JP6572006B2 - 車両用アース接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用アース接続装置に関する。

車両においては、一般的に、オルタネータやバッテリーなどで構成される電源部の出力端子と、この車両に搭載されている様々な電装品の電源入力端子との間を、車体上の各部に配索されたワイヤハーネスを介して接続し、前記電装品に対する電源電力の供給を行っている。また、実際に電源電力の供給を行う際には、前記電装品から前記電源部に向かって電流が流れる経路を確保するために、アースも接続する必要がある。

前記電源部の出力と、前記電装品との間のアース接続に関しては、例えば特許文献１に示されているように、金属のような導電体である車体を利用して接続することができる。但し、車体が樹脂などの非金属材料で成形されている場合は、車体をアースとして利用できない。また、特許文献２に示されているように、専用のアース線をワイヤハーネスに組み込み、このアース線を用いて前記電源部の出力と、前記電装品との間のアース接続を実現する場合もある。

特開２００６−２９０１５３号公報 特開２００７−２５０２８６号公報

特許文献１のように車体をアースとして利用する場合には、電流は車体の様々な箇所を自由に流れることができるので、アース系統の断線は極めて生じにくい。一方、特許文献２のようにアース線が組み込まれたワイヤハーネスを利用する場合には、何らかの原因によりワイヤハーネスに不具合が発生し、前記アース線が断線する可能性がある。

このアース線が断線すると、断線した箇所よりも下流側に接続されている全ての電装品において電源電流が流れなくなるため、これらの全ての動作が停止して車両上で大規模な障害が発生する。

したがって、アースとして車体を使うことが望ましいが、例えば車体が樹脂成形されている場合には車体アースを利用できない。そのため、アース線の断線に対する対策が不可欠になる。そこで、前記アース線の代わりに、導電性の特別なアース配索部材を用意し、このアース配索部材上の１箇所または複数箇所に閉ループ形状部を形成することが考えられる。つまり、前記閉ループ形状部は、ある点から分岐して互いに異なる複数の電流経路を形成するので、電流経路に冗長性を持たせることができる。

例えば、外部から加わった衝撃などにより、前記アース配索部材に不具合が発生し、前記閉ループ形状部の一部分が断線してループが開いた状態になったとしても、ループの残りの一部分の経路を通って電流が流れるので、前記アース配索部材の全体としては、電流を流す機能を維持することができる。したがって、このようなアース配索部材をアース経路に利用すれば、断線が生じた場合であっても、電装品に対するアース側の電源電流経路を確保できる。

但し、部品の重量やコストを考慮すれば、前記アース配索部材を構成する導電体の断面積を必要以上に大きくすることはできない。つまり、前記アース配索部材の全体が、車両のアースに流れる電流の最大値を許容する程度に、前記アース配索部材の各部を構成する導電体の断面積を定めることになる。

上述のように、前記アース配索部材を利用する場合には、その一部分が断線した場合であってもアース側の電流経路を確保できるので、各電装品に対する電力供給を継続することができる。しかしながら、前記アース配索部材の一部分に断線が生じた場合には、残りの電流経路に、断線がない場合と比べて大きな電流が集中的に流れることになる。そして、この電流経路を形成する導電体の断面積には特別な余裕はないので、導電体の能力に比べて過大な電流が流れる。その結果、前記アース配索部材自体にジュール熱による異常な発熱が生じ、前記アース配索部材の溶断や火災発生の可能性が考えられる。したがって、前記アース配索部材を利用する場合であっても、断線の発生を検知する必要がある。

