JP2009298260A - 異常電流検出装置および異常電流検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出できる異常電流検出装置および異常電流検出方法を提供する。
【解決手段】電線２５に異常な電流が流れていることを検出する異常電流検出装置２０は、半導体スイッチ２２、半導体スイッチ駆動回路２４、電線２５に流れる電流を検出する電流検出回路２６、及び半導体スイッチ駆動回路２４を駆動制御する制御部３０を備える。制御部３０のＣＰＵ３２は、メモリ３３に格納されたプログラムに従ってレアショート検出処理を実行し、所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）に基づき、レアショートの発生により電線２５に異常な電流が流れているか否かを判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される電線、特に電源と負荷を接続する電線に異常電流が流れていることを検出する異常電流検出装置に関する。

一般に、自動車等の車両においては、電源と負荷を接続する電線に連続的に過大な電流が流れた場合、即ちデッドショート時には、ヒューズ等の過電流保護機能が動作し、回路を遮断することで、電線の損傷を防止、即ち電線保護をすることができる。

しかし、断続的な異常電流が流れた場合、即ちレアショート 時には、ヒューズ等の過電流保護機能が動作しないことがある。

このようなレアショート発生時には、電線とボディの接触部（車両の振動や熱により電線被覆が損傷し、ボディ間等で短絡している箇所）が局所的に発熱し、熱が蓄積され、電線が発煙、発火し、車両火災の原因となる場合がある。

このような問題を解決するため従来技術として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されたレアショート判断装置は、自動車用電気回路に流れる電流が電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する判断装置を備え、電流の大きさに応じた検出信号、検出信号のオン時間、オフ時間に関係するパラメータの累積値を、所定時間毎に算出し、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する。
特開２００２−８４６５４号公報

ところで、上記特許文献１に開示された従来技術では、電源と負荷を接続する電線に流れる電流を検出し、検出した電流値が、予め定めた所定閾値以上に流れたか否かで、レアショート発生を判断する方式である。しかし、レアショートの発生時に電線に流れる電流の大きさは様々であり、検出した電流値が予め定めた所定閾値を超えない場合がある。このような、検出した電流値が予め定めた所定閾値を超えない場合にも、接触部の局所的な発熱により、電線が発煙、発火し、車両火災の原因となる場合がある。つまり、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出できないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出できる異常電流検出装置および異常電流検出方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明に係る異常電流検出装置は、車両に搭載される電線に異常な電流が流れていることを検出する車両の異常電流検出装置において、前記電線に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出した電流の所定時間毎の電流の変化量を算出する電流変化量算出手段と、前記電流の変化量に基づき、前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記電流変化量算出手段により算出した電流変化量に対して演算処理を行う演算手段を有し、前記演算手段により演算した値に基づき、前記判定手段が前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記演算手段は前記電流変化量算出手段で算出した所定時間当たりの電流変化量に対し、任意に指定した前記電流変化量の発生頻度を記憶する発生量記憶手段を備え、前記判定手段は、前記発生量記憶手段により記憶された値が、所定の閾値を越えた場合に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記発生量記憶手段は、前記電流変化量算出手段により算出した電流変化量の大きさに応じて分けられた複数のカウンタで、所定時間当たりの前記電流変化量が算出される回数をそれぞれ計数する計数手段であり、前記判定手段は、前記複数のカウンタのいずれかにより計数された値が、所定の閾値を越えた場合に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記計数手段は、前記複数のカウンタのうち、特定の電流変化量に対応する少なくとも一つのカウンタに対して、所定時間毎に前記回数を重み付けとして任意数を乗じて計数させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明に係る異常電流検出装置は、所定の条件において、すでに計数された計数値を減少させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明に係る異常電流検出装置は、車両に搭載される各負荷の制御状態を検出できる場合、その制御により負荷の電流変化が生じるタイミングにおいて、前記計数手段による計数を停止、または、前記各負荷の電流変化量に対応するカウンタの計数手段のみ計数を停止することを特徴とする。

請求項８に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記計数手段により計数された計数値を所定の検出期間毎、もしくは、所定のタイミングで、リセットすることを特徴とする。

