(57)【要約】【課題】簡単な構成で断線検出が可能であり、制御電圧範囲の上限がバッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適用可能で、広範囲の負荷電流に対して安定した断線検出回路を提供する。【解決手段】負荷装置１において、負荷と並列に分圧回路が接続されて、該分圧回路の分圧点Ｐ１に接続する分圧端子１Ｍが設けられてなり、定電圧供給装置２において、モニタ端子２Ｍが設けられて、該モニタ端子２Ｍと所定の基準電位Ｖｓの間に電流検出部４が接続されてなり、負荷装置１の分圧端子１Ｍと定電圧供給装置２のモニタ端子２Ｍが、モニタケーブル３Ｍで接続されてなり、モニタケーブル３Ｍに流れるモニタ電流Ｉｍを、基準電位Ｖｓを有した電流検出部４で検出し、その検出電流値に基づいて、給電ケーブル３Ｈ，３Ｌおよびモニタケーブル３Ｍの断線を検出する断線検出回路１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される指令値に応じた一定の出力電圧で電力を供給する定電圧供給装置と、前記定電圧供給装置からの出力で駆動される負荷を有した負荷装置と、前記定電圧供給装置と前記負荷装置を接続するケーブルとからなるシステムの回路において、前記ケーブルの断線を検出する断線検出回路であって、
前記負荷の高電位側端子と前記定電圧供給装置の出力電圧端子、および前記負荷の低電位側端子と前記定電圧供給装置の接地端子が、それぞれ、給電ケーブルで接続されてなり、
前記負荷装置において、前記負荷と並列に分圧回路が接続されて、該分圧回路の分圧点に接続する分圧端子が設けられてなり、
前記定電圧供給装置において、モニタ端子が設けられて、該モニタ端子と所定の基準電位の間に電流検出部が接続されてなり、
前記負荷装置の分圧端子と前記定電圧供給装置のモニタ端子が、モニタケーブルで接続されてなり、
前記モニタケーブルに流れる電流を、前記基準電位を有した電流検出部で検出し、その検出電流値に基づいて、前記給電ケーブルおよび前記モニタケーブルの断線を検出することを特徴とする断線検出回路。
【請求項２】
前記電流検出部が、電流検出抵抗からなることを特徴とする請求項１に記載の断線検出回路。
【請求項３】
前記分圧回路が、直列接続された２つの分圧抵抗からなることを特徴とする請求項１または２に記載の断線検出回路。
【請求項４】
前記定電圧供給装置において、
前記電流検出部で検出される電流値に基づいた信号を入力して、前記給電ケーブルおよび前記モニタケーブルの断線を判定し、断線判定信号を出力する判定部が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【請求項５】
前記電流検出部が、電流検出抵抗からなり、
前記分圧回路が、直列接続された２つの分圧抵抗からなり、
前記判定部が、
前記出力電圧端子に接続する配線と前記接地端子に接続する配線の間に接続される直列接続された２つの第２分圧抵抗と、
前記第２分圧抵抗の第２分圧点と前記基準電位の間に接続される第２電流検出抵抗とを有してなり、
前記２つの第２分圧抵抗および第２電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比が、前記２つの分圧抵抗および電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比に等しく設定されてなり、
前記モニタ端子のモニタ電位と前記第２分圧点の参照電位をそれぞれ入力して比較する比較回路が設けられ、
前記比較回路が、前記給電ケーブルおよび前記モニタケーブルの断線を判定して、断線判定信号を出力するように構成されてなることを特徴とする請求項４に記載の断線検出回路。
【請求項６】
前記比較回路は、
前記モニタ電位が特定の電圧の範囲外にある時だけ出力を反転させる、ウインドコンパレータからなることを特徴とする請求項５に記載の断線検出回路。
【請求項７】
前記電流検出部が、電流検出抵抗からなり、
前記分圧回路が、直列接続された２つの分圧抵抗からなり、
前記判定部が、
前記指令値を入力する指令値入力端子に接続する配線と前記接地端子に接続する配線の間に接続される直列接続された２つの第３分圧抵抗と、
前記第３分圧抵抗の第３分圧点と前記基準電位の間に接続される第３電流検出抵抗とを有してなり、
前記２つの第３分圧抵抗および第３電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比が、前記２つの分圧抵抗および電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比に等しく設定されてなり、
前記モニタ端子のモニタ電位と前記第３分圧点の参照電位をそれぞれ入力し、偏差積分して負帰還制御し、該偏差積分値に基づいた指令信号を、前記出力電圧を出力する駆動回路に出す偏差積分回路と、
前記指令値と前記出力電圧をそれぞれ入力して比較する比較回路とが設けられ、
前記比較回路が、前記給電ケーブルおよび前記モニタケーブルの断線を判定して、断線判定信号を出力するように構成されてなることを特徴とする請求項４に記載の断線検出回路。
【請求項８】
前記比較回路は、
前記出力電圧が特定の電圧の範囲外にある時だけ出力を反転させる、ウインドコンパレータからなることを特徴とする請求項７に記載の断線検出回路。
【請求項９】
前記分圧回路が、直列接続された分圧抵抗と逆方向ダイオードからなることを特徴とする請求項１または２に記載の断線検出回路。
【請求項１０】
前記分圧回路が、直列接続された２つの逆方向ダイオードからなることを特徴とする請求項１または２に記載の断線検出回路。
【請求項１１】
前記基準電位が、該定電圧供給装置の接地電位であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【請求項１２】
前記基準電位が、該定電圧供給装置の電源電圧であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【請求項１３】
