JP2008002835A - コネクタの断線検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ端子の断線を的確に検知し、断線によるコネクタの故障を回避することに寄与することを課題とする。
【解決手段】並列複数のコネクタ端子２１，２２を介して負荷３に供給される駆動電流が流れる伝送路の電位をモニタ回路１３がモニタし、モニタ回路１３がモニタした電位に基づいて得られたモニタ信号に基づいて、コネクタ端子２１，２２の少なくとも１つのコネクタ端子２１，２２が断線しているか否かをＣＰＵ１１が判定して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、並列複数のコネクタ端子を介して１つの信号電流を伝送するコネクタの断線検知装置に関する。

従来、コネクタを介して接続される外部回路の異常（断線／短絡）を診断する類の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献１に記載された技術では、４つのソレノイドバルブとこれらのソレノイドバルブを駆動制御する制御ユニットに含まれる駆動素子とがハーネスを介して接続され、このハーネスに接続された電圧検知回路で検知された電圧に基づいてソレノイドバルブに異常な漏れ電流が生じていることを検知している。

このような監視装置においては、１対１に対応接続したソレノイドバルブと駆動素子とは、それぞれ１つのソレノイドバルブが１本のハーネスの１つのコネクタ端子を介して制御ユニットの対応する１つの駆動素子に接続されていた。すなわち、１つのコネクタ端子を介して１つのソレノイドに駆動電流が供給制御されていた。

一方、近年電子部品の小型化や集積化とともにコネクタの小型化も進んでおり、コネクタの小型化に伴ってコネクタ端子の径も細くなり、１つのコネクタ端子に流せる許容電流値も小さくなってきている。

このようなコネクタを用いて大電流を入出力しようとした場合には、１つの信号電流に対して複数のコネクタ端子を割り当て、複数のコネクタ端子を介して１つの信号電流を入出力していた。例えば１つのコネクタ端子の許容電流値が３Ａ程度のコネクタを介して５Ａ程度の信号電流を入出力する場合には、２つのコネクタ端子をこの信号電流に割り当て、並列した２つのコネクタ端子を介して５Ａの信号電流を入出力するようにしていた。
特開平６−８７４２９号公報

しかし、上記のように並列複数のコネクタ端子を介して１つの信号電流を入力するようにした場合に、複数のコネクタ端子の内接続不良や断線等により電流を流せないコネクタ端子が発生した場合には、これらの不具合を検知することができなかった。このため、残りの正常なコネクタ端子を介して信号電流が流れる状態となり、正常なコネクタ端子に許容電流値を越えた電流が流れるおそれがあった。例えば、先の場合と同様に、許容電流値が３Ａ程度のコネクタ端子を２つ並列に使用して５Ａ程度の信号電流を入出力した場合に、一方のコネクタ端子が断線すると他方のコネクタ端子に許容電流値を上回る５Ａ程度の電流が流れることになる。コネクタ端子に許容電流値以上の電流が流れると、コネクタ端子が発熱して焼損断線するおそれや、発熱したコネクタ端子の周辺に発熱による悪影響を及ぼし、例えばコネクタ自体が故障するおそれもあった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コネクタ端子の断線を的確に検知し、断線によるコネクタの故障を回避することに寄与できるコネクタの断線検知装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、並列複数のコネクタ端子を介して１つの信号を伝送するコネクタの断線検知装置において、前記並列複数のコネクタ端子のそれぞれのコネクタ端子に接続されて前記信号が伝送されるそれぞれの伝送路の電位をそれぞれ個別に独立してモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段のモニタ結果に基づいて、前記並列複数のコネクタ端子の少なくとも１つのコネクタ端子が断線しているか否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする。

上記特徴の請求項１記載の発明によれば、１つの信号を伝送する並列複数のコネクタ端子の内少なくとも１つのコネクタ端子の断線を容易かつ確実に検知することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のコネクタの断線検知装置において、前記判定手段は、断線を示すモニタ結果が予め設定された所定時間継続して前記モニタ手段で得られた場合に断線が生じているものと判定することを特徴とする。

上記特徴の請求項２記載の発明によれば、断線の判定においてノイズ等の外乱要因の影響を排除することが可能となり、断線の誤検知を防止して的確に断線を検知することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のコネクタの断線検知装置において、前記判定手段は、断線を示すモニタ結果が予め設定された所定回数継続して前記モニタ手段で得られた場合に断線が生じているものと判定することを特徴とする。

上記特徴の請求項３記載の発明によれば、断線の判定においてノイズ等の外乱要因の影響を排除することが可能となり、断線の誤検知を防止して的確に断線を検知することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１に係るコネクタの断線検知装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１の装置は、負荷を駆動する駆動装置に適用した場合の構成を示しており、コネクタの断線検知装置を含む駆動装置１は、コネクタ２を介して負荷３と接続されている。

