JP6579382B2 - 断線検知回路及び電気接続箱 - Google Patents

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Description

本明細書に記載された技術は、断線検知回路及び電気接続箱に関する。
従来、自動車等の車両には、内部に電気回路が収容された電気接続箱が搭載されており、この種の電気接続箱には、外部のグランド（ボディアース等）と接続される複数のグランド端子を備えるものが知られている。
特許文献１の電磁負荷制御装置は、ソレノイド側のパワーグランド線に接続されたパワーグランド端子と、制御回路側のロジックグランド線に接続されたロジックグランド端子とを備えている。パワーグランド端子とロジックグランド端子とは、双方向のＥＳＤ用ダイオードを介して接続されている。また、パワーグランド線及びロジックグランド線のそれぞれに電圧シフトが接続されており、パワーグランド側において、電圧シフトを介する配線と電圧シフトを介さない配線とをスイッチで切り替えてそれぞれのコンパレータ出力を見ることにより、断線検出が行われる。
特開２０１５−１３６０７８号公報
ところで、特許文献１では、電圧シフトを介する配線と電圧シフトを介さない配線とをスイッチで切り替えてコンパレータ出力を見ることにより断線検出を行う構成であるため、電圧シフトの切り替えのためのスイッチ、コンパレータ等の部品が必要になり、断線検知の構成が複雑になるという問題がある。
本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、断線検知の構成を簡素化することを目的とする。
本明細書に記載された断線検知回路は、グランド接続端子及び入力端子を有する制御部と、前記グランド接続端子に接続される導電路としての制御側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第１外部接続端子と、前記制御側グランドラインよりも通電電流が大きい導電路としてのパワー側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第２外部接続端子と、前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間を接続する第１バイパスラインの電力方向を一方に規制し、かつ、前記第１バイパスラインを通る電力に応じた検知信号を前記入力端子に出力するトランジスタと、を備え、前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間は、前記第１バイパスラインと並列に配された第２バイパスラインで接続されており、第２バイパスラインは、前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間について、前記第１バイパスラインの電力方向と同じ側に電力を送り、反対方向を規制するダイオードが接続されている。
断線や端子間の接続不良等により、第１外部接続端子又は第２外部接続端子が外部のグランドに接続されない場合、制御側グランドライン又はパワー側グランドラインがグランドに対してオープンの状態となる。本構成によれば、制御側グランドラインとパワー側グランドラインとの間を接続する第１バイパスラインを通る電力は、電力方向が一方に規制されているため、オープンの状態のグランドラインに対して他方のグランドラインを使用してグランドをとることができる。また、第１バイパスラインを電力が通ると、トランジスタから電力に応じた検知信号が制御部の入力端子に出力されるため、制御部は、入力端子から入力された検知信号により断線等を検知することができる。これにより、例えば回路の切り替え等を行わなくても断線の検知が可能になるため、回路構成を簡素化することが可能になる。
また、第１バイパスラインのトランジスタだけでなく、第２バイパスラインのダイオードに通電することで、第２バイパスラインがない構成と比較して制御側グランドラインとパワー側グランドラインとの間に送る電力を大きくすることが可能になる。
本明細書に記載された断線検知回路は、グランド接続端子及び入力端子を有する制御部と、前記グランド接続端子に接続される導電路としての制御側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第１外部接続端子と、前記制御側グランドラインよりも通電電流が大きい導電路としてのパワー側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第２外部接続端子と、前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間を接続する第１バイパスラインの電力方向を一方に規制し、かつ、前記第１バイパスラインを通る電力に応じた検知信号を前記入力端子に出力するトランジスタと、を備え、前記トランジスタは、前記制御側グランドラインから前記パワー側グランドラインに向かう方向の電力は許容し、これとは反対方向の電力は規制する。