請求項９に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記判定手段として、前記計数手段により計数された計数値が前記所定の閾値をある一定時間連続して越えた時に、前記電線に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記計数手段として、前記複数のカウンタでそれぞれ計数された値のうち、少なくとも２つの計数された値を積算する積算手段をさらに備え、前記判定手段は、前記積算手段により積算された値が、所定の閾値を越えた場合に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記積算手段は複数あって、積算する積算値のうち、少なくとも一つの積算値を重み付けとして任意数を乗じて積算することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記積算手段により積算された積算値を所定の検出期間毎、もしくは、所定のタイミングで、リセットすることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明に係る異常電流検出装置は、前記判定手段として、前記積算手段により積算された積算値が前記所定の閾値をある一定時間連続して越えた時に、前記電線に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明に係る異常電流検出方法は、車両に搭載される電線に異常な電流が流れていることを検出する車両の異常電流検出装置において、電線に流れる電流を検出し、検出した電流の所定時間当たりの電流の変化量を算出して、前記電流の変化量に基づき、前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明に係る異常電流検出方法は、さらに前記電流変化量に基づき演算処理をして、前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定することを特徴とする。

本発明によれば、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出できる。

本発明に係る異常電流検出装置の特徴は、車両に搭載される電線に流れる電流を検出し、検出した電流の所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）に基づき、レアショートの発生により電線に異常な電流が流れているか否かを判定する点にある。

本発明者らは、次のような点に着目して本発明を着想するに至った。
（１）電線の絶縁被覆が剥がれた部分と車両ボディとが、例えば、車両走行時の振動によって接触することにより、不規則であるが断続的に発生するいわゆるレアショートの発生検出は、電線に流れる電流の大きさを検出するだけでは、精度良く行えない。

（２）レアショートの発生時には、所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）が大きい電流が電線に流れる。

（３）レアショートは、その繰り返しにより電線に、熱が蓄積され、電線が発煙、発火し、車両火災の原因となる場合がある。

そこで、まず車両の通常負荷電流とレアショート電流について、図１１に基づいて説明する。

図１１の波形１はランプの起動後に電線に流れる電流の波形を、波形２はモータ起動後に電線に流れる電流の波形をそれぞれ示す。また、波形３は、レアショート発生時に電線に流れる電流の一例を示す。この波形３は、電流の変化量が立ち上がり、立下り共に早い。つまり、レアショート発生時の波形３には、電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）が大きな成分が、多く含まれるという特徴のあることが分かる。また、このようなレアショート発生時の波形３は、不規則であるが断続的に繰返し発生する。

このようなレアショートが繰り返し発生すると、図１２の線４で示すように、電線の絶縁被覆に熱が蓄積されて、電線温度が次第に上昇していき、その温度が線５で示す電線限界温度を越えて、電線が損傷するような事態になる。また、局所的に発熱し、熱が蓄積され、電線が発煙、発火し、車両火災の原因となる場合がある。

通常の負荷電流と代表的なレアショート発生時の電流について、図１３乃至図１５に基づいて更に詳しく説明する。

図１３（Ａ）に示すように、ランプを起動した際の負荷電流は、ランプラッシュ電流が流れた後、なだらかに立下がる。また、ランプのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御中には、図１３（Ａ）の一部を拡大した図１３（Ｂ）で示すように、負荷電流は周期的に変化する。

モータを起動した際の負荷電流は、図１４（Ａ）で示すように、駆動過渡電流が流れた後、なだらかに立下がる。このとき、図１４（Ａ）の一部を拡大した図１４（Ｂ）で示すように、電流リップル（ブラシノイズ）が発生する。
また、レアショート発生時の電流には、図１５（Ａ）で示すような断続的ショートによる断続的な電流変化と、図１５（Ａ）の一部を拡大した図１５（Ｂ）や図１８で示すような、機械的振動やアーク放電等によるショート部開離時の特徴的な電流変化とが現れる。

図１６は、ランプ起動後に検出される電流から算出した所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）を符号６で、モータ起動後に検出される電流から算出した所定時間当たりの電流の変化量を符号７で、そして、レアショート発生時に検出される電流から算出した所定時間当たりの電流の変化量を符号８でそれぞれ示している。図１６から、レアショート発生時の電流波形には、大きな値の電流の変化量が存在するということが分かる。

図１７には、半導体スイッチを例えば５０Ｈｚの周期でオン、オフさせて、ランプなどの負荷をＰＷＭ制御している際における、所定時間当たりの電流の変化量を示している。図１７に示すように、符号９で示すようなＰＷＭ制御による大きな値の電流の変化量が例えば５０Ｈｚの周期で現れている。また、符号１０で示すようなレアショートによる大きな値の電流の変化量が例えば１０Ｈｚの周期で現れている。そして、図１８には、機械的振動やアーク放電等によりショート部開離時にランダムな電流変化が頻繁に発生することを示している。