駆動装置１は、負荷３を駆動する制御中枢として機能するＣＰＵ１１、負荷３に駆動信号を供給する駆動回路（ＩＰＤ）１２ならびにコネクタ２の断線を監視するモニタ回路１３を備え、ＣＰＵ１１ならびにモニタ回路１３がコネクタの断線検知装置を構成している。

コネクタ２は、２つのコネクタ端子２１、コネクタ端子２２を備えて構成され、駆動装置１と一体化されて構成され、もしくは駆動装置１とは別体として設けられ、駆動装置１と負荷３を接続している。

駆動装置１に含まれるＣＰＵ１１は、汎用のマイクロコンピュータが備えている入出力装置、中央演算処理装置ならびに記憶装置等のコンピュータ資源を備え、予め制御対象に応じて用意された制御プログラムに基づいて上記コンピュータ資源を協働作用させ、駆動信号を駆動回路１２に出力し、制御対象の負荷３を駆動制御する。ＣＰＵ１１は、モニタ回路１３から与えられるモニタ信号を入力し、このモニタ信号に基づいてコネクタ端子２１，２２の断線を判定し、少なくともいずれか一方のコネクタ端子２１，２２の断線が検知された場合には、負荷３への駆動電流の供給を停止して、フェールセーフ動作を実施する。

駆動回路１２は、ＣＰＵ１１から与えられる例えばパルス信号の駆動信号を入力し、この駆動信号に基づいて例えばＰＷＭ制御により負荷３に供給される駆動電流を制御することで負荷３を駆動制御している。

モニタ回路１３は、ＰＮＰ型バイポーラのトランジスタＴ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ５ならびにダイオードＤ１，Ｄ２を備えて構成されている。トランジスタＴ１は、そのベース端子が抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続点ならびに抵抗Ｒ５の一方端に接続され、エミッタ端子が高位電源（Ｖｉｇｎ）に接続され、コレクタ端子が抵抗Ｒ１ならびに抵抗Ｒ２の一方端に接続されている。

抵抗Ｒ１は、その一方端がトランジスタＴ１のコレクタ端子ならびに抵抗Ｒ２の一方端に接続され、他方端がＣＰＵ１１のモニタ信号を入力する入力端子に接続されている。抵抗Ｒ２は、その一方端がトランジスタＴ１のコレクタ端子ならびに抵抗Ｒ１の一方端に接続され、他方端が接地されている。抵抗Ｒ３は、その一方端が高位電源（Ｖｉｇｎ）に接続され、他方端がトランジスタＴ１のベース端子ならびに抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の一方端に接続されている。抵抗Ｒ４は、その一方端がトランジスタＴ１のベース端子ならびに抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５の一方端に接続され、他方端がコネクタ端子２２ならびにダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。抵抗Ｒ５は、その一方端がトランジスタＴ１のベース端子ならびに抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の一方端に接続され、他方端がコネクタ端子２１ならびにダイオードＤ１のカソード端子に接続されている。

ダイオードＤ１は、そのアノード端子が駆動回路１２の負荷３に電流を供給する出力端子ならびにダイオードＤ２のアノード端子に接続され、カソード端子がコネクタ端子２１ならびに抵抗Ｒ５の一方端に接続されている。ダイオードＤ２は、そのアノード端子が駆動回路１２の負荷３に電流を供給する出力端子ならびにダイオードＤ１のアノード端子に接続され、カソード端子がコネクタ端子２２ならびに抵抗Ｒ４の一方端に接続されている。

ここで、コネクタ端子２１，２２の電位がハイレベルになった際にトランジスタＴ１がオフ状態となるベース−エミッタ間電位が得られるように抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の抵抗値は設定される（以下、この状態をケース１と呼ぶ）。また、コネクタ端子２１，２２の双方の電位がロウレベルとなり、モニタ回路１３において高位電源（Ｖｉｇｎ）から抵抗Ｒ４ならびに抵抗Ｒ５に電流が流れたときにはトランジスタＴ１のベース電位はコネクタ端子２１，２２の双方の電位がハイレベルのときに比べて低下するが、このベース電位が低下したときのトランジスタＴ１のベース−エミッタ間電位がトランジスタＴ１をオン状態にするように抵抗Ｒ３、Ｒ４ならびにＲ５の抵抗値は設定される（以下、この状態をケース２と呼ぶ）。さらに、コネクタ端子２１，２２のいずれか一方の電位がロウレベルとなり他方の電位がハイレベルとなったときには、モニタ回路１３において高位電源（Ｖｉｇｎ）から抵抗Ｒ４または抵抗Ｒ５のいずれか一方に電流が流れ、このときにはトランジスタＴ１のベース電位はコネクタ端子２１，２２の双方の電位がロウレベルのときに比べて高くなるが、このベース電位が高くなったときにトランジスタＴ１がオフ状態となるベース−エミッタ間電位が得られるように抵抗Ｒ３、Ｒ４ならびにＲ５の抵抗値は設定される（以下、この状態をケース３と呼ぶ）。

