(57)【要約】      （修正有）【課題】故障検出回路における故障検出の精度を高める。【解決手段】故障検出回路１０は、電圧を電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに変換するＡ／Ｄ変換部１２と、第１の温度センサ２２Ａと第１の抵抗２３Ａとで分圧された第１分圧電圧ＶＡがＡ／Ｄ変換部１２に取得される第１分圧部２１Ａと、第２の温度センサ２２Ｂと第２の抵抗２３Ｂとで分圧された第２分圧電圧ＶＢがＡ／Ｄ変換部１２に取得される第２分圧部２１Ｂと、第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢの値を第１温度ＴＡ及び第２温度ＴＢからなる温度の値に換算する温度換算部１４Ａと、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの差が所定以上のときに故障を検知する故障検知部１４Ｂと、を備え、温度換算部１４Ａで換算される第１の温度センサ２２Ａの温度に対する第１分圧電圧ＶＡの傾きと、第２の温度センサ２２Ｂの温度に対する第２分圧電圧ＶＢの傾きとは、正負が反対の傾きとされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を取得し、この電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
第１の温度センサと第１の抵抗とを有し、前記第１の温度センサと前記第１の抵抗とで分圧された第１分圧電圧が前記Ａ／Ｄ変換部に取得される第１分圧部と、
第２の温度センサと第２の抵抗とを有し、前記第２の温度センサと前記第２の抵抗とで分圧された第２分圧電圧が前記Ａ／Ｄ変換部に取得される第２分圧部と、
前記デジタル信号に変換された前記第１分圧電圧及び前記第２分圧電圧の値を第１温度及び第２温度からなる温度の値に換算する温度換算部と、
前記第１温度と前記第２温度との差が所定以上のときに故障を検知する故障検知部と、を備え、
前記温度換算部で換算される前記第１の温度センサの温度に対する前記第１分圧電圧の傾きと、前記第２の温度センサの温度に対する前記第２分圧電圧の傾きとは、正負が反対の傾きとされている、故障検出回路。
【請求項２】
電源側電圧と接地との間に直列に接続された前記第１の温度センサと前記第１の抵抗との配置と、前記電源側電圧と前記接地との間に直列に接続された前記第２の温度センサと前記第２の抵抗との配置とは、抵抗に対する温度センサの配置が逆に構成されている請求項１に記載の故障検出回路。
【請求項３】
前記温度換算部は、前記デジタル信号に変換された前記第１分圧電圧及び前記第２分圧電圧の値の増減に共通の変化が生じたときには、前記第１温度と前記第２温度との差が大きくなるように換算する請求項１又は請求項２に記載の故障検出回路。
【請求項４】
前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとは車両の電源から負荷に至る経路に搭載された電気接続箱に配されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の故障検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、故障検出回路に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の温度センサからの信号に基づいて故障を検出する技術が知られている。下記特許文献１の短絡故障装置は、基準電源に一端側が接続された第１の抵抗の他端側が第１のサーミスタを介して接地されている。また、基準電源に一端側が接続された第２の抵抗の他端側が第２のサーミスタを介して接地されている。第１の抵抗と第１のサーミスタとで分圧された第１の電圧と、第２の抵抗と第２のサーミスタとで分圧された第２の電圧とは、ＭＰＵに入力されており、ＭＰＵは、第１の電圧と第２の電圧との差を所定電圧と比較することで、短絡故障を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６４４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記構成のように抵抗とサーミスタで分圧される電圧はアナログ信号であるため、ＭＰＵの内部で処理可能なデジタル信号に変換するためには、ＭＰＵの内部又は外部に、Ａ／Ｄ変換するための構成が必要となる。特許文献１の構成では、サーミスタの短絡故障を検出することができるが、Ａ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換部の異常やサーミスタ自体の異常等に起因した故障を検出することができないため、精度の高い故障検出ができないという問題がある。