このような点に着目し、本発明では、所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）を監視し、レアショート発生時の特徴的な電流波形を検出することにより電線に異常な電流が流れているか否かを判定するようにしている。

次に、本発明を具体化した第一実施形態を、図面に基づいて説明する。
本発明の第一実施形態に係る異常電流検出装置１０を図１に基づいて説明する。
図１は第一実施形態に係る異常電流検出装置１０の概略構成を示している。

この異常電流検出装置１０は、自動車等の車両に搭載され、操作スイッチ（図示省略）の操作に応じてオン、オフする図示を省略したバッテリ（電源）から負荷１１へのバッテリ電源（電源電圧+Ｂ）の供給、遮断を行う半導体スイッチ１２を備えた電源供給装置の一部を構成しており、例えば電気接続箱１３内に設けられている。

図１に示す異常電流検出装置１０は、半導体スイッチ１２の他に、半導体スイッチ１２をオフ、オフさせる半導体スイッチ駆動回路１４と、半導体スイッチ１２と負荷１１との間の電線１５に流れる電流（負荷電流）を検出する電流検出回路１６と、電流検出回路１６で検出した結果から、電線１５に流れる所定時間当たりの電流の変化量を算出する電流変化量算出回路１７と、電流変化量算出回路１７の結果を演算処理する演算回路１８と、電流の変化量もしくは、演算処理の結果から、異常な電流が流れているか否かを判定する判定回路１９とを備えている。

一般的なＩ−Ｖ（電流−電圧）変換回路等により、電線１５に流れる電流を検出する。この検出した結果から、微分回路や、各種フィルタ回路などで構成された電流変化量算出回路１７により、特定の周波数成分をもつ電流の変化量を検出し、その検出した電流変化量検出結果に基づき、判定回路１９により、電線１５に異常な電流が流れていつか否かを判断する。ここで、所定の周波数成分に対応するために、電流変化量算出回路は、複数あると、精度の良いレアショートの検出が可能となる。

さらに、電流変化量を検出した後、積分回路などの演算回路により、レアショートの事象の発生頻度を求めることにより、精度の良いレアショート事象の検出や、誤検出を防ぐことが可能となる。

本発明の第二実施形態に係る異常電流検出装置２０を図２乃至図１０に基づいて説明する。

図２は第二実施形態に係る異常電流検出装置２０の概略構成を示している。
この異常電流検出装置２０は、自動車等の車両に搭載され、操作スイッチ（図示省略）の操作に応じてオン、オフされて、図示を省略したバッテリ（電源）から負荷２１へのバッテリ電源（電源電圧+Ｂ）の供給、遮断を行う半導体スイッチ２２を備えた電源供給装置の一部を構成しており、例えば電気接続箱２３内に設けられている。

図２に示す異常電流検出装置２０は、半導体スイッチ２２の他に、半導体スイッチ２２をオフ、オフさせる半導体スイッチ駆動回路２４と、半導体スイッチ２２と負荷２１との間の電線２５に流れる電流（負荷電流）を検出する電流検出回路２６と、半導体スイッチ駆動回路２４を駆動制御する制御部３０とを備えている。

制御部３０のＣＰＵ３２は、メモリ３３に格納されたレアショート検出処理のプログラムに従って、レアショート検出処理を実行する。

ＣＰＵ３２の実行するレアショート検出処理を、図３および図４に基づいて説明する。
図３が検出処理全体を説明したフローチャートであり、図４が発生頻度算出部をさらに詳細に説明したワークフローである。

このレアショート検出処理では、ＣＰＵ３２は、電流検出回路２６で検出され、Ａ／Ｄ変換器３１でディジタル信号に変換された電流信号を所定時間毎に取り込んで、所定時間毎の電流値をサンプリングする（ステップＳ１０１）。

このステップＳ１０１では、図５に示すような電流波形４０の電流が電線２５に流れている場合、電流検出回路２６で検出される電流をＡ／Ｄ変換器３１でディジタル信号に変換して、所定時間毎に取り込むことにより、電流値ｄ１、ｄ２、ｄ３、・・・をサンプリングする。また、図５に示すように、電流波形４０に続いて電流波形４１の電流が電線２５に流れる場合、電流値ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３、・・・もサンプリングされる。このようにして、所定時間当たりに電流値をリアルタイムでサンプリングする。