前記基準電位が、該定電圧供給装置の出力のＯＮ／ＯＦＦを検出して、該定電圧供給装置の接地電位と電源電圧の間で切り替え可能に構成されてなることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【請求項１４】
前記システムが、車載用であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の断線検出回路。
【請求項１５】
前記負荷装置が、モータであり、
前記定電圧供給装置が、前記モータの駆動装置であることを特徴とする請求項１４に記載の断線検出回路。
【請求項１６】
前記モータが、燃料ポンプモータまたはラジエータファンモータであることを特徴とする請求項１５に記載の断線検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される指令値に応じた一定の出力電圧で電力を供給する定電圧供給装置と、定電圧供給装置からの出力で駆動される負荷を有した負荷装置と、定電圧供給装置と負荷装置を接続するケーブルとからなるシステム回路において、ケーブルの断線を検出する断線検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
定電圧供給装置、負荷装置、および給電ケーブルからなるシステムにおいて、給電ケーブルの断線を検出する断線検出回路が、例えば、特開平８−７５８１１号公報（特許文献１）と特開平１１−１６１３４９号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００３】
負荷の断線検出には、従来、負荷に流しこむ電流をシャント抵抗などによって検出する方法がある。しかしながら、該方法は、負荷電流の実使用範囲が広いモータ等に適用した場合、次のような問題点がある。第１に、負荷電流が大きいときに、電流検出のための回路損失が増える。第２に、負荷電流が小さいときに、誤判定が懸念される。
【０００４】
一方、シャント抵抗を用いずに給電ケーブルの断線を検出する方法として、特許文献１の断線検知回路では、次のような構成が採用されている。平滑コンデンサを経た出力電圧を、抵抗分圧回路を介してシリーズレギュレータまたはスイッチングレギュレータへフィードバック電圧として帰還する構成のスイッチング電源回路において、定電流源と過電圧検知回路を具備する構成である。該構成において、定電流源は、シリーズレギュレータまたはスイッチングレギュレータの出力端子と平滑コンデンサと抵抗分圧回路との共通接続点に、負荷への出力電流の最小値よりも小なる値で、かつ、抵抗分圧回路に流れる電流よりも大なる値の定電流を供給する。また、過電圧検知回路は、平滑コンデンサの端子電圧が非断線時の時よりも高い所定値以上に変化したときに断線検知信号を出力する。
【０００５】
また、特許文献２のリモートセンシング機能付き定電圧供給回路では、負荷の両端に接続したセンシングケーブルを差動増幅回路の入力に供給し、該差動増幅回路の出力を電圧比較器で設定電圧と比較して、その差分で電力制御用トランジスタを制御する。また、差動増幅回路の入力には、異なるバイアス電圧による電流が注入され、差動増幅回路の出力レベルを電圧比較回路で監視することにより、センシングケーブルの断線状態を判定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７５８１１号公報
【特許文献２】特開平１１−１６１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の構成は、断線時に出力電流が０になることを利用して、平滑コンデンサに電流を流して、平滑コンデンサの端子電圧を非断線時の時よりも高い所定値以上に変化させ、過電圧検知回路により断線検知信号を出力するようにしている。これによれば、断線検出用のケーブルを用いることなく、スイッチング電源回路と負荷を接続する２本の給電ケーブルの断線を検知することができる。
【０００８】
一方、特許文献１の構成では、スイッチング電源回路と負荷の間のケーブル数を２本に抑えられるものの、所定の電流を供給する定電流源が必要となり、構成が複雑になる。また、該構成のスイッチング電源回路は、出力端子から電流を吸い込まないレギュレータの使用を前提にしており、入力電源の電圧そのものを出力することができず、出力電圧によっては、該スイッチング電源回路自体の損失が大きくなる。そのため、例えば１２Ｖのバッテリ電源をもち、制御電圧範囲の上限が該バッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等には不適切な場合が多い。
【０００９】
また、特許文献２の構成は、負荷の印加電圧を精度よく制御すると同時に、定電圧供給回路と負荷を接続するケーブルの断線も検出するものである。しかしながら、該構成では、２本の給電ケーブルに加えて、２本のセンシングケーブルが必要である。
【００１０】
そこで本発明は、定電圧供給装置、負荷装置、および接続ケーブルからなるシステムの回路において、接続ケーブルの断線を検出する断線検出回路を対象としている。そして、簡単な構成で断線検出が可能であり、制御電圧範囲の上限がバッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適用可能で、広範囲の負荷電流に対して安定した断線検出回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る断線検出回路は、入力される指令値に応じた一定の出力電圧で電力を供給する定電圧供給装置と、定電圧供給装置からの出力で駆動される負荷を有した負荷装置と、前記定電圧供給装置と負荷装置を接続するケーブルとからなるシステムの回路に用いられる。そして、本発明に係る断線検出回路は、上記システムの回路において、前記ケーブルの断線を検出する断線検出回路を対象としており、以下の構成を有している。
【００１２】