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、故障検出の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載された故障検出回路は、電圧を取得し、この電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、第１の温度センサと第１の抵抗とを有し、前記第１の温度センサと前記第１の抵抗とで分圧された第１分圧電圧が前記Ａ／Ｄ変換部に取得される第１分圧部と、第２の温度センサと第２の抵抗とを有し、前記第２の温度センサと前記第２の抵抗とで分圧された第２分圧電圧が前記Ａ／Ｄ変換部に取得される第２分圧部と、前記デジタル信号に変換された前記第１分圧電圧及び前記第２分圧電圧の値を第１温度及び第２温度からなる温度の値に換算する温度換算部と、前記第１温度と前記第２温度との差が所定以上のときに故障を検知する故障検知部と、を備え、前記温度換算部で換算される前記第１の温度センサの温度に対する前記第１分圧電圧の傾きと、前記第２の温度センサの温度に対する前記第２分圧電圧の傾きとは、正負が反対の傾きとされている。
【０００６】
本構成によれば、温度換算部で換算される第１の温度センサの温度に対する第１分圧電圧の傾きと、温度換算部で換算される第２の温度センサの温度に対する第１分圧電圧の傾きとは、正負が反対の傾きとされているため、各分圧電圧の傾きの正負が同じ場合と比較して、Ａ／Ｄ変換部や温度センサ等の故障時における第１温度や第２温度の値の増加や減少に応じて第1温度と第２温度との温度差を大きくすることが可能になる。第1温度と第２温度との温度差が大きくなると、故障検知部により温度差を使用した故障の検知がされやすくなるため、故障検出の精度を高めることが可能になる。
【０００７】
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。
電源側電圧と接地との間に直列に接続された前記第１の温度センサと前記第１の抵抗との配置と、前記電源側電圧と前記接地との間に直列に接続された前記第２の温度センサと前記第２の抵抗との配置とは、抵抗に対する温度センサの配置が逆に構成されている。
このようにすれば、複数の温度センサを分散して配置することが容易になるため、回路構成を簡素化することが可能になる。
【０００８】
前記温度換算部は、前記デジタル信号に変換された前記第１分圧電圧及び前記第２分圧電圧の値の増減に共通の変化が生じたときには、前記第１温度と前記第２温度との差が大きくなるように換算する。
このようにすれば、Ａ／Ｄ変換部にＡ／Ｄドリフト故障が生じ、Ａ／Ｄ変換部が変換した第１分圧電圧及び第２分圧電圧の値の増減に共通の変化が生じたときには、第１温度と第２温度との差が大きくなって故障検知部による故障の検知がされやすくなるため、より一層、故障検出の精度を高めることが可能になる。
【０００９】
前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとは車両の電源から負荷に至る経路に搭載された電気接続箱に配されている。
このようにすれば、第１の温度センサと第２の温度センサとが共に電気接続箱に配されることで、通常は第１の温度センサと第２の温度センサとが検出する温度に大きな温度差が生じにくい環境において、温度差が生じた場合に故障を検知できるため、故障検出の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に記載された技術によれば、故障検出の精度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の故障検出回路を示す図
【図２】温度センサの温度−分圧電圧（電圧デジタル値）特性を示す図
【図３】分圧電圧の電圧デジタル値と温度との対応関係のテーブルを示す図
【図４】Ａ／Ｄ変換部にＡＤドリフト故障が生じた際の電圧デジタル値と温度の組の移動を示す図
【図５】マイコンの処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態＞
本実施形態の故障検出回路１０について、図１〜図５を参照しつつ説明する。
故障検出回路１０は、例えば自動車等の車両に搭載される電気接続箱３０に設けることができる。電気接続箱３０は、バッテリ等の電線からモータや電装品等の負荷に至る経路に配されて負荷に供給する電力の変換や制御等を行うものである。