また、前記アース配索部材が断線すると、断線した箇所がその近傍の金属製の車体（アースから浮いている）と接触し、漏電が生じやすくなる。その場合は、漏電に伴って電気ノイズが発生し、車両上に搭載されている様々な電装品が電気ノイズの影響で誤動作する可能性がある。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、車両上のアース経路における導電体の部分的な断線の発生を検知することが可能な車両用アース接続装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用アース接続装置は、下記（１）〜（６）を特徴としている。
（１） 車両に搭載された電源部のアース電極と、前記車両に搭載された電装品のアース電極との間に接続された、導電性のアース配索部材と、
前記アース配索部材の特定部位の電位と基準点電位との電位差を計測する１つ以上の電圧センサと、
前記電圧センサの計測により得られた計測値に基づいて、少なくとも異常発生の有無を識別する異常識別部と、
を備え、
前記アース配索部材は、環状のループ部と、前記ループ部を２分割するように前記ループ部上の互いに異なる第１部位及び第２部位間を連結する連結部と、を含み、
前記第１部位の近傍、前記第２部位の近傍、前記ループ部における前記連結部の一側の第１分割部上の途中に位置する第３部位の近傍、及び、前記第１分割部上の途中に位置する前記第３部位とは異なる第４部位の近傍に、それぞれ、前記基準点電位との間の電位差を計測する、第１の前記電圧センサ、第２の前記電圧センサ、第３の前記電圧センサ、及び、第４の前記電圧センサが接続され、
前記ループ部における前記連結部の他側の第２分割領域上の途中に位置する第５部位に、前記電源部のアース電極が接続され、
前記異常識別部は、前記第１〜第４の電圧センサの各々の計測により得られた４つの計測値のみに基づいて、異常発生の有無を識別すると共に、断線が発生した電流経路上の部位を自動的に特定する、
ことを特徴とする車両用アース接続装置。
（２） 前記第１部位の近傍、前記第２部位の近傍、前記第３部位の近傍、及び、前記第４部位の近傍に、それぞれ、互いに異なる前記電装品のアース電極が接続されている、
ことを特徴とする前記（１）に記載の車両用アース接続装置。
（３） 前記異常識別部は、異常がない状態における前記電圧センサの基準値と、前記電圧センサの計測により得られた実際の計測値との差異に基づいて異常発生の有無を識別する、
ことを特徴とする前記（１）に記載の車両用アース接続装置。
（４） 前記異常識別部は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、所定の警告を、表示および音響の少なくとも一方により出力する、
ことを特徴とする前記（１）に記載の車両用アース接続装置。
（５） 前記異常識別部は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、電源部からの電力供給を自動的に制限する、
ことを特徴とする前記（１）に記載の車両用アース接続装置。
（６） 前記アース配索部材の電流経路の近傍に予備電流経路を形成する、予備アース配索部材を更に備え、
前記異常識別部は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、前記アース配索部材上の電流経路から前記予備アース配索部材の電流経路に自動的に切り替える、
ことを特徴とする前記（１）に記載の車両用アース接続装置。

上記（１）及び（２）の構成の車両用アース接続装置によれば、前記アース配索部材上の一部分で断線が発生した場合に、この断線を前記異常識別部が自動的に検知できる。すなわち、断線が発生すると、前記アース配索部材上で電流が流れる経路に変化が生じるため電流の分布状態が変化する。また、電流の変化に伴って各経路上の電圧降下にも変化が生じ、各経路上の電位が変化する。したがって、前記電圧センサが計測した電圧の計測値の変化状況から、断線の有無を識別できる。
更に、上記（１）及び（２）の構成の車両用アース接続装置によれば、前記アース配索部材上の複数の電流経路のいずれかで断線が発生すると、前記アース配索部材上で複数の電流経路が交差する点における電位に顕著な変化が現れるので、この点の近傍で電位を検知することにより、断線の識別が容易になる。
更に、上記（１）及び（２）の構成の車両用アース接続装置によれば、断線箇所を自動的に特定できる。すなわち、断線により電流経路が変化すると、複数箇所のそれぞれについて、電流経路の変化に伴う計測値の変化が発生する。また、複数箇所の計測値の変化の状況は、断線が生じた箇所の違いの影響を受ける。したがって、複数箇所のそれぞれで計測した複数の計測値に基づいて、断線箇所を特定できる。
上記（３）の構成の車両用アース接続装置によれば、異常発生の有無を容易に識別できる。つまり、断線が発生すると、異常がない状態と比べて電流の経路が変化し、電圧の計測値に変化が現れる。したがって、例えば異常がない状態における電圧センサの基準値と、電圧センサの計測により得られた実際の計測値とを比較し、これらの差分が所定以上の場合には、断線が生じているとみなすことができる。
上記（４）の構成の車両用アース接続装置によれば、断線が生じた場合にそれをユーザ等に対して警告することができるので、過大な電流の影響により問題が生じる前に、点検や修理作業の実施をユーザに促すことができる。
上記（５）の構成の車両用アース接続装置によれば、断線が発生した場合に電力供給を自動的に制限するので、前記アース配索部材上の各部を流れる電流が過大になるのを防止でき、異常発熱を防止できる。
上記（６）の構成の車両用アース接続装置によれば、断線が発生した場合に、問題のある経路から前記予備アース配索部材上の電流経路に切り替えるので、各部を流れる電流が過大になるのを防止でき、異常発熱を防止できる。

本発明の車両用アース接続装置によれば、車体が樹脂成形されている場合など車体アースを利用できない場合においてもアース接続を実現でき、アース経路における導電体の部分的な断線が発生した場合でも、それを検知するできるので、異常発熱を防止できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態の車両用アース接続装置を搭載した車両上の主要な構成要素のレイアウト（１）を示す平面図である。 図２は、本発明の実施形態の車両用アース接続装置を搭載した車両上の主要な構成要素のレイアウト（２）を示す平面図である。 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、アース配索部材の構成例を示す平面図であり、図３（Ａ）は断線がない状態、図３（Ｂ）は断線状態の具体例を示す。 図４は、アース配索部材を搭載した車両上の主要な構成要素のレイアウトを示す平面図である。 図５は、本発明の実施形態における車両用アース接続装置の電気回路の構成例（１）を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施形態における車両用アース接続装置の電気回路の構成例（２）を示すブロック図である。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、それぞれ正常状態および断線状態における各部の計測値の具体例を示す平面図である。 図８は、予備アース配索部材およびこれとアース配索部材との位置関係を示す平面図である。 図９は、本発明の実施形態における車両用アース接続装置の電気回路の構成例（３）を示すブロック図である。 図１０は、電流経路を予備アース配索部材に切り替える場合の状況を示す平面図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

