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JP7651900B2 - 異常検出装置、及び異常検出方法 - Google Patents
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JP7651900B2 - 異常検出装置、及び異常検出方法 - Google Patents

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Description

本開示は、異常検出装置、及び異常検出方法に関するものである。
特許文献1には、相対的に高い電圧を生じる蓄電部から相対的に低い電圧を生じる蓄電部に電力を供給する車載用電源装置が開示されている。この車載用電源装置は、相対的に低い電圧を生じる蓄電部が逆接続又は接続されていないオープン状態にされた場合にスイッチ部をオフ動作させて、蓄電部を保護することができる。
特開2018-129951号公報 特許第6729390号公報 特開2019-83393号公報
特許文献1のものは、一方の蓄電部における異常を検出することはできるが、他方の蓄電部における異常を検出することは想定されていない。しかし、実際には、各蓄電部においてオープン状態になり得る可能性を有している。また、各蓄電部における異常を検出しようとする場合、各蓄電部の出力電圧によって相手側の蓄電部の電圧の検出が妨げられるような事態を避ける必要がある。
本開示は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、二つの電源部が接続された電力路における電圧の異常を良好に検出することができる異常検出装置、及び異常検出方法を提供することを目的とする。
本開示の一つである異常検出装置は、
第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられ、異常を検出する異常検出装置であって、
前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧を検出する第2電圧検出部と、
前記リレーが前記遮断状態のときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する検出部と、
を有する。
本開示の一つである異常検出方法は、
第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられ、異常を検出する異常検出方法であって、
制御部が、リレーを前記遮断状態に切り替える第1動作と、
少なくとも前記第1動作の後、第1電圧検出部が、前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧を検出する第2動作と、
少なくとも前記第1動作の後、第2電圧検出部が、前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧を検出する第3動作と、
前記第2動作と、前記第3動作とが実行された後、検出部が、前記遮断状態のときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する第4動作と、
を含む。
本開示によれば、二つの電源部が接続された電力路における電圧の異常を良好に検出することができる。
図1は、実施形態1の異常検出装置が設けられた電源システムの構成を示す概略図である。 図2は、実施形態1の異常検出装置の構成を示す概略図である。 図3は、実施形態1の異常検出装置における異常検出方法における手順を示すフローチャートである。 図4は、第1リレー部及び第2リレー部の動作状態と、第1電圧及び第2電圧の推移を示すタイミングチャートである。 図5は、他の実施形態における異常検出装置の構成の一部を示す概略図である。 図6は、他の実施例における第1リレー部及び第2リレー部の動作状態と、第1電圧及び第2電圧の推移を示すタイミングチャートである。
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で示す〔1〕から〔7〕の特徴は、矛盾しない態様でどのように組み合わせてもよい。
〔1〕本開示の異常検出装置は、電源システムに用いられ、異常を検出する。電源システムは、第1電源部と、第2電源部と、第1電源部と第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、電力路の通電を許容する許容状態と、電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーとを有する。異常検出装置は、第1電圧検出部と、第2電圧検出部と、検出部と、を有する。第1電圧検出部は、電力路におけるリレーよりも第1電源部側の第1電圧を検出する。第2電圧検出部は、電力路におけるリレーよりも第2電源部側の第2電圧を検出する。検出部は、リレーが遮断状態のときの第1電圧と第2電圧とに基づいて異常を検出する。
上記〔1〕の異常検出装置は、リレーを遮断状態にすることによって、電力路を第1電源部側、及び第2電源部側に切り離すことができるので、第1電源部及び第2電源部の電圧がリレーを挟んだ反対側の電力路に伝わらないようにすることができる。これによって、リレーの両側の電力路の各々における電圧を良好に検出することができる。
〔2〕上記〔1〕に異常検出装置において、リレーを制御する制御部を有し、制御部は、リレーを周期的に許容状態と遮断状態とに切り替え得る。
上記〔2〕に記載された異常検出装置は、電力路に異常が生じた時点から時間を空けずにきめ細かく異常を検出し易い。
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕の異常検出装置において、リレーを制御する制御部を有し、制御部は、検出部が異常を検出した場合に遮断状態を維持し得る。
上記〔3〕に記載された異常検出装置は、一方側の電力路に生じた異常が他方側の電力路に伝播することを抑えることができる。
〔4〕上記〔1〕又は〔2〕の異常検出装置において、リレーを制御する制御部を有し、制御部は、検出部が異常を検出した場合、許容状態を維持しつつ外部への報知又は記憶の少なくともいずれかを行い得る。