断線や端子間の接続不良等により、第１外部接続端子又は第２外部接続端子が外部のグランドに接続されない場合、制御側グランドライン又はパワー側グランドラインがグランドに対してオープンの状態となる。本構成によれば、制御側グランドラインとパワー側グランドラインとの間を接続する第１バイパスラインを通る電力は、電力方向が一方に規制されているため、オープンの状態のグランドラインに対して他方のグランドラインを使用してグランドをとることができる。また、第１バイパスラインを電力が通ると、トランジスタから電力に応じた検知信号が制御部の入力端子に出力されるため、制御部は、入力端子から入力された検知信号により断線等を検知することができる。これにより、例えば回路の切り替え等を行わなくても断線の検知が可能になるため、回路構成を簡素化することが可能になる。
また、制御側グランドラインに接続された経路の断線の検知はパワー側グランドラインと比較して容易ではないが、本構成によれば、このような断線の検知が容易ではない制御側グランドラインに接続された経路の断線を検知することができる。
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記断線検知回路と、前記断線検知回路を収容するケースとを備える電気接続箱とする。
本明細書に記載された技術によれば、断線検知の構成を簡素化することが可能になる。
実施形態１の断線検知回路の電気的構成を示す図 断線が生じたときの電流の流れを説明する図 断線の前後のトランジスタの状態及び入力端子の入力信号の対応関係を示す図 比較例の電気的構成を示す図
＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１〜図４を参照して説明する。
電気接続箱１０は、例えば、自動車等の車両に搭載され、バッテリ等の電源ＢＡＴとグランド（例えばボディアース）との間に接続され、例えばランプ、モータ等の負荷の通断電の制御等を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）等に適用することができる。
電気接続箱１０は、断線検知回路２０と、断線検知回路２０を収容するケース１１とを備えている。断線検知回路２０は、図示しない回路基板に複数の電子部品を実装して構成されており、制御部２１と、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、コイル２３Ａ及び接点部２３Ｂを有する電磁スイッチ２３と、外部の電源ＢＡＴに接続される外部電源端子２４と、外部のグランドに接続される第１外部接続端子２５及び第２外部接続端子２６と、第１外部接続端子２５に接続される導電路である制御側グランドラインＣＬと、第２外部接続端子２６に接続される導電路であるパワー側グランドラインＰＬと、を備える。
制御部２１は、例えばマイコンからなり、例えば５Ｖの電圧の電源が入力される電源接続端子２２Ａと、制御側グランドラインＣＬに接続されるグランド接続端子２２Ｂと、断線の有無を示す検知信号が入力される入力端子２２Ｃとを備える。入力端子２２Ｃは、抵抗Ｒ２を介して電源ＢＡＴに連なる１２Ｖの電圧の電源ラインに接続されている。
電磁スイッチ２３は、コイル２３Ａの通電により、接点部２３Ｂがオンオフし、例えば接点部２３Ｂの上流側は、比較的通電電流が大きい電装品（例えばランプ等）を介して電源ＢＡＴに接続されており、下流側は、パワー側グランドラインＰＬに接続されている。
第１外部接続端子２５は、例えば導電路としての電線Ｗ１を介して外部のグランドに接続され、第２外部接続端子２６は、例えば導電路としての電線Ｗ２を介して外部のグランドに接続される。電線Ｗ２（導電路）は、電線Ｗ１（導電路）よりも通電電流の許容値が大きい太径の電線が用いられている。制御側グランドラインＣＬは、第１外部接続端子２５とグランド接続端子２２Ｂとの間を接続する導電路であり、抵抗Ｒ１の一端側に接続されており、抵抗Ｒ１の他端側は、例えば５Ｖの電圧の電源ラインに接続されている。
パワー側グランドラインＰＬ（図１の点Ａ１と第２外部接続端子２６との間）は、制御側グランドラインＣＬよりも通電電流が大きい導電路であり、一端側が第２外部接続端子２６に接続されるとともに、他端側が抵抗Ｒ３や電磁スイッチ２３の接点部２３Ｂに接続されている。抵抗Ｒ３の上流側は、１２Ｖの電源ラインに接続されている。このパワー側グランドラインＰＬは、制御側グランドラインＣＬよりも通電電流の許容値が大きい導電路が用いられている。
制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間は、互いに並列な導電路としての第１バイパスラインＢＬ１と第２バイパスラインＢＬ２とで接続されている。第２バイパスラインＢＬ２には、ダイオード２９が直列に接続されている。このダイオード２９のアノードは、制御側グランドラインＣＬに接続され、カソードは、パワー側グランドラインＰＬに接続されている。このダイオード２９により、第２バイパスラインＢＬ２は、制御側グランドラインＣＬからパワー側グランドラインＰＬへ向かう方向（図２のＤ１方向）に通電し、反対方向の通電が規制される。