本発明の実施形態の車両用アース接続装置を搭載した車両を上方から視た主要な構成要素のレイアウト（１）を図１に示す。また、図１とは構成が少し異なる車両用アース接続装置のレイアウト（２）を図２に示す。また、図１および図２に示した車両に搭載したアース配索部材１０を図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）は断線がない状態、図３（Ｂ）は断線状態を示している。また、アース配索部材１０を搭載した車両を上方から視た主要な構成要素のレイアウトを図４に示す。

図４に示したように、この車両の車体１３において、エンジンルーム１３ｅには電源部２１が配置されている。この電源部２１は、車両に搭載されたバッテリーやオルタネータ（発電機）などに相当し、所定の直流電源電力を出力に供給する。

図４に示したように、車両ドア１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、および１３ｄ等の近傍には、それぞれ補機１４、１５、１６、および１７が配置されている。これらの補機１４〜１７は、例えばドアロック機構、パワーウインドウ機構のような電装品であり、車両側から供給される電源電力を利用して動作する。したがって、図示しないワイヤハーネスを介して、電源部２１の正極側端子と、各補機１４〜１７との間が電気的に接続されている。また、アース側、すなわち電源部２１の負極側端子と、各補機１４〜１７のアース側端子との間は、導電体である特別なアース配索部材１０を介して電気的に接続されている。

次に、アース配索部材１０について説明する。例えば図４に示したように、車体１３上の様々な箇所に配置されている複数の補機１４〜１７等のアース側端子を電源部２１の負極側端子とそれぞれ接続する必要がある。したがって、補機１４〜１７等の各々の近傍でアースと接続できるように、アースを形成する導電体を車体１３の各部を通るように配索しておく必要がある。このアースを形成するために、本実施形態では図３（Ａ）に示したアース配索部材１０を、図４に示したように車体１３に搭載している。

図３（Ａ）に示すように、このアース配索部材１０は互いに接続された直線状部位１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、および１０ｈを有している。アース配索部材１０の材料は金属などの導電体である。必要性がある場合には、アース配索部材１０の外側が電気絶縁性の被覆で覆われる。

直線状部位１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、および１０ｈの断面形状については、例えば薄板状、あるいは円形、楕円形などにすることが想定される。直線状部位１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、および１０ｈの断面積については、これを構成する材料の抵抗率に基づき、アース配索部材１０全体として許容すべき電流の最大値を満たす範囲で、重量や材料コストを低減するためになるべく小さくなるように決定される。

図３（Ａ）に示すように、直線状部位１０ｂ、１０ｈ、１０ｆ、および１０ｇは互いに接続され、電気的に閉ループを形成している。これが１つの閉ループ形状部１１である。同様に、直線状部位１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、および１０ｈも互いに接続され、電気的に閉ループを形成しているので、１つの閉ループ形状部１２である。また、直線状部位１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、および１０ｇも互いに接続され、電気的に閉ループを形成している。

このような閉ループ形状部１１、１２を設ける理由は電流の経路に冗長性を持たせるためである。例えば、図３（Ａ）に示す状態では、直線状部位１０ｇを電流が通過できるが、図３（Ｂ）に示す状態では断線箇所Ｐｘがあるため直線状部位１０ｇで電流経路が遮断される。しかし、断線箇所Ｐｘがある図３（Ｂ）の状態であっても、直線状部位１０ｂおよび１０ｈを利用して部位Ｐ０２から部位Ｐ０６までの電流経路を確保できる。

つまり、閉ループ形状部１１、１２等を設けることにより、部分的に断線が発生した場合であっても、他の経路を利用できるので、アース配索部材１０の全体としては電流が遮断されない状態を維持できる。

但し、図３（Ｂ）に示すように断線箇所Ｐｘがある状態では、直線状部位１０ｇに流すべき電流も直線状部位１０ｈ等に流すことになるため、直線状部位１０ｈ等に通常よりも大きな電流が流れる。つまり、許容値を超える過大な電流が直線状部位１０ｈ等に集中的に流れる可能性がある。この過電流により生じるジュール熱によって、異常な発熱が生じることになる。また、断線箇所Ｐｘにおいて、図４に示すように直線状部位１０ｇが車体１３と接触し、漏電が生じる可能性もある。ここで、導電体である車体１３がアースから浮いている（電気的に絶縁されている）状態なので、漏電によって電気ノイズが発生し、電装品の誤動作の原因になる。

図４に示した状態では、アース配索部材１０の直線状部位１０ａの先端の部位Ｐ０１が、電源部２１の負極側端子と接続されている。また、補機１４、１５、１６、および１７のアース側端子は、それぞれ部位Ｐ０３、Ｐ０４、Ｐ０６、およびＰ０５の近傍で、アース配索部材１０と電気的に接続されている。