負荷の高電位側端子と定電圧供給装置の出力電圧端子、および負荷の低電位側端子と定電圧供給装置の接地端子が、それぞれ、給電ケーブルで接続される。負荷装置においては、負荷と並列に分圧回路が接続されて、該分圧回路の分圧点に接続する分圧端子が設けられる。また、定電圧供給装置においては、モニタ端子が設けられて、該モニタ端子と所定の基準電位の間に電流検出部が接続される。負荷装置の分圧端子と定電圧供給装置のモニタ端子は、モニタケーブルで接続される。そして、本発明に係る断線検出回路は、モニタケーブルに流れる電流を、基準電位を有した電流検出部で検出し、その検出電流値に基づいて、給電ケーブルおよびモニタケーブルの断線を検出することを特徴としている。
【００１３】
上記断線検出回路は、定電圧供給装置、負荷装置、および定電圧供給装置と負荷装置を接続する２本の給電ケーブルと１本のモニタケーブルで構成されたシステムの回路において、給電ケーブルとモニタケーブルの断線を検出する。上記断線検出回路は、定常的に微小電流を流す分圧回路を負荷装置側にもつ構成で、モニタケーブルに流れる電流を、定電圧供給装置側に設けた電流検出部で検出する。これによれば、負荷電流が広範囲で変化しても、安定した断線検出が可能となる。また、後述するように、定電圧供給装置と負荷装置を接続する３本のケーブルのそれぞれの断線を、容易かつ確実に検出することが可能である。
【００１４】
上記断線検出回路は、従来のシャント抵抗を用いて負荷に流しこむ電流を直接検出する方法ではないため、負荷電流が大きいときに電流検出のための回路損失が増えたり、負荷電流が小さいときに誤判定が発生したりすることがない。また、特許文献１の断線検知回路のように定電流源を必要とせず、簡単な構成で、入力電源の電圧そのものを出力する定電圧供給装置にも適用可能である。そのため、例えば１２Ｖのバッテリ電源をもち、制御電圧範囲の上限が該バッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適している。また、特許文献２のリモートセンシング機能付き定電圧供給回路のように２本のセンシングケーブルを必要とせず、１本のモニタケーブルを付加するだけで、負荷装置に接続する全てのケーブルの断線を容易かつ確実に検出することができる。
【００１５】
以上のようにして、上記した断線検出回路は、簡単な構成で断線検出が可能であり、制御電圧範囲の上限がバッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適用可能で、広範囲の負荷電流に対して安定した断線検出回路とすることができる。
【００１６】
上記断線検出回路における電流検出部は、負荷装置側の分圧点からモニタケーブルに流れる微小電流を電圧に変換して検出する、電流検出抵抗からなることが好ましい。
【００１７】
上記断線検出回路において負荷装置側に設けられる分圧回路は、定常的に流す微小電流や分圧点を任意に設定できる、直列接続された２つの分圧抵抗からなることが好ましい。
【００１８】
また、上記断線検出回路は、定電圧供給装置において、電流検出部で検出される電流値に基づいた信号を入力して、給電ケーブルおよびモニタケーブルの断線を判定し、断線判定信号を出力する判定部が形成されてなる構成とすることが好ましい。
【００１９】
電流検出部が電流検出抵抗からなり、分圧回路が直列接続された２つの分圧抵抗からなる場合には、例えば判定部を以下のように構成することができる。すなわち、出力電圧端子に接続する配線と接地端子に接続する配線の間に接続される直列接続された２つの第２分圧抵抗と、第２分圧抵抗の第２分圧点と基準電位の間に接続される第２電流検出抵抗とを有してなる構成とする。そして、２つの第２分圧抵抗および第２電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比を、先の２つの分圧抵抗および電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比に等しく設定する。また、モニタ端子のモニタ電位と第２分圧点の参照電位をそれぞれ入力して比較する比較回路を設ける構成とし、該比較回路が、給電ケーブルおよびモニタケーブルの断線を判定して、断線判定信号を出力するように構成する。この場合の比較回路には、例えば、モニタ電位が特定の電圧の範囲外にある時だけ出力を反転させるウインドコンパレータからなる構成を採用することができる。
【００２０】
また、電流検出部が電流検出抵抗からなり、分圧回路が直列接続された２つの分圧抵抗からなる場合には、判定部を次のように構成してもよい。すなわち、出力電圧の指令値を入力する指令値入力端子に接続する配線と接地端子に接続する配線の間に接続される直列接続された２つの第３分圧抵抗と、第３分圧抵抗の第３分圧点と基準電位の間に接続される第３電流検出抵抗とを有してなる構成とする。そして、２つの第３分圧抵抗および第３電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比を、先の２つの分圧抵抗および電流検出抵抗のそれぞれの抵抗値の比に等しく設定する。また、モニタ端子のモニタ電位と第３分圧点の参照電位をそれぞれ入力し、偏差積分して負帰還制御し、該偏差積分値に基づいた指令信号を、出力電圧を出力する駆動回路に出す偏差積分回路と、指令値と出力電圧をそれぞれ入力して比較する比較回路とを設ける。そして、該比較回路が、給電ケーブルおよびモニタケーブルの断線を判定して、断線判定信号を出力するように構成する。この場合の比較回路には、例えば、出力電圧が特定の電圧の範囲外にある時だけ出力を反転させる、ウインドコンパレータからなる構成を採用することができる。
【００２１】
また、上記断線検出回路において負荷装置側に設けられる分圧回路は、直列接続された２つの分圧抵抗に限らず、直列接続された分圧抵抗と逆方向ダイオードからなる構成であってもよいし、直列接続された２つの逆方向ダイオードからなる構成であってもよい。
【００２２】
