CN108028527A - 保护装置 - Google Patents

Abstract

保护装置(4)设置于与第一及第二车载设备(1)、(2)连接的电线(3)，保护第一及第二车载设备(1)、(2)以使得沿双向流过该电线(3)的直流的过电流不流向该第一及第二车载设备。保护装置(4)包括：热熔丝(41)，设置在电线(3)的中途；以及电流限制部，并联连接于该热熔丝(41)，根据流过所述电线的电流的流通方向来限制流向自身的电流。

Description

保护装置

技术领域

本发明涉及一种设置于与多个车载设备连接的电线并保护该车载设备以使得沿双向流过该电线的直流的过电流不流向该车载设备的保护装置。

背景技术

在车辆上经由电线而连接有多个车载设备，例如前照灯、电动机等负载、蓄电池、发电机。为了防止由于过电流而使电线或车载设备受到损伤，在电线介设安装有热熔丝。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-317145号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，以往的热熔丝的熔断条件不取决于电流的流通方向，仅由电流的绝对值来决定。

本申请发明的目的在于提供一种能够根据电流的流通方向而对在与多个车载设备连接的电线上设置的热熔丝的熔断条件进行切换的保护装置。

用于解决课题的技术方案

本发明的一个方式涉及一种保护装置，设置于与多个车载设备连接的电线，保护该车载设备以使得沿双向流过该电线的直流的过电流不流向该车载设备，其中，所述保护装置包括：热熔丝，设置在所述电线的中途；以及电流限制部，并联连接于该热熔丝，根据流过所述电线的电流的流通方向来限制流向自身的电流。

另外，本申请不仅能够作为具备这样的特征性的处理部的保护装置而实现，而且还能够作为将上述特征性的处理作为步骤的保护方法而实现，或者作为用于使计算机执行上述步骤的程序而实现。而且，也可以作为实现保护装置的一部分或全部的半导体集成电路而实现，或者作为包含保护装置的其他系统而实现。

发明效果

根据上述内容，能够提供一种能够根据电流的流通方向而对在与多个车载设备连接的电线上设置的热熔丝的熔断条件进行切换的保护装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的保护系统的一个结构例的电路框图。

图2是表示电流从第二车载设备流通到第一车载设备时的动作状态的电路框图。

图3是表示电流从第一车载设备流通到第二车载设备时的动作状态的电路框图。

图4是表示变形例的保护系统的一个结构例的电路框图。

图5是表示本发明的实施方式2的保护系统的一个结构例的电路框图。

图6是表示本发明的实施方式3的保护系统的一个结构例的电路框图。

具体实施方式

[本发明的实施方式的说明]

首先，列举本发明的实施形态进行说明。而且，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。

(1)本发明的一个方式涉及一种保护装置，设置于与多个车载设备连接的电线，保护该车载设备以使得沿双向流过该电线的直流的过电流不流向该车载设备，其中，所述保护装置包括：热熔丝，设置在所述电线的中途；以及电流限制部，并联连接于该热熔丝，根据流过所述电线的电流的流通方向来限制流向自身的电流。

在本申请中，热熔丝及电流限制部并联连接于电线。电流限制部根据电流的流通方向来限制流向自身的电流。例如，在流向电线的电流的流通方向为第一方向时，流向电流限制部的电流受到限制，电流主要流通到热熔丝。另一方面，在流向电线的电流的流通方向为第二方向时，流向电流限制部的电流不受限制，电流流动到热熔丝和电流限制部这双方。

因此，根据流过电线的电流的流通方向，流向热熔丝的电流可变。由此，热熔丝的熔断条件根据流过电线的电流的流通方向而改变。

(2)优选构成为，所述电流限制部是并联连接于所述热熔丝的开关，还具备控制电路，该控制电路对流通过所述电线的电流的朝向进行检测，并根据该电流的朝向而使所述开关开闭。

在本申请中，电流限制部由开关构成，通过使开关开闭来限制流过该开关的电流。在开关断开时，电流主要流通到热熔丝。在开关闭合时，电流流向热熔丝和开关这双方。控制电路根据流过电线的电流的流通方向使开关开闭，使流向热熔丝的电流变化。

因此，热熔丝的熔断条件根据流过电线的电流的流通方向而改变。

(3)优选构成为，所述开关是半导体开关，所述控制电路具备比较电路，该比较电路对所述热熔丝的一个端部的电压与该热熔丝的另一个端部的电压进行比较，并将与比较结果对应的信号向所述半导体开关输出，所述半导体开关根据从所述比较电路输出的信号而开闭。