図２に示す電流検出回路２６、Ａ／Ｄ変換器３１およびステップＳ１０１での処理が、電線に流れる電流を検出する電流検出手段に相当する。

次に、ステップＳ１０１で所定時間毎にサンプリングした電流値から、所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）を算出する（ステップＳ１０２）。

このステップＳ１０２では、サンプリングした電流値の今回値（例えば電流値ｄ２）と前回値（電流値ｄ１）の差分を求め、これら２つの値から、所定時間での電流の変化量Ｘ（ｄｉ／ｄｔ）、つまり、電流波形の傾きを所定時間毎に算出する。このステップＳ１０２での処理が、電流変化量算出手段に相当する。

次に、ステップＳ１０３からステップＳ１０６では、より精度よくレアショートを検出するために、算出された電流の変化量（Ｘ）に対して、演算処理を行う。

まず、ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出される電流の変化量をその大きさに応じて分けて検出し、それぞれの電流変化量の大きさが発生した事象の発生頻度を算出する。

図３では、電流の変化量の大きさをＣＡＳＥ１〜４（ステップＳ１０３ａ〜ステップＳ１０３ｄ）の４段階に分けて検出する場合であり、ＣＡＳＥ１では電流の変化量の大きさがＡより小さい場合を検出し、ＣＡＳＥ２では電流の変化量の大きさがＡ以上でかつＢより小さい場合を検出し、ＣＡＳＥ３では電流の変化量の大きさがＢ以上でかつＣより小さい場合を検出し、ＣＡＳＥ４では電流の変化量の大きさがＣ以上の場合を検出する。

また図４では、ステップＳ１０３の各ＣＡＳＥ(ステップＳ１０３ａ〜ステップＳ１０３ｄ)の詳細なフローを説明する。具体例として、ステップＳ１０３ｂのＣＡＳＥ２について説明する。

電流変化量Ｘを算出した場合、まず、メモリ３３に保存されているＣＡＳＥ２の現在のカウンタ値を読み込む（ステップＳ２０１）、次に、算出した電流変化量ＸがＣＡＳＥ２で対象としている電流変化量Ａ≦Ｘ＜Ｂであるか判定を行なう。ＣＡＳＥ２で対象としている場合、読み出したカウンタ値にある一定の量を加算する（ステップＳ２０３）。また、対象としていない場合は、読み出したカウンタ値に対してある一定の量を減算する（ステップＳ２０４）。

また、この加算および、減算する際に、重み付けを行なうことでも、より精度よくレアショートの事象を検出することが可能となる。そして、加算もしくは減算した値を最後にメモリ３３に保存する（ステップＳ２０５）。

この一連の演算処理をその他のＣＡＳＥ（ステップ１０３ａ、１０３ｃ、１０３ｄ）について行なう。各ＣＡＳＥの詳細なフローは図４と同様となる。またここで、図３のように各ＣＡＳＥ(各ステップ)の処理は、ＣＡＳＥ１（ステップＳ１０３ａ）→ＣＡＳＥ２（ステップＳ１０３ｂ）→ＣＡＳＥ３（ステップＳ１０３ｃ）→ＣＡＳＥ４（ステップＳ１０３ｄ）を順次行なうフローになっているが、この各処理を並列に処理することも可能である。

次に、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で検出したそれぞれＣＡＳＥの電流変化の事象の発生頻度に対して、レアショート発生時の電流変化量に相当するものに重み付けを行なう。なお、レアショート発生時の電流変化量に相当するものは予め、メモリ３３等に設定しておくことも可能である。

この重み付けは、ステップＳ１０３で所定時間当たりの電流の変化量の発生頻度に対して任意の値を乗じることによって行うことができる。例えば、ＣＡＳＥ１の電流変化量が１回発生した場合のカウント値に乗じる値を１とし、ＣＡＳＥ４の電流変化量が１回発生した場合のカウント値に乗じる値を５とすることなどで、ＣＡＳＥ４の電流変化量が発生した場合を精度良く検出することが可能となる。