【００１３】
故障検出回路１０は、図１に示すように、マイコン１１と、電源側電圧Ｖｃｃ（例えば１２［Ｖ］）を分圧してマイコン１１に出力する第１分圧部２１Ａと、第１分圧部２１Ａと並列に接続され、電源側電圧Ｖｃｃを分圧してマイコン１１に出力する第２分圧部２１Ｂとを有する。
【００１４】
第１分圧部２１Ａは、一端側が電源側電圧Ｖｃｃに接続された第１の抵抗２３Ａと、一端側が第１の抵抗２３Ａに接続され、他端側が接地された第１の温度センサ２２Ａと、を備える。第１の温度センサ２２Ａと第１の抵抗２３Ａとで分圧された第１分圧電圧ＶＡは、マイコン１１に出力される。第２分圧部２１Ｂは、一端側が電源側電圧Ｖｃｃに接続された第２の温度センサ２２Ｂと、一端側が第２の温度センサ２２Ｂに接続され、他端側が接地された第２の抵抗２３Ｂと、を備える。第２の温度センサ２２Ｂと第２の抵抗２３Ｂとで分圧された第２分圧電圧ＶＢは、マイコン１１に出力される。
【００１５】
温度センサ２２Ａ，２２Ｂは、共に、温度が上がると抵抗が減少するＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)サーミスタが用いられている。これにより、図２に示すように、第１の温度センサ２２Ａの温度に対する第１分圧電圧ＶＡの傾きは、右下がりの負の傾きとされ、第２の温度センサ２２Ｂの温度に対する第２分圧電圧ＶＢの傾きは、右上がりの正の傾きとされている。また、本実施形態では第１分圧電圧ＶＡの傾きと第２分圧電圧ＶＢの傾きとは、絶対値がほぼ等しくされるとともに、第１分圧電圧ＶＡと、第２分圧電圧ＶＢとは、基準温度（例えば常温）としての２５℃で交差するように設定されている。
【００１６】
マイコン１１は、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部１２と、制御部１４と、記憶部１３と、を備える。Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログ信号である第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢが入力され、デジタル信号である電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに変換して制御部１４に出力する。制御部１４は、電圧デジタル値ＶＡＤと電圧デジタル値ＶＢＤとの値を第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとからなる温度の値に換算する温度換算部１４Ａと、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの差が所定温度以上のときに故障を検知する故障検知部１４Ｂとを備える。
【００１７】
記憶部１３には、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの温度差ＴＣと比較して故障と判定するための基準温度差が記憶されている。基準温度差は、外部環境等に応じて種々の値に設定することができるが、本実施形態では１０℃に設定されている。また、記憶部１３には、図３に示すように、電圧デジタル値ＶＡＤと第１温度ＴＡが対応付けられるとともに、電圧デジタル値ＶＢＤと第２温度ＴＢが対応付けられたテーブルが記憶されている。このテーブルでは、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換部１２のドリフト故障等により電圧デジタル値ＶＡＤと電圧デジタル値ＶＢＤとが共に増加又は減少した（共通の変化が生じた）ときには（図４ではドリフト故障により電圧デジタル値が２０４７→２４００に増加）、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの差が大きくなるように、電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに応じた温度ＴＡ，ＴＢの増減が互いに逆向きになっている。
【００１８】
次に、マイコン１１の処理について図５を参照して説明する。