また、上記断線検出回路における基準電位は、例えば、定電圧供給装置の接地電位とすることができる。また、基準電位が、定電圧供給装置の電源電圧であってもよい。さらには、基準電位が、定電圧供給装置の出力のＯＮ／ＯＦＦを検出して、接地電位と電源電圧の間で切り替え可能に構成されていてもよい。
【００２３】
以上のようにして、上記した断線検出回路は、簡単な構成で断線検出が可能であり、制御電圧範囲の上限がバッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適用可能で、広範囲の負荷電流に対して安定した断線検出回路とすることができる。
【００２４】
従って、上記した断線検出回路は、車載用のシステムの断線検出に好適である。例えば、負荷装置が、負荷電流の実使用範囲が広いモータであり、定電圧供給装置が、該モータの駆動装置である場合である。具体的には、該モータが、燃料ポンプモータまたはラジエータファンモータ等の場合である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る断線検出回路の適用対象と基本的な構成を示した図で、定電圧供給装置２、負荷装置１、およびケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍからなる適用対象のシステム１００の回路と、断線検出回路１０の構成を模式的に示した図である。
【図２】各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、電流検出部４で検出されるモニタ電流Ｉｍの動作波形を示したタイムチャートである。
【図３】図１と同じシステム１００の回路において、図１に示した断線検出回路１０を具体化した、断線検出回路１０ａの構成を模式的に示した図である。
【図４】図１に示した断線検出回路１０の変形例で、断線検出回路１０ｂの構成を模式的に示した図である。
【図５】図４に示した断線検出回路１０ｂを具体化した、断線検出回路１０ｃの構成を模式的に示した図である。
【図６】図５に示した比較回路６を具体化した例で、比較回路６ａの構成を模式的に示した図である。
【図７】各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、図５の断線検出回路１０ｃで検出される参照電位Ｖｒとモニタ電位Ｖｍの動作波形を示したタイミングチャートである。
【図８】図５に示した断線検出回路１０ｃの変形例で、断線検出回路１０ｄの構成を模式的に示した図である。
【図９】ケーブル３Ｈ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、図８の断線検出回路１０ｄにおいて、出力ＯＮ／ＯＦＦと基準電圧Ｖｓの切り替えに伴い検出される、参照電位Ｖｒとモニタ電位Ｖｍの動作波形を示したタイミングチャートである。
【図１０】図４に示した断線検出回路１０ｂの図５に示した断線検出回路１０ｃとは別の具体化例で、断線検出回路１０ｅの構成を模式的に示した図である。
【図１１】各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、図１０の断線検出回路１０ｄで検出される出力電圧Ｖｏの動作波形を示したタイミングチャートである。
【図１２】図３に示した断線検出回路１０ａの変形例で、断線検出回路１０ｆの構成を模式的に示した図である。
【図１３】図３に示した断線検出回路１０ａの変形例で、断線検出回路１０ｇの構成を模式的に示した図である。
【図１４】図３に示した断線検出回路１０ａの変形例で、断線検出回路１０ｈの構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る断線検出回路の適用対象と基本的な構成を示した図で、定電圧供給装置２、負荷装置１、およびケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍからなる適用対象のシステム１００の回路と、断線検出回路１０の構成を模式的に示した図である。
【００２８】
図１において破線で囲った断線検出回路１０は、定電圧供給装置２、負荷装置１、および定電圧供給装置２と負荷装置１を接続するケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍからなるシステム１００の回路を適用対象としている。
【００２９】
図１のシステム１００を構成している定電圧供給装置２は、入力される指令値Ｖｉに応じた一定の出力電圧Ｖｏで、負荷に電力を供給する。また、負荷装置１が有している負荷は、定電圧供給装置２からの出力電圧Ｖｏで駆動される直流モータ等の負荷であり、内部抵抗Ｒｉを持っている。そして、負荷の電源側の高電位側端子１Ｈと定電圧供給装置の電源側の出力電圧端子２Ｈが給電ケーブル３Ｈで接続され、負荷のＧＮＤ側の低電位側端子１Ｌと定電圧供給装置のＧＮＤ側の接地端子２Ｌが、給電ケーブル３Ｌで接続されている。
【００３０】
図１に示す断線検出回路１０は、以下の構成を有している。
【００３１】
負荷装置１においては、直列接続された２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる分圧回路が、負荷と並列に接続されている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、断線検出誤差の低減と損失低減のため、負荷の内部抵抗Ｒｉの値および給電ケーブル３Ｈ，３Ｌの抵抗値に比べて十分大きい値に設定する。２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる分圧回路の構成を採用した場合には、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を適宜設定することで、分圧回路に定常的に流す微小電流の値や分圧点Ｐ１の電位を任意に設定することができる。また、負荷装置１においては、上記分圧回路の分圧点Ｐ１に接続する分圧端子１Ｍが設けられている。