このような構成において、コネクタ端子２１，２２の断線は、図２のフローチャートに示す手順にしたがって判定される。図２を参照して、例えば図３のタイミングチャートの（ａ）に示すような信号波形の駆動信号がＣＰＵ１１から駆動回路１２に与えられると、この駆動信号に基づいて並列接続の双方のコネクタ端子２１，２２を介して駆動電流が駆動回路１２から負荷３に供給制御される。このときに、負荷３に供給される駆動電流はＰＷＭ制御より制御されて駆動信号のデューティ比を変えることで可変制御される（ステップＳ２１）。

このようにして、負荷３に駆動電流が供給されている状態において、モニタ回路１３からＣＰＵ１１に与えられるモニタ信号が異常であるか否かがＣＰＵ１１で判定される（ステップＳ２２）。

コネクタ端子２１，２２が断線することなく双方のコネクタ端子２１，２２を介して負荷３に駆動電流が供給されている正常な状態では、コネクタ端子２１，２２の電位は駆動信号の電位変化に応じて変化する。このような状態において、双方のコネクタ端子２１，２２の電位がハイレベルにあると、先に説明したケース１の場合となり、トランジスタＴ１のベース−エミッタ間電位はトランジスタＴ１をオン状態にする電位とはならずにトランジスタＴ１はオフ状態となる。これにより、トランジスタＴ１のコレクタ電位はロウレベルとなり、モニタ信号はロウレベルとなる。

一方、双方のコネクタ端子２１，２２の電位がロウレベルにあると、先に説明したケース２の場合となり、双方のコネクタ端子２１，２２の電位がハイレベルにある場合に比べてトランジスタＴ１のベース−エミッタ間電位はトランジスタＴ１をオン状態にする電位まで低下し、トランジスタＴ１はオン状態となる。これにより、抵抗Ｒ２の抵抗値の設定に応じてトランジスタＴ１のコレクタ電位はハイレベルとなり、モニタ信号はハイレベルとなる。

したがって、コネクタ端子２１，２２の双方ともが正常で断線していない場合には、モニタ信号は、図３（ｂ）に示すように駆動信号を反転した信号波形となる。一方、モニタ信号が図３（ｂ）に示すような信号波形とならない場合には、次いで断線故障の判定を行う（ステップＳ２３）。

コネクタ端子２１，２２のいずれか一方が断線している場合、例えばコネクタ端子２１が断線しコネクタ端子２２は正常な場合には、駆動信号がロウレベルになるとそれに応じてモニタ回路１３の高位電源（Ｖｉｇｎ）から抵抗Ｒ４には電流が流れるがコネクタ端子２１の断線により抵抗Ｒ５には電流が流れない。これにより、双方のコネクタ端子２１，２２が正常で抵抗Ｒ４，Ｒ５の双方に電流が流れる場合に比べてトランジスタＴ１のベース電位は高くなり、先に説明したケース３の場合となる。したがって、トランジスタＴ１をオン状態にするベース−エミッタ間電位は得られず、トランジスタＴ１はオフ状態となる。これにより、駆動信号の変化にかかわらずトランジスタＴ１のコレクタ電位はロウレベルとなり、モニタ信号はロウレベルとなり、モニタ信号が異常であると判定する。

そして、図３（ｃ）に示すように、モニタ信号がこのような異常な状態を予め設定された所定時間継続したか否かを判断する（ステップＳ２４）。判断の結果、モニタ信号が所定時間経過した後も異常である場合には、コネクタ端子２１が断線故障しているものと判定する。その後、ＣＰＵ１１から駆動信号の出力が停止され、負荷３への駆動電流の供給が停止し、フェールセーフ動作が行われる（ステップＳ２５）。一方、モニタ信号が所定時間経過する前に図３（ｂ）に示すような正常な信号波形に戻った場合には、コネクタ端子２１は断線していないものと判断し、それまで通りに負荷３に駆動電流の供給を継続する。

なお、コネクタ端子２２が断線故障しコネクタ端子２１が正常である場合であっても、上述したと同様にして断線を判定する。

このように、並列複数のコネクタ端子２１，２２を介して負荷３に駆動電流を供給するコネクタ２において少なくとも１つのコネクタ端子２１，２２の断線を検知することができる。また、比較的構成が簡単でＩＣ化が容易なモニタ回路１３を備えることで、上記断線検知を実施することが可能となる。

