(57)【要約】【課題】ボディからケースの接地を介して電源供給ユニットに至る電流の経路に異常が生じているのを判定する。【解決手段】車両のボディ１０からＤＣ／ＤＣコンバータ３０に電流を戻す本来の経路である接地ライン２８を経由する経路に電流センサ５２が取り付けられた微小電流回路５０を設け、微小電流回路５０に流れる電流Ｉｚから接地ライン２８を経由する経路に流れる電流Ｉａを計算すると共に計算した電流ＩａのＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流Ｉｏｕｔに対する割合である戻り電流割合を計算し、戻り電流割合が値０．７以上で値０．９未満のときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の７０％までに制限し、戻り電流割合が値０．７未満のときにはＤ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を消費する少なくとも一つの負荷を有する負荷装置のボディにケースが固定および接地されると共に前記ケースに接地され、前記負荷の電力供給に際して前記負荷装置のボディから電流が戻るように設計された回路に組み込まれた電源供給ユニットを備える電源装置であって、
前記ケースの前記負荷装置のボディへの接地の途中から前記電源供給ユニットに微小な電流を戻すよう配線された微小電流回路と、
前記微小電流回路に流れる電流を検出する電流検出センサと、
前記検出された電流に基づいて前記負荷装置のボディから前記電源供給ユニットに戻る電流を推定すると共に該推定した電流が前記負荷への電力供給の出力電流に対して所定割合未満となったときに異常と判定する異常判定手段と、
を備える電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記異常判定手段により異常と判定されたときには前記電源供給ユニットから前記負荷への電力供給を制限または禁止する制限禁止手段、
を備える電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、電力を消費する少なくとも一つの負荷を有する負荷装置のボディにケースが固定および接地されると共にケースに接地され、負荷の電力供給に際して負荷装置のボディから電流が戻るように設計された回路に組み込まれた電源供給ユニットを備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源装置としては、バッテリから負荷への電力を遮断する遮断器を備え、負荷への出力電流と負荷から遮断機に戻る戻り電流との差分が設定値を超えているときには遮断器により電源を遮断するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした構成により、外部に漏電電流が流れている場合には、即座に電源を遮断し、漏電による感電を効果的に防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９４８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源装置としては、負荷に電力供給したときに負荷からの戻り電流を負荷や電源装置が組み込まれた負荷装置（例えば、車両など）のボディから得るようにするために、負荷をボディに接地し、電源供給を行なう電源供給ユニットを電源装置のケースに接地すると共に電源装置をボディに固定および接地するものがある。この電源装置では、電源装置のボディへの接地を介して戻り電流の大半を得ているが、僅かではあるが、シールド線や電源装置のコントロールユニットの接地などの他の経路に戻り電流が流れる。この場合、電源装置をボディに固定するためのボルトが緩むなどして電源装置のボディへの接地に異常が生じたときや電源供給ユニットのケースへの接地に異常が生じたときには、他の経路に予期しない大電流が流れ、シールド線の断線などの不都合が生じてしまう。
【０００５】
本発明の電源装置は、ボディからケースの接地を介して電源供給ユニットに至る電流の経路に異常が生じているのを判定することを主目的とし、こうした異常に対処することを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電源装置は、
電力を消費する少なくとも一つの負荷を有する負荷装置のボディにケースが固定および接地されると共に前記ケースに接地され、前記負荷の電力供給に際して前記負荷装置のボディから電流が戻るように設計された回路に組み込まれた電源供給ユニットを備える電源装置であって、
前記ケースの前記負荷装置のボディへの接地の途中から前記電源供給ユニットに微小な電流を戻すよう配線された微小電流回路と、
前記微小電流回路に流れる電流を検出する電流検出センサと、