次に、電圧、電流の計測について説明する。本発明の車両用アース接続装置においては、アース配索部材１０上の１箇所または複数箇所において、電圧および電流の少なくとも一方を計測し、計測値を取得する必要がある。したがって、車両用アース接続装置の具体例として図１に示した構成や図２に示した構成が考えられる。

以下、電圧を計測する場合の構成例について説明する。図１に示した構成においては、４つの電圧センサ２３、２４、２５、および２６が備わっている。

電圧センサ２３は、電源部２１の正極側端子と接続された配線１８の電位（Ｖｐｒ）と、アース配索部材１０上の部位Ｐ０３の近傍のアース電位（Ｖｅ０１）との電位差を計測する。部位Ｐ０３は、直線状部位１０ｂ、１０ｃの電流経路と、直線状部位１０ｈの電流経路とが交差する点である。

電圧センサ２４は、電源部２１の正極側端子と接続された配線１８の電位（Ｖｐｒ）と、アース配索部材１０上の部位Ｐ０４の近傍のアース電位（Ｖｅ０２）との電位差を計測する。部位Ｐ０４は、直線状部位１０ｃの電流経路と、直線状部位１０ｄの電流経路とが交差する角の点である。

電圧センサ２５は、電源部２１の正極側端子と接続された配線１８の電位（Ｖｐｒ）と、アース配索部材１０上の部位Ｐ０５の近傍のアース電位（Ｖｅ０３）との電位差を計測する。部位Ｐ０５は、直線状部位１０ｄの電流経路と、直線状部位１０ｅの電流経路とが交差する角の点である。

電圧センサ２６は、電源部２１の正極側端子と接続された配線１８の電位（Ｖｐｒ）と、アース配索部材１０上の部位Ｐ０６の近傍のアース電位（Ｖｅ０４）との電位差を計測する。部位Ｐ０６は、直線状部位１０ｅ、１０ｆの電流経路と、直線状部位１０ｈの電流経路とが交差する点である。

複数の電流経路が交差する点では、いずれかの電流経路で断線が生じた場合の影響が電位の変化として確実に現れる。したがって、図１に示すように経路が交差する各点で電位差を計測することにより、断線有無の識別に利用可能な計測値が得られる。

以下、電流を計測する場合の構成例について説明する。図２に示した構成においては、７つの電流センサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、および３７が備わっている。

電流センサ３１は、アース配索部材１０上の直線状部位１０ａを通過する電流を計測可能な状態で接続されている。同様に、電流センサ３２〜３７は、それぞれ直線状部位１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｇ、および１０ｈを通過する電流を計測可能な状態で接続されている。

つまり、電流センサ３１はアース配索部材１０を通る全ての電流が合流した後の直線状部位１０ａの電流を計測する。また、電流センサ３２は、直線状部位１０ｃの電流と直線状部位１０ｈの電流とが合流する部位Ｐ０３よりも下流側で、且つ部位Ｐ０２よりも上流の電流を計測する。同様に、電流センサ３３は、部位Ｐ０４、Ｐ０３の間を流れる電流を計測する。電流センサ３４は、部位Ｐ０４、Ｐ０５の間を流れる電流を計測する。電流センサ３５は、経路が分岐する部位Ｐ０６よりも上流側で直線状部位１０ｅを流れる電流を計測する。電流センサ３６は、部位Ｐ０６で分岐した後の直線状部位１０ｇを流れる電流を計測する。電流センサ３７は、部位Ｐ０６、Ｐ０３の間の直線状部位１０ｈを流れる電流を計測する。

複数の電流経路の分岐や集合（合流）が生じる箇所の前後では、いずれかの電流経路で断線が生じた場合の影響が電流の変化として確実に現れる。したがって、図２に示すように経路の分岐や集合が生じる箇所の上流側および下流側の各点で電流を計測することにより、断線有無の識別に利用可能な計測値が得られる。

以下、車両用アース接続装置の電気回路の構成例について説明する。
まず、電圧を計測する場合の構成を説明する。本発明の実施形態における車両用アース接続装置の電気回路の構成例（１）を図５に示す。すなわち、図１に示したように４つの電圧センサ２３〜２６を使用する場合には、図５に示すように車両用アース接続装置の電気回路を構成する。

図５に示した車両用アース接続装置は、電源部２１、断線識別部２２、電圧センサ２３〜２６、電力供給制限部２７、警告出力部２８、および基準値テーブルＴＢ１を備えている。

前述のように、電圧センサ２３は、配線１８に現れる電位Ｖｐｒと、部位Ｐ０３におけるアース電位Ｖｅ０１との電位差を計測する。そして、この電位差の計測値に比例する信号Ｖ０１を出力する。