【００３２】
一方、定電圧供給装置２においては、モニタ端子２Ｍが設けられて、該モニタ端子２Ｍと所定の基準電位Ｖｓの間に、電流検出部４が接続される。また、負荷装置１の分圧端子１Ｍと定電圧供給装置２のモニタ端子２Ｍは、モニタケーブル３Ｍで接続される。そして、破線で囲った断線検出回路１０は、基準電位Ｖｓを有した電流検出部４でモニタケーブル３Ｍに流れる微小なモニタ電流Ｉｍを検出し、その検出電流値に基づいて、３本のケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を、次のように検出する。
【００３３】
ケーブル正常時およびケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線時において、電流検出部４で検出されるモニタ電流Ｉｍの電流値は、出力電圧Ｖｏと基準電位Ｖｓによって流れる電流の経路から、以下のように計算される。
ケーブル正常時（出力ＯＮ）：Ｉｍ＝（Ｖｏ−Ｖｓ）／Ｒ１＋（０−Ｖｓ）／Ｒ２
ケーブル正常時（出力ＯＦＦ＝オープン）：Ｉｍ＝（０−Ｖｓ）・（１／Ｒ１＋１／Ｒ２）
ケーブル３Ｈ断線時：Ｉｍ＝（０−Ｖｓ）・（１／Ｒ１＋１／Ｒ２）
ケーブル３Ｍ断線時：Ｉｍ＝０
ケーブル３Ｌ断線時（出力ＯＮ）：Ｉｍ＝（Ｖｏ−Ｖｓ）・（１／Ｒ１＋１／Ｒ２）
上記のように、ケーブル正常時（出力ＯＦＦ）とケーブル３Ｈ断線時の識別を除けば、各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線時には、いずれも、ケーブル正常時と異なる電流値のモニタ電流Ｉｍが検出される。尚、ケーブル３Ｈの断線は、ケーブル正常時（出力ＯＮ）と比較して検出可能であり、実用上は問題とならない。
【００３４】
図２は、上記した各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、電流検出部４で検出されるモニタ電流Ｉｍの動作波形を示したタイムチャートである。
【００３５】
前述したように、各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線時には、いずれもケーブル正常時と異なる電流値のモニタ電流Ｉｍが検出され、これによってどのケーブルが断線したかを判定することができる。
【００３６】
以上のように、図１に示した断線検出回路１０は、定電圧供給装置２、負荷装置１、および給電ケーブル３Ｈ，３Ｌとモニタケーブル３Ｍで構成されたシステム１００の回路において、給電ケーブル３Ｈ，３Ｌとモニタケーブル３Ｍの断線を検出する。上記断線検出回路１０は、定常的に微小電流を流す分圧回路を負荷装置１側にもつ構成で、モニタケーブル３Ｍに流れる電流を、定電圧供給装置２側に設けた電流検出部４で検出する。これによれば、負荷電流が広範囲で変化しても、安定した断線検出が可能となる。また、後で詳述するように、定電圧供給装置２と負荷装置１を接続する３本のケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍのそれぞれの断線を、容易かつ確実に検出することが可能である。
【００３７】
図１に示した断線検出回路１０は、従来のシャント抵抗を用いて負荷に流しこむ電流を直接検出する方法ではないため、負荷電流が大きいときに電流検出のための回路損失が増えたり、負荷電流が小さいときに誤判定が発生したりすることがない。また、特許文献１の断線検知回路のように定電流源を必要とせず、簡単な構成で、入力電源の電圧（図１に示す電源電圧Ｖｂ）そのものを出力する定電圧供給装置にも適用可能である。そのため、例えば１２Ｖのバッテリ電源をもち、制御電圧範囲の上限が該バッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適している。また、特許文献２のリモートセンシング機能付き定電圧供給回路のように２本のセンシングケーブルを必要とせず、１本のモニタケーブル３Ｍを付加するだけで、負荷装置１に接続する全てのケーブルの断線を容易かつ確実に検出することができる。
【００３８】
以上のようにして、図１に示した断線検出回路１０は、簡単な構成で断線検出が可能であり、制御電圧範囲の上限がバッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適用可能で、広範囲の負荷電流に対して安定した断線検出回路とすることができる。
【００３９】
図３は、図１と同じシステム１００の回路において、図１に示した断線検出回路１０を具体化した、断線検出回路１０ａの構成を模式的に示した図である。
【００４０】
図３において破線で囲った断線検出回路１０ａは、電流検出部４として、電流検出抵抗Ｒ３を用いている。尚、電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値については、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値と同様に、断線検出誤差の低減のため、負荷の内部抵抗Ｒｉの値および給電ケーブル３Ｈ，３Ｌの抵抗値に比べて十分大きく、かつ、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に対して０．１〜１０倍の範囲内の値に設定することが望ましい。また、図３の断線検出回路１０ａでは、上記した電流検出部４の基準電位Ｖｓを、定電圧供給装置２の接地電位としている。従って、図３の断線検出回路１０ａにおける電流検出部４は、負荷装置１側の分圧点Ｐ１からモニタケーブル３Ｍに流れる微小のモニタ電流Ｉｍを、降下電圧（モニタ電位Ｖｍ）に変換して検出する。尚、電流検出部４としては、図３に示した電流検出抵抗Ｒ３に限らず、例えばカレントミラー回路を用いた後に、電圧変換する構成であってもよい。
【００４１】
図４は、図１に示した断線検出回路１０の変形例で、断線検出回路１０ｂの構成を模式的に示した図である。
【００４２】
