特開 2023-147611 異常検知装置及び異常検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023147611

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】異常検知装置及び異常検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/165 20060101AFI20231005BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01R19/165 L

G01R31/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022055204

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇佐見 雄大

【テーマコード（参考）】

2G035

2G036

【Ｆターム（参考）】

2G035AA15

2G035AB02

2G035AB03

2G035AC02

2G035AD28

2G035AD44

2G036AA17

2G036AA18

2G036BA35

2G036CA11

(57)【要約】

【課題】電源から負荷へ流れる過電流を精度良く検知する。
【解決手段】異常検知装置は、電源から負荷へ流れる電流の電流値を測定する電流測定部から前記電流値を予め定められた周期で取得する取得部と、前記取得部が取得した電流値のうち前記負荷を駆動するための電流値を超える電流値を過電流のパルスとして検知する検知部と、を備える。異常検知装置は、検知部が過電流のパルスを検知した場合、電源から負荷への電力供給を遮断する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源から負荷へ流れる電流の電流値を測定する電流測定部から前記電流値を予め定められた周期で取得する取得部と、
前記取得部が取得した電流値のうち前記負荷を駆動するための電流値を超える電流値を過電流のパルスとして検知する検知部と、
を備える異常検知装置。

【請求項2】

前記検知部は、前記負荷を駆動するために流す電流の電流値を、前記電源の電圧と、前記電源から前記負荷までの経路の抵抗値及び前記負荷の抵抗値とに基づいて算出し、算出した電流値と、前記取得部が取得した電流値との差に基づいて前記パルスを検知する
請求項１に記載の異常検知装置。

【請求項3】

前記検知部は、温度を測定する温度測定部から前記温度を取得し、前記抵抗値を取得した温度に対応した抵抗値とする
請求項２に記載の異常検知装置。

【請求項4】

前記検知部は、前記負荷へ流す電流の電流値に対応する情報を取得し、取得した情報で特定される電流値と、算出した電流値との差に基づいて前記パルスを検知する
請求項２に記載の異常検知装置。

【請求項5】

前記取得部は、加速度を測定する加速度測定部から前記加速度を予め定められた周期で取得し、
前記検知部は、前記取得部が取得した加速度から特定した鉛直方向の変位が閾値以上となるタイミングに対応して、前記取得部が取得した電流値の変化量が閾値以上となる電流値を過電流のパルスとして検知する
請求項１に記載の異常検知装置。

【請求項6】

前記検知部は、前記電流値の変化量が閾値以上となる周期と、前記変位が閾値以上となる周期とに基づいて前記パルスを検知する
請求項５に記載の異常検知装置。

【請求項7】

前記検知部は、高速フーリエ変換により前記電流値と前記変位の周波数解析を行い、前記電流値でピークの周波数と、前記変位でピークの周波数とに基づいて前記パルスを検知する
請求項５に記載の異常検知装置。

【請求項8】

前記負荷へ流れる電流を前記パルスが発生するタイミングに応じて低減する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の異常検知装置。

【請求項9】

前記負荷へ印加される電圧の降下量が予め定められた閾値以上の場合、前記負荷へ流れる電流を低減する
請求項８に記載の異常検知装置。

【請求項10】

車両が走行する路面の凹凸を検知し、前記負荷へ流れる電流を検知した凹凸に基づいて低減する
請求項８に記載の異常検知装置。

【請求項11】

前記パルスを検知した場合、前記負荷への電力供給を遮断する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の異常検知装置。