上記〔4〕に記載された異常検出装置は、一方側の電力路に異常が生じても一方側の導電路に電力を供給する必要がある場合、リレーを許容状態に維持することによって一方側の導電路に電力の供給を継続することができる。外部への報知をする構成なので、一方側の導電路に異常がありながらも一方側の導電路に電力を供給している状態を報知することができる。さらに、制御部が一方側の導電路に異常がありながらも一方側の導電路に電力を供給している状態が生じたことを記憶することによって、メンテナンスの際に、導電路における異常状態の履歴を参照し易くできる。
〔5〕上記〔2〕から〔4〕のいずれかの異常検出装置において、故障検出装置を有する。故障検出装置は、制御部がリレーを遮断状態にする制御を行っているときにリレーが許容状態で維持される故障状態と、制御部がリレーを遮断状態にする制御を行っているときにリレーが遮断状態で維持される正常状態と、を検出可能である。検出部は、故障検出装置が正常状態を検出することを条件として、制御部がリレーを遮断状態にする制御を行っているときの第1電圧と第2電圧とに基づいて異常を検出し得る。
上記〔5〕に記載された異常検出装置は、リレーの故障と電力路の異常とを切り分けることができるので、検出部における電力路の異常検出の信頼性をより高めることができる。
〔6〕本開示の異常検出方法は、電源システムに用いられ、異常を検出する。電源システムは、第1電源部と、第2電源部と、第1電源部と第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、電力路の通電を許容する許容状態と、電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する。異常検出方法は、第1動作と、第2動作と、第3動作と、第4動作とを含む。第1動作は、制御部が、リレーを遮断状態に切り替える。第2動作は、少なくとも第1動作の後、第1電圧検出部が、電力路におけるリレーよりも第1電源部側の第1電圧を検出する。第3動作は、少なくとも第1動作の後、第2電圧検出部が、電力路におけるリレーよりも第2電源部側の第2電圧を検出する。第4動作は、第2動作と、第3動作とが実行された後、検出部が、遮断状態のときの第1電圧と第2電圧とに基づいて異常を検出する。
上記〔6〕の異常検出方法は、リレーを遮断状態にすることによって、電力路を第1電源部側、及び第2電源部側に切り離すことができるので、第1電源部及び第2電源部の電圧がリレーを挟んだ反対側の電力路に伝わらないようにすることができる。これによって、リレーの両側の電力路の各々における電圧を良好に検出することができる。
〔7〕第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられる異常検出プログラムであって、
前記リレーを前記遮断状態に切り替える動作を制御部に行わせる第1ステップと、
前記遮断状態の期間の前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧と、前記遮断状態の期間の前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧と、に基づいて異常を検出する動作を検出部に行わせる第2ステップと、
を含む異常検出プログラム。
上記〔7〕の異常検出プログラムは、リレーを遮断状態にすることによって、電力路を第1電源部側、及び第2電源部側に切り離すことができるので、第1電源部及び第2電源部の電圧がリレーを挟んだ反対側の電力路に伝わらないようにすることができる。これによって、リレーの両側の電力路の各々における電圧を良好に検出することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
<実施形態1>
〔電源システムの構成〕
図1には、実施形態1に係る異常検出装置70が設けられた電源システム100が例示される。電源システム100は、搭載された車両の負荷92,94等を動作させる電源として使用される。電源システム100は、第1電源部90、第2電源部93、電力路である第1導電路1、電力路である第2導電路2、リレー10、及び異常検出装置70を有している。
第1電源部90及び第2電源部93は、リチウムイオン電池や、鉛蓄電池等の直流電源として構成されている。第1電源部90及び第2電源部93の出力電圧は、例えば12Vである。第1導電路1の一端は、第1電源部90の高電位側の端子に電気的に接続されている。第1導電路1の一端には、第1電源部90と並列をなすように、負荷92が電気的に接続されている。第1導電路1の他端は、リレー10の一端に電気的に接続されている。第2導電路2の一端は、第2電源部93の高電位側の端子に電気的に接続されている。第2導電路2の一端には、第2電源部93と並列をなすように、負荷94が電気的に接続されている。第2導電路2の他端は、リレー10の他端に電気的に接続されている。第1導電路1及び第2導電路2は、第1電源部90と第2電源部93との間で電力を伝送する経路である。
本開示において、「電気的に接続される」とは、接続対象の両方の電位が等しくなるように互いに導通した状態(電流を流せる状態)で接続される構成であることが望ましい。ただし、この構成に限定されない。例えば、「電気的に接続される」とは、両接続対象の間に電気部品が介在しつつ両接続対象が導通し得る状態で接続された構成であってもよい。
負荷92は、第1電源部90からの電力供給を受けて電気部品が動作する構成をなす。負荷94は、負荷92と同等の構成及び機能を有する。電源システム100は、負荷92に異常が生じた場合に、負荷92に代えて負荷94を動作させることで、負荷92の異常時でも負荷94によって、負荷92の機能を維持し得るシステムとして構成されている。
リレー10は、第1電源部90と第2電源部93との間に配置されている。リレー10は、第1導電路1及び第2導電路2の通電を許容する許容状態と、第1導電路1及び第2導電路2の通電を遮断する遮断状態とに切り替わる。リレー10は、図2に示すように、第1リレー部10Cと、第2リレー部10Fとが電気的に並列に接続された構成とされている。第1リレー部10Cは、互いに異なる向きで直列に接続された2つのスイッチ素子10A,10Bによって構成されている。第2リレー部10Fは、互いに異なる向きで直列に接続された2つのスイッチ素子10D,10Eによって構成されている。
