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公開番号2021069233
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019194462
出願日20191025
発明の名称コネクタ異常検知装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人快友国際特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20210402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コネクタで異常が生じているか否かを確実に検知する技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示するコネクタ異常検知装置は、同時に異常が発生する可能性が低い少なくとも2個のデバイスのそれぞれの信号線が接続されているコネクタと、コネクタと接続される制御器を備えている。制御器は、コネクタを介して信号線に接続されている。制御器は、少なくとも2個の信号線を通じて送られてくる信号が共に異常を示している場合に、そのコネクタで異常が生じていると判定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
同時に異常が発生する可能性が低い少なくとも2個のデバイスのそれぞれの信号線が接続されているコネクタと、
前記コネクタに接続されており、少なくとも2個の前記信号線を通じて送られてくる信号が共に異常を示している場合に、前記コネクタで異常が生じていると判定する制御器と、
を備えているコネクタ異常検知装置。
続きを表示(約 150 文字)【請求項2】
同時に異常が発生する可能性が低い前記デバイスは、相互に独立に動作するデバイスである、請求項1に記載のコネクタ異常検知装置。
【請求項3】
同時に異常が発生する可能性が低い前記デバイスは、異なる物理量を計測するセンサである、請求項1に記載のコネクタ異常検知装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本明細書が開示する技術は、コネクタ異常検知装置に関する。
続きを表示(約 5,600 文字)【背景技術】
【0002】
電気デバイス同士を信号線で電気的に接続する場合、コネクタが使われる。一方のデバイスで異常が発生したことを検知するため、他方のデバイスには、一方のデバイスから送られる信号が正常であるか否かを監視する制御器が備えられることがある。ところで、例えば接触不良など、コネクタに異常が発生した場合も、制御器は一方のデバイスで異常が発生したと誤判断してしまう。
【0003】
特許文献1には、コネクタに接続されているデバイスで異常が発生したのか、コネクタ自体で異常が発生したのかを判別する技術(コネクタ接続判定装置)が開示されている。特許文献1に開示された装置は次の通りである。コネクタ接続判定装置は、自動変速機に設けられる複数のセンサおよび複数のソレノイドと、集合コネクタと、コントロールユニットを備えている。集合コネクタには、複数のセンサ毎からの複数のセンサ端子と、複数のソレノイド毎からの複数のソレノイド端子が接続される。コントロールユニットは、集合コネクタと接続される。コントロールユニットは、起動後、複数のセンサ端子と複数のソレノイド端子のうち少なくとも2個の端子からコントロールユニットへ信号が出力されていないという外れ判定条件が成立すると、集合コネクタが外れていると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2018−135920号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の技術では、自動変速機で異常が発生すると、複数のセンサの端子から同時にコントロールユニットへ信号が出力されなくなる可能性がある。そのような場合、コントロールユニットは、集合コネクタが外れていると誤判定してしまう。コネクタで異常が生じているか否かを検知する技術には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書は、コネクタ異常検知装置を開示する。コネクタ異常検知装置は、同時に異常が発生する可能性が低い少なくとも2個のデバイスのそれぞれの信号線が接続されているコネクタと、そのコネクタと接続される制御器を備えている。制御器は、コネクタを介してデバイスの信号線に接続されている。制御器は、少なくとも2個の信号線を通じて送られてくる信号が共に異常を示している場合に、コネクタで異常が生じていると判定する。
【0007】
本明細書が開示するコネクタ異常検知装置は、同時に異常が発生する可能性が低い少なくとも2個のデバイスのそれぞれの信号線を通じて送られてくる複数の信号に基づいてコネクタの異常を判定するので、誤判定の可能性が低くなる。
