(57)【要約】【課題】バッテリ等の蓄電手段やオルタネータ等の発電手段から電気負荷に電力を供給するシステムにおいて、電力供給線やアース線を診断する回路診断装置および回路診断方法を提供する。【解決手段】第１の通電回路は、第１の抵抗を介して、電力供給線とアース線との間を接続し、第２の通電回路は、第１の抵抗の抵抗値とは異なる第２の抵抗を介して、電力供給線とアース線との間を第１の通電回路と並列に接続する。通電回路制御手段は、第１の通電回路および第２の通電回路の通電を制御する。電圧測定手段は、電力供給線を介して電気負荷に供給される電力の電圧を測定する。診断手段は、第１の通電回路が通電しているときに電圧測定手段が測定する第１の電圧および第２の通電回路が通電しているときに電圧測定手段が測定する第２の電圧を用いて、電力供給線およびアース線を診断する。【選択図】図１
2009115704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載された電気負荷に対して電源から電力を供給する電力供給線および当該電気負荷を接地するアース線を診断する回路診断装置であって、
第１の抵抗を介して、前記電力供給線と前記アース線との間を接続する第１の通電回路と、
前記第１の抵抗の抵抗値とは異なる第２の抵抗を介して、前記電力供給線と前記アース線との間を前記第１の通電回路と並列に接続する第２の通電回路と、
前記第１の通電回路および前記第２の通電回路の通電を制御する通電回路制御手段と、
前記電力供給線を介して前記電気負荷に供給される電力の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記第１の通電回路が通電しているときに前記電圧測定手段が測定する第１の電圧および前記第２の通電回路が通電しているときに前記電圧測定手段が測定する第２の電圧を用いて、前記電力供給線および前記アース線を診断する診断手段とを備える、回路診断装置。
【請求項２】
前記診断手段は、前記第１の電圧および前記第２の電圧を用いて、前記電力供給線の抵抗値および前記アース線の抵抗値を合計した合計抵抗値を算出し、当該合計抵抗値に基づいて前記電力供給線および前記アース線を診断する、請求項１に記載の回路診断装置。
【請求項３】
前記診断手段は、前記合計抵抗値が予め定められた閾値より大きい場合、前記電力供給線および前記アース線が異常であると判定する、請求項２に記載の回路診断装置。
【請求項４】
前記閾値は、前記電気負荷の最低作動電圧および消費電流と前記電源の電圧とに基づいて設定される、請求項３に記載の回路診断装置。
【請求項５】
前記第１の抵抗の抵抗値および前記第２の抵抗の抵抗値は、前記閾値、前記電圧測定手段の測定誤差、および前記電源の電圧に基づいて設定される、請求項３に記載の回路診断装置。
【請求項６】
前記診断手段は、前記第１の電圧をＶｉｎ１、前記第２の電圧をＶｉｎ２、前記第１の抵抗の抵抗値をｒ１、および前記第２の抵抗の抵抗値をｒ２とした場合、前記合計抵抗値Ｒを、
Ｒ＝（Ｖｉｎ１―Ｖｉｎ２）／（Ｖｉｎ２／ｒ２−Ｖｉｎ１／ｒ１）
で算出する、請求項２に記載の回路診断装置。
【請求項７】
前記第１の通電回路は、前記第１の抵抗と直列に接続され、前記電力供給線と前記アース線との間をスイッチングする第１のスイッチング素子を含み、
前記第２の通電回路は、前記第２の抵抗と直列に接続され、前記電力供給線と前記アース線との間をスイッチングする第２のスイッチング素子を含み、
前記通電回路制御手段は、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のスイッチングをそれぞれ制御することによって、前記第１の通電回路および前記第２の通電回路の通電を制御する、請求項１または２に記載の回路診断装置。
【請求項８】
前記第１の通電回路を通電する直前に前記電圧測定手段が測定する第１の供給電圧と、前記第２の通電回路を通電する直前に前記電圧測定手段が測定する第２の供給電圧との電圧差に基づいて、前記第１の電圧および前記第２の電圧を測定した結果が有効であるか判定する電圧変動判定手段を、さらに備える、請求項１または２に記載の回路診断装置。
【請求項９】
移動体に搭載された電気負荷に対して電源から電力を供給する電力供給線および当該電気負荷を接地するアース線を診断する回路診断方法であって、
第１の抵抗を介して、前記電力供給線と前記アース線との間を接続する第１の通電回路を通電したときに前記電力供給線を介して前記電気負荷に供給される電力の電圧を第１の電圧として測定するステップと、
前記第１の抵抗の抵抗値とは異なる第２の抵抗を介して、前記電力供給線と前記アース線との間を前記第１の通電回路と並列に接続する第２の通電回路を通電したときに前記電力供給線を介して前記電気負荷に供給される電力の電圧を第２の電圧として測定するステップと、
前記第１の電圧および前記第２の電圧を用いて、前記電力供給線および前記アース線を診断するステップとを含む、回路診断方法。
【請求項１０】