第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢがＡ／Ｄ変換部１２に入力されると、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換部１２は第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢを電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに変換する（Ｓ１）。次に、温度換算部１４Ａは、記憶部１３に記憶されたテーブル（図３）を読み出し、このテーブルにより電圧デジタル値ＶＡＤを第１温度ＴＡに換算するとともに、電圧デジタル値ＶＢＤを第２温度ＴＢに換算する（Ｓ２）。
【００１９】
次に、故障検知部１４Ｂは第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの温度差ＴＣを演算する（Ｓ３）。例えば第１温度ＴＡ＝４５℃，第２温度ＴＢ＝５℃である場合には、温度差ＴＣ＝３０℃となる。次に、温度差ＴＣが記憶部１３に記憶されている基準温度差＝１０℃よりも大きいか否かを判断する（Ｓ４）。温度差ＴＣ＝３０℃の場合には、基準温度差＝１０℃よりも大きいため（Ｓ４で「ＹＥＳ」）、温度センサ２２Ａ，２２Ｂに異常が生じている、又は、Ａ／Ｄ変換部１２にドリフト故障が生じている可能性があるため、故障検知部１４Ｂは、故障を検知してフェールセーフ処理を実行する（Ｓ５）。フェールセーフ処理では、例えば、電源から車載電装品等の負荷に至る経路のスイッチをオフして負荷への電力供給を遮断したり、エンジンを始動できないように制御する等により、車両の運行等に故障による不具合が生じないようにする。
一方、温度差ＴＣが基準温度差以下（１０℃以下）である場合には（Ｓ４で「ＮＯ」）、正常である（故障が検出されていない）ため、故障検知部１４Ｂは何もせず、処理を終了する。
【００２０】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
故障検出回路１０は、電圧を取得し、この電圧を電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤ（デジタル信号）に変換するＡ／Ｄ変換部１２と、第１の温度センサ２２Ａと第１の抵抗２３Ａとを有し、第１の温度センサ２２Ａと第１の抵抗２３Ａとで分圧された第１分圧電圧ＶＡがＡ／Ｄ変換部１２に取得される第１分圧部２１Ａと、第２の温度センサ２２Ｂと第２の抵抗２３Ｂとを有し、第２の温度センサ２２Ｂと第２の抵抗２３Ｂとで分圧された第２分圧電圧ＶＢがＡ／Ｄ変換部１２に取得される第２分圧部２１Ｂと、電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに変換された第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢの値を第１温度ＴＡ及び第２温度ＴＢからなる温度の値に換算する温度換算部１４Ａと、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの差が１０℃以上（所定以上）のときに故障を検知する故障検知部１４Ｂと、を備え、温度換算部１４Ａで換算される第１の温度センサ２２Ａの温度に対する第１分圧電圧ＶＡの傾き（第１分圧部２１Ａについて温度センサ２２Ａの温度−分圧電圧特性の傾き）と、第２の温度センサ２２Ｂの温度に対する第２分圧電圧ＶＢの傾き（第２分圧部２１Ｂについて温度センサ２２Ｂの温度−分圧電圧特性の傾き）とは、正負が反対の傾きとされている。
【００２１】
このようにすれば、第１の温度センサ２２Ａの温度に対する第１分圧電圧ＶＡの傾きと、第２の温度センサ２２Ｂの温度に対する第１分圧電圧ＶＡの傾きとは、正負が反対の傾きとされているため、各分圧電圧２２Ａ，２２Ｂの傾きの正負が同じ場合と比較して、Ａ／Ｄ変換部１２や温度センサ２２Ａ，２２Ｂ等の異常が生じたときの第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢの増加に応じて第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの温度差ＴＣを大きくすることができる。第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの温度差ＴＣが大きくなると、故障検知部１４Ｂにより温度差ＴＣを使用した故障の検知がされやすくなるため、故障検出の精度を高めることが可能になる。
【００２２】
また、電源側電圧Ｖｃｃと接地との間に直列に接続された第１の抵抗２３Ａと第１の温度センサ２２Ａとの配置と、電源側電圧Ｖｃｃと接地との間に直列に接続された第２の温度センサ２２Ｂと第２の抵抗２３Ｂとの配置とは、抵抗に対する温度センサの配置が逆に構成されている。
このようにすれば、複数の温度センサ２２Ａ，２２Ｂを分散して配置することが容易になるため、回路構成を簡素化することが可能になる。