実施形態1において、第1リレー部10C及び第2リレー部10Fの各々は、2つのNチャネル型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)によって構成される場合を代表例として説明する。第1リレー部10Cのスイッチ素子10A,10Bの各々がNチャネル型MOSFETによって構成される場合、これらスイッチ素子10A,10Bのソース同士は、第1中間導電路4を介して電気的に接続している。スイッチ素子10Aのドレインは、第1導電路1の端部に接続し、スイッチ素子10Bのドレインは、第2導電路2に接続するように配置する。第1中間導電路4は、第1信号線21を介して故障検出装置30Aに電気的に接続されている。
第2リレー部10Fのスイッチ素子10D,10Eの各々がNチャネル型MOSFETによって構成される場合、これらスイッチ素子10D,10Eのソース同士は、第2中間導電路5を介して電気的に接続している。スイッチ素子10Dのドレインは、第1導電路1の端部に接続し、スイッチ素子10Eのドレインは、第2導電路2に接続するように配置する。第2中間導電路5は、第2信号線22を介して故障検出装置30Aに電気的に接続されている。これによって、第1リレー部10C、及び第2リレー部10Fは、2つのMOSFETを所謂、突き合わせ状態(ボディーダイオードを互いに逆向きとする配置状態)で直列に設ける構成とすることができる。
スイッチ素子10A,10B,10D,10Eの各ゲートは、制御部30と電気的に接続されている。具体的には、スイッチ素子10A,10Bのゲートは、第1電線6を介して制御部30に電気的に接続している。スイッチ素子10D,10のゲートは、第2電線7を介して制御部30に電気的に接続している。この構成によって、第1リレー部10C及び第2リレー部10Fは、制御部30によって個別に制御し得る構成とされている。
[異常検出装置の構成]
異常検出装置70は、第1電圧検出部50、第2電圧検出部51、制御部30、故障検出装置30A、及び検出部30Bを有している。
第1電圧検出部50は、リレー10よりも第1電源部90側に位置する電力路である第1導電路1に設けられている。第1電圧検出部50は、第1導電路1における所定位置(リレー10よりも第1電源部90側の位置)の第1電圧V1を検出し、第1電圧V1に応じた検出値を検出部30Bに与える。検出部30Bは、第1電圧検出部50から入力される検出値によって第1導電路1の所定位置の電圧値を特定し得る。
第2電圧検出部51は、リレー10よりも第2電源部93側に位置する電力路である第2導電路2に設けられている。第2電圧検出部51は、第2導電路2における所定位置(リレー10よりも第2電源部93側の位置)の第2電圧V2を検出し、第2電圧V2に応じた検出値を検出部30Bに与える。検出部30Bは、第2電圧検出部51から入力される検出値によって第2導電路2の所定位置の電圧値を特定し得る。
制御部30は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されており、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)などのメモリ、A/D変換器等を有している。制御部30が第1電線6及び第2電線7を介してスイッチ素子10A,10B,10D,10Eの各ゲートにオン信号Sonを与えるオン制御をする。すると、リレー10(スイッチ素子10A,10B,10D,10E)は、オン動作して第1導電路1と第2導電路2との間の導通が許容された許容状態となる。制御部30が第1電線6及び第2電線7を介してスイッチ素子10A,10B,10D,10Eの各ゲートにオフ信号Soffを与えるオフ制御をする。すると、リレー10(スイッチ素子10A,10B,10D,10E)は、オフ動作して遮断状態となる。リレー10は、遮断状態のときにいずれの方向(すなわち、第1導電路1に向かう方向及び第2導電路2に向かう方向)にも電流を流さなくなり、この状態では、第1導電路1と第2導電路2との間の通電が完全に遮断される。つまり、制御部30は、リレー10を制御し得る構成とされている。
また、制御部30は、リレー10がショート故障及びオープン故障していない場合、リレー10のスイッチ素子10A,10B,10D,10Eを周期的に許容状態と遮断状態とに切り替え得る構成とされている。
故障検出装置30Aは、例えば、制御部30に設けられている。故障検出装置30Aは、リレー10における、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eの故障を検出し得る構成とされている。故障検出装置30Aは、例えば図示しない始動スイッチ(例えばイグニッションスイッチ)がオンとなった場合に、故障検出動作を行う。故障検出装置30Aは、第1信号線21を介して第1中間導電路4の電圧である第3電圧V3を取得し、第2信号線22を介して第2中間導電路5の電圧である第4電圧V4を取得する。
故障検出装置30Aは、制御部30によって、スイッチ素子10D,10Eをオン動作させつつ、スイッチ素子10A,10Bのオンオフの制御状態と第3電圧V3とに基づいて、スイッチ素子10A,10Bの故障を検出する。例えば、故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bのオープン故障を第3電圧V3に基づいて検出するオープン故障検出処理を行う。オープン故障とは、スイッチ素子がオフからオンに切り替わらない故障のことである。制御部30からスイッチ素子10A,10Bへのオン信号Sonの出力にも関わらず第3電圧V3が第1導電路1又は第2導電路2の電圧と同じでない場合、故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bが共にオープン故障していると判別する。この状態は、制御部30がリレー10を許容状態にする制御を行っているときに、リレー10が遮断状態で維持される故障状態である。このようにして故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bのオープン故障を検出する。例えば、故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bのオープン故障を検出すると、検出部30Bに向けてオープン故障信号Sopを出力する。