前記診断するステップでは、前記第１の電圧および前記第２の電圧を用いて、前記電力供給線の抵抗値および前記アース線の抵抗値を合計した合計抵抗値が算出され、当該合計抵抗値に基づいて前記電力供給線および前記アース線が診断される、請求項９に記載の回路診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路診断装置および回路診断方法に関し、特に、電子システムにおける電源およびアース回路を診断する回路診断装置および回路診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載された各種電気負荷の作動を制御するため制御回路を含む電子システムが実用化されている。このような電子システムにおいては、上記制御回路および電気負荷へ電力を供給するための電力供給線と、上記制御回路および電気負荷を接地するためのアース線とが接続されている。
【０００３】
例えば、図３に示すように、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御装置）１００、電気負荷２００、およびバッテリ３００を含む電力供給システムが車両内に設けられている。バッテリ３００は、所定の電圧（例えば、約１２Ｖ（ボルト））の電力をＥＣＵ１００および電気負荷２００に供給する。そして、バッテリ３００の正極からＥＣＵ１００および電気負荷２００へ電力を供給するための電力供給線４００と、バッテリ３００の負極と接続してＥＣＵ１００および電気負荷２００を接地するアース線５００とが設けられている。また、ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置）１１０と、バッテリ３００から供給された電力の電圧をＣＰＵ１１０の動作電圧（例えば、約５Ｖ）に変圧するレギュレータ１２０とを含んでおり、電気負荷２００の動作を制御している。ここで、図３に示す電子システムでは、電力供給線４００およびアース線５００が断線すること等によって、機能を損なうことを防止するために、電力供給線４００およびアース線５００をそれぞれ複数本設けている。
【０００４】
また、図３に示す電子システムでは、一般的にＥＣＵ１００によって電子システム全体の故障診断を自己診断機能により実施している（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１で開示された断線検出回路では、車両内に搭載された制御回路とセンサ回路とを接続する接続線の断線を検出している。
【特許文献１】特開２００４−３０１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、電力供給線４００やアース線５００の導通がそれぞれ確保されていたとしても、それらの抵抗値が増加することによって、電子システムの機能が損なわれることがある。例えば、電気負荷２００の消費電流が大きい場合、電力供給線４００およびアース線５００の抵抗値が電気負荷２００の作動電圧に大きく影響する。具体的には、バッテリ３００の電圧が１２Ｖ、電気負荷２００の最低作動電圧が６Ｖ、電気負荷２００の消費電流が２０Ａ（アンペア）であるとする。この場合、電気負荷２００が作動しても、電気負荷２００に印加する電力の電圧が最低作動電圧６Ｖ以上となるように確保することが必要となる。つまり、電力供給線４００およびアース線５００の合計抵抗値をＲΩ（オーム）とすると、
１２Ｖ−ＲΩ×２０Ａ≧６Ｖ
となり、
Ｒ≦０．３Ω
となる。つまり、電力供給線４００およびアース線５００の合計抵抗値Ｒが０．３Ωより大きくなると、電気負荷２００が作動する機能を損なう恐れがある。
【０００６】
しかしながら、電力供給線４００およびアース線５００を構成する電線は、それ自体の抵抗値が小さく、検出回路の誤差等を考慮すると正確な抵抗値測定が困難である。例えば、上記特許文献１で開示された断線検出回路では、接続線の断線を検出するが、上述した抵抗値の上昇については検出できない。また、電力供給線４００およびアース線５００を複数本設けた場合、断線した場合のフェールセーフや抵抗値増加を抑制する効果はあるが、上述した抵抗値の上昇を検出することはできない。また、電力供給線４００およびアース線５００が車両内に複数本配設されることになるため、これら電力供給線４００およびアース線５００を車両内に配設する作業時間の増加、電線コストの増加、車両重量の増加等の問題が生じることがある。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、バッテリ等の蓄電手段やオルタネータ等の発電手段から電気負荷に電力を供給するシステムにおいて、電力供給線やアース線を診断する回路診断装置および回路診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述したような目的を達成するために、本発明は、以下に示すような特徴を有している。