ここで、例えば上記と異なり、第１バイパスラインＢＬ１及びトランジスタ２８がない断線検知回路では、図４の比較例のように、ダイオード２９により制御側グランドラインＣＬを第２バイパスラインＢＬ２を介してグランド電位に接続することができるものの、制御部２１は、断線を検知することができない。これに対して、本願の実施形態では、断線検知回路２０の第１バイパスラインＢＬ１には、図１に示すように、抵抗Ｒ４及びトランジスタ２８が直列に接続されている。
トランジスタ２８は、例えばＮＰＮ接合のバイポーラトランジスタであって、制御側グランドラインＣＬに抵抗Ｒ４を介してベースが接続され、パワー側グランドラインＰＬにエミッタが接続されている。コレクタは、制御部２１の入力端子２２Ｃに接続されている。このトランジスタ２８により、第１バイパスラインＢＬ１は、制御側グランドラインＣＬからパワー側グランドラインＰＬへ向かう方向に通電し、反対方向の通電が規制される。また、トランジスタ２８のベースが通電すると、コレクターエミッタ間が通電し、入力端子２２Ｃの電圧がパワー側グランドラインＰＬの電位に応じてロウレベルになるため、制御部２１は、入力端子２２Ｃに入力された信号により、断線の有無を検知する。
次に、断線検知回路２０の動作を説明する。
通常時、制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとは共に断線せずに第１外部接続端子２５及び第２外部接続端子２６に接続されており（図３，ＣＯＮＮＥＣＴ）、このときトランジスタ２８は、オフの状態とされている。また、制御部２１の入力端子２２Ｃは、抵抗Ｒ２を介して電源ラインに接続されているため、ハイレベルとなっている。
一方、制御側グランドラインＣＬに電気的に接続された外部の電線Ｗ１に断線Ｘ１（図２）や端子間の接続不良等が生じると、制御側グランドラインＣＬがグランドに対してオープンの状態となる。すると、トランジスタ２８のベース電位が高くなってトランジスタ２８がオンの状態となり（図３）、図２に示すように、第１バイパスラインＢＬ１をＣ１の方向に通電する。このとき、コレクターエミッタ間は通電するため、入力端子２２Ｃは、パワー側グランドラインＰＬの電位に応じたロウレベルの検知信号が入力され、制御部２１は、第１バイパスラインＢＬ１に断線等が生じていることが検知する。制御部２１は、例えば、断線の検知結果を例えば表示装置（図示しない）等に表示することで、制御側グランドラインＣＬの経路の断線や端子間の接続不良の情報（グランドオープンの情報）をユーザに報知するようにしてもよい。
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
断線検知回路２０は、グランド接続端子２２Ｂ及び入力端子２２Ｃを有する制御部２１と、グランド接続端子２２Ｂに接続される導電路としての制御側グランドラインＣＬに接続され、外部のグランドと接続可能な第１外部接続端子２５と、制御側グランドラインＣＬよりも通電電流が大きい導電路としてのパワー側グランドラインＰＬに接続され、外部のグランドと接続可能な第２外部接続端子２６と、制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間を接続する第１バイパスラインＢＬ１の電力方向を一方に規制し、かつ、第１バイパスラインＢＬ１を通る電力に応じた検知信号を入力端子２２Ｃに出力するトランジスタ２８と、を備える。
断線や端子間の接続不良等により、第１外部接続端子２５又は第２外部接続端子２６が外部のグランドに接続されない場合、制御側グランドラインＣＬ又はパワー側グランドラインＰＬがグランドＧＮＤに対してオープンの状態となる。本実施形態によれば、制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間を接続する第１バイパスラインＢＬ１を通る電力は、電力方向が一方に規制されているため、オープンの状態のグランドラインに対して他方のグランドラインを使用してグランドをとることができる。また、第１バイパスラインＢＬ１を電力が通ると、トランジスタ２８から電力に応じた検知信号が制御部２１の入力端子２２Ｃに出力されるため、制御部２１は、入力端子２２Ｃから入力された検知信号により断線等を検知することができる。これにより、例えば回路の切り替え等を行わなくても断線の検知が可能になるため、回路構成を簡素化することが可能になる。また、制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間の並列な２つのダイオード２９で双方向に電力が送られる構成と比較して、部品点数を少なくすることができる。
また、制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間は、第１バイパスラインＢＬ１と並列に配された第２バイパスラインＢＬ２で接続されており、第２バイパスラインＢＬ２は、制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間について、第１バイパスラインＢＬ１の電力方向と同じ側に電力を送り、反対方向を規制するダイオード２９が接続されている。