故障検出装置30Aは、制御部30からスイッチ素子10A,10Bへのオン信号Sonの出力している場合、第3電圧V3が第1導電路1又は第2導電路2の電圧と同じである場合、スイッチ素子10A,10Bのオープン故障を検出しない。この状態は、制御部30がリレー10を許容状態にする制御を行っているときにリレー10が許容状態で維持される正常状態である。この場合、故障検出装置30Aは、検出部30Bに向けてオープン故障信号Sopを出力しない。
また、故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bのショート故障を第3電圧V3に基づいて検出するショート故障検出処理を行う。ショート故障とは、スイッチ素子がオンからオフに切り替わらない故障のことである。制御部30からスイッチ素子10A,10Bへのオフ信号S0ffの出力にも関わらず第3電圧V3が第1導電路1又は第2導電路2の電圧と同じである場合、故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bの少なくとも一方がショート故障していると判別する。この状態は、制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときに、リレー10が許容状態で維持される故障状態である。このようにして故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bのショート故障を検出する。例えば、故障検出装置30Aは、スイッチ素子10A,10Bのショート故障を検出すると、検出部30Bに向けてショート故障信号Sshを出力する。
故障検出装置30Aは、制御部30からスイッチ素子10A,10Bへのオフ信号Soffの出力している場合、第3電圧V3が第1導電路1又は第2導電路2の電圧と同じでない場合、スイッチ素子10A,10Bのショート故障を検出しない。この状態は、制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときにリレー10が遮断状態で維持される正常状態である。この場合、故障検出装置30Aは、検出部30Bに向けてショート故障信号Sshを出力しない。このように、故障検出装置30Aは、リレー10における故障状態と、正常状態と、を検出可能である。
故障検出装置30Aは、制御部30によって、スイッチ素子10A,10Bをオン動作させつつ、スイッチ素子10D,10Eのオンオフの制御状態と第4電圧V4とに基づいて、スイッチ素子10D,10Eの故障を検出する。スイッチ素子10D,10Eの故障の検出方法は、上述したスイッチ素子10A,10Bの故障の検出方法と同様であるため、説明を省略する。故障検出装置30Aは、スイッチ素子10D,10Eのショート故障を検出すると、検出部30Bに向けてショート故障信号Sshを出力し、スイッチ素子10D,10Eのオープン故障を検出すると、検出部30Bに向けてオープン故障信号Sopを出力する。
検出部30Bは、例えば、制御部30に設けられている。検出部30Bは、第1電圧検出部50及び第2電圧検出部51の各々から第1導電路1における第1電圧V1及び第2導電路2における第2電圧V2が入力される構成とされている。検出部30Bは、故障検出装置30Aが正常状態を検出することを条件として、制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときの第1電圧と第2電圧とに基づいて異常を検出する。検出部30Bは、第1電圧V1、及び第2電圧V2に基づいて、第1導電路1及び第2導電路2の各々において生じた地絡や、第1導電路1からの第1電源部90の外れ、第2導電路2からの第2電源部93の外れ等の異常を検出する。
具体的には、第1電圧検出部50から入力される第1電圧V1と、第1電源部90の出力電圧(12V)との差が所定の閾値以上である場合、検出部30Bは、電力路が異常状態であると判別する(すなわち、異常を検出する。)また、第1電圧検出部50から入力される第1電圧V1と、第1電源部90の出力電圧と、の差が所定の閾値未満である場合、検出部30Bは、電力路が正常状態であると判別する(すなわち、異常を検出していない。)。
また、第2電圧検出部51から入力される第2電圧V2と、第2電源部93の出力電圧(12V)との差が所定の閾値以上である場合、検出部30Bは、電力路が異常状態であると判別する(すなわち、異常を検出する。)。また、第2電圧検出部51から入力される第2電圧V2と、第2電源部93の出力電圧と、の差が所定の閾値未満である場合、検出部30Bは、電力路が正常状態であると判別する(すなわち、異常を検出していない。)。
[異常検出装置における動作]
異常検出装置70が異常を検出する異常検出方法の一例について説明する。
先ず、始動スイッチがオンにされる(ステップS1におけるYes)。すると、ステップS2に移行して、故障検出装置30Aが、故障検出動作(オープン故障検出処理、及びショート故障検出処理)を行う。ステップS1において、始動スイッチがオンにされない場合(ステップS1におけるNo)、図3に示す処理を終了する。
ステップS2において、故障検出装置30Aがスイッチ素子10A,10B,10D,10Eのショート故障とオープン故障を検出しない(ステップS2におけるYes)場合、検出部30Bにショート故障信号Ssh及びオープン故障信号Sopを共に出力しない。そして、ステップS3に移行して、制御部30がリレー10のスイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オン信号Sonと、オフ信号Soffと、を所定の周期毎に交互に出力することを開始する。こうして、制御部30は、リレー10を周期的に許容状態と遮断状態とに切り替える。