第１の発明は、移動体に搭載された電気負荷に対して電源から電力を供給する電力供給線および当該電気負荷を接地するアース線を診断する回路診断装置である。回路診断装置は、第１の通電回路、第２の通電回路、通電回路制御手段、電圧測定手段、および診断手段を備える。第１の通電回路は、第１の抵抗を介して、電力供給線とアース線との間を接続する。第２の通電回路は、第１の抵抗の抵抗値とは異なる第２の抵抗を介して、電力供給線とアース線との間を第１の通電回路と並列に接続する。通電回路制御手段は、第１の通電回路および第２の通電回路の通電を制御する。電圧測定手段は、電力供給線を介して電気負荷に供給される電力の電圧を測定する。診断手段は、第１の通電回路が通電しているときに電圧測定手段が測定する第１の電圧および第２の通電回路が通電しているときに電圧測定手段が測定する第２の電圧を用いて、電力供給線およびアース線を診断する。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、診断手段は、第１の電圧および第２の電圧を用いて、電力供給線の抵抗値およびアース線の抵抗値を合計した合計抵抗値を算出し、当該合計抵抗値に基づいて電力供給線およびアース線を診断する。
【００１０】
第３の発明は、上記第２の発明において、診断手段は、合計抵抗値が予め定められた閾値より大きい場合、電力供給線およびアース線が異常であると判定する。
【００１１】
第４の発明は、上記第３の発明において、閾値は、電気負荷の最低作動電圧および消費電流と電源の電圧とに基づいて設定される。
【００１２】
第５の発明は、上記第３の発明において、第１の抵抗の抵抗値および第２の抵抗の抵抗値は、閾値、電圧測定手段の測定誤差、および電源の電圧に基づいて設定される。
【００１３】
第６の発明は、上記第２の発明において、診断手段は、第１の電圧をＶｉｎ１、第２の電圧をＶｉｎ２、第１の抵抗の抵抗値をｒ１、および第２の抵抗の抵抗値をｒ２とした場合、合計抵抗値Ｒを、Ｒ＝（Ｖｉｎ１―Ｖｉｎ２）／（Ｖｉｎ２／ｒ２−Ｖｉｎ１／ｒ１）で算出する。
【００１４】
第７の発明は、上記第１または第２の発明において、第１の通電回路は、第１のスイッチング素子を含む。第１のスイッチング素子は、第１の抵抗と直列に接続され、電力供給線とアース線との間をスイッチングする。第２の通電回路は、第２のスイッチング素子を含む。第２のスイッチング素子は、第２の抵抗と直列に接続され、電力供給線とアース線との間をスイッチングする。通電回路制御手段は、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチングをそれぞれ制御することによって、第１の通電回路および第２の通電回路の通電を制御する。
【００１５】
第８の発明は、上記第１または第２の発明において、電圧変動判定手段を、さらに備える。電圧変動判定手段は、第１の通電回路を通電する直前に電圧測定手段が測定する第１の供給電圧と、第２の通電回路を通電する直前に電圧測定手段が測定する第２の供給電圧との電圧差に基づいて、第１の電圧および第２の電圧を測定した結果が有効であるか判定する。
【００１６】
第９の発明は、移動体に搭載された電気負荷に対して電源から電力を供給する電力供給線および当該電気負荷を接地するアース線を診断する回路診断方法である。回路診断方法は、第１の電圧として測定するステップ、第２の電圧として測定するステップ、および診断するステップを含む。第１の電圧として測定するステップは、第１の抵抗を介して、電力供給線とアース線との間を接続する第１の通電回路を通電したときに電力供給線を介して電気負荷に供給される電力の電圧を第１の電圧として測定する。第２の電圧として測定するステップは、第１の抵抗の抵抗値とは異なる第２の抵抗を介して、電力供給線とアース線との間を第１の通電回路と並列に接続する第２の通電回路を通電したときに電力供給線を介して電気負荷に供給される電力の診断するステップとを含む電圧を第２の電圧として測定する。診断するステップは、第１の電圧および第２の電圧を用いて、電力供給線およびアース線を診断する。
【００１７】
第１０の発明は、上記第９の発明において、診断するステップでは、第１の電圧および第２の電圧を用いて、電力供給線の抵抗値およびアース線の抵抗値を合計した合計抵抗値が算出され、当該合計抵抗値に基づいて電力供給線およびアース線が診断される。
【発明の効果】
【００１８】
上記第１の発明によれば、蓄電手段や発電手段等の電源から電気負荷に電力を供給するシステムにおいて、２系統の通電回路を用いた第１の電圧および第２の電圧を測定することによって、電力供給線やアース線を診断することが可能となる。したがって、電力供給線やアース線の異常によって電気負荷の機能が損なわれることを、未然に防止することが可能となる。
【００１９】
上記第２の発明によれば、２系統の通電回路を用いた第１の電圧および第２の電圧を測定することによって、電力供給線やアース線の抵抗値を診断することが可能となる。したがって、電力供給線やアース線の抵抗値上昇によって電気負荷の機能が損なわれることを、未然に防止することが可能となる。例えば、通常動作をしないエアバック等を電気負荷としたシステムでは、当該エアバックを動作させることによる故障診断を自己診断機能により実施することは難しい。また、電気負荷のアース線においては、それ自体の抵抗値が小さく、検出回路の誤差等を考慮すると正確な抵抗値測定が困難である。しかしながら、当該回路診断装置では、エアバック等の電気負荷を動作させるための電力供給線やアース線の断線や抵抗値変化を正確に測定することが可能であり、エアバックシステムの故障診断の一端を担うことができる。
【００２０】