図４に示した断線検出回路１０ｂは、図１に示した断線検出回路１０の構成に加えて、定電圧供給装置２において、判定部５が形成されてなる構成としている。判定部５は、電流検出部４で検出される電流値に基づいた信号を入力して、給電ケーブル３Ｈ，３Ｌおよびモニタケーブル３Ｍの断線を判定し、断線判定信号Ｖｄを出力する。
【００４３】
図５は、図４に示した断線検出回路１０ｂを具体化した、断線検出回路１０ｃの構成を模式的に示した図である。
【００４４】
図５において破線で囲った断線検出回路１０ｃは、図３に示した断線検出回路１０ａと同様に、電流検出部４として電流検出抵抗Ｒ３を用いており、電流検出部４の基準電位Ｖｓを定電圧供給装置２の接地電位（０Ｖ、地絡）としている。また、判定部５を、以下のように構成している。すなわち、定電圧供給装置２において、出力電圧端子２Ｈに接続する配線と接地端子２Ｌに接続する配線の間に接続される直列接続された２つの第２分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５と、第２分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５の第２分圧点Ｐ２と基準電位Ｖｓの間に接続される第２電流検出抵抗Ｒ６とを有してなる構成とする。出力電圧Ｖｏに対して、負荷装置１側に設けられた分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と定電圧供給装置２側に設けられた第２分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５は、並列配置の関係にある。また、モニタケーブル３Ｍを介して分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧点Ｐ１と基準電位Ｖｓの間に接続される電流検出抵抗Ｒ３と第２分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５の第２分圧点Ｐ２と基準電位Ｖｓの間に接続される電流検出抵抗Ｒ６についても、並列配置の関係にある。そして、図中に示したように、２つの第２分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５および第２電流検出抵抗Ｒ６のそれぞれの抵抗値の比（Ｒ４：Ｒ５：Ｒ６）を、先の２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２および電流検出抵抗Ｒ３のそれぞれの抵抗値の比（Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３）に等しく設定する。また、モニタ端子２Ｍのモニタ電位Ｖｍと第２分圧点Ｐ２の参照電位Ｖｒをそれぞれ入力して比較する比較回路６を設けており、該比較回路６が、給電ケーブル３Ｈ，３Ｌおよびモニタケーブル３Ｍの断線を判定して、断線判定信号Ｖｄを出力する。
【００４５】
図６は、図５に示した比較回路６を具体化した例で、比較回路６ａの構成を模式的に示した図である。
【００４６】
図６に示す比較回路６ａは、モニタ電位Ｖｍが特定の電圧の範囲外にある時だけ出力を反転させる、以下の構成を有したウインドコンパレータとしている。すなわち、コンパレータＣＰ１、ＣＰ２は、モニタ電位Ｖｍと参照電位Ｖｒを受けて、その差電圧が正常電圧範囲設定器Ｅ１，Ｅ２で決まる電圧を超えたとき異常と判断し、断線判定信号ＶｄをＨ状態にするウインドコンパレータである。尚、比較回路６ａの入力側または出力側には、ノイズ除去のためのフィルタ回路を備える構成としてもよい。
【００４７】
図７は、各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、図５の断線検出回路１０ｃで検出される参照電位Ｖｒとモニタ電位Ｖｍの動作波形を示したタイミングチャートである。尚、図７では、図６の比較回路６ａにおいて設定されるウインドコンパレータの閾値を一点鎖線で示し、比較回路６ａから出力される断線判定信号Ｖｄの動作波形を同時に示してある。
【００４８】
図７に示すように、参照電位Ｖｒは、各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線には無関係であり、出力ＯＮ時において出力電圧Ｖｏが分圧され、Ｖｒ＝Ｖｏ・（Ｒ５・Ｒ６）／（Ｒ５・Ｒ６＋Ｒ４・Ｒ６＋Ｒ４・Ｒ５）となる。また、モニタ電位Ｖｍは、ケーブル正常時および各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線時において、出力電圧Ｖｏがそれぞれの電流経路で分圧され、以下のように計算される。
ケーブル正常時（出力ＯＮ）：Ｖｍ＝Ｖｏ・（Ｒ２・Ｒ３）／（Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ２）
ケーブル正常時（出力ＯＦＦ＝オープン）：Ｖｍ＝０
ケーブル３Ｈ断線時：Ｖｍ＝０
ケーブル３Ｍ断線時：Ｖｍ＝０
ケーブル３Ｌ断線時（出力ＯＮ）：Ｖｍ＝Ｖｏ・（Ｒ２＋Ｒ１）・Ｒ３／（Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ２）
図５に示す断線検出回路１０ｃでは、基準電位Ｖｓを定電圧供給装置２の接地電位（０Ｖ、地絡）としており、図７に示すように、出力ＯＮ時においてケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線検出が可能である。一方、基準電位Ｖｓを定電圧供給装置２の電源電圧（Ｖｂ、天絡）とした場合には、次に示すように、出力ＯＦＦ（＝オープン）時においてケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線検出が可能となる。
【００４９】
図８は、図５に示した断線検出回路１０ｃの変形例で、断線検出回路１０ｄの構成を模式的に示した図である。
【００５０】