同様に、電圧センサ２４は、配線１８に現れる電位Ｖｐｒと、部位Ｐ０４におけるアース電位Ｖｅ０２との電位差を計測する。そして、この電位差の計測値に比例する信号Ｖ０２を出力する。電圧センサ２５は、配線１８に現れる電位Ｖｐｒと、部位Ｐ０５におけるアース電位Ｖｅ０３との電位差を計測する。そして、この電位差の計測値に比例する信号Ｖ０３を出力する。電圧センサ２６は、配線１８に現れる電位Ｖｐｒと、部位Ｐ０６におけるアース電位Ｖｅ０４との電位差を計測する。そして、この電位差の計測値に比例する信号Ｖ０４を出力する。

断線識別部２２は、例えばマイクロコンピュータのようなデジタル回路で構成することもできるし、アナログ回路で構成することもできる。この断線識別部２２は、電圧センサ２３〜２６から出力される信号Ｖ０１〜Ｖ０４の各々と基準値テーブルＴＢ１上に保持された各基準値とを比較することにより、断線発生の有無を識別する。

例えば、信号Ｖ０１〜Ｖ０４の正常時における電圧の基準値を基準値テーブルＴＢ１に保持しておく。そして、断線識別部２２は信号Ｖ０１〜Ｖ０４の各々の電圧と基準値との差分が１つでも所定値以上の場合には断線ありとみなし、前記差分が全て所定値未満の場合には正常とみなす。

また、断線が発生した場合に、断線識別部２２は断線の発生箇所を特定することができる。すなわち、断線の有無に応じて電流の経路が変わるので、それに伴って直線状部位１０ａ〜１０ｈの各々における電圧降下量も変動する。したがって、信号Ｖ０１〜Ｖ０４の正常時の値との差分の複数の組み合わせに基づいて、断線の発生箇所を特定できる。

警告出力部２８は、断線識別部２２が断線の発生を検知した場合に、例えばランプの点灯、点滅のような表示や、警報音の出力によりユーザに対して断線の発生を報知する。これにより、断線が発生したまま放置されるのを防止し、異常な発熱により火災等が生じるのを未然に防ぐことが可能になる。また、断線識別部２２が断線の発生箇所を特定した場合には、その発生箇所を警告出力部２８が表示によりユーザに知らせる。

電力供給制限部２７は、断線識別部２２が断線の発生を検知した場合に、電源部２１を制御して、電源部２１からの電力供給を制限する。例えば、電源部２１から供給される電流の最大値を通常よりも抑制することにより、断線が生じた場合のアース配索部材１０における温度上昇を抑制できる。

なお、図５に示した構成においては、４つの電圧センサ２３〜２６の出力を１つの断線識別部２２で集中的に監視する場合を想定しているが、もっと簡略化した構成を採用することも可能である。例えば、１つの電圧センサ２３の出力にアナログ比較器またはデジタル比較器を接続し、信号Ｖ０１と所定の閾値とを比較した結果により断線の有無を識別することができる。その場合は、１つの電圧センサ２３とアナログ比較器またはデジタル比較器とを一体化して車両用アース接続装置の主要部分を構成することができる。

次に、電流を計測する場合の構成を説明する。本発明の実施形態における車両用アース接続装置の電気回路の構成例（２）を図６に示す。すなわち、図２に示したように７つの電流センサ３１〜３７を使用する場合には、図６に示すように車両用アース接続装置の電気回路を構成する。

図６に示した車両用アース接続装置は、電源部２１、断線識別部２２Ｂ、電流センサ３１〜３７、電力供給制限部２７、警告出力部２８、および基準値テーブルＴＢ２を備えている。

電流センサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、および３７は、それぞれ直線状部位１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｇ、および１０ｈを流れる電流を計測する。そして、電流センサ３１、３２、３３、３４、３５、３６、および３７は、それぞれ計測結果の電流値に比例する信号ｉ０１、ｉ０２、ｉ０３、ｉ０４、ｉ０５、ｉ０６、およびｉ０７を出力する。

断線識別部２２Ｂは、例えばマイクロコンピュータのようなデジタル回路で構成することもできるし、アナログ回路で構成することもできる。この断線識別部２２Ｂは、電流センサ３１〜３７から出力される信号ｉ０１〜ｉ０７の各々と基準値テーブルＴＢ２上に保持された各基準値とを比較することにより、断線発生の有無を識別する。

例えば、信号ｉ０１〜ｉ０７の正常時における電流の基準値を基準値テーブルＴＢ２に保持しておく。そして、断線識別部２２Ｂは信号ｉ０１〜ｉ０７の各々の電流と基準値との差分が１つでも所定値以上の場合には断線ありとみなし、前記差分が全て所定値未満の場合には正常とみなす。

また、断線が発生した場合に、断線識別部２２Ｂは断線の発生箇所を特定することができる。すなわち、断線の有無に応じて電流の経路が変わるので、それに伴って直線状部位１０ａ〜１０ｈの各々における電流の大きさも変動する。したがって、信号ｉ０１〜ｉ０７の正常時の値との差分の複数の組み合わせに基づいて、断線の発生箇所を特定できる。