上記第３の発明によれば、例えば電気負荷の機能が損なわれる抵抗値より小さな値を閾値に設定することによって、適切な故障判定が可能となる。
【００２１】
上記第４の発明によれば、電気負荷の最低作動電圧および消費電流と電源の電圧とに基づいて閾値を設定することによって、当該電気負荷の作動に対する適切な閾値を設定することができる。
【００２２】
上記第５の発明によれば、閾値、測定誤差、および電源の電圧に応じて通電回路の２つの抵抗値を設定することによって、電圧測定誤差を考慮しながら電気負荷の作動判定に適した回路診断が可能となる。
【００２３】
上記第６の発明によれば、第１の電圧、第２の電圧、第１の抵抗の抵抗値、および第２の抵抗の抵抗値をそれぞれ数式に代入することによって、容易に合計抵抗値を得ることができる。
【００２４】
上記第７の発明によれば、第１の通電回路への通電および第２の通電回路への通電がスイッチング素子によって制御されるため、通電制御が容易となる。
【００２５】
上記第８の発明によれば、第１の電圧および第２の電圧を測定する条件が電源の電圧変動によって変化したとき、それらの測定を無効にして再測定することが可能となり、電源の電圧変動による誤判定を防止することができる。
【００２６】
また、本発明の回路診断方法によれば、上述した回路診断装置と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る回路診断装置について説明する。典型的には、当該回路診断装置は、車両に搭載された電力供給システムの電源供給線およびアース線を診断するために設置され、当該電力供給システムの制御装置内に内蔵される。なお、図１は、当該電力供給システムに設けられた回路診断装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【００２８】
図１において、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御装置）１、電気負荷２、およびバッテリ３を含む電力供給システムが車両内に設けられている。
【００２９】
バッテリ３は、所定の電圧（例えば、約１２Ｖ（ボルト））の電力をＥＣＵ１および電気負荷２に供給する。そして、バッテリ３の正極からＥＣＵ１および電気負荷２へ電力を供給するための電力供給線４と、バッテリ３の負極と接続してＥＣＵ１および電気負荷２を接地するアース線５とが設けられている。
【００３０】
電気負荷２は、車両に設けられたアクチュエータ等の装置を含み、例えば、エアバック等の安全系装置である。また、電気負荷２は、電動パワーステアリング装置やブレーキアクチュエータ等の車両の走行機能や居住性を補助する駆動系装置等であってもかまわない。電気負荷２は、ＥＣＵ１の内部を介して電力供給線４、すなわちバッテリ３の正極に接続される。また、電気負荷２は、ＥＣＵ１の内部を介して、アース線５、すなわちバッテリ３の負極に接続される。
【００３１】
ＥＣＵ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置）１１、レギュレータ１２、および２系統の通電回路を含んでいる。また、ＥＣＵ１は、電気負荷２の動作を制御する。ＣＰＵ１１は、搭載される車両から走行状態等を示す情報を取得し、当該情報に基づいて、電気負荷２の作動を制御したり、２系統の通電回路の動作をそれぞれ制御して電力供給線４およびアース線５を診断したりする。レギュレータ１２は、バッテリ３から供給された電力の電圧をＣＰＵ１１の動作電圧（例えば、約５Ｖ）に変圧する。そして、ＣＰＵ１１は、アース線５を介して、バッテリ３の負極に接続されている。また、通電回路は、抵抗ｒ１およびｎｐｎ型トランジスタＴｒ１によって構成される第１の通電回路と、抵抗ｒ２およびｎｐｎ型トランジスタＴｒ２によって構成される第２の通電回路とを有している。
【００３２】
第１の通電回路および第２の通電回路は、ＥＣＵ１の内部において、それぞれ並列に電力供給線４およびアース線５を接続する。具体的には、トランジスタＴｒ１のカソードが抵抗ｒ１を介して電力供給線４と接続し、トランジスタＴｒ１のエミッタがアース線５と接続する。また、トランジスタＴｒ２のカソードが抵抗ｒ２を介して電力供給線４と接続し、トランジスタＴｒ２のエミッタがアース線５と接続する。そして、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のベースがそれぞれＣＰＵ１１に接続され、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のスイッチングがＣＰＵ１１によって制御される。なお、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２は、それぞれ第１の通電回路および第２の通電回路への通電をスイッチングするスイッチング素子の一例であり、ＣＰＵ１１によってスイッチングが制御可能な他のスイッチング素子でも構成されてもかまわない。
【００３３】
本実施形態に係る回路診断装置は、抵抗値の異なる２つの通電回路を作動させて、電力供給線４およびアース線５の合計抵抗値を測定する。以下、合計抵抗値を測定する原理の一例について説明する。説明を具体的にするために、電力供給線４の抵抗値をＲ１、アース線５の抵抗値をＲ２とし、合計抵抗値をＲ１＋Ｒ２とする。また、第１の通電回路の抵抗値をｒ１、第２の通電回路の抵抗値をｒ２とする。