【００２３】
また、温度換算部１４Ａは、電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに変換された第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢの値の増減に共通の変化が生じたときには、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの差が大きくなるように換算する。
このようにすれば、Ａ／Ｄ変換部１２にＡ／Ｄドリフト故障が生じ、Ａ／Ｄ変換部１２が変換した第１分圧電圧ＶＡ及び第２分圧電圧ＶＢの値の増減に共通の変化が生じたときには、第１温度ＴＡと第２温度ＴＢとの差が大きくなって故障検知部１４Ｂによる故障の検知がされすくなるため、より一層、故障検出の精度を高めることが可能になる。
【００２４】
第１の温度センサ２２Ａと第２の温度センサ２２Ｂとは車両の電源から負荷に至る経路に搭載された電気接続箱３０に配されている。
このようにすれば、Ａ第１の温度センサ２２Ａと第２の温度センサ２２Ｂとが共に電気接続箱３０に配されることで、通常は第１の温度センサ２２Ａと第２の温度センサ２２Ｂとが検出する温度に大きな温度差が生じにくい環境において、温度差ＴＣが生じた場合に故障を検知できるため、故障検出の精度を高めることができる。
【００２５】
＜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）上記実施形態の温度センサ２２Ａ，２２Ｂは、ＮＴＣサーミスタとしたが、これに限られず、他の温度センサを用いてもよい。例えば、温度の増加に応じて抵抗値が増加するＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)サーミスタを用いてもよい。また、ＰＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタとの双方を用いてもよく、この場合、ＰＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタを抵抗に対して同じ側（例えば共に接地側）に接続すればよい。また、第１分圧電圧ＶＡの傾きと、第１分圧電圧ＶＡの傾きとは、図２の傾きに限られず、異なる傾きの温度センサを用いることができる。
【００２６】
（２）第１の温度センサ２２Ａの温度に対する第１分圧電圧ＶＡの傾きと、第２の温度センサ２２Ｂの温度に対する第２分圧電圧ＶＢの傾きとが交差する点は、２５℃としたが、これに限られず、他の温度としてもよい。
【００２７】
（３）第１分圧電圧ＶＡの傾きは、全体が正の傾きとされ、第２分圧電圧ＶＢの傾きは、全体が負の傾きとされたが、これに限られず、例えば、所定の温度の範囲で正の傾きや負の傾きを有するようにしてもよい。所定の温度の範囲は、例えば、基準温度（２５℃）を含めるように設定することができる。
【００２８】
（４）温度換算部１４Ａは、記憶部１３に記憶されたテーブルを用いて温度を換算することとしたが、これに限られない。例えば、テーブルを用いることなく、近似式により、電圧デジタル値ＶＡＤ，ＶＢＤに対応付けられた温度ＴＡ，ＴＢを換算するようにしてもよい。
【００２９】
（５）故障検出回路１０は、電気接続箱３０に備えられる構成としたが、これに限られず、故障検出回路１０の一部又は全部の構成が電気接続箱３０以外に備えられる構成としてもよい。例えば、温度センサ２２Ａ，２２Ｂは、電池に備えられて電池の温度を検知する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０：  故障検出回路
１１：  マイコン
１２：  Ａ／Ｄ変換部
１３：  記憶部
１４：  制御部
１４Ａ：  温度換算部
１４Ｂ：  故障検知部
２１Ａ：  第１分圧部
２１Ｂ：  第２分圧部
２２Ａ：  第１の温度センサ
２２Ｂ：  第２の温度センサ
２３Ａ：  第１の抵抗
２３Ｂ：  第２の抵抗
３０：  電気接続箱
ＴＡ：  第１温度
ＴＢ：  第２温度
ＴＣ：  温度差
ＶＡ：  第１分圧電圧
ＶＡＤ：電圧デジタル値（デジタル信号に変換された第１分圧電圧）
ＶＢ：  第２分圧電圧
ＶＢＤ：電圧デジタル値（デジタル信号に変換された第２分圧電圧）
Ｖｃｃ：電源側電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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