警告出力部２８は、断線識別部２２Ｂが断線の発生を検知した場合に、例えばランプの点灯、点滅のような表示や、警報音の出力によりユーザに対して断線の発生を報知する。これにより、断線が発生したまま放置されるのを防止し、異常な発熱を未然に防ぐことが可能になる。また、断線識別部２２Ｂが断線の発生箇所を特定した場合には、その発生箇所を警告出力部２８が表示によりユーザに知らせる。

電力供給制限部２７は、断線識別部２２Ｂが断線の発生を検知した場合に、電源部２１を制御して、電源部２１からの電力供給を制限する。例えば、電源部２１から供給される電流の最大値を通常よりも抑制することにより、断線が生じた場合のアース配索部材１０における温度上昇を抑制できる。

図１に示した構成における各部の計測値の具体例を図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）は正常状態の計測値を表し、図７（Ｂ）は、断線状態の計測値を表している。

図７（Ａ）に示した例では、計測値が次のようになっている。
電圧センサ２３（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０１」の電位差）：１１．９［Ｖ］
電圧センサ２４（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０２」の電位差）：１１．６［Ｖ］
電圧センサ２５（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０３」の電位差）：１１．６［Ｖ］
電圧センサ２６（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０４」の電位差）：１１．９［Ｖ］

図７（Ｂ）に示した例では、計測値が次のようになっている。
電圧センサ２３（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０１」の電位差）：１１．７［Ｖ］
電圧センサ２４（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０２」の電位差）：１１．３［Ｖ］
電圧センサ２５（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０３」の電位差）：１１．３［Ｖ］
電圧センサ２６（「Ｖｐｒ−Ｖｅ０４」の電位差）：１１．４［Ｖ］

つまり、図７（Ｂ）に示した例では、図３（Ｂ）のように断線箇所Ｐｘがあるので、直線状部位１０ｇの電流経路が遮断されている。そのため、図７（Ａ）に示した例と比べて、直線状部位１０ｈおよび１０ｂを流れる電流が増えて、部位Ｐ０３−Ｐ０２間の電圧降下、部位Ｐ０６−Ｐ０３間の電圧降下、部位Ｐ０５−Ｐ０３間の電圧降下がそれぞれ増えている。その結果、図７（Ｂ）の状態では、正常な状態と比べて、以下のように計測値が低下している。
電圧センサ２３の計測値の変化：−０．２［Ｖ］
電圧センサ２４の計測値の変化：−０．３［Ｖ］
電圧センサ２５の計測値の変化：−０．３［Ｖ］
電圧センサ２６の計測値の変化：−０．５［Ｖ］

図５に示した断線識別部２２は、上記のような計測値の変化に基づき断線の有無を識別し、更に断線発生箇所を特定している。例えば、電圧センサ２３、２４、２５、および２６のそれぞれの基準値として、１１．９［Ｖ］、１１．６［Ｖ］、１１．６［Ｖ］、および１１．９［Ｖ］を基準値テーブルＴＢ１に登録しておき、これらの基準値に対する計測値の変化分の閾値として０．３［Ｖ］を採用する場合を想定する。その場合は、図７（Ｂ）の状態で、電圧センサ２４の計測値、電圧センサ２５の計測値、電圧センサ２６の計測値のそれぞれが異常であることが断線識別部２２に認識される。したがって、「断線あり」として識別される。また、電圧センサ２３〜２６の計測値の変化分の組み合わせにおける大小関係から、直線状部位１０ｆ、１０ｇの箇所が断線していると断線識別部２２が認識する。

次に、変形例について説明する。この変形例では、前述のアース配索部材１０の他に、図８に示した予備アース配索部材５０を使用する。予備アース配索部材５０およびこれとアース配索部材１０との位置関係を図８に示す。また、電流経路を予備アース配索部材５０に切り替える場合の状況を図１０に示す。

すなわち、アース配索部材１０上で一部分に断線が生じた場合には、電流の経路をその近傍の予備アース配索部材５０を通過する経路に切り替えることにより、断線の影響を排除または緩和することができる。

図８に示した予備アース配索部材５０は、車体１３の前後方向に延びる直線状部位５１と、車体１３の左右方向に延びる直線状部位５２、５３、５４、および５５とを備えている。直線状部位５１、５２、５３、５４、および５５は導電体で構成され、互いに電気的に接続されている。また、直線状部位５１は車体１３の左右方向の中央付近に配置され、直線状部位５２および５３は直線状部位１０ｈの近傍に平行に配置され、直線状部位５４および５５は直線状部位１０ｄの近傍に平行に配置されている。

アース配索部材１０の直線状部位１０ｇで断線が生じた場合には、図１０に示したように、直線状部位５２と直線状部位１０ｈとを電気的に接続し、直線状部位５１と電源部２１の負極側端子とを接続することにより、断線箇所Ｐｘを通らない新たな電流経路を確保することができる。したがって、アース配索部材１０に過電流が流れるのを防止し、異常な発熱を阻止できる。