前記検出された電流に基づいて前記負荷装置のボディから前記電源供給ユニットに戻る電流を推定すると共に該推定した電流が前記負荷への電力供給の出力電流に対して所定割合未満となったときに異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電源装置では、ケースのボディへの接地の途中から電源供給ユニットに微小な電流を戻すよう配線された微小電流回路に流れる電流を検出し、この検出した電流に基づいて負荷装置のボディから電源供給ユニットに戻る電流を推定する。そして、推定した電流が負荷への電力供給の出力電流に対して所定割合未満となったときに異常と判定する。これにより、電源装置のボディへの接地や電源供給ユニットのケースへの接地等に異常が生じているなどの負荷装置のボディからケースの接地を介して電源供給ユニットに至る経路に異常が生じているのをより確実に判定することができる。ここで、負荷装置のボディから電源供給ユニットに戻る電流Ｉａは、負荷装置のボディからケースの接地を介して電源供給ユニットに至る経路の微少電流回路との分岐後の抵抗をＲａ，負荷装置のボディからケースの接地を介して電源供給ユニットに至る経路のうち微少電流回路との分岐後に流れる電流をＩａ２，電流検出センサを含めた微小電流回路の抵抗をＲｚ，微小電流回路に流れる電流をＩｚとすると、Ｒａ・Ｉａ２＝Ｒｚ・Ｉｚ，Ｉａ＝Ｉａ２＋Ｉｚとなるから、Ｉａ＝（Ｒｚ／Ｒａ−１）・Ｉｚにより計算することができる。なお、Ｉａ２＞＞Ｉｚとすれば、Ｉ＝（Ｒｚ／Ｒａ）・Ｉｚによっても計算することができるから、Ｉａ２＞＞Ｉｚとなるように電流検出センサを含む微小電流回路を設計するのが好ましい。
【０００９】
こうした本発明の電源装置において、前記異常判定手段により異常と判定されたときには前記電源供給ユニットから前記負荷への電力供給を制限または禁止する制限禁止手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、負荷装置のボディからケースの接地を介して電源供給ユニットに至る電流の経路とは異なる電流の経路に流れる電流を小さくしたりなくしたりすることができるから、この異なる電流の経路に異常が生じるのを抑制することができる。ここで、電力供給の制限には、電源供給ユニットから負荷へ供給する電力を最大電力の７０％や６０％或いは５０％などにすることが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての電源装置２０が組み込まれた車両の電気系の一部を模式的に示す構成図である。
【図２】図１の電気系の等価回路の一例を示す説明図である。
【図３】電子制御ユニット４０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０が組み込まれた車両の電気系の一部を模式的に示す構成図である。実施例の電源装置２０は、図示するように、車両の複数の補機１２に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、このＤＣ／ＤＣコンバータを制御する電子制御ユニット４０とを備え、電源装置２０のケース２２は、接地ライン２８と共に図示しないボルトにより車両のボディ１０に取り付けられている。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、電流センサ３４が取り付けられた出力ライン３６により補機１２に接続されていると共に、接地ライン３８によりケース２２に接地されている。
【００１４】
接地ライン２８には、途中から分岐して電源装置２０のケース２２に接続する微小電流回路５０が取り付けられており、微小電流回路５０にはこの回路に流れる電流を検出する電流センサ５２が取り付けられている。微小電流回路５０は、接地ライン２８に比して微小な電流しか流れないようにその抵抗値が設計されている。
【００１５】
電子制御ユニット４０は、図示しないＣＰＵを中心に構成されたマイクロコンピュータとして構成されており、図示しないＲＯＭやＲＡＭ，入力ポート，出力ポートなどを備える。電子制御ユニット４０の入力ポートには、電流センサ３４からのＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力としての電流Ｉｏｕｔや電流センサ５２からの微小電流回路５０に流れる電流Ｉｚが入力されており、電子制御ユニット４０の出力ポートからは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０への駆動制御信号が出力されている。
【００１６】
また、電源装置２０は、シールド線などが接地ライン１６により接地されていると共に、電子制御ユニット４０に電力供給する図示しない低電圧系が接地ライン１８により接地されている。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流Ｉｏｕｔは、出力ライン３６により補機１２に供給され、補機１２で消費された後、補機１２の接地ライン１４を介して車両のボディ１０に至り、主として電源装置２０のケース２２に取り付けられた接地ライン２８と接地ライン３８とを経由する経路によりＤＣ／ＤＣコンバータに戻ってくるが、僅かな電流ではあるが、車両のボディ１０から接地ライン１６を経由する経路（シールド線を経由する経路）や接地ライン１８を経由する経路（低電圧系を経由する経路）によってもＤＣ／ＤＣコンバータ３０に戻ってくる。なお、接地ライン２８と接地ライン３８とを経由する経路には、微小電流回路５０への分岐もあるため、微小な電流が微小電流開度５０を経由する経路によってもＤＣ／ＤＣコンバータ３０に戻ってくる。