【請求項12】

前記負荷へ電力を供給する電線の温度に基づいて前記負荷への電力供給を遮断する
請求項１１に記載の異常検知装置。

【請求項13】

前記パルスを当該パルスの電流値に応じた回数以上検知した場合、前記負荷への電力供給を遮断する
請求項１１に記載の異常検知装置。

【請求項14】

電源から負荷へ流れる電流の電流値を測定する電流測定部から前記電流値を予め定められた周期で取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した電流値のうち前記負荷を駆動するための電流値を超える電流値を過電流のパルスとして検知する検知ステップと、
を備える異常検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異常検知装置及び異常検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に設けられた電線に異常な電流が流れていることを判断する装置として、例えば特許文献１に開示された判断装置がある。この判断装置は、所定時間の間、バッテリからＦＥＴ（Field Effect Transistor）を介して負荷へ電流を流し、センサで電流値を測定する。判断装置は、予め定めた閾値以上の電流が流れたオン時間と、閾値未満の電流が流れたオフ時間を累積し、電流値、オン時間、オフ時間から電線の熱量を演算する。判断装置は、演算した熱量が閾値を超えた場合、電線を発煙させる異常が発生したと判断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－８４６５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、自動車に配索される電線で被覆が破損した場合、被覆の破損箇所から露出した導体と、車両の金属部分とが車両の振動により瞬間的に接触して短絡し、振動に応じて断続的に過電流が流れることがある。特許文献１に開示された装置は、測定した電流値が閾値を超えた場合に過電流が流れているとしているが、上述したように振動に応じて断続的に過電流が流れる場合、流れる電流は様々であり、測定した電流値が閾値を超えない場合も生じ得る。このように、測定した電流値が閾値を超えていない場合、特許文献１に開示された装置は、過電流が流れたと判断せず、過電流による発熱の演算を行わないため、実際より低い熱量を算出してしまう。そして、閾値未満である過電流が断続的に流れ続けた場合、異常を検出できずに電線が発熱して発煙に至る虞がある。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源から負荷へ流れる過電流を精度良く検知する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る異常検知装置は、電源から負荷へ流れる電流の電流値を測定する電流測定部から前記電流値を予め定められた周期で取得する取得部と、前記取得部が取得した電流値のうち前記負荷を駆動するための電流値を超える電流値を過電流のパルスとして検知する検知部と、を備える。

【0007】

本発明の一態様に係る異常検知装置においては、前記検知部は、前記負荷を駆動するために流す電流の電流値を、前記電源の電圧と、前記電源から前記負荷までの経路の抵抗値及び前記負荷の抵抗値とに基づいて算出し、算出した電流値と、前記取得部が取得した電流値との差に基づいて前記パルスを検知する。

【0008】

本発明の一態様に係る異常検知装置においては、前記検知部は、温度を測定する温度測定部から前記温度を取得し、前記抵抗値を取得した温度に対応した抵抗値とする。

【0009】

本発明の一態様に係る異常検知装置においては、前記検知部は、前記負荷へ流す電流の電流値に対応する情報を取得し、取得した情報で特定される電流値と、算出した電流値との差に基づいて前記パルスを検知する。

【0010】

本発明の一態様に係る異常検知装置においては、前記取得部は、加速度を測定する加速度測定部から前記加速度を予め定められた周期で取得し、前記検知部は、前記取得部が取得した加速度から特定した鉛直方向の変位が閾値以上となるタイミングに対応して、前記取得部が取得した電流値の変化量が閾値以上となる電流値を過電流のパルスとして検知する。

【0011】

本発明の一態様に係る異常検知装置においては、前記検知部は、前記電流値の変化量が閾値以上となる周期と、前記変位が閾値以上となる周期とに基づいて前記パルスを検知する。

【0012】

本発明の一態様に係る異常検知装置においては、前記検知部は、高速フーリエ変換により前記電流値と前記変位の周波数解析を行い、前記電流値でピークの周波数と、前記変位でピークの周波数とに基づいて前記パルスを検知する。

【0013】

本発明の一態様に係る異常検知装置は、前記負荷へ流れる電流を前記パルスが発生するタイミングに応じて低減する。

【0014】

本発明の一態様に係る異常検知装置は、前記負荷へ印加される電圧の降下量が予め定められた閾値以上の場合、前記負荷へ流れる電流を低減する。

【0015】

本発明の一態様に係る異常検知装置は、車両が走行する路面の凹凸を検知し、前記負荷へ流れる電流を検知した凹凸に基づいて低減する。

【0016】

本発明の一態様に係る異常検知装置は、前記パルスを検知した場合、前記負荷への電力供給を遮断する。

【0017】

本発明の一態様に係る異常検知装置は、前記負荷へ電力を供給する電線の温度に基づいて前記負荷への電力供給を遮断する。

【0018】

本発明の一態様に係る異常検知装置は、前記パルスを当該パルスの電流値に応じた回数以上検知した場合、前記負荷への電力供給を遮断する。

【0019】

本発明の一態様に係る異常検知方法は、電源から負荷へ流れる電流の電流値を測定する電流測定部から前記電流値を予め定められた周期で取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得した電流値のうち前記負荷を駆動するための電流値を超える電流値を過電流のパルスとして検知する検知ステップと、を備える。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、電源から負荷へ流れる過電流を精度良く検知することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、第１実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、負荷に流れる電流の変化と過電流のパルスの一例を示すグラフである。

【図3】図３は、第２実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、第３実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、第４実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、負荷に流れる電流の変化と車両の変位の変化の一例を示すグラフである。