また、当然ながら、図３では電流の変化量を４つに分けているが、電流の変化量をさらに細かく分け、それぞれの電流変化量を検出するほどレアショートの事象を精度良く検出することが可能となる。一例として、図６に示すように算出した電流の変化量をその大きさに応じて１６段階（１６のクラス）に分けた場合の実際の検出結果を示す。「クラス１」から「クラス１６」の１６個のカウンタ３４で、所定時間毎の電流の変化量が算出される回数をそれぞれカウントする。さらにここでは、１６個のカウンタのうち、特定の電流の変化量に対応する少なくとも一つのカウンタに対して、対応する特定の電流の変化量が算出される毎に、算出される回数を重み付けしてカウントさせる。例えば、上述したレアショート発生時の電流波形に特徴的な大きな値の電流の変化量（特定の電流の変化量）に対応する「クラス５」〜「クラス８」のカウンタでは、最も大きな重み（例えば「５」）を乗じてカウントさせる。その他のクラスの各カウンタでは、対応する大きさの電流の変化量が算出されると、「クラス５」〜「クラス８」のカウンタでの重み「５」より小さい値で重み付けしてカウントし、或いは、重み付けをせずに回数「１」をカウントする。

そして、次のステップＳ１０５では、各ＣＡＳＥのカウンタ値に対して重み付けのために乗算したカウンタ値を積算する。

このステップＳ１０５での積算方法は、レアショート発生時の電流波形に特徴的な大きな値の電流の変化量（特定の電流の変化量）に対応するカウント値をそれぞれ積算することになる。例えば、ＣＡＳＥ１〜４場合、レアショート発生時の電流波形に特徴的な電流の変化量に対応するものがＣＡＳＥ２とＣＡＳＥ３のカウンタであれば、ＣＡＳＥ２とＣＡＳＥ３でカウントしたカウント値を積算することになる。

また、この積算方法は、レアショート発生時に対応した電流の変化量のみの検出ならず、レアショート以外の事象、例えば、ランプの点灯時やモータの駆動時などの制御状態も検出することもできる。この制御状態を検出することで、レアショートの事象が起こっているのか、それとも、その他の事象が起きているのか判別でき、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出することができる。

また、当然、図５のように電流の変化量を細かく分け、それぞれの電流変化量を検出するほど、また、ステップＳ１０５の積算工程を様々な事象ごとに複数用意するほど、さらには積算値に対して、さらに重み付けを行うことによっても、レアショートの事象を精度良く検出することが可能となる。

次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で積算された積算値が所定の閾値を超えたか否かを判定する。

積算値が閾値を越えない場合、つまりステップＳ１０６の判定結果がＮｏの場合には、再度、電流検出に戻る。

一方、積算値が閾値を超えた場合、つまりステップＳ１０６の判定結果がＹｅｓになった場合には、ステップＳ１０７に進み、電線５に異常な電流が流れていると判定し、負荷への電力供給を遮断する。このとき、ＣＰＵ３２は、半導体スイッチ２２の制御を停止させるための指令を半導体スイッチ駆動回路２４へ出力する。これにより、半導体スイッチ駆動回路２４が半導体スイッチ２２の制御を停止状態にし、負荷２１への電力供給が遮断される。

このステップＳ１０６での判定は、次のような方法でなされる。
例えば、積算値が閾値を一旦超えた場合に、電線２５に異常な電流が流れていると判定する。或いは、図８に示すように、積算値が閾値５０をある一定時間連続して越えた場合に、電線２５に異常な電流が流れていると判定する。

このようなレアショート検出処理を実行することにより、レアショート発生の誤検出を防止することができ、負荷２１への電力供給を遮断することができる。

具体的には、第二実施形態に係る異常電流検出装置２０では、上記従来技術のように検出した電流値に基づいてレアショートを検出する方式ではなく、所定時間当たりの電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）に基づき、レアショートの発生により電線に異常な電流が流れているか否かを判定する。そのため、断続的に繰り返されてレアショートが発生する事象は、その発生時に電線に流れる電流の大きさは様々であるが、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出できるので、正常な電流を誤ってレアショートと検出して負荷への電力供給を遮断する可能性が低い。

また、ステップＳ２０３で重み付けを行なう場合、重み付けする値と、ステップＳ２０４でカウント値を減算させる減算量とは、次のように設定される。例えば、正常な電流が流れている場合にステップＳ１０６での積算値が閾値（図７，８に示す閾値５０）を超えないように、かつレアショートが繰り返し発生する場合に積算値が閾値を超えるように、重み付けする値と減少量とを設定する。