在本申请中，流向电线的电流的流通方向由比较电路检测，比较电路将与流通方向对应的不同的信号向半导体开关输出。半导体开关根据从比较电路输出的信号而开闭。

因此，即使不具备微机等控制装置，也能够根据流过电线的电流的流通方向而自动地使半导体开关开闭，通过流过电线的电流的流通方向来切换热熔丝的熔断条件。

(4)优选构成为，所述比较电路具有迟滞性。

在本申请中，比较电路具有迟滞性，因此能够防止电流的值减小时等从比较电路反复输出高电平的信号与低电平的信号的振荡现象。

(5)优选构成为，所述开关是具有寄生二极管的MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，所述控制电路在流通过所述电线的电流的朝向为与所述寄生二极管的正向相同的方向的情况下使所述开关断开，在流通过所述电线的电流的朝向为与所述寄生二极管的正向相反的方向情况下使所述开关闭合。

在本申请中，使用电力损失较小的MOSFET来构成开关，能够通过MOSFET的开闭而使流向热熔丝的电流发生变化。因此，能够利用低消耗电力的电路根据电线的流通方向来切换热熔丝的熔断条件。

另外，可以使用内置有过电流保护电路的MOSFET。这是由于，在热熔丝熔断时，过电流也可能会流向MOSFET。内置有过电流保护电路的MOSFET在过电流流过时成为闭合状态。

(6)优选构成为，包括：熔断检测部，检测所述热熔丝的熔断；以及输出部，在该熔断检测部检测到熔断的情况下输出预定信息。

在本申请中，在热熔丝熔断时，输出部能够输出预定信息。例如，能够向外部通知热熔丝熔断。

[本发明的实施方式的详细内容]

以下，参照附图来说明本发明的实施方式的保护系统的具体例。另外，本发明并未限定于这些示例，而是由权利要求书示出，旨在包含与权利要求书等同的含义及范围内的全部变更。

以下，针对本发明，基于表示其实施方式的附图来进行详细叙述。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的保护系统的一个结构例的电路框图。保护系统具备由电线3连接的第一车载设备1、第二车载设备2以及保护装置4，该保护装置4设置于电线3，保护第一及第二车载设备1、2免受沿双向流过该电线3的直流的过电流。

第一及第二车载设备1、2是搭载于车辆的负载、车载电源、发电机等。负载是例如前照灯、雨刮等。车载电源是例如锂离子电池、铅蓄电池、镍氢电池、电容器(condenser)、其他电容器。发电机是由汽油发动机驱动而发电的交流发电机。在将第一车载设备1与第二车载设备2连接的电线3中，根据动作状况，存在直流的电流从第一车载设备1流通到第二车载设备2的情况，也存在直流的电流从第二车载设备2流通到第一车载设备1的情况。

保护装置4具备：热熔丝41，设置在电线3的中途；以及开关42，并联连接于该热熔丝41，根据流过电线3的电流的流通方向而进行开闭。该开关42是根据流过电线3的电流的流通方向而对流向自身的电流进行限制的电流限制部的一例。开关42是例如机械开关、机械式继电器、半导体开关，开关42的一个端部连接于第一车载设备1侧的电线3，开关42的另一个端部连接于第二车载设备2侧的电线3。而且，在开关42设置有被输入使该开关42开闭的信号的控制端子。在向控制端子施加了正电位时，开关42断开，在施加了负电位时，开关42闭合。作为半导体开关，可以使用MOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、IPS(Intelligent Power Switch，智能电源开关)等。

而且，开关42内置有过电流保护电路。在过电流流向了内置有过电流保护电路的开关42时，开关42自动地成为闭合状态。开关成为闭合状态时的过电流的值没有特别限定，但是可以设定为，在电流向热熔丝41及开关42分流的状态下热熔丝41未熔断的情况下，开关42的过电流保护电路也不进行动作。

另外，保护装置4具备对流通电线3的电流的朝向进行检测并根据该电流的朝向使开关42开闭的控制电路43。控制电路43具备：比较电路43a，对热熔丝41的一个端部的电压与热熔丝41的另一个端部的电压进行比较，并输出与比较结果对应的信号；以及驱动电路43b，依照从比较电路43a输出的信号而使开关42开闭。具体而言，比较电路43a是在与第一车载设备1侧的电线3连接的热熔丝41的一个端部和与第二车载设备2侧的电线3连接的热熔丝41的另一个端部分别连接有非反转输入端子及反转输入端子的差动放大器。差动放大器的输出端子连接于驱动电路43b的输入端子。比较电路43a在第一车载设备1侧与第二车载设备2侧相比为高电位的情况下，从输出端子输出电流，在第二车载设备2侧与第一车载设备1侧相比为高电位时，向输出端子引入电流。驱动电路43b的输出端子连接于开关42的控制端子，将从比较电路43a输出的电流信号转换成电压信号，并向开关42的控制端子输出。即，驱动电路43b在从比较电路43a的输出端子输出了电流时，向开关42的控制端子施加正电位的信号，在向比较电路43a的输出端子引入了电流时，向开关42的控制端子施加负电位的信号。