図８に示す断線検出回路１０ｄは、図５に示した断線検出回路１０ｃの構成に加えて、出力ＯＦＦ検出回路７と、出力ＯＦＦ検出回路７からの信号で動作する切り替え回路８を有している。そして、出力ＯＦＦ検出回路７が出力ＯＦＦを検出した時、基準電位Ｖｓ、定電圧供給装置２の接地電位（０Ｖ、地絡）から電源電圧（Ｖｂ、天絡）に切り替えるように構成されている。
【００５１】
図８に示す断線検出回路１０ｄにおいて、基準電位Ｖｓ＝Ｖｂとした時、出力ＯＦＦの時の参照電位Ｖｒとモニタ電位Ｖｍは以下のようになる。例えばケーブル正常時、参照電位Ｖｒは、Ｖｒ＝Ｖｂ・（Ｒ４・Ｒ５）／（Ｒ５・Ｒ６＋Ｒ４・Ｒ６＋Ｒ４・Ｒ５）となる。一方、モニタ電位Ｖｍは、Ｖｍ＝Ｖｂ・（Ｒ１・Ｒ２）／（Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ２）となる。ケーブル３Ｈ断線時には、モニタ電位Ｖｍは、Ｖｍ＝Ｖｂ・（Ｒ１・Ｒ２）／（Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ３＋Ｒ１・Ｒ２）で、ケーブル正常時と変わらない。しかしながら、参照電位Ｖｒが、Ｖｒ＝Ｖｂ・Ｒ５／（Ｒ６＋Ｒ５）に変わる。また、ケーブル３Ｍ断線時には、参照電位Ｖｒは、Ｖｒ＝Ｖｂ・（Ｒ４・Ｒ５）／（Ｒ５・Ｒ６＋Ｒ４・Ｒ６＋Ｒ４・Ｒ５）で、ケーブル正常時と変わらない。しかしながら、モニタ電位Ｖｍが、Ｖｍ＝Ｖｂに変わる。
【００５２】
図９は、以上に例示したケーブル３Ｈ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、図８の断線検出回路１０ｄにおいて、出力ＯＮ／ＯＦＦと基準電圧Ｖｓの切り替えに伴い検出される、参照電位Ｖｒとモニタ電位Ｖｍの動作波形を示したタイミングチャートである。尚、図９においても、図６の比較回路６ａにおいて設定されるウインドコンパレータの閾値を一点鎖線で示し、比較回路６ａから出力される断線判定信号Ｖｄの動作波形を同時に示してある。
【００５３】
図９に示すように、図８の断線検出回路１０ｄでは、出力ＯＮ／ＯＦＦと基準電圧Ｖｓの切り替えを連動させて、参照電位Ｖｒとモニタ電位Ｖｍを比較回路６で比較することで各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を判定し、断線判定信号Ｖｄを出力する。このように、図８の断線検出回路１０ｄでは、出力のＯＮ／ＯＦＦを問わず、各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を常時検出可能である。
【００５４】
図１０は、図４に示した断線検出回路１０ｂの図５に示した断線検出回路１０ｃとは別の具体化例で、断線検出回路１０ｅの構成を模式的に示した図である。
【００５５】
図１０において破線で囲った断線検出回路１０ｅも、図５に示した断線検出回路１０ｃと同様に、電流検出部４として電流検出抵抗Ｒ３を用いており、電流検出部４の基準電位Ｖｓを定電圧供給装置２の接地電位（０Ｖ、地絡）としている。一方、図１０の断線検出回路１０ｅにおける判定部５ａは、図５の断線検出回路１０ｃにおける判定部５と異なり、以下のように構成している。すなわち、図１０に示す断線検出回路１０ｅの判定部５ａは、図５に示した断線検出回路１０ｃの判定部５における第２分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５と第２電流検出抵抗Ｒ６に代えて、第３分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８と第３電流検出抵抗Ｒ９を採用している。直列接続された２つの第３分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８は、出力電圧Ｖｏの指令値Ｖｉを入力する指令値入力端子２Ｓに接続する配線と接地端子２Ｌに接続する配線の間に接続される。第３電流検出抵抗Ｒ９は、第３分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８の第３分圧点Ｐ３と基準電位Ｖｓの間に接続される。そして、図中に示したように、２つの第３分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８および第３電流検出抵抗Ｒ９のそれぞれの抵抗値の比（Ｒ７：Ｒ８：Ｒ９）を、先の２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２および電流検出抵抗Ｒ３のそれぞれの抵抗値の比（Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３）に等しく設定する。
【００５６】
また、図１０に示す断線検出回路１０ｅの判定部５ａには、オペアンプＯＰ１と容量Ｃ１からなる偏差積分回路９と、比較回路６ｂとが設けられている。偏差積分回路９は、モニタ端子のモニタ電位Ｖｍと第３分圧点Ｐ３の参照電位Ｖｔをそれぞれ入力し、モニタ電位Ｖｍと参照電位Ｖｔの検出量の差が０になるように偏差積分して、負帰還制御する。そして、該偏差積分値に基づいた指令信号を、出力電圧Ｖｏを出力する駆動回路に出す。比較回路６ｂは、図８に示した比較回路６ａと同様の構成のウインドコンパレータであり、指令値Ｖｉと出力電圧Ｖｏをそれぞれ入力して比較し、出力電圧Ｖｏが特定の電圧の範囲外にある時だけ出力を反転させる。そして、該比較回路６ｂが、給電ケーブル３Ｈ，３Ｌおよびモニタケーブル３Ｍの断線を判定して、断線判定信号Ｖｄを出力する。
【００５７】