このような設定により、レアショートが断続的に発生して、図１１に示すようなレアショート発生時の波形３が断続的にかつ繰り返し発生するような場合、ステップＳ１０５で積算された積算値が図８の線５２(図中のカウンタ値と整合必要)で示すように右肩上がりに上昇し、やがて閾値５０を超える。これにより、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出して、負荷２１への電力供給を遮断することができる。

また、負荷、例えばターンランプに図７の波形５１で示すような通常の電流が流れており、レアショートが発生していない場合、対応する電流の変化量が算出されないカウンタのカウンタ値を減少させることにより、ステップＳ１０５で積算された積算値が右肩上がりに上昇せず、閾値５０を超えることはない。これにより、負荷に正常な電流が流れている場合に、積算値が閾値５０を超えて、負荷への電力供給を誤って遮断してしまうような誤遮断を確実に防止できる。

また、上記ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６において、図１７および図１８で説明したように負荷（ランプ、モータ）を制御している場合（電流の制御時、または制御中）、あらかじめ負荷を制御した時の電流の変化量をメモリ等に記憶しておき、負荷を駆動する際には、その電流の変化量をカウントしないように、すでにカウントした値を保持する。

具体的には、負荷をＰＷＭ制御する場合、半導体スイッチ２２を周期的に、例えば５０Ｈｚの周期でオン、オフさせるＰＷＭ制御信号５３（図９参照）がオンからオフおよびオフからオンになるタイミングで、図１０の符号５４で示すような大きな値の電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）が現れる。このようなＰＷＭ制御に起因して生じる大きな値の電流の変化量については、この大きな値の電流の変化量が算出される毎に対応するカウンタでカウントし、このカウント値を含む積算値が閾値５０を超えると、上記誤遮断が生じてしまう。そこで、あらかじめ発生することが分かっているＰＷＭ制御に起因して生じる大きな値の電流の変化量については、その変化量が算出される毎にカウントせずに、各カウンタでのカウントを停止するようにする。このカウントされた値の保持は、ＰＷＭ制御時のみならず、ランプの点灯、消灯時、モータの駆動、停止時においても適用することができる。さらに言うと、制御により、あらかじめ電流変化が発生することが分かっているものであれば、どのようなものにでも適用できる。また、負荷が制御されたことを検出して、検出した負荷の電流変化量をキャンセルするようにカウントした値を減少するように制御することも可能である。

これにより、ＰＷＭ制御中においても、様々な態様で発生するレアショートを精度良く検出でき、レアショートを誤って検出して負荷への電力供給を誤って遮断する誤遮断を確実に防止できる。

なお、上記第一実施形態および第二実施形態では、カウント値もしくは積算値が所定の閾値を超えるか否かを常時監視して、リアルタイムでレアショートを検出するようにしているが、本発明はこれに限定されない。

所定の検出期間内で、図３に示す上記ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０７を実行し、所定の検出期間が経過する毎や、レアショートに相当する電流変化量が検出されるタイミングで、各カウンタでのカウント値若しくは積算値をリセットするように制御することも可能である。このような構成をとることによって、ある時間が経過する毎に計数や積算をしなおすので、処理の簡易化、効率化を図ることが可能となる。

第一実施形態に係る異常電流検出装置の概略構成を示すブロック図。 第二実施形態に係る異常電流検出装置の概略構成を示すブロック図。 レアショート検出処理全体を説明するためのフローチャート。 図３に示すレアショート検出処理における発生頻度算出を詳細に説明するためのワークフロー。 電流値のサンプリングを説明するための説明図。 図３，図４の説明に用いる説明図。 図３，図４の説明に用いる説明図。 図３，図４の説明に用いる説明図。 ＰＷＭ制御中でのレアショート検出処理に用いる説明図。 ＰＷＭ制御中でのレアショート検出処理に用いる説明図。 通常負荷電流とレアショート電流の説明図。 レアショートによる電線温度の上昇を示す説明図。 （Ａ）はランプを起動した際の電流を示す波形図、（Ｂ）は図１１（Ａ）の一部拡大図。 （Ａ）はモータを起動した際の電流を示す波形図、（Ｂ）は図１２（Ａ）の一部拡大図。 （Ａ）はレアショート発生時の電流を示す波形図、（Ｂ）は図１３（Ａ）の一部拡大図。 ランプ起動後における所定時間毎の電流の変化量（ｄｉ／ｄｔ）、モータ起動後における電流の変化量、およびレアショート発生時における電流の変化量をそれぞれ示す説明図。 ＰＷＭ制御による大きな値の電流の変化量と、レアショートによる大きな値の電流の変化量とを示す説明図。 ショート部開離時にランダムな電流変化が頻繁に発生することを示す説明図。