ステップS3では、制御部30がリレー10におけるスイッチ素子10A,10B,10D,10Eを遮断状態に切り替える第1動作と、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eを許容状態に切り替える許容動作とを周期的に交互に実行する。第1動作は、制御部30がスイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オフ信号Soffを出力するオフ制御をした状態である。これによって、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eの各々のソースとドレインとの間が遮断状態にされる。許容動作は、制御部30がスイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オン信号Sonを出力するオン制御をした状態である。これによって、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eの各々のソースとドレインとの間が導通した許容状態にされる。
ステップS2において、故障検出装置30Aがスイッチ素子10A,10B,10D,10Eのショート故障を検出する(ステップS2におけるNo)と、故障検出装置30Aは、検出部30Bに向けてショート故障信号Sshを出力する。そして、図3における処理を終了する。ステップS2において、故障検出装置30Aがオープン故障を検出すると、故障検出装置30Aは、検出部30Bに向けてオープン故障信号Sopを出力して図3における処理を終了する。検出部30Bは、ショート故障信号Ssh又はオープン故障信号Sopが入力されると、異常の検出を行わない。つまり、リレー10のショート故障(すなわち、オフ制御されている際にオン動作すること)を故障検出装置30Aが検出した場合、検出部30Bは、異常の検出を行わない。なお、第1リレー部10C又は、第2リレー部10Fのいずれか一方がオープン故障して、いずれか他方が故障していない場合、検出部30Bが異常の検出を行う構成としてもよい。
ステップS4に移行すると、制御部30が、第1動作を実行しているか否かを判別する。ステップS4において、制御部が第1動作を実行してない(すなわち、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オン信号Sonを出力するオン制御を行っている状態であり、ステップS4におけるNo)場合、図3における処理を終了する。
ステップS4において、制御部30がスイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オフ信号Soffを出力するオフ制御を行っている場合(ステップS4におけるYes)場合、ステップS5に移行する。ステップS5に移行すると、第1電圧検出部50が、第1導電路1におけるリレー10よりも第1電源部90側の第1電圧V1を検出する第2動作を実行する。具体的には、第2動作において、第1電圧検出部50は、第1導電路1における所定位置(リレー10よりも第1電源部90側の位置)の第1電圧V1を検出し、第1電圧V1に応じた検出値を検出部30Bに与える。
次に、ステップS6に移行して、第1動作の後、第2電圧検出部51が、第2導電路2におけるリレー10よりも第2電源部93側の第2電圧V2を検出する第3動作を実行する。具体的には、第3動作において、第2電圧検出部51は、第2導電路2における所定位置(リレー10よりも第2電源部93側の位置)の第2電圧V2を検出し、第2電圧V2に応じた検出値を検出部30Bに与える。
次に、第2動作と、第3動作とが実行された後、ステップS7に移行して、検出部30Bが、遮断状態のときの第1電圧V1と第2電圧V2とに基づいて異常を検出する第4動作を実行する。ステップS7では、検出部30Bが、故障検出装置30AがステップS2において正常状態を検出することを条件として、ステップS4において制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときの第1電圧と第2電圧とに基づいて異常を検出する。ステップS7において、検出部30Bが第1電圧V1と第1電源部90の出力電圧(12V)との差が所定の閾値以上、又は第2電圧V2と、第2電源部93の出力電圧(12V)との差が所定の閾値以上である(ステップS7におけるYes)と判別すると、ステップS8に移行する。ステップS8に移行すると、電力路が異常状態であると検出部30Bが判別する(すなわち、異常を検出する。)。そして、制御部30は、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オフ信号Soffの出力を継続する。つまり、制御部30は、検出部30Bが異常を検出した場合に遮断状態を維持する。そして、図3における処理を終了する。
検出部30Bが第1電圧V1と、第1電源部90の出力電圧と、の差が所定の閾値未満、且つ第2電圧V2と、第2電源部93の出力電圧と、の差が所定の閾値未満である(ステップS7におけるNo)と判別すると、ステップS9に移行する。ステップS9に移行すると、電力路が正常状態であると検出部30Bが判別する(すなわち、異常を検出していない。)。そして、制御部30は、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オン信号Sonの出力を行う。つまり、制御部30は、検出部30Bが電力路の異常を検出しない場合にリレー10を遮断状態から許容状態に切り替える。そして、図3における処理を終了する。
[異常検出装置における動作の一例]
異常検出装置70における動作の一例を図4等を参照しつつ説明する。
故障検出装置30Aが、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eの故障を検出していない場合、制御部30は、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オン信号Sonと、オフ信号Soffと、を所定の周期毎に交互に出力を開始する。