【００３４】
図１において、ＣＰＵ１１は、電力供給線４を介してＥＣＵ１に供給される電力の電圧（以下、電圧Ｖｉｎとする）を随時測定している。具体的には、ＣＰＵ１１は、トランジスタＴｒ１のみをＯＮしたときにＥＣＵ１に供給される電力の電圧Ｖｉｎ１と、トランジスタＴｒ２のみをＯＮしたときにＥＣＵ１に供給される電力の電圧Ｖｉｎ２とを測定する。そして、電圧Ｖｉｎ１およびＶｉｎ２と、抵抗値ｒ１およびｒ２とを用いて、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２を算出する。
【００３５】
電圧Ｖｉｎ１は、
Ｖｉｎ１＝Ｖｂａｔｔ−（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ１
であり、電圧Ｖｉｎ２は、
Ｖｉｎ２＝Ｖｂａｔｔ−（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ２
となる。ここで、Ｖｂａｔｔは、バッテリ３の電源電圧である。また、電流Ｉ１は、ＣＰＵ１１がトランジスタＴｒ１のみをＯＮしたとき、バッテリ３の正極からＥＣＵ１を介してバッテリ３の負極へ流れる電流である。また、電流Ｉ２は、ＣＰＵ１１がトランジスタＴｒ２のみをＯＮしたとき、バッテリ３の正極からＥＣＵ１を介してバッテリ３の負極へ流れる電流である。そして、電圧Ｖｉｎ１と電圧Ｖｉｎ２との差分は、
Ｖｉｎ１―Ｖｉｎ２＝（Ｒ１＋Ｒ２）×（Ｉ２−Ｉ１）
となる。したがって、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、
Ｒ１＋Ｒ２＝（Ｖｉｎ１―Ｖｉｎ２）／（Ｉ２−Ｉ１）…（１）
となる。
【００３６】
一方、電流Ｉ１は、
Ｉ１＝ｉ１＋ｉｄ
ｉ１＝Ｖｉｎ１／ｒ１
となる。また、電流Ｉ２は、
Ｉ２＝ｉ２＋ｉｄ
ｉ２＝Ｖｉｎ２／ｒ２
となる。ここで、ｉ１は、トランジスタＴｒ１のみをＯＮしたときに第１の通電回路に流れる電流である。また、ｉ２は、トランジスタＴｒ２のみをＯＮしたときに第２の通電回路に流れる電流である。また、ｉｄは、通電回路を除いたＥＣＵ１の内部回路消費電流である。そして、電流ｉｄは、電流ｉ１およびｉ２に比べて十分に小さな一定値であるため、電流Ｉ２と電流Ｉ１との差分Ｉ２−Ｉ１は、
Ｉ２−Ｉ１＝ｉ２−ｉ１＝Ｖｉｎ２／ｒ２−Ｖｉｎ１／ｒ１…（２）
となる。
【００３７】
そして、数式（１）に数式（２）を代入すると、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、
Ｒ１＋Ｒ２＝（Ｖｉｎ１―Ｖｉｎ２）／（Ｖｉｎ２／ｒ２−Ｖｉｎ１／ｒ１）
となる。つまり、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、電圧Ｖｉｎ１およびＶｉｎ２と、抵抗値ｒ１およびｒ２とを用いて、求めることができる。
【００３８】
次に、図２を参照して、上記回路診断装置が合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２を用いて電力供給線４およびアース線５の診断を行う手順の一例について説明する。なお、図２は、ＣＰＵ１１が電力供給線４およびアース線５の診断を行う動作の一例を示すフローチャートである。例えば、図２に示すフローチャートの各ステップは、ＣＰＵ１１が所定のプログラムを実行することによって行われる。なお、これらのステップを実行するためのプログラムは、例えば、ＥＣＵ１の内部または外部に設けられた記憶領域（例えば、メモリ、ハードディスク、光ディスク等）に予め格納されており、ＥＣＵ１の電源がオンになったときに、ＣＰＵ１１によって実行される。
【００３９】
図２において、ＣＰＵ１１は、車両のキースイッチがＯＦＦからＯＮに切り替わったか否かを判断する（ステップＳ５１）。そして、ＣＰＵ１１は、キースイッチがＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、次のステップＳ５２に処理を進める。一方、ＣＰＵ１１は、キースイッチがＯＦＦ状態の場合、ステップＳ５１の処理を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ５２において、ＣＰＵ１１は、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２を共にＯＦＦ状態で、電力供給線４を介してＥＣＵ１に供給される電力の電圧Ｖｉｎ０ａを測定し、処理を次のステップに進める。図１に示すように、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２を共にＯＦＦした状態では、通電回路を除いたＥＣＵ１の内部回路に電力供給されている。例えば、ＣＰＵ１１は、測定した電圧Ｖｉｎ０ａを所定の記憶領域に記憶して、処理を次のステップに進める。
【００４１】