【図7】図７は、電線の温度変化の一例を示すグラフである。

【図8】図８は、制御部が記憶するテーブルの一例を示す図である。

【図9】図９は、第７実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図10】図１０は、第８実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図11】図１１は、負荷に流れる電流の変化と負荷に印加される電圧の変化の一例を示すグラフである。

【図12】図１２は、第８実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素については適宜同一の符号を付している。

【0023】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。バッテリ２は、車両に搭載される蓄電池である。バッテリ２が供給する電力は、異常検知装置１Ａ及び電線４を介して負荷３へ供給される。負荷３は、車両においてバッテリ２から供給される電力で駆動する電装品であり、グランドＧＮＤに接続されている。電線４は、負荷３へ電力を供給する電線である。異常検知装置１Ａは、電線４で異常な電流が流れたことを検知する装置であり、車両に搭載されている。

【0024】

異常検知装置１Ａは、制御部１０、半導体スイッチ１１、電圧測定部１２及び電流測定部１３を有する。半導体スイッチ１１は、バッテリ２に接続されている。半導体スイッチ１１は、例えばＦＥＴを含む回路で構成されたスイッチであり制御部１０からの制御に応じて、バッテリ２から供給された電力の出力と遮断を行なう。電圧測定部１２は、電圧を測定する回路を有し、バッテリ２から半導体スイッチ１１へ印加される電圧の電圧値を測定する。電圧測定部１２が測定した電圧値は、制御部１０へ出力される。電流測定部１３は、電流を測定する回路を有し、半導体スイッチ１１と電線４に直列に接続されている。電流測定部１３は、半導体スイッチ１１から出力されて電線４を介して負荷３へ流れる電流の電流値を測定する。電流測定部１３が測定した電流値は、制御部１０へ出力される。

【0025】

制御部１０は、電線４に異常な電流が流れたことを検知する機能の実現のために、異常検知装置１の動作を制御するための各種演算処理を行うプロセッサ、記憶部及び通信部を含んで構成される。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのプロセッサを含んで構成される。

【0026】

記憶部は、プロセッサが演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）を備えている。また、記憶部は、プロセッサが演算処理を行う際の作業スペースやプロセッサの演算処理の結果などを記憶するなどのために使用される、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。制御部１０の機能は、プロセッサが記憶部から各種プログラムを読み出して実行することで、機能部として実現される。例えば、プロセッサが記憶部から各種プログラムを読み出して実行することにより取得部１０１と、検知部１０２が実現する。取得部１０１は、電圧測定部１２から電圧値を取得し、電流測定部１３から電流値を取得する。検知部１０２は、取得部１０１が取得した電流値から負荷３を駆動するための電流値を超える電流値を過電流のパルスとして検知する。

【0027】

図示省略した通信部は、図示省略した上位装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）と通信を行う通信モジュールを含む。通信部は、上位装置からの指示や情報を受信する。また、電線４に異常な電流が流れたことを機能部で検知した場合、異常な電流を検知したことを示す情報を通信部が上位装置へ送信する。

【0028】

次に異常検知装置１Ａの動作例について説明する。制御部１０は、電圧測定部１２が出力する電圧値と、電流測定部１３が出力する電流値を予め定められた周期で取得する。制御部１０が電圧値及び電流値を取得する周期は、後述するパルスＰｕのパルス幅より短い時間とするのが好ましい。電圧値及び電流値を取得した制御部１０は、負荷３に流す電流の電流値であるIｌｏａｄ＿ｃａｌを式（１）により算出する。Ｉｌｏａｄ＿ｃａｌは、負荷３を駆動するために負荷３へ流す電流の計算値である。

【0029】

【数1】

【0030】

式（１）においてＥｂは、電圧測定部１２から取得した電圧値であり、Ｒｏｎは、半導体スイッチ１１がオンとなったときの半導体スイッチ１１の抵抗値であり、Ｒｌｏａｄは、負荷３の抵抗値であり、Ｒｗｉｒｅは、電線４の抵抗値である。なお、Ｒｏｎ、Ｒｌｏａｄ、及びＲｗｉｒｅは、予め制御部１０の記憶部に記憶されている。Ｒｗｉｒｅは、例えば半導体スイッチ１１から負荷３までの経路にプリント基板上のパターンが含まれ、このパターンの抵抗値を無視できない場合、プリント基板上のパターンの抵抗値を含んでもよい。制御部１０は、Ｒｏｎ、Ｒｌｏａｄ、及びＲｗｉｒｅを演算のときに記憶部から取得する。電線４が短絡していない場合、式（１）で算出した電流値の電流が負荷３へ流れる。