図4に示すように、時刻T1において、制御部30は、第1リレー部10C及び第2リレー部10F(スイッチ素子10A,10B,10D,10E)に対して出力する信号を、オン信号Sonからオフ信号Soffに切り替える。時刻T1から時刻T2の間において、制御部30は、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オフ信号Soffの出力を継続する。時刻T1から時刻T2までの間は、リレー10が、第1導電路1及び第2導電路2の通電を遮断する遮断状態である(図3のステップS4におけるYes。)。時刻T1から時刻T2までの間に、第2動作から第4動作を実行して電力路が異常状態であるか正常状態であるかを検出部30Bが判定する(図3のステップS5からステップS9。)。
時刻T1から時刻T2の間では、第1導電路1における第1電圧V1が第1電源部90の出力電圧(12V)と同じであり、第2導電路2における第2電圧V2が第2電源部93の出力電圧(12V)と同じである。すなわち、第1電圧V1と、第1電源部90の出力電圧との差が所定の閾値未満、且つ第2電圧V2と、第2電源部93の出力電圧との差が所定の閾値未満である(図3のステップS7におけるNo)。この場合、検出部30Bは、電力路が正常状態であると判別する(図3のステップS9。)。
次に、時刻T2において、制御部30は、第1リレー部10C及び第2リレー部10F(スイッチ素子10A,10B,10D,10E)に対して出力する信号を、オフ信号Soffからオン信号Sonに切り替える。時刻T2から時刻T3までの間において、リレー10は、第1導電路1及び第2導電路2の通電を許容する許容状態である(図3のステップS4におけるNo。)。従って、時刻T2から時刻T3までの間には、第2動作から第4動作を実行しない。すなわち、検出部30Bは、許容状態のときに電力路が異常状態であるか正常状態であるかを判定しない。
次に、時刻T3において、制御部30は、第1リレー部10C及び第2リレー部10F(スイッチ素子10A,10B,10D,10E)に対して出力する信号を、オン信号Sonからオフ信号Soffに切り替える。時刻T3から時刻T4の間において、制御部30は、スイッチ素子10A,10B,10D,10Eに対して、オフ信号Soffの出力を継続する。時刻T3から時刻T4までの間は、リレー10が第1導電路1及び第2導電路2の通電を遮断する遮断状態である(図3のステップS4におけるYes。)。時刻T3から時刻T4までの間に第2動作から第4動作を実行して電力路が異常状態であるか正常状態であるかを検出部30Bが判定する(図3のステップS5からステップS9)。
また、時刻T3において、第1導電路1における第1電圧V1は、第1電源部90の出力電圧と同じ大きさから0Vに変化している。第2導電路2における第2電圧V2は、第2電源部93の出力電圧(12V)と同じであり変化していない。このとき、第1電圧V1と、第1電源部90の出力電圧との差が所定の閾値以上であり、第2電圧V2と、第2電源部93の出力電圧との差が所定の閾値未満である(図3のステップS7におけるYes)。すると、検出部30Bは、電力路が異常状態であると判別する(図3のステップS8)。このようにして、異常検出装置70は、電力路における異常を検出する。時刻T4以降、制御部30は、第1リレー部10C及び第2リレー部10F(スイッチ素子10A,10B,10D,10E)に対するオフ信号Soffの出力を継続する。これによって、第2導電路2側に第1導電路1側に生じた異常が伝播することを防止する。
次に、本構成の効果を例示する。
本開示の異常検出装置70は、電源システム100に用いられ、異常を検出する。電源システム100は、第1電源部90と、第2電源部93と、第1導電路1及び第2導電路2と、リレー10と、を有する。第1導電路1及び第2導電路2は、第1電源部90と第2電源部93との間で電力を伝送する経路である。リレー10は、第1導電路1及び第2導電路2の通電を許容する許容状態と、第1導電路1及び第2導電路2の通電を遮断する遮断状態とに切り替わる。異常検出装置70は、第1電圧検出部50と、第2電圧検出部51と、検出部30Bと、を有する。第1電圧検出部50は、第1導電路1及び第2導電路2におけるリレー10よりも第1電源部90側の第1電圧V1を検出する。第2電圧検出部51は、第1導電路1及び第2導電路2におけるリレー10よりも第2電源部93側の第2電圧V2を検出する。検出部30Bは、リレー10が遮断状態のときの第1電圧V1と第2電圧V2とに基づいて異常を検出する。
この構成によれば、リレー10を遮断状態にすることによって、第1導電路1及び第2導電路2を第1電源部90側、及び第2電源部93側に切り離すことができる。このため、第1電源部90及び第2電源部93の電圧がリレー10を挟んだ反対側の電力路に伝わらないようにすることができる。これによって、リレー10の両側の第1導電路1及び第2導電路2の各々における電圧を良好に検出することができる。
本開示の異常検出装置70において、リレー10を制御する制御部30を有し、制御部30は、リレー10を周期的に許容状態と遮断状態とに切り替える。この構成によれば、第1導電路1及び第2導電路2に異常が生じた時点から時間を空けずに異常を検出し易い。
本開示の異常検出装置70において、リレー10を制御する制御部30を有し、制御部30は、検出部30Bが異常を検出した場合に遮断状態を維持する。この構成によれば、一方側の電力路に生じた異常が他方側の電力路に伝播することを抑えることができる。
本開示の異常検出装置70は、故障検出装置30Aを有する。故障検出装置30Aは、故障状態と、正常状態と、を検出可能である。故障状態は、制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときにリレー10が許容状態で維持される状態である。正常状態は、制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときにリレー10が遮断状態で維持される状態である。検出部30Bは、故障検出装置30Aが正常状態を検出することを条件として、制御部30がリレー10を遮断状態にする制御を行っているときの第1電圧V1と第2電圧V2とに基づいて異常を検出する。この構成によれば、リレー10の故障と、第1導電路1及び第2導電路2の異常と、を切り分けることができるので、検出部30Bにおける第1導電路1及び第2導電路2の異常検出の信頼性をより高めることができる。