次に、ＣＰＵ１１は、トランジスタＴｒ１をＯＮして（ステップＳ５３）、電力供給線４を介してＥＣＵ１に供給される電力の電圧Ｖｉｎ１を測定し（ステップＳ５４）、処理を次のステップに進める。図１に示すように、上記ステップＳ５３においてトランジスタＴｒ１をＯＮした状態では、ＥＣＵ１の内部回路および第１の通電回路にそれぞれ電力供給されている。例えば、ＣＰＵ１１は、測定した電圧Ｖｉｎ１を所定の記憶領域に記憶して、処理を次のステップに進める。
【００４２】
次に、ＣＰＵ１１は、トランジスタＴｒ１をＯＦＦして（ステップＳ５５）、電力供給線４を介してＥＣＵ１に供給される電力の電圧Ｖｉｎ０ｂを測定し（ステップＳ５６）、処理を次のステップに進める。図１に示すように、上記ステップＳ５５においてトランジスタＴｒ１をＯＦＦした状態では、ＥＣＵ１の内部回路のみ電力供給されており、上記ステップＳ５２と同様であるが、上記ステップＳ５２とは時系列的な測定タイミングが異なる。例えば、ＣＰＵ１１は、測定した電圧Ｖｉｎ０ｂを所定の記憶領域に記憶して、処理を次のステップに進める。
【００４３】
次に、ＣＰＵ１１は、上記記憶領域を参照して電圧Ｖｉｎ０ａと電圧Ｖｉｎ０ｂとの差を算出する（ステップＳ５７）。そして、ＣＰＵ１１は、電圧Ｖｉｎ０ａと電圧Ｖｉｎ０ｂとの差が所定値以内の場合（ステップＳ５８でＹｅｓ）、次のステップＳ６０に処理を進める。一方、ＣＰＵ１１は、電圧Ｖｉｎ０ａと電圧Ｖｉｎ０ｂとの差が所定値より大きい場合（ステップＳ５８でＮｏ）、上記記憶領域に記憶されている電圧Ｖｉｎ０ａ、Ｖｉｎ０ｂ、およびＶｉｎ１の値をクリアし（ステップＳ５９）、上記ステップＳ５２に戻って処理を繰り返す。
【００４４】
ここで、電圧Ｖｉｎ０ａと電圧Ｖｉｎ０ｂとの差を用いた判定を行っているのは、上記ステップＳ５４で電圧Ｖｉｎ１を測定するときの電源電圧の条件と、後述するステップＳ６１で電圧Ｖｉｎ２を測定するときの電源電圧の条件とを同等にするためである。したがって、上記ステップＳ５８における判定で用いる所定値は、上記電源電圧の条件が安定していることを判断するための予め定められた閾値となる。例えば、上記所定値は、ＣＰＵ１１の測定誤差（例えば、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換誤差等）を考慮した値が好ましい。具体的には、ＣＰＵ１１において、量子化されたデジタルデータの最下位ｂｉｔ（ＬＳＢ）に相当する電圧値１ＬＳＢに対して、電圧値１０ＬＳＢ程度を上記所定値として設定する。
【００４５】
ステップＳ６０において、ＣＰＵ１１は、トランジスタＴｒ２をＯＮする。そして、ＣＰＵ１１は、電力供給線４を介してＥＣＵ１に供給される電力の電圧Ｖｉｎ２を測定し（ステップＳ６１）、処理を次のステップに進める。図１に示すように、上記ステップＳ６０においてトランジスタＴｒ２をＯＮした状態では、ＥＣＵ１の内部回路および第２の通電回路にそれぞれ電力供給されている。例えば、ＣＰＵ１１は、測定した電圧Ｖｉｎ２を所定の記憶領域に記憶して、処理を次のステップに進める。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１１は、トランジスタＴｒ２をＯＦＦし（ステップＳ６２）、上記記憶領域に記憶されている電圧Ｖｉｎ１およびＶｉｎ２の値を用いて、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２を算出する（ステップＳ６３）。そして、ＣＰＵ１１は、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２が閾値より大きい場合（ステップＳ６４でＮｏ）、車両の乗員に電力供給線４およびアース線５の異常を示す警告を報知して（ステップＳ６５）、当該フローチャートによる処理を終了する。例えば、ＣＰＵ１１は、車両に搭載されたスピーカ等の音声出力手段を介して、電力供給線４およびアース線５の異常を示す警告音を発したり、車両に搭載された表示装置を介して、電力供給線４およびアース線５の異常を示す警告灯を点灯させたりすることによって、車両の乗員に当該異常を報知する。一方、ＣＰＵ１１は、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２が閾値以下の場合（ステップＳ６４でＹｅｓ）、そのまま当該フローチャートによる処理を終了する。
【００４７】
ここで、ステップＳ６４で用いる閾値の設定例について説明する。例えば、ステップＳ６４で用いる閾値は、電気負荷２の作動を保証するために電力供給線４およびアース線５の診断を行うための値であり、電気負荷２の最低作動電圧および消費電流を用いて設定される。
【００４８】
具体的には、バッテリ３の電圧が１２．０Ｖ（ボルト）、電気負荷２の最低作動電圧が６．０Ｖ、通電回路を除いたＥＣＵ１の内部回路の消費電流（すなわち、電流ｉｄ）が０．５Ａ（アンペア）、電気負荷２の消費電流が１６．８Ａであるとする。この場合、電気負荷２が作動しても、電気負荷２に印加される電力の電圧が最低作動電圧６．０Ｖ以上となるように確保することが必要となる。つまり、電力供給線４およびアース線５の合計抵抗値を（Ｒ１＋Ｒ２）Ω（オーム）とすると、
１２．０−（Ｒ１＋Ｒ２）×（１６．８＋０．５）≧６．０
となり、
Ｒ１＋Ｒ２≦０．３４６Ω