【0031】

次に制御部１０は、取得した電流値と、算出したＩｌｏａｄ＿ｃａｌを用いて、電線４を流れる過電流のパルスの検知を行なう。具体的には、制御部１０は、式（２）の演算を行う。

【0032】

【数2】

【0033】

式（２）のＩｌｏａｄ＿ｍｅａｓは、電流測定部１３から取得した電流値であり、Ｉｐｕｌｓｅは、取得した電流値であるＩｌｏａｄ＿ｍｅａｓと、式（１）で算出したＩｌｏａｄ＿ｃａｌとの差分である。

【0034】

図２（ａ）は、電線４を流れる電流の変化の一例を示すグラフである。電線４の被覆が損傷した場合、損傷箇所から露出した導体は、車両の振動により車両の金属部分と断続的に接触することがある。この場合、導体と車両の金属部分との接触により過電流が流れるが、振動に応じて過電流が流れる時間は短時間であるため、例えば図２（ａ）に示すように、振動に応じて断続的に過電流のパルスＰｕが発生する。

【0035】

例えば、パルスＰｕが発生した時点ｔ１のときに制御部１０が電流値を取得した場合、式（２）の演算を行うと、Ｉｐｕｌｓｅ＞０となる。また、パルスＰｕが発生していない時間ｔ２のときに制御部１０が電流値を取得した場合、式（２）の演算を行うと、Ｉｐｕｌｓｅ＝０となる。

【0036】

図２（ｂ）は、式２の演算結果を示すグラフである。制御部１０は、式（２）の演算を行うことにより、Ｉｐｕｌｓｅ＞０となったときのＩｐｕｌｓｅを過電流のパルスＰｕとして検知する。制御部１０は、パルスＰｕを検知した場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。なお、制御部１０は、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する場合、予め定められた期間内にパルスＰｕを検知した回数が予め定められた閾値以上となった場合にバッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。

【0037】

本実施形態によれば、測定した電流から負荷３へ供給する分の電流を除いて過電流の成分を精度良く検知することができるため、電線４へ異常な電流が流れていることを精度良く検知して電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0038】

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る異常検知装置の構成を示す図である。第２実施形態に係る異常検知装置１Ｂは、異常検知装置１Ａに対してさらに温度測定部１４を備えている点で相違する。他の構成については、異常検知装置１Ａと同じであるため、異常検知装置１Ａと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、第１実施形態との相違点について説明する。

【0039】

温度測定部１４は、温度センサと、温度を測定する回路とを有する。温度測定部１４は、電線４の周囲の温度を測定する。温度測定部１４が測定した温度は、制御部１０へ出力される。第２実施形態に係る取得部１０１は、温度測定部１４が測定した温度を取得する。

【0040】

異常検知装置１Ｂの制御部１０は、電圧測定部１２が出力する電圧値、電流測定部１３が出力する電流値、及び温度測定部１４が測定する温度を予め定められた周期で取得する。電圧値、電流値及び温度を測定した制御部１０は、電線４を介して負荷３へ流す電流の電流値であるIｌｏａｄ＿ｃａｌ２を式（３）～式（６）により算出する。Ｉｌｏａｄ＿ｃａｌ２は、負荷３を駆動するために負荷３へ流す電流の計算値である。

【0041】

【数3】

【0042】

【数4】

【0043】

【数5】

【0044】

【数6】

【0045】

制御部１０が新たに取得した温度をＴ１とし、前回取得した温度をＴ０とした場合、Ｒｏｎ＿Ｔ１は、温度がＴ１で半導体スイッチ１１がオンとなったときの半導体スイッチ１１の抵抗値であり、Ｒｌｏａｄ＿Ｔ１は、温度がＴ１のときの負荷３の抵抗値であり、Ｒｗｉｒｅ＿Ｔ１は、温度がＴ１のときの電線４の抵抗値である。Ｒｏｎ＿Ｔ０は、温度がＴ０で半導体スイッチ１１がオンとなったときの半導体スイッチ１１の抵抗値であり、Ｒｌｏａｄ＿Ｔ０は、温度がＴ０のときの負荷３の抵抗値であり、Ｒｗｉｒｅ＿Ｔ０は、温度がＴ０のときの電線４の抵抗値である。Ｒｏｎ＿Ｔ０は、式（４）の前回の演算で算出されたＲｏｎ＿Ｔ１の値とし、Ｒｌｏａｄ＿Ｔ０は、式（５）の前回の演算で算出されたＲｌｏａｄ＿Ｔ０の値とし、Ｒｗｉｒｅ＿Ｔ０は、式（６）の前回の演算で算出されたＲｗｉｒｅ＿Ｔ０の値とする。α＿Ｒｏｎ＿Ｔ０は、温度がＴ０で半導体スイッチ１１がオンとなったときの半導体スイッチ１１の抵抗の温度係数であり、α＿Ｒｌｏａｄ＿Ｔ０は、温度がＴ０のときの負荷３の抵抗の温度係数であり、α＿Ｒｗｉｒｅ＿Ｔ０は、温度がＴ０のときの電線４の抵抗の温度係数である。