このようにすれば、第１バイパスラインＢＬ１のトランジスタ２８だけでなく、第２バイパスラインＢＬ２のダイオード２９に通電することで、第２バイパスラインＢＬ２がない構成と比較して制御側グランドラインＣＬとパワー側グランドラインＰＬとの間に送る電力を大きくすることが可能になる。
また、トランジスタ２８は、制御側グランドラインＣＬからパワー側グランドラインＰＬに向かう方向の電力は許容し、これとは反対方向の電力は規制する。
制御側グランドラインＣＬに接続された経路の断線の検知はパワー側グランドラインＰＬと比較して容易ではないが、本実施形態によれば、このような断線の検知が容易ではない制御側グランドラインＣＬに接続された経路の断線を検知することができる。
また、パワー側グランドラインＰＬを含む導電路は、一般に制御側グランドラインＣＬを含む導電路と比較して許容電流値が大きいため、制御側グランドラインＣＬからパワー側グランドラインＰＬに向かう方向の通電を許容し、反対方向を規制することで、通電電流が導電路の許容値を超えることによる不具合を抑制することができる。
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、断線検知回路２０に第２バイパスラインＢＬ２を設けたが、第２バイパスラインＢＬ２を設けない構成としてもよい。
（２）トランジスタ２８は、ＮＰＮ接合のバイポーラトランジスタ２８としたが、これに限られない。トランジスタとして、例えばＰＮＰ接合のバイポーラトランジスタや、ＦＥＴ（Field effect transistor）を用いてもよい。
（３）第１バイパスラインＢＬ１は、制御側グランドラインＣＬからパワー側グランドラインＰＬに通電する構成としたが、パワー側グランドラインＰＬから制御側グランドラインＣＬに向けて通電する構成としてもよい。また、第２バイパスラインＢＬ２についてもパワー側グランドラインＰＬから制御側グランドラインＣＬに向けて通電する構成としてもよい。
１０： 電気接続箱
１１： ケース
２０： 断線検知回路
２１： 制御部
２２Ｂ： グランド接続端子
２２Ｃ： 入力端子
２５： 第１外部接続端子
２６： 第２外部接続端子
２８： トランジスタ
２９： ダイオード
ＢＡＴ： 電源
ＣＬ： 制御側グランドライン
ＰＬ： パワー側グランドライン

Claims (3)

  1. グランド接続端子及び入力端子を有する制御部と、
    前記グランド接続端子に接続される導電路としての制御側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第１外部接続端子と、
    前記制御側グランドラインよりも通電電流が大きい導電路としてのパワー側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第２外部接続端子と、
    前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間を接続する第１バイパスラインの電力方向を一方に規制し、かつ、前記第１バイパスラインを通る電力に応じた検知信号を前記入力端子に出力するトランジスタと、を備え、
    前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間は、前記第１バイパスラインと並列に配された第２バイパスラインで接続されており、第２バイパスラインは、前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間について、前記第１バイパスラインの電力方向と同じ側に電力を送り、反対方向を規制するダイオードが接続されている、断線検知回路。
  2. グランド接続端子及び入力端子を有する制御部と、
    前記グランド接続端子に接続される導電路としての制御側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第１外部接続端子と、
    前記制御側グランドラインよりも通電電流が大きい導電路としてのパワー側グランドラインに接続され、外部のグランドと接続可能な第２外部接続端子と、
    前記制御側グランドラインと前記パワー側グランドラインとの間を接続する第１バイパスラインの電力方向を一方に規制し、かつ、前記第１バイパスラインを通る電力に応じた検知信号を前記入力端子に出力するトランジスタと、を備え、
    前記トランジスタは、前記制御側グランドラインから前記パワー側グランドラインに向かう方向の電力は許容し、これとは反対方向の電力は規制する、断線検知回路。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の断線検知回路と、前記断線検知回路を収容するケースとを備える電気接続箱。
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