本開示の異常検出方法は、電源システム100に用いられ、異常を検出する。電源システム100は、第1電源部90と、第2電源部93と、第1導電路1及び第2導電路2と、リレー10とを有する。第1導電路1及び第2導電路2は、第1電源部90と第2電源部93との間で電力を伝送する経路である。リレー10は、第1導電路1及び第2導電路2の通電を許容する許容状態と、第1導電路1及び第2導電路2の通電を遮断する遮断状態とに切り替わる。異常検出方法は、第1動作と、第2動作と、第3動作と、第4動作と、を含む。第1動作は、制御部30が、リレー10を遮断状態に切り替える。第2動作は、第1動作の後、第1電圧検出部50が、第1導電路1及び第2導電路2におけるリレー10よりも第1電源部90側の第1電圧V1を検出する。第3動作は、第1動作の後、第2電圧検出部51が、第1導電路1及び第2導電路2におけるリレー10よりも第2電源部93側の第2電圧V2を検出する。第4動作は、第2動作と、第3動作とが実行された後、検出部30Bが、遮断状態のときの第1電圧V1と第2電圧V2とに基づいて異常を検出する。
この構成によれば、リレー10を遮断状態にすることによって、第1導電路1及び第2導電路2を第1電源部90側、及び第2電源部93側、に切り離すことができる。このため、第1電源部90及び第2電源部93の電圧がリレー10を挟んだ反対側の電力路に伝わらないようにすることができる。これによって、リレー10の両側の第1導電路1及び第2導電路2の各々における電圧を良好に検出することができる。
<他の実施形態>
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
実施形態1では、検出部30Bが異常を検出した場合に、制御部30が遮断状態を維持する構成であったが、制御部は、検出部が異常を検出した場合、許容状態を維持しつつ外部への報知及び記憶を行う構成としてもよい。具体的には、図5に示すように、異常検出装置170は、検出部30Bが異常を検出した際に、検出部が異常を検出したことを示す報知信号Nを制御部130から外部ECU200に向けて出力する。外部ECU200に報知信号Nが入力されると、外部ECU200に接続された報知部200Aが音声を生じる。報知部200Aには、例えば、ブザーやスピーカー等が用いられる。これによって、車両の使用者に、電力路が異常状態であることを報知する。さらに、このとき、検出部30Bは、制御部130のRAM130C等に電力路が異常状態になったことを示す異常情報Mを記憶させる。なお、報知部にLEDを用いる構成としてもよい。この場合、外部ECUに報知信号が入力されると、外部ECUに接続された報知部が発光する。
例えば、図6に示すように、時刻T11において、制御部130が第1リレー部10C及び第2リレー部10Fに対して出力する信号をオン信号Sonからオフ信号Soffに切り替える。そして、このタイミングで第1電圧V1が第1電源部90の出力電圧と同じ大きさから0Vに変化した場合、時刻T11から時刻T12までの間に検出部30Bが電力路が異常状態であると判別する。その後、時刻T12において、制御部130は、第1リレー部10C及び第2リレー部10Fに対して出力する信号をオフ信号Soffからオン信号Sonに切り替える。すると、第1導電路1と第2導電路2との通電が許容される。この場合、例えば、第1導電路1と第2導電路2との間に抵抗成分を介在させておく。すると、第2導電路2の第2電圧V2を0Vに降下させることなく、第2導電路2側から第1導電路1側に電流を流すことができる。
この構成によれば、一方側の電力路に異常が生じても一方側の導電路に電力を供給する必要がある場合、リレーを許容状態に維持することによって一方側の導電路に電力の供給を継続することができる。さらに、外部ECU200に報知信号Nを出力することによって、一方側の導電路に異常がありながらも一方側の導電路に電力を供給している状態を、報知部200Aを用いて報知することができる。さらに、制御部130が自身のRAM130C等に、一方側の導電路に異常がありながらも一方側の導電路に電力を供給している状態が生じたことを示す異常情報Mを記憶することによって、メンテナンスの際に、導電路における異常状態の履歴を参照し易くできる。なお、外部ECUへの報知信号の出力、及びRAMへの異常情報の記憶のうちのいずれかのみを行う構成としてもよい。
実施形態1では、第1リレー部10C、第2リレー部10Fが並列に接続された構成について説明したが、電力路に流れる電流の大きさに応じて、リレー部が並列に接続される数は、3以上であってもよい。また、実施形態1では、リレー10にMOSFETを用いることが開示されているが、リレーに機械式のリレースイッチを用いてもよい。
実施形態1では、制御部30がマイクロコンピュータを主体として構成されているが、マイクロコンピュータ以外の複数のハードウェア回路によって実現されてもよい。また、故障検出装置又は検出部の少なくともいずれかを制御部と別個に設けた構成であってもよい。
実施形態1では、第1電源部90及び第2電源部93における出力電圧が12Vであることが開示されているが、第1電源部及び第2電源部における出力電圧はこの電圧に限らない。また、第1電源部及び第2電源部における出力電圧が同じでなくてもよい。
実施形態1では、リレー10がショート故障及びオープン故障していない場合に制御部30がスイッチ素子10A,10B,10D,10Eを周期的に許容状態と遮断状態とに切り替えている。しかし、これに限らず、例えば、車両の走行中、駐停車中、始動スイッチがオフ状態の場合等にリレーを周期的に許容状態と遮断状態とに切り替えてもよい。
実施形態1では、第1動作の後、第2動作、第3動作の順で動作を実行する構成であったが、第1動作の後、第3動作、第2動作の順で動作を実行してもよい。つまり、少なくとも第1動作の後、第1電圧検出部が、第2動作を行ってもよく、少なくとも第1動作の後、第2電圧検出部が、第3動作を行ってもよい。
1…第1導電路(電力路)
2…第2導電路(電力路)
4…第1中間導電路
5…第2中間導電路