【0046】

なお、制御部１０の記憶部は、半導体スイッチ１１がオンとなったときの半導体スイッチ１１の抵抗の温度係数と温度との関係を格納したテーブル、負荷３の抵抗の温度係数と温度との関係を格納したテーブル、電線４の抵抗の温度係数と温度との関係を格納したテーブルを予め記憶しており、制御部１０は、取得した温度に対応した温度係数を演算のときにテーブルから取得する。

【0047】

次に制御部１０は、取得した電流値と、算出したＩｌｏａｄ＿ｃａｌ２を用いて、電線４を流れる過電流のパルスの検知を行なう。具体的には、制御部１０は、式（７）の演算を行う。

【0048】

【数7】

【0049】

式（７）の場合、Ｉｐｕｌｓｅは、取得した電流値であるＩｌｏａｄ＿ｍｅａｓと、式（３）で算出したＩｌｏａｄ＿ｃａｌ２との差分である。制御部１０は、式（７）の演算を行うことにより、Ｉｐｕｌｓｅ＞０となったときのＩｐｕｌｓｅをパルスＰｕとして検知する。制御部１０は、パルスＰｕを検知した場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0050】

本実施形態によれば、測定した電流から負荷３へ供給する分の電流を除いて過電流の成分を精度良く検知することができるため、電線４へ異常な電流が流れていることを精度良く検知して電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0051】

［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態に係る異常検知装置の構成を示す図である。第３実施形態に係る異常検知装置１Ｃは、異常検知装置１Ａに対して電圧測定部１２を備えていない点で相違する。他の構成については、異常検知装置１Ａと同じであるため、異常検知装置１Ａと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、異常検知装置１Ａとの相違点について説明する。

【0052】

異常検知装置１Ｃの制御部１０は、負荷３が例えばモータである場合、モータの回転数とモータに流れる電流との関係を格納したテーブルを記憶部に記憶する。また、制御部１０は、電流測定部１３が出力する電流値を予め定められた周期で取得し、例えばモータの回転数を示す制御情報を予め定められた周期で上位装置から取得する。なお、異常検知装置１Ｃがモータの回転を制御する場合は、制御部１０は、自身が有しているモータの回転数を示す制御情報を取得してもよい。また、制御部１０は、モータを制御するＥＣＵがモータ側に設けられている場合、モータ側に設けられているＥＣＵから制御情報を取得してもよい。

【0053】

次に制御部１０は、取得した制御情報が示す回転数のときにモータに流れる電流の電流値を記憶部に記憶されているテーブルから取得し、取得した電流値をＩｌｏａｄ＿ｃａｌとする。また、制御部１０は、電流測定部１３から取得した電流値をＩｌｏａｄ＿ｍｅａｓとし、式（２）の演算を行う。制御部１０は、式（２）の演算を行い、Ｉｐｕｌｓｅ＞０となったときのＩｐｕｌｓｅをパルスＰｕとして検知する。制御部１０は、パルスＰｕを検知した場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0054】

本実施形態によれば、電圧測定部１２及び温度測定部１４を有していない簡易な構成でも、電線４へ異常な電流が流れていることを検知して電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0055】

［第４実施形態］
図５は、本発明の第４実施形態に係る異常検知装置の構成を示す図である。第４実施形態に係る異常検知装置１Ｄは、異常検知装置１Ａに対して、電圧測定部１２を備えておらず、加速度測定部１５を備えている点で相違する。他の構成については、異常検知装置１Ａと同じであるため、異常検知装置１Ａと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、異常検知装置１Ａとの相違点について説明する。

【0056】

加速度測定部１５は、３軸の加速度センサと、加速度を測定する回路を有する。加速度測定部１５は、異常検知装置１Ｄを搭載する車両の加速度を測定する。加速度測定部１５が測定した加速度は、制御部１０へ出力される。第４実施形態に係る取得部１０１は、加速度測定部１５が測定した加速度を取得する。