この変形例では、車両用アース接続装置の電気回路として、図９に示した構成を採用している。図９に示した車両用アース接続装置においては、断線識別部２２は図５の構成における動作と同様に、電圧センサ２３〜２６の出力する信号Ｖ０１〜Ｖ０４に基づいて、断線の有無を識別する。更に、断線ありの場合は断線が生じている箇所を特定する。そして、断線箇所を迂回する新たな電流経路を確保すべく、電流経路切り替え部２９を制御する。電流経路切り替え部２９は、断線識別部２２の制御に従い、例えば図１０に示すように、アース配索部材１０と予備アース配索部材５０とを電気的に接続し、電源部２１の負極側端子と予備アース配索部材５０との間も接続する。

電流経路切り替え部２９の機能については、リレーのように電気接点を有するスイッチ回路を用いて構成することもできるし、トランジスタのような半導体スイッチを用いて構成することもできる。

図９に示した車両用アース接続装置においては、断線が生じた時に、電流経路切り替え部２９が電流経路を予備アース配索部材５０を通る経路に切り替えるので、異常な発熱を防止できる。したがって、電源部２１が供給する電力を制限する必要はなく、図５に示す電力供給制限部２７は省略できる。

以上のように、図１に示した車両用アース接続装置は、閉ループ形状部１１、１２を有するアース配索部材１０を使用しているので、アース配索部材１０上で部分的に断線が生じた場合であっても、残りの経路を利用して電流を流すことができる。

また、図４および図５に示した車両用アース接続装置は、アース配索部材１０上で断線が生じた場合にそれを断線識別部２２が検知し、警告出力部２８が警告を出力するので、断線が生じていることをユーザ等に知らせることができる。また、複数の電圧センサまたは複数の電流センサを用いることにより、断線が生じた箇所を自動的に特定できる。

また、図４および図５に示した車両用アース接続装置は、断線が生じた時に電力供給制限部２７の指示により電源部２１からの電力供給を制限することにより、断線による異常な発熱を抑制できる。

また、図９に示した車両用アース接続装置は、断線が生じた時に予備アース配索部材５０上の予備回路に電流経路を自動的に切り替えることができる。したがって、断線による異常な発熱を抑制できる。また、断線した箇所からの漏電を原因とする各種電装品の誤動作も防止可能である。

なお、図１に示した電圧センサ２３〜２６と、図２に示した電流センサ３１〜３７とを組み合わせて車両用アース接続装置を構成することも考えられる。断線識別部２２等の各回路については、アナログ回路で構成することもできるし、マイクロコンピュータのようなデジタル回路で構成することもできる。また、電圧センサ２３〜２６、電流センサ３１〜３７などの計測値と、断線を識別するための基準値や閾値との関係については、必要に応じて様々な変更を加えることが可能である。

また、車両上で重要な部分の補機については、断線の場合でも必ずアースが取れるように、例えばアース配索部材１０上、または予備アース配索部材５０上に予備回路を用意しておくことが望ましい。このような予備回路については、補機毎に個別に用意してもよいし、重要な複数の補機が共通に利用する回路として用意してもよい。補機毎に個別に予備回路を用意する場合には、断線箇所の特定が容易になる。

また、断線の有無を識別する条件については、各補機の稼働状況の組み合わせで定まる正常値と、実際に計測した電圧とが所定量以上ずれているか否かを識別すればよい。また、複数の電圧計の値の異常箇所の組み合わせを事前にマップとしてメモリに登録しておけば、複数の計測値の組み合わせとマップの内容とを対比することにより、断線箇所を容易に特定できる。

また、複数のセンサのそれぞれにマイクロコンピュータを組み込み、センサ毎に独自に断線の有無を検出するように構成することもできる。その場合は、センサ同士を通信ネットワークを介して接続すれば、互いに情報交換を行ったり、適切な予備回路を自動選択するための制御を行うことも可能である。

ここで、上述した本発明に係る車両用アース接続装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［８］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両（車体１３）に搭載された電源部（２１）のアース電極と、前記車両に搭載された電装品のアース電極との間に接続された、導電性のアース配索部材（１０）と、
前記アース配索部材の特定部位を流れる電流、または前記アース配索部材の特定部位の電位（Ｖｅ０１〜Ｖｅ０４）と基準点電位（Ｖｐｒ）との電位差、を計測する１つ以上の計測器（電圧センサ２３〜２６、電流センサ３１〜３７）と、
前記計測器の計測により得られた計測値に基づいて、少なくとも異常発生の有無を識別する異常識別部（断線識別部２２）と、
を備えた車両用アース接続装置。

［２］ 前記計測器で前記電位差を計測する場合に、計測対象の前記特定部位を、前記アース配索部材上で複数の電流経路が交差する点（Ｐ０３、Ｐ０６）の近傍に定めた、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