10…リレー
10A,10B,10D,10E…スイッチ素子
10C…第1リレー部
10F…第2リレー部
21…第1信号線
22…第2信号線
30,130…制御部
30A…故障検出装置
30B…検出部
50…第1電圧検出部
51…第2電圧検出部
70,170…異常検出装置
90…第1電源部
92,94…負荷
93…第2電源部
100…電源システム
130C…RAM
200…外部ECU
200A…報知部
M…異常情報
N…報知信号
Sop…オープン故障信号
Ssh…ショート故障信号
Soff…オフ信号
Son…オン信号
V1…第1電圧
V2…第2電圧
V3…第3電圧
V4…第4電圧

Claims (6)

  1. 第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられ、異常を検出する異常検出装置であって、
    前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
    前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧を検出する第2電圧検出部と、
    前記リレーが前記遮断状態のときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する検出部と、
    前記リレーを制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記リレーを周期的に前記許容状態と前記遮断状態とに切り替える異常検出装置。
  2. 第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられ、異常を検出する異常検出装置であって、
    前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
    前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧を検出する第2電圧検出部と、
    前記リレーが前記遮断状態のときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する検出部と、
    前記リレーを制御する制御部と、
    前記制御部が前記リレーを前記遮断状態にする制御を行っているときに前記リレーが前記許容状態で維持される故障状態と、前記制御部が前記リレーを前記遮断状態にする制御を行っているときに前記リレーが前記遮断状態で維持される正常状態と、を検出可能な故障検出装置と、
    を有し、
    前記制御部は、前記検出部が異常を検出した場合に前記遮断状態を維持し、
    前記検出部は、前記故障検出装置が前記正常状態を検出することを条件として、前記制御部が前記リレーを前記遮断状態にする制御を行っているときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する異常検出装置。
  3. 第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられ、異常を検出する異常検出装置であって、
    前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
    前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧を検出する第2電圧検出部と、
    前記リレーが前記遮断状態のときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する検出部と、
    前記リレーを制御する制御部と、
    前記制御部が前記リレーを前記遮断状態にする制御を行っているときに前記リレーが前記許容状態で維持される故障状態と、前記制御部が前記リレーを前記遮断状態にする制御を行っているときに前記リレーが前記遮断状態で維持される正常状態と、を検出可能な故障検出装置と、
    を有し、
    前記制御部は、前記検出部が異常を検出した場合、前記許容状態を維持しつつ外部への報知又は記憶の少なくともいずれかを行い、
    前記検出部は、前記故障検出装置が前記正常状態を検出することを条件として、前記制御部が前記リレーを前記遮断状態にする制御を行っているときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する異常検出装置。
  4. 前記リレーを制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記検出部が異常を検出した場合前記遮断状態を維持する請求項1に記載の異常検出装置。
  5. 前記リレーを制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記検出部が異常を検出した場合、前記許容状態を維持しつつ外部への報知又は記憶の少なくともいずれかを行う請求項1に記載の異常検出装置。
  6. 第1電源部と、第2電源部と、前記第1電源部と前記第2電源部との間で電力を伝送する経路である電力路と、前記電力路の通電を許容する許容状態と、前記電力路の通電を遮断する遮断状態とに切り替わるリレーと、を有する電源システムに用いられ、異常を検出する異常検出方法であって、
    制御部が、前記リレーを前記遮断状態に切り替える第1動作と、
    少なくとも前記第1動作の後、第1電圧検出部が、前記電力路における前記リレーよりも前記第1電源部側の第1電圧を検出する第2動作と、
    少なくとも前記第1動作の後、第2電圧検出部が、前記電力路における前記リレーよりも前記第2電源部側の第2電圧を検出する第3動作と、
    前記第2動作と、前記第3動作とが実行された後、検出部が、前記遮断状態のときの前記第1電圧と前記第2電圧とに基づいて異常を検出する第4動作と、
    を含み、
    前記制御部は、前記第1動作と、前記リレーを前記許容状態に切り替える許容動作と、を周期的に交互に実行する異常検出方法。
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