【0057】

異常検知装置１Ｄの制御部１０は、電流測定部１３が出力する電流値、及び加速度測定部１５が測定する加速度を予め定められた周期で取得する。電流値を取得した制御部１０は、負荷３へ流れる電流の変化から過電流によるパルスであるパルスＰｕａを検知する。例えば、制御部１０は、取得した電流値について、前回取得した電流値からの変化量を算出する。制御部１０は、算出した電流の変化量が予め定められた閾値を超えた場合、この電流の変化をパルスＰｕａとして検知する。例えば、図６（ａ）に示すように、閾値を超えるように電流が変化した場合、この電流の変化をパルスＰｕａとして検知する。

【0058】

また、制御部１０は、取得した加速度に基づいて、鉛直方向への加速度を積分して鉛直方向への速度を求め、求めた速度を積分することにより鉛直方向への変位を演算する。次に制御部１０は、算出した鉛直方向への変位について、前回算出した変位との差を算出する。制御部１０は、算出した差が予め定められた閾値を超えた場合、この変位をパルスＰｕｂとして検知する。例えば、図６（ｂ）に示すように、車両が閾値を超えるように鉛直方向へ変位した場合、この変位をパルスＰｕｂとして検知する。

【0059】

制御部１０は、パルスＰｕａが生じた時刻と、パルスＰｕｂが生じた時刻との時間差が予め定められた時間内である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。なお、制御部１０は、パルスＰｕａが生じた時刻と、パルスＰｕｂが生じた時刻との時間差が予め定められた時間内となる状態が、予め定められた回数異常発生した場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。

【0060】

また、制御部１０は、パルスＰｕａとパルスＰｕｂを検知し、パルスＰｕａの周期と、パルスＰｕｂの周期との差が予め定められた時間内である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。

【0061】

また、制御部１０は、電流測定部１３が測定した電流の変化波形と、加速度測定部１５の測定結果から算出した変位の変化波形に高速フーリエ変換解析の処理を行い、電流の変化波形の解析結果でピークとなる周波数と、変位の変化波形の解析結果でピークとなる周波数との差が予め定められた範囲内である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。

【0062】

本実施形態によれば、車両の振動に応じて生じる過電流の成分を測定した電流から検知することができるため、電線４へ異常な電流が流れていることを検知して電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0063】

［第５実施形態］
第５実施形態に係る異常検知装置は、ハードウェア構成が異常検知装置１Ｂと同じであり、制御部１０が行う処理が異常検知装置１Ｂと相違する。以下の説明においては、異常検知装置１Ａとの相違点について説明する。

【0064】

第５実施形態に係る制御部１０は、パルスＰｕを検知し、且つ、計算した電線４の温度が予め定められた閾値以上となった場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0065】

図７は、電線４の温度変化の一例を示すグラフである。電線４は、パルスＰｕが発生すると、流れる電流の増加により温度が上昇し、その後、パルスＰｕの消失によって流れる電流が減少することにより温度が低下する。制御部１０は、電線４の温度を式（８）と式（９）により算出する。式（８）は、電流の増加により発熱する電線４の温度を算出する式であり、式（９）は、電流の減少により放熱する電線４の温度を算出する式である。制御部１０は、パルスＰｕを検知し、且つ、算出した温度が予め定められた閾値以上となった場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0066】

【数8】

【0067】

【数9】

【0068】

Ｔ（ｎ）は、ｎ回目の演算で算出される電線４の温度であり、Ｔ（ｎ－１）は、ｎ－１回目の演算で算出された電線４の温度である。Ｉｏ（ｎ）は、ｎ回目の演算のときに電流測定部１３から取得した電流値であり、Ｉｏ（ｎ－１）は、ｎ－１回目の演算のときに電流測定部１３から取得した電流値である。ｒ_Ｔ（ｎ）は、ｎ回目の演算のときに温度測定部１４から取得した温度における電線４の抵抗値であり、Ｒは、電線４の熱抵抗であり、α２は、電線４の熱時定数である。制御部１０の記憶部は、予め温度と電線４の抵抗値の関係をテーブルで記憶しており、制御部１０は、ｎ回目の演算のときに取得した温度に対応した抵抗値をテーブルから取得し、取得した抵抗値をｒ_Ｔ（ｎ）とする。また、制御部１０の記憶部は、Ｒとα２を予め記憶している。ｔ（ｎ）は、ｎ回目の演算のときの時刻であり、ｔ（ｎ－１）は、ｎ－１回目の演算のときの時刻である。

【0069】

制御部１０は、パルスＰｕを検知した場合、式（８）により電線４の温度を算出する。また、制御部１０は、パルスＰｕが消失した場合、式（９）により電線４の温度を算出する。制御部１０は、パルスＰｕを検知し、式（８）で算出した温度が予め定められた閾値以上である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0070】