上記偏差積分回路９による制御は、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線の有無に関わらず、出力ＯＮの期間は常時継続している。このため、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍのいずれかが断線すると、指令値Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの間に、直ちに差異が生じる。この差異を、比較回路６ｂで比較することにより、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を判定することができる。言い換えれば、図１０に示す断線検出回路１０ｅにおいては、出力電圧Ｖｏが、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線のモニタ電圧となる。
【００５８】
図１１は、各ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの接続（断線）状態に対して、図１０の断線検出回路１０ｄで検出される出力電圧Ｖｏの動作波形を示したタイミングチャートである。尚、図１１では、図６の比較回路６ａにおいて設定されるウインドコンパレータの閾値を一点鎖線で示し、指令値Ｖｉの波形と比較回路６ｂから出力される断線判定信号Ｖｄの動作波形を同時に示してある。
【００５９】
図１１に示すように、ケーブル３Ｈとケーブル３Ｍが断線すると、通常、出力電圧Ｖｏが電源電圧Ｖｂでクランプされる。このため、ケーブル３Ｈとケーブル３Ｍの断線では、制御が成立しなくなる。
【００６０】
以上に説明した断線検出回路１０，１０ａ〜１０ｅは、いずれも、負荷装置１側に設ける分圧回路として、直列接続された２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる構成が採用されていた。前述したように、分圧回路として２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる構成を採用する場合には、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を適宜設定することで、分圧回路に定常的に流す微小電流の値や分圧点Ｐ１の電位を任意に設定することができる。しかしながらこれに限らず、負荷装置１側に設ける分圧回路として、次に示すような構成を採用することも可能である。
【００６１】
図１２〜図１４は、図３に示した断線検出回路１０ａの変形例で、それぞれ、断線検出回路１０ｆ〜１０ｈの構成を模式的に示した図である。図１２〜図１４の断線検出回路１０ｆ〜１０ｈは、抵抗とダイオードの組み合わせによる分圧回路や、ダイオードだけで分圧回路を構成する場合の例が示されている。
【００６２】
図１２の断線検出回路１０ｆにおいて、負荷装置１側に設けられる分圧回路は、逆バイアスされた逆方向ダイオードＤ１と分圧抵抗Ｒ２とが直列接続された構成である。断線検出回路１０ｆでは、電流検出抵抗Ｒ３を介して基準電位Ｖｓを印加したとき、モニタ端子２Ｍのモニタ電位Ｖｍまたは電流検出抵抗Ｒ３に生じる降下電圧で、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を検出する。
【００６３】
図１３の断線検出回路１０ｇにおいて、負荷装置１側に設けられる分圧回路は、分圧抵抗Ｒ１と逆バイアスされた逆方向ダイオードＤ２とが直列接続された構成である。断線検出回路１０ｇでは、電流検出抵抗Ｒ３を介して基準電位Ｖｓを印加したとき、モニタ端子２Ｍのモニタ電位Ｖｍまたは電流検出抵抗Ｒ３に生じる降下電圧で、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を検出する。
【００６４】
図１４の断線検出回路１０ｈにおいて、負荷装置１側に設けられる分圧回路は、直列接続された２つの逆バイアスされた逆方向ダイオードＤ１，Ｄ２からなる構成である。断線検出回路１０ｈでは、電流検出抵抗Ｒ３を介して、基準電位Ｖｓを印加する。ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向降下電圧をＶＦとして、基準電位ＶｓがＶｓ＞（Ｖｏ＋ＶＦ）またはＶｓ＜（０−ＶＦ）のとき、モニタ端子２Ｍのモニタ電位Ｖｍまたは電流検出抵抗Ｒ３に生じる降下電圧で、ケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線を検出する。
【００６５】
以上のようにして、例示した断線検出回路１０，１０ａ〜１０ｈは、いずれも、簡単な構成でケーブル３Ｈ，３Ｌ，３Ｍの断線検出が可能である。また、制御電圧範囲の上限がバッテリ電圧まで使用される自動車用アクチュエータの制御回路等にも適用可能で、広範囲の負荷電流に対して安定した断線検出回路とすることができる。
【００６６】
従って、上記した断線検出回路１０，１０ａ〜１０ｈは、車載用のシステムの断線検出に好適である。例えば、負荷装置１が、負荷電流の実使用範囲が広いモータであり、定電圧供給装置２が、該モータの駆動装置である場合である。具体的には、該モータが、燃料ポンプモータまたはラジエータファンモータ等の場合である。
【符号の説明】
【００６７】
１  負荷装置
２  定電圧供給装置
３Ｈ，３Ｌ  （給電）ケーブル
３Ｍ  （モニタ）ケーブル
１０，１０ａ〜１０ｈ  断線検出回路
Ｒ１，Ｒ２  分圧抵抗
Ｄ１，Ｄ２  逆方向ダイオード
４  電流検出部
５，５ａ  判定部
６，６ａ，６ｂ  比較回路
７  出力ＯＦＦ検出回路
８  切り替え回路
９  偏差積分回路
【図１】
2014206386.tif 000003
【図２】
2014206386.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014206386.tif 000006
【図５】
2014206386.tif 000007
【図６】
2014206386.tif 000008
【図７】
2014206386.tif 000009
【図８】
2014206386.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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