となる。つまり、電気負荷２の作動を保証するために確保する必要がある電力供給線４およびアース線５の合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、０．３４６Ω以下となる。この場合、上記ステップＳ６４で用いる閾値は、０．３４６Ωとなる。このように、上記ステップＳ６４で用いる閾値は、電気負荷２に設定されている最低作動電圧および消費電流と、電源電圧とを用いて算出される。
【００４９】
なお、さらに電力供給線およびアース線の安全率を見込んだ故障診断を行う場合、上記閾値をさらに小さな値に設定してもかまわない。また、ＥＣＵ１が複数の電気負荷２の作動を制御している場合、各電気負荷２の最低作動電圧および消費電流を用いて、電気負荷２に対する閾値をそれぞれ算出し、算出された最小の閾値を上記ステップＳ６４の動作で用いればよい。
【００５０】
また、上述した電力供給線４およびアース線５の合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２を測定するための好適な抵抗値ｒ１およびｒ２について説明する。ここで、抵抗値ｒ１と抵抗値ｒ２とは、異なる値（つまり、ｒ１≠ｒ２）に設定される。また、抵抗値ｒ１およびｒ２を設定するためには、電圧Ｖｉｎ１およびＶｉｎ２の測定誤差を考慮する必要がある。以下の説明を具体的にするために、ＣＰＵ１１が約１／４に抵抗分割し、５Ｖ当たり６５５３６ＬＳＢでＡＤ変換して読みとることによって、電圧Ｖｉｎ１およびＶｉｎ２を測定する態様を用いる。つまり、態様のＡＤ変換によれば、ＣＰＵ１１が量子化するデジタルデータの最下位ｂｉｔに相当する電圧値１ＬＳＢが、５Ｖ／６５５３６＝０．００００７６Ｖとなる。
【００５１】
一般的に、上述したＡＤ変換を用いて電圧値を比較して判定する場合、当該ＡＤ変換の誤差を考慮して電圧値１０ＬＳＢ以上の電圧差を判定することが好ましい。したがって、ＣＰＵ１１が判定可能な電圧差は、１０ＬＳＢ＝０．０００７６Ｖとなる。また、ＣＰＵ１１は、約１／４に抵抗分割して電圧Ｖｉｎを測定しているため、ＣＰＵ１１において電圧Ｖｉｎを判定可能な電圧差は、１０ＬＳＢ×４≒０．００３Ｖとなる。したがって、抵抗値ｒ１およびｒ２は、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２が閾値より大きな抵抗値となった場合に、電圧差Ｖｉｎ０−Ｖｉｎ１およびＶｉｎ１−Ｖｉｎ２がそれぞれ０．００３Ｖ以上となるように設定することが必要となる。ここで、電圧Ｖｉｎ０は、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２を共にＯＦＦしたときに、電力供給線４を介してＥＣＵ１に供給される電力の電圧である。
【００５２】
説明を具体的にするために、判定したい合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２の閾値が０．３４６Ωであり、通電回路を除いたＥＣＵ１の内部回路の消費電流（すなわち、電流ｉｄ）が０．５Ａであるとする。このとき、ＣＰＵ１１で判定可能な電流差Ｉ１−Ｉ０およびＩ２−Ｉ１は、それぞれ
Ｉ１−Ｉ０＝ｉ１＝０．００３Ｖ／０．３４６Ω＝０．００８７Ａ
Ｉ２−Ｉ１＝０．００３Ｖ／０．３４６＝０．００８７Ａ
となる。ここで、電流Ｉ０は、ＣＰＵ１１がトランジスタＴｒ１およびＴｒ２を共にＯＦＦしたとき、通電回路を除くＥＣＵ１の内部回路を通ってバッテリ３の正極からＥＣＵ１を介してバッテリ３の負極へ流れる電流である。
【００５３】
また、電流ｉｄ＝０．５Ａであるため、電流Ｉ１、Ｉ２、およびｉ２は、それぞれ
Ｉ１＝ｉ１＋ｉｄ＝０．００８７Ａ＋０．５Ａ＝０．５０８７Ａ
Ｉ２＝０．００８７Ａ＋Ｉ１＝０．５１７４Ａ
ｉ２＝Ｉ２−ｉｄ＝０．０１７４Ａ
となる。したがって、電圧Ｖｉｎ０、Ｖｉｎ１、およびＶｉｎ２は、それぞれ
Ｖｉｎ０＝１２Ｖ−０．３４６Ω×ｉｄ＝１１．８２２Ｖ
Ｖｉｎ１＝１２Ｖ−０．３４６Ω×Ｉ１＝１０．２４０Ｖ
Ｖｉｎ２＝１２Ｖ−０．３４６Ω×Ｉ２＝１０．２１０Ｖ
となる。したがって、抵抗値ｒ１およびｒ２は、それぞれ
ｒ１＝Ｖｉｎ１／ｉ１＝１０．２４０Ｖ／０．００８７Ａ＝１１７７Ω
ｒ２＝Ｖｉｎ２／ｉ２＝１０．２１０Ｖ／０．０１７４Ａ＝５８７Ω
となる。例えば、抵抗値ｒ１およびｒ２を回路診断装置に設けるために、標準的な抵抗を用いるとすれば、ｒ１＝１．２ｋΩ（キロオーム）、ｒ２＝５６０Ωの抵抗をそれぞれ用いればよい。このように、通電回路の抵抗値ｒ１およびｒ２は、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２に対する閾値、電圧Ｖｉｎを測定する際の測定誤差、および電源の電圧に基づいて、決定すればよい。
【００５４】