なお、異常検知装置１Ｃに温度測定部１４を設け、異常検知装置１Ｃの制御部１０でも式（８）及び式（９）の演算を行い、パルスＰｕを検知し、且つ、式（８）で算出した温度が予め定められた閾値以上である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。また、異常検知装置１Ｄに温度測定部１４を設け、異常検知装置１Ｄの制御部１０でも式（８）及び式（９）の演算を行い、パルスＰｕを検知し、且つ、式（８）で算出した温度が予め定められた閾値以上である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。

【0071】

本実施形態によれば、電線４が発煙に至る温度に達する前に電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0072】

［第６実施形態］
第６実施形態に係る異常検知装置は、異常検知装置１Ａ～１Ｄのいずれかの異常検知装置１Ｃのハードウェア構成を有する。第６実施形態に係る異常検知装置の制御部１０は、パルスＰｕを検知した回数をカウントし、カウントした回数が予め定められた閾値以上となった場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0073】

具体的には、制御部１０の記憶部は、図８に示すテーブルで電流値の範囲と、パルス回数の閾値とを対応付けて記憶している。なお電流値の関係は、Ｉ_１＜Ｉ_２＜Ｉ_３＜Ｉ_４＜Ｉ_５となっている。図８に示すテーブルの場合、「Ｉ_１≦Ｉｌｏａｄ＿ｍｅａｓ＜Ｉ_２」には閾値として「８０」が対応付けられている。制御部１０は、Ｉ_１≦Ｉｌｏａｄ＿ｍｅａｓ＜Ｉ_２である電流値からパルスＰｕを検知した回数が８０回以上となると、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。また図８に示すテーブルの場合、「Ｉ_３≦Ｉｌｏａｄ＿ｍｅａｓ＜Ｉ_４」には閾値として「１４０」が対応づけられている。この場合、制御部１０は、Ｉ_３≦Ｉｌｏａｄ＿ｍｅａｓ＜Ｉ_４である電流値からパルスＰｕを検知した回数が１４０回以上となると、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0074】

本実施形態によれば、電線４が発煙に至る温度に達する前に電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0075】

［第７実施形態］
図９は、本発明の第７実施形態に係る異常検知装置の構成を示す図である。第７実施形態に係る異常検知装置１Ｅは、異常検知装置１Ｄに対してさらにスイッチＳＷとコンデンサＣとを備えている点で相違する。他の構成については、異常検知装置１Ｄと同じであるため、異常検知装置１Ｄと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、異常検知装置１Ｄとの相違点について説明する。

【0076】

スイッチＳＷは、一端が電線４に接続され、他端がコンデンサＣに接続されている。スイッチＳＷは、制御部１０によってオン／オフが制御される。コンデンサＣは、一端がスイッチＳＷに接続され、他端がグランドＧＮＤに接続されている。

【0077】

制御部１０は、第４実施形態と同様にパルスＰｕｂを検知する。制御部１０は、検知したパルスＰｕｂの周期を特定し、特定したパルスＰｕｂの周期に基づいて、パルスＰｕｂが発生するタイミングでスイッチＳＷをオンとする。制御部１０は、スイッチＳＷをオンにした後、パルスＰｕｂが消失するタイミングでスイッチＳＷをオフにする。

【0078】

この構成によれば、パルスＰｕａが発生するタイミングで電線４がコンデンサＣに接続されるため、コンデンサＣにも電流が流れ、パルスＰｕａによる過電流が抑えられる。なお、スイッチＳＷとコンデンサＣを備えていない異常検知装置１Ｄの場合、パルスＰｕｂが発生する期間で半導体スイッチ１１をＰＷＭ制御し、負荷３へ流れる電流を振動が発生するタイミングで抑えるようにしてもよい。

【0079】

［第８実施形態］
図１０は、本発明の第８実施形態に係る異常検知装置の構成を示す図である。第８実施形態に係る異常検知装置１Ｆは、異常検知装置１Ａに対して電圧測定部１２の接続位置が異なり、プルアップ抵抗Ｒ１を備えている点で相違する。他の構成については、異常検知装置１Ａと同じであるため、異常検知装置１Ａと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、異常検知装置１Ａとの相違点について説明する。

【0080】

プルアップ抵抗Ｒ１は、抵抗器であり、一端がバッテリ２と半導体スイッチ１１との間に接続されており、他端が電線４に接続されている。電圧測定部１２は、電線４に印加される電圧を測定する。