符号の説明

１０、２０：異常電流検出装置
１１、２１：負荷
１２、２２：半導体スイッチ
１５、２５：電線
１６、２６：電流検出回路
１７：電流変化量算出回路
１８：演算回路
１９：判定回路
３０：制御部

Claims (15)

1. 車両に搭載される電線に異常な電流が流れていることを検出する車両の異常電流検出装置において、
   前記電線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出した前記電流の所定時間当たりの電流の変化量を算出する電流変化量算出手段と、
   前記電流の変化量に基づき、前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする異常電流検出装置。
2. 前記電流変化量算出手段により算出した前記電流変化量に対して演算処理を行う演算手段を有し、前記演算手段により演算した値に基づき、前記判定手段が前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の異常電流検出装置。
3. 前記演算手段は、前記電流変化量算出手段で算出した所定時間当たりの電流変化量に対し、任意に指定した前記電流変化量の発生頻度を記憶する発生量記憶手段を備え、前記判定手段は、前記発生量記憶手段により記憶された値が、所定の閾値を越えた場合に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする請求項２に記載の異常電流検出装置。
4. 前記発生量記憶手段は、前記電流変化量算出手段により算出した前記電流変化量の大きさに応じて分けられた複数のカウンタで、所定時間当たりの前記電流変化量が算出される回数をそれぞれ計数する計数手段であり、前記判定手段は、前記複数のカウンタのいずれかにより計数された値が、所定の閾値を越えた場合に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする請求項３に記載の異常電流検出装置。
5. 前記計数手段は、前記複数のカウンタのうち、特定の電流変化量に対応する少なくとも一つのカウンタに対して、所定時間毎に前記回数を重み付けとして任意数を乗じて計数させることを特徴とする請求項４に記載の異常電流検出装置。
6. 前記計数手段は、所定の条件において、すでに計数された計数値を減少させることを特徴とする請求項４乃至５に記載の異常電流検出装置。
7. 前記計数手段は、車両に搭載される各負荷の制御状態を検出できる場合、その制御により負荷の電流変化が生じるタイミングにおいて、前記計数手段による計数を停止、または、前記各負荷の電流変化量に対応するカウンタの計数手段のみ計数を停止することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一つに記載の異常電流検出装置。
8. 前記計数手段により計数された計数値を所定の検出期間毎、もしくは、所定のタイミングで、リセットすることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の異常電流検出装置。
9. 前記判定手段は、前記計数手段により計数された計数値が前記所定の閾値をある一定時間連続して越えた時に、前記電線に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一つに記載の異常電流検出装置。
10. 前記計数手段は、前記複数のカウンタでそれぞれ計数された値のうち、少なくとも２つの計数された値を積算する積算手段をさらに備え、前記判定手段は、前記積算手段により積算された値が、所定の閾値を越えた場合に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする請求項４乃至９に記載の異常電流検出装置。
11. 前記積算手段は複数あって、積算する積算値のうち、少なくとも一つの積算値を重み付けとして任意数を乗じて積算することを特徴とする請求項１０に記載の異常電流検出装置。
12. 前記積算手段により積算された積算値を所定の検出期間毎、もしくは、所定のタイミングで、リセットすることを特徴とする請求項１０乃至１１のいずれか一つに記載の異常電流検出装置。
13. 前記判定手段は、前記積算手段により積算された積算値が前記所定の閾値をある一定時間連続して越えた時に、前記電線に異常な電流が流れていると判定することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の異常電流検出装置。
14. 車両に搭載される電線に異常な電流が流れていることを検出する車両の異常電流検出装置において、
    前記電線に流れる電流を検出し、検出した電流の所定時間当たりの電流の変化量を算出し、
    前記電流の変化量に基づき、前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定することを特徴とする異常電流検出方法。
15. さらに前記電流の変化量に基づき演算処理をして、前記電線に異常な電流が流れているか否かを判定することを特徴とする請求項１４に記載の異常電流検出方法。

Images