このように、本実施形態に係る回路診断装置によれば、バッテリ等の蓄電手段やオルタネータ等の発電手段による電源から電気負荷に電力を供給するシステムにおいて、電力供給線やアース線の抵抗値を診断することが可能となる。したがって、電力供給線やアース線の抵抗値の上昇によって電気負荷の機能が損なわれることを、未然に防止することが可能となる。例えば、通常動作をしないエアバック等を電気負荷としたシステムでは、当該エアバックを動作させることによる故障診断を自己診断機能により実施することは難しい。また、電気負荷のアース線においては、それ自体の抵抗値が小さく、検出回路の誤差等を考慮すると正確な抵抗値測定が困難である。しかしながら、当該回路診断装置では、エアバック等の電気負荷を動作させるための電力供給線やアース線の断線や抵抗値変化を正確に測定することが可能であり、エアバックシステムの故障診断の一端を担うことができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る回路診断装置では、電力供給線およびアース線の抵抗値の測定を可能としているため、それらの抵抗値変化を判定することによって断線等が生じる前に異常を検出することができる。つまり、図３に示す電子システムのように、電力供給線およびアース線をそれぞれ複数本設けているような対応が不要となるため、これら電力供給線およびアース線を車両内に配設する作業時間の短縮、電線コストの低減、車両重量の低減等の効果を期待できる。
【００５６】
また、当該回路診断装置では、測定電圧Ｖｉｎ１と測定電圧Ｖｉｎ２の差分を用いて合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２が算出されている。したがって、電圧Ｖｉｎ１や電圧Ｖｉｎ２を測定する際の測定誤差等を相殺することができるため、高精度な抵抗値測定を可能としている。
【００５７】
なお、上述した回路診断装置では、電力供給線およびアース線の抵抗値の測定を、車両のキースイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられたタイミング、すなわち車両のエンジン始動直前のタイミングで行っている。これは、抵抗値測定を高精度で行うために、車両に設けられている各電気負荷が作動していることが少なく、比較的車両の電源電圧が安定しているタイミングで測定する一例である。また、車両が走行する前に電力供給線およびアース線の異常を判定することによって、その後の車両走行に対する安全を確保することが可能となる。しかしながら、電力供給線およびアース線の抵抗値の測定を、他のタイミングで行ってもいいし、車両のエンジン始動から停止までの期間で複数回行ってもかまわない。
【００５８】
また、上述した回路診断装置では、電源電圧の変動による抵抗値の誤測定を防止するために、電圧Ｖｉｎ１および電圧Ｖｉｎ２をそれぞれ測定する際の電源電圧Ｖｉｎ０ａおよびＶｉｎ０ｂを確認して、それら電源電圧Ｖｉｎ０ａおよびＶｉｎ０ｂが同等であるときに、合計抵抗値Ｒ１＋Ｒ２の算出を行っている。しかしながら、車両において電源電圧Ｖｉｎ０ａおよびＶｉｎ０ｂの安定が保証されているタイミングで、電力供給線およびアース線の抵抗値の測定する場合、回路診断の際に上述した電源電圧Ｖｉｎ０ａおよびＶｉｎ０ｂの確認を行わなくてもかまわない。また、上述した回路診断装置では、電圧Ｖｉｎ０ａおよび電圧Ｖｉｎ０ｂの電圧差を算出する方法を用いて、抵抗値測定期間における電源電圧の変動を検出しているが、他の方法によって電源電圧の変動を検出してもかまわない。
【００５９】
また、上述した説明では、通電回路を制御する動作を電気負荷２の動作を制御するＣＰＵ１１が行ったが、車両に搭載された他の制御部が通電回路を制御してもかまわない。また、ＥＣＵ１は、電気負荷２の内部に設けてもかまわない。また、上述した電力供給システムは、バッテリ３を電源として電気負荷２に電力が供給される一例を用いたが、電源は他の態様でもかまわない。例えば、オルタネータ等の発電手段を電源として電気負荷２に電力を供給してもかまわない。また、バッテリ等の蓄電手段と発電手段とが併設された電源から電気負荷２に電力が供給されてもかまわない。
【００６０】
また、上述した各抵抗値、電流値、電圧値等は、単なる一例に過ぎず他の抵抗値、電流値、電圧値であっても、本発明を実現できることは言うまでもない。
【００６１】
また、上述した説明では、回路診断装置が車両に設置される一例を用いたが、発電機や蓄電装置から電気負荷へ電力が供給されるシステムが搭載された他の移動体に用いられてもかまわない。例えば、本発明の回路診断装置は、乗用車、大型車、二輪車等の車両の他に、飛行機や船舶等の様々な移動体に設置することが可能である。
【００６２】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る回路診断装置および回路診断方法は、電力供給線やアース線の抵抗値を診断することが可能となり、蓄電装置や発電機等の電源から電気負荷に電力が供給されるシステムを搭載する移動体等に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路診断装置の構成の一例を示す概略構成図
【図２】図１のＣＰＵ１１が電力供給線４およびアース線５の診断を行う動作の一例を示すフローチャート
【図３】従来の電力供給システムの構成の一例を示す概略構成図
【符号の説明】
【００６５】
１…ＥＣＵ
１１…ＣＰＵ
１２…レギュレータ
２…電気負荷
３…バッテリ
４…電力供給線
５…アース線
【図１】
2009115704.tif 000003
【図２】
2009115704.tif 000004
【図３】
2009115704.tif 000005