［３］ 前記計測器で前記電流を計測する場合に、計測対象の前記特定部位を、前記アース配索部材上で電流経路の分岐または集合が生じる箇所（Ｐ０２、Ｐ０３、Ｐ０６）の上流側または下流側に定めた、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

［４］ 前記異常識別部は、異常がない状態における計測値の基準値と、前記計測器の計測により得られた実際の計測値との差異に基づいて異常発生の有無を識別する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

［５］ 前記計測器（電圧センサ２３〜２６、電流センサ３１〜３７）を複数備え、
複数の前記計測器が、前記アース配索部材上の互いに異なる部位に接続され、
前記異常識別部は、複数の前記計測器の各々の計測により得られた複数の計測値に基づいて、断線が発生した電流経路上の部位を自動的に特定する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

［６］ 前記異常識別部（断線識別部２２、警告出力部２８）は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、所定の警告を、表示および音響の少なくとも一方により出力する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

［７］ 前記異常識別部（断線識別部２２、電力供給制限部２７）は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、電源部からの電力供給を自動的に制限する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

［８］ 前記アース配索部材の電流経路の近傍に予備電流経路を形成する、予備アース配索部材（５０）を更に備え、
前記異常識別部（断線識別部２２、電線経路切り替え部２９）は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、前記アース配索部材上の電流経路から前記予備アース配索部材の電流経路に自動的に切り替える、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用アース接続装置。

１０ アース配索部材
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ 直線状部位
１１，１２ 閉ループ形状部
１３ 車体
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 車両ドア
１３ｅ エンジンルーム
１４，１５，１６，１７ 補機
１８ 配線
２１ 電源部
２２，２２Ｂ 断線識別部
２３，２４，２５，２６ 電圧センサ
２７ 電力供給制限部
２８ 警告出力部
２９ 電流経路切り替え部
３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７ 電流センサ
５０ 予備アース配索部材
５１，５２，５３，５４，５５ 直線状部位
Ｐ０１，Ｐ０２，Ｐ０３，Ｐ０４，Ｐ０５，Ｐ０６，Ｐ０７ 部位
Ｐｘ 断線箇所
ＴＢ１，ＴＢ２ 基準値テーブル
Ｖｐｒ 電位
Ｖｅ０１，Ｖｅ０２，Ｖｅ０３，Ｖｅ０４ アース電位
Ｖ０１，Ｖ０２，Ｖ０３，Ｖ０４ 信号
ｉ０１，ｉ０２，ｉ０３，ｉ０４，ｉ０５，ｉ０６，ｉ０７ 信号

Claims (6)

1. 車両に搭載された電源部のアース電極と、前記車両に搭載された電装品のアース電極との間に接続された、導電性のアース配索部材と、
   前記アース配索部材の特定部位の電位と基準点電位との電位差を計測する１つ以上の電圧センサと、
   前記電圧センサの計測により得られた計測値に基づいて、少なくとも異常発生の有無を識別する異常識別部と、
   を備え、
   前記アース配索部材は、環状のループ部と、前記ループ部を２分割するように前記ループ部上の互いに異なる第１部位及び第２部位間を連結する連結部と、を含み、
   前記第１部位の近傍、前記第２部位の近傍、前記ループ部における前記連結部の一側の第１分割部上の途中に位置する第３部位の近傍、及び、前記第１分割部上の途中に位置する前記第３部位とは異なる第４部位の近傍に、それぞれ、前記基準点電位との間の電位差を計測する、第１の前記電圧センサ、第２の前記電圧センサ、第３の前記電圧センサ、及び、第４の前記電圧センサが接続され、
   前記ループ部における前記連結部の他側の第２分割領域上の途中に位置する第５部位に、前記電源部のアース電極が接続され、
   前記異常識別部は、前記第１〜第４の電圧センサの各々の計測により得られた４つの計測値のみに基づいて、異常発生の有無を識別すると共に、断線が発生した電流経路上の部位を自動的に特定する、
   ことを特徴とする車両用アース接続装置。
2. 前記第１部位の近傍、前記第２部位の近傍、前記第３部位の近傍、及び、前記第４部位の近傍に、それぞれ、互いに異なる前記電装品のアース電極が接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用アース接続装置。
3. 前記異常識別部は、異常がない状態における前記電圧センサの基準値と、前記電圧センサの計測により得られた実際の計測値との差異に基づいて異常発生の有無を識別する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用アース接続装置。
4. 前記異常識別部は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、所定の警告を、表示および音響の少なくとも一方により出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用アース接続装置。
5. 前記異常識別部は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、電源部からの電力供給を自動的に制限する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用アース接続装置。
6. 前記アース配索部材の電流経路の近傍に予備電流経路を形成する、予備アース配索部材を更に備え、
   前記異常識別部は、前記アース配索部材における断線の発生を検知した場合に、前記アース配索部材上の電流経路から前記予備アース配索部材の電流経路に自動的に切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用アース接続装置。

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