【0081】

異常検知装置１Ｆの制御部１０は、電圧測定部１２が出力する電圧値を予め定められた周期で取得する。なお、制御部１０が電圧値を取得する周期は、パルスＰｕのパルス幅より短い時間とするのが好ましい。電圧値を取得した制御部１０は、パルスＰｕの検知を行なう。具体的には、制御部１０は、式（１０）の演算を行う。

【0082】

【数10】

【0083】

Ｖ（ｎ－１）は、電圧測定部１２から前回取得した電圧値であり、Ｖ（ｎ）は、電圧測定部１２から新たに取得した電圧値である。即ち、Ｖｐｕｌｓｅは、前回取得した電圧値と新たに取得した電圧値との差分である。

【0084】

図１１（ａ）は、負荷３へ流れる電流の変化の一例を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、電圧測定部１２が測定した電圧の変化の一例を示すグラフである。電線４がプルアップ抵抗Ｒ１によってプルアップされているため、図１１に示すように、例えば、パルスＰｕが発生した時点ｔ１においては、電線４に印加される電圧が降下する。この電圧の降下量は、式（１０）の演算を行うことにより得ることができる。

【0085】

例えば、パルスＰｕが発生した時点ｔ１のときに制御部１０が電圧値を取得した場合、式（１０）の演算を行うと、Ｖｐｕｌｓｅ＞０となる。また、パルスＰｕが発生していないときに制御部１０が電圧値を取得した場合、式（１０）の演算を行うと、Ｖｐｕｌｓｅ＝０となる。制御部１０は、Ｖｐｕｌｓｅの値が予め定められた閾値以上である場合、Ｖｐｕｌｓｅ＞０となったときのＶｐｕｌｓｅをパルスＰｕｖとして検知する。制御部１０は、パルスＰｕｖを検知した場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断する。

【0086】

なお、制御部１０は、パルスＰｕｖを検知するとともに、前述の実施形態のいずれかの方法でパルスＰｕを検知し、パルスＰｕｖのタイミングとパルスＰｕのタイミングとの時間差が予め定められた時間内である場合、半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断してもよい。

【0087】

本実施形態によれば、測定した電圧の変化から過電流によるパルスの発生を検知することができるため、電線４へ異常な電流が流れていることを検知して電力の供給を遮断し、電線４が発煙に至るのを防ぐことができる。

【0088】

［第９実施形態］
図１２は、本発明の第９実施形態に係る異常検知装置の構成を示す図である。第９実施形態に係る異常検知装置１Ｇは、異常検知装置１Ｅに対して、加速度測定部１５を備えておらず、車両に設けられたセンサ５が接続されている点で相違する。他の構成については、異常検知装置１Ｅと同じであるため、異常検知装置１Ｅと同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、異常検知装置１Ｅとの相違点について説明する。

【0089】

センサ５は、所謂３Ｄ－ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）の技術で用いられる３次元測域センサである。第９実施形態に係る取得部１０１は、センサ５の測定結果を取得する。制御部１０は、取得したセンサ５の測定結果から、車両が走行する路面の凹凸と、凹凸までの距離を特定する。

【0090】

制御部１０は、上位装置から車両の速度を示す情報を取得し、取得した情報が示す速度と、特定した凹凸までの距離とから凹凸に到達するまでの時間を算出する。制御部１０は、算出した時間が経過したタイミングとなると、スイッチＳＷをオンとする。制御部１０は、スイッチＳＷをオンにした後、凹凸を通過したタイミングでスイッチＳＷをオフにする。この構成によれば、路面の凹凸によりパルスＰｕが発生するタイミングで電線４がコンデンサＣに接続されるため、コンデンサＣにも電流が流れ、パルスＰｕによる過電流が抑えられる。

【0091】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0092】

上述した各実施形態においては、制御部１０は、パルスＰｕ又はパルスＰｕｖの検知に応じて半導体スイッチ１１をオフに制御し、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断した場合、バッテリ２から負荷３への電力供給を遮断したことを通信部で上位装置へ通知してもよい。この場合、上位装置は、負荷３への電力供給で異常が発生したことを車両のメーターパネルで表示してもよい。

【符号の説明】

【0093】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｆ、１Ｇ 異常検知装置
２ バッテリ
３ 負荷
４ 電線
５ センサ
１０ 制御部
１１ 半導体スイッチ
１２ 電圧測定部
１３ 電流測定部
１４ 温度測定部
１５ 加速度測定部
Ｃ コンデンサ
ＧＮＤ グランド
Ｒ１ プルアップ抵抗
ＳＷ スイッチ
Ｐｕ、Ｐｕａ、Ｐｕｂ、Ｐｕｖ パルス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】