【００１８】
図１の電気系の等価回路を図２に示す。図示するように、接地ライン２８を経由する経路はボディ１０から微小電流回路５０への分岐までの抵抗Ｒａ１と分岐後の抵抗Ｒａ２として表わされ、微小電流回路５０を経由する経路は抵抗Ｒｚとして表わされ、接地ライン１６を経由する経路（シールド線を経由する経路）は抵抗Ｒｂとして表わされ、接地ライン１８を経由する経路（低電圧系を経由する経路）は抵抗Ｒｃとして表わされる。ここで、実施例の電源装置２０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に戻る電流は主として接地ライン２８を経由する経路によることから、抵抗Ｒｂや抵抗Ｒｃは抵抗Ｒａ１，Ｒａ２に比して十分に大きくなるよう設計されていると共に抵抗Ｒｚも抵抗Ｒａ２に比して十分に大きくなるように設計されている。言い換えると、実施例の電源装置２０では、車両のボディ１０から接地ライン２８に流れる電流をＩａ、接地ライン２８の微小電流回路５０の分岐後に流れる電流をＩａ２、微小電流回路５０に流れる電流をＩｚ、接地ライン１６を経由する経路（シールド線を経由する経路）に流れる電流をＩｂ、接地ライン１８を経由する経路（低電圧系を経由する経路）に流れる電流をＩｃとすると、電流Ｉｂや電流Ｉｃは電流Ｉａに比して十分に小さく、電流Ｉｚは電流Ｉａや電流Ｉａ２に比して十分小さくなるよう設計されている。
【００１９】
次に、こうして構成された実施例の電源装置２０の異常を判定する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット４０により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力を禁止するまで所定時間毎に繰り返し実行される。
【００２０】
異常判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０は、まず、電流センサ３４からのＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流Ｉｏｕｔや電流センサ５２からの微小電流回路５０に流れる電流Ｉｚとを入力し（ステップＳ１００）、入力した電流Ｉｚに基づいて車両のボディから接地ライン２８を経由する経路によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０に戻ってくる電流（戻り電流）Ｉａを計算する（ステップＳ１１０）。ここで、戻り電流Ｉａは、図２の等価回路から、次式（１），（２）が成立し、これを解けば式（３）が導かれる。ステップＳ１１０の計算は、式（３）によって行なうことができるが、電流Ｉｚが電流Ｉａや電流Ｉａ２に比して十分に小さいことを考慮すれば、Ｉａ＝Ｉａ２を式（１）に代入して電流Ｉａについて解いた式（４）によって計算してもよい。
【００２１】
Ｒａ２・Ｉａ２＝Ｒｚ・Ｉｚ        （１）
Ｉａ＝Ｉａ２＋Ｉｚ                （２）
Ｉａ＝（Ｒｚ／Ｒａ２−１）・Ｉｚ    （３）
Ｉａ＝（Ｒｚ／Ｒａ２）・Ｉｚ        （４）
【００２２】
こうして戻り電流Ｉａを計算すると、計算した戻り電流Ｉａを出力電流Ｉｏｕｔで割って戻り電流割合Ｐを計算し（ステップＳ１２０）、戻り電流割合Ｐを値０．７や値０．９と比較する（ステップＳ１３０）。戻り電流割合Ｐが値０．９以上のときには、接地ライン２８を経由する経路に異常は生じていないと判断して、本ルーチンを終了する。戻り電流割合Ｐが値０．７以上で値０．９未満のときには、接地ライン２８を経由する経路にボルトの緩みなどの異常が生じているもののＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止するほどではないと判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の７０％までに制限して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了し、戻り電流割合Ｐが値０．７未満のときには、接地ライン２８を経由する経路に異常が生じているためにＤ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止すべきと判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。戻り電流割合Ｐが値０．９未満のときには、本来の接地ライン２８を経由する経路によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０に戻る電流が小さくなるために、接地ライン１６を経由する経路（シールド線を経由する経路）や接地ライン１８を経由する経路（低電圧系を経由する経路）によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０に戻る電流が大きくなり、シールド線などに予期しない過大な電流が流れることになる。実施例では、シールド線などに損傷を与えない程度の電流の流れを許容するために、戻り電流割合Ｐが値０．９未満であっても値０．７以上であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止することなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の７０％に制限するものとした。
