の自動車電源診断装置。

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