【0008】
本明細書が開示する技術において、「同時に異常が発生する可能性が低いデバイス」とは、典型的には、相互に独立に動作するデバイスであってよい。あるいは、「同時に異常が発生する可能性が低いデバイス」とは、異なる物理量を計測する複数のセンサであってもよい。さらには、異なる物理量を計測する複数のセンサであって異なる場所に設置されている複数のセンサであると、コネクタ異常の判定精度が向上する。
【0009】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
実施例のコネクタ異常検知装置が組み込まれた電力制御器のブロック図である。
コネクタのピン配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して実施例のコネクタ異常検知装置を説明する。実施例のコネクタ異常検知装置は、電力制御器10に組み込まれている。電力制御器10は、電気自動車2に搭載されている。図1に電力制御器10を含む電気自動車2のブロック図を示す。電力制御器10は、バッテリ3の電力を使って走行用のモータ4の駆動電力を生成する。
【0012】
電力制御器10の電気的構造を説明する。電力制御器10は、2個の電圧コンバータ11、31と、インバータ19を備えている。2個の電圧コンバータ11、31は、並列に接続されている。電圧コンバータ11、31は、バッテリ3の電力の電圧を昇圧してインバータ19へ供給する昇圧機能と、インバータ19から送られてくる回生電力(モータ4の逆駆動により生成される電力)を降圧してバッテリ3に供給する(充電する)降圧機能を備えている。電圧コンバータ11、31の低電圧側にはフィルタコンデンサ16が接続されており、高電圧側には平滑コンデンサ18が接続されている。また、低電圧側にはバッテリ3から入力される電圧を計測する電圧センサ17が備えられている。
【0013】
電圧コンバータ11を説明する。電圧コンバータ11は、リアクトル12、2個のトランジスタ13a、13b、2個のダイオード14a、14bを備えている。2個のトランジスタ13a、13bは高電圧側の正極と負極の間に直列に接続されている。ダイオード14a(14b)は、トランジスタ13a(13b)に逆並列に接続されている。リアクトル12の一端は低電圧側の正極に接続されている。リアクトル12の他端は、2個のトランジスタ13a、13bの直列接続の中点に接続されている。
【0014】
トランジスタ13aとダイオード14bが降圧動作に関与し、トランジスタ13bとダイオード14aが昇圧動作に関与する。高電位側のトランジスタ13aは上アーム(あるいは上アームトランジスタ)と呼ばれることがあり、低電位側のトランジスタ13bは下アーム(あるいは下アームトランジスタ)と呼ばれることがある。トランジスタ13a、13bは、制御器40が生成する駆動信号によって動作する。電圧コンバータ11の構成と動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
【0015】
電圧コンバータ11には、リアクトル12の温度TRaを計測する温度センサ15も備えられている。温度センサ15の計測データは、制御器40へ送られる。図1において点線矢印線は信号線を表している。電圧センサ17の計測データ(電圧VL)も制御器40へ送られる。
【0016】
図1において、点線矩形30の範囲の回路は、電力制御器10に後から追加される回路基板に実装されている。後から追加されるという意味で、点線矩形30の範囲の回路基板を以下ではアドオン基板30と称する。
【0017】
アドオン基板30には、電圧コンバータ31が実装されている。電圧コンバータ31は、2個のトランジスタ33a、33b、2個のダイオード34a、34b、リアクトル32を備えている。図1から明らかなとおり、電圧コンバータ31の回路構成は電圧コンバータ11の回路構成と同じである。トランジスタ33a、33bも、制御器40が生成する駆動信号によって動作する。制御器40は、トランジスタ13aとトランジスタ33aを同期してオンオフし、トランジスタ13bとトランジスタ33bを同期してオンオフする。そうすると、並列に接続された2個の電圧コンバータ11、31は、あたかも1個の電圧コンバータとして機能する。並列に接続された2個の電圧コンバータ11、31を同期して動作させることで、大きな電力を扱えるようになる。
【0018】
アドオン基板30には、いくつかのセンサ(2個の電流センサ37a、37b、温度センサ35、36a、36b、フェイルセンサ39)が備えられている。2個の電流センサ37a、37bは、リアクトル32を流れる電流を計測する。電流センサ37aをAチャネル電流センサ37aと称し、電流センサ37bをBチャネル電流センサ37bと称する。2個の電流センサ37a、37bで2重系を構成し、一方の電流センサが故障しても、他方の電流センサによってリアクトル32を流れる電流を計測し続けることができる。