また、モニタ信号の異常時にモニタ信号を所定時間継続して観察することで、断線故障の判定においてノイズ等の外乱要因の影響を排除することが可能となり、断線故障の誤検知を防止して的確に断線故障を検知することができる。なお、上記所定時間はモニタ信号へのノイズ等の外乱要因の影響を排除することができる程度の時間として例えば実験等により求めて設定される。

さらに、コネクタ端子２１，２２の断線が検知された場合には、負荷３への駆動電流の供給を停止することで、正常なコネクタ端子２１，２２に許容値以上の電流が流れることを防止することが可能となり、コネクタ２の焼損や発熱による周囲への悪影響を回避することができる。

次に、この発明の実施例２を説明する。先の実施例１では、モニタ信号の異常が所定時間継続した場合にコネクタ端子２１，２２が断線しているものと判定したのに対して、この実施例２の特徴とするところは、ＣＰＵ１１がモニタ信号の電位変化に対応してその変化が認識できるようにモニタ信号を周期的に観察し、モニタ信号の異常が所定回数継続した場合にコネクタ端子２１，２２が断線しているものと判定するようにしたことにあり、他は先の実施例１と同様である。

すなわち、図４のフローチャートに示す手順にしたがって、断線の判定処理が行われ、図４に示すステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３では先の実施例１の図２に示すステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３と同様な動作が行われる。そして、ＣＰＵ１１がモニタ信号を周期的に観察している際に、図５（ｃ）のタイミングチャートに示すように、ロウレベル状態のモニタ信号が予め設定された所定の回数連続して観察された場合には、少なくともコネクタ端子２１，２２の一方が断線故障しているものと判定し、そうでない場合には断線故障はないものと判定する（ステップＳ４４）。断線故障が検知された場合には、先の実施例１の図２に示すステップＳ２５と同様の動作が行われる（ステップＳ４５）。

このように、上記実施例２においては、断線故障の判定処理において、モニタ信号の異常状態が観察された回数に基づいて断線故障の有無を判定することで、断線故障の判定においてノイズ等の外乱要因の影響を排除することが可能となり、断線故障の誤検知を防止して的確に断線故障を検知することができる。なお、上記所定回数はモニタ信号へのノイズ等の外乱要因の影響を排除することができる程度の回数として例えば実験等により求めて設定される。

なお、この発明は、並列複数のコネクタ端子を介して信号電流を入力、出力する装置であれば、上記実施例１，２で説明した、負荷を駆動する駆動装置に限ることはなく、上記要件を満たすどのような構成の装置であっても本発明を適用して上述した効果を得ることができる。また、コネクタ端子の個数は２つに限ることはなく、それ以上であっても上記実施例１，２に示すモニタ回路１３を拡張展開することで、容易に実施することが可能である。

さらに、上記実施例から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）請求項１，請求項２，請求項３のいずれか１項に記載のコネクタの断線検知装置において、
前記判定手段が前記コネクタ端子の少なくとも１つが断線しているものと判定した場合には、前記信号の伝送を停止する停止手段を有する
ことを特徴とするコネクタの断線検知装置。

上記（イ）項に記載の構成によればコネクタの焼損や発熱による周囲への悪影響を防止することが可能となる。

本発明の実施例１に係るコネクタの断線検知装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る断線検知の判定手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係るモニタ信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例２に係る断線検知の判定手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係るモニタ信号の変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…駆動装置
２…コネクタ
３…負荷
１１…ＣＰＵ
１２…駆動回路
１３…モニタ回路
２１，２２…コネクタ端子
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
Ｒ１〜Ｒ５…抵抗
Ｔ１…トランジスタ

Claims (3)

1. 並列複数のコネクタ端子を介して１つの信号を伝送するコネクタの断線検知装置において、
   前記並列複数のコネクタ端子のそれぞれのコネクタ端子に接続されて前記信号が伝送されるそれぞれの伝送路の電位をそれぞれ個別に独立してモニタするモニタ手段と、
   前記モニタ手段のモニタ結果に基づいて、前記並列複数のコネクタ端子の少なくとも１つのコネクタ端子が断線しているか否かを判定する判定手段と
   を有することを特徴とするコネクタの断線検知装置。
2. 前記判定手段は、断線を示すモニタ結果が予め設定された所定時間継続して前記モニタ手段で得られた場合に断線が生じているものと判定する
   ことを特徴とする請求項１記載のコネクタの断線検知装置。
3. 前記判定手段は、断線を示すモニタ結果が予め設定された所定回数継続して前記モニタ手段で得られた場合に断線が生じているものと判定する
   ことを特徴とする請求項１記載のコネクタの断線検知装置。

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