【００２３】
以上説明した実施例の電源装置２０によれば、車両のボディ１０からＤＣ／ＤＣコンバータ３０に電流を戻す本来の経路である接地ライン２８を経由する経路に電流センサ５２が取り付けられた微小電流回路５０を設け、微小電流回路５０に流れる電流Ｉｚから接地ライン２８を経由する経路に流れる電流Ｉａを計算すると共に計算した電流ＩａのＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流Ｉｏｕｔに対する割合である戻り電流割合Ｐを計算し、戻り電流割合Ｐが値０．９未満のときに接地ライン２８を経由する経路に異常が生じていると判定することにより、接地ライン２８を経由する経路の異常をより確実に判定することができる。しかも、戻り電流割合Ｐが値０．７以上で値０．９未満のときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の７０％までに制限し、戻り電流割合Ｐが値０．７未満のときにはＤ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止するから、接地ライン１６を経由する経路（シールド線を経由する経路）や接地ライン１８を経由する経路（低電圧系を経由する経路）に過大な電流が流れることによる不都合、例えばシールド線の破損などを抑制することができる。
【００２４】
実施例の電源装置２０では、戻り電流割合Ｐが値０．７以上で値０．９未満のときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の７０％までに制限し、戻り電流割合Ｐが値０．７未満のときにはＤ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止するものとしたが、戻り電流割合Ｐと比較する二つの値は、設計上定めることができるものであるから、値０．７と値０．９に限定されるものではない。
【００２５】
実施例の電源装置２０では、戻り電流割合Ｐが値０．７以上で値０．９未満のときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の７０％までに制限し、戻り電流割合Ｐが値０．７未満のときにはＤ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止するものとしたが、戻り電流割合Ｐが値０．９未満に至ったときに直ちにＤ／ＤＣコンバータ３０からの出力を禁止するものとしてもよい。また、戻り電流割合Ｐが値０．７以上で値０．９未満のときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの出力電流を許容される最大電流の６０％までに制限するものとしてもよいし、５０％までに制限するものとしてもよい。
【００２６】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、複数の補機１２が「負荷」に相当し、車両のボディ１０が「負荷装置のボディ」に相当し、ケース２２が「ケース」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が「電源供給ユニット」に相当し、微小電流回路５０が「微小電流回路」に相当し、電流センサ５２が「電流検出センサ」に相当し、図３の異常判定処理ルーチンを実行する電子制御ユニット４０が「異常判定手段」および「制限禁止手段」に相当する。
【００２７】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２８】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  車両のボディ、１２  補機、１４，１６，１８  接地ライン、２０  電源装置、２２  ケース、２８  接地ライン、３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３４  電流センサ、３６  出力ライン、３８  接地ライン、４０  電子制御ユニット、５０  微小電流回路、５２  電流センサ、Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｚ  抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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