【0019】
温度センサ35は、リアクトル32の温度TRbを計測する。温度センサ36a(36b)は、トランジスタ33a(33b)の温度TH(温度TL)を計測する。フェイルセンサ39は、トランジスタ33aの低電位側の電極に流れる電流(フェイル電流If)を検知する。
【0020】
2個の電流センサ37a、37b、温度センサ35、36a、36b、フェイルセンサ39も、信号線を通じて制御器40と接続されている。
【0021】
電力制御器10が備えるリアクトル12、32、トランジスタ13a、13b、33a、33bなどは発熱量が大きい。それゆえ、電力制御器10のケース内には、冷却水が流れる流路20も備えられている。ケース内には、冷却水の温度(水温Tw)を計測する温度センサ21も備えられており、温度センサ21も信号線で制御器40と接続されている。
【0022】
制御器40は、電圧センサ17、電流センサ37a、37bの計測値に基づいてトランジスタ13a、13b、33a、33bを制御する。また、制御器40は、温度センサ15、21、35、36a、36bの計測データに基づいて、電力制御器10の内部のデバイスが過熱しないように、出力電力を調整する。さらに、制御器40は、フェイルセンサ39の計測値に基づいてトランジスタ33aの故障の有無をモニタする。
【0023】
制御器40には、電源52とグランド53も接続されている。制御器40は、TTLレベルで動作するデバイスであるので、電源52は、5乃至12ボルトの電力を供給可能である。制御器40には、上位制御器50が接続されており、上位制御器50には、インストルメントパネル51が接続されている。上位制御器50は、車速とアクセル開度からモータ4の目標出力を決定し、制御器40へ指令する。制御器40は、電圧センサ17、電流センサ37a、37bの計測データに基づいて、モータ4の出力が目標出力に追従するようにトランジスタ13a、13b、33a、33bを制御する。
【0024】
制御器40は、基板49に実装されている。
【0025】
制御器40は、トランジスタ13a、13b、33a、33bを制御するだけでなく、電力制御器10の内部の各種デバイスで異常が生じていないか常に監視している。電力制御器10の内部のデバイスで異常が検知された場合、制御器40は、異常発生を上位制御器50へ通知する。上位制御器50は、異常発生の通知を受信すると、インストルメントパネル51に備えられた警告灯を点灯させる。インストルメントパネル51には複数の警告灯が備えられており、上位制御器50は、異常の種類に対応した警告灯を点灯させる。
【0026】
先に述べたように、各種センサは信号線(図1の点線矢印線)で制御器40と接続されている。いくつかのセンサはアドオン基板30に実装されており、アドオン基板30と基板49が通信線で接続される。また、残りのセンサからの信号線も基板49に接続される。制御器40が生成する駆動信号をトランジスタ13a、13b、33a、33bへ送るための信号線も基板49に接続される。信号線の先端にはコネクタが取り付けられており、基板49にはコネクタと嵌合するレセプタクルが設けられている。コネクタには複数の端子(ピン)が備えられており、それぞれの端子(ピン)が別々のデバイス(センサ)からの信号線に接続されている。図2に、コネクタとレセプタクルの関係を示す。
【0027】
基板49には4個のレセプタクル(第1レセプタクル41、第2レセプタクル42、第3レセプタクル43、第4レセプタクル44)が備えられている。基板49にはマイクロコンピュータ46とメモリ47も実装されている。マイクロコンピュータ46とレセプタクル41−44は、プリント配線45で接続されている。
【0028】
マイクロコンピュータ46は、メモリ47に格納されたプログラムを実行することで、各種の機能を実現する。マイクロコンピュータ46は、上位制御器50とも接続されている。先に述べたように、上位制御器50は、インストルメントパネル51に接続されている。
【0029】
アドオン基板30、温度センサ15、21、電圧センサ17、電源52、グランド53から信号線65が延びており、信号線65の先端にはコネクタ61−64が取り付けられている。信号線65は、4個のコネクタ(第1コネクタ61、第2コネクタ62、第3コネクタ63、第4コネクタ64)に分散して接続されている。
【0030】
図2には、コネクタ61−64(レセプタクル41−44)のそれぞれのピン配置も示してある。第1コネクタ61(第1レセプタクル41)には、制御器40から上アーム駆動禁止信号を送る端子、グランド53に導通している端子(GND)、温度センサ21が計測する水温Twの信号端子、電源52に導通している端子(VDD)、Aチャネル電流センサ37aが計測するAチャネル電流Icaの信号端子が配置されている。
(【0031】以降は省略されています)

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