说明如下构成的保护装置4的动作。

图2是表示电流从第二车载设备2流通到第一车载设备1时的动作状态的电路框图。在电流从第二车载设备2向第一车载设备1流动时，关于热熔丝41的两端部的电位，与第一车载设备1侧相比，第二车载设备2侧成为高电位。因此，驱动电路43b向开关42施加负电位的信号。被施加了负电位的开关42成为断开状态。由此，电流从第二车载设备2经由热熔丝41向第一车载设备1流动。

图3是表示电流从第一车载设备1流通到第二车载设备2时的动作状态的电路框图。在电流从第一车载设备1向第二车载设备2流动时，关于热熔丝41的两端部的电位，与第二车载设备2侧相比，第一车载设备1侧成为高电位。因此，驱动电路43b向开关42施加正电位的信号。被施加了正电位的开关42成为闭合状态。由此，电流从第一车载设备1向热熔丝41和开关42分流并流向第二车载设备2。

如上所述，在电流从第一车载设备1流通到第二车载设备2时，流通过电线3的电流的一部分流过开关42，因此，此时的热熔丝41的熔断电流比电流从第二车载设备2流通到第一车载设备1时大。

例如，热熔丝41的电阻及熔断电流为1mΩ及30A，开关42的电阻为1mΩ。如图3所示，在电流从第一车载设备1向第二车载设备2流动时，流过电线3的电流以1比1的比例向热熔丝41及开关42分流，因此能够流过最大到60A的电流。当60A以上的电流流向电线3时，30A的电流流动到热熔丝41，热熔丝41熔断。

如图2所示，在电流从第二车载设备2向第一车载设备1流动时，流向电线3的电流全部流向热熔丝41，因此能够流过最大到30A的电流。当30A以上的电流流向电线3时，30A的电流流动到热熔丝41，热熔丝41熔断。

根据以上述方式构成的实施方式1的保护装置4，能够根据电流的流通方向而自动地切换在将第一及第二车载设备1、2连接的电线3上设置的热熔丝41的熔断条件。

另外，通过使并联连接于热熔丝41的开关42开闭的简易的结构，能够根据电流的流通方向来切换热熔丝41的熔断条件。

此外，保护装置4是通过作为模拟电路的比较电路43a及驱动电路43b使开关42开闭的结构，因此即使不具备微机等控制装置，也能够根据流过电线3的电流的流通方向而自动地使开关42开闭，能够切换热熔丝41的熔断条件。

此外，即使在由于过电流而使热熔丝41熔断的情况下，也能够仅限于从第一车载设备1朝向第二车载设备2的方向流过电流。

此外，在由于过电流而使热熔丝41熔断之后，在过电流流动到开关42时，该开关42成为闭合状态，因此能够保护第一及第二车载设备1、2免受过电流。

另外，在上述的实施方式1中，说明了将一个热熔丝41与一个开关42并联连接的例子，但是也可以将串联连接了第一热熔丝及开关的第一串联电路和串联连接了熔断电流与第一热熔丝不同的第二热熔丝及开关的第二串联电路并联连接，根据流向电线的电流的流通方向，选择性地使第一及第二串联电路的开关开闭。

另外，也可以是，将熔断电流不同的第一热熔丝及第二热熔丝并联连接，使开关与任一个热熔丝串联连接，根据流向电线的电流的流通方向而使该开关开闭。

(变形例)

图4是表示变形例的保护系统的一个结构例的电路框图。在上述的实施方式1中，将开关42的结构作为使电流流通的路径开闭的通常的元件进行了说明，但是在利用MOSFET142构成开关42的情况下，可以如以下方式构成。变形例的保护装置104具备N沟槽型的MOSFET142作为开关，MOSFET142的漏极连接于第二车载设备2侧的电线3，MOSFET142的源极连接于第一车载设备1侧的电线3。MOSFET142的栅极连接于驱动电路43b。

MOSFET142具有寄生二极管，MOSFET142的寄生二极管的正向成为电流从第一车载设备1向第二车载设备2流动的朝向。在这样连接的MOSFET142中，在流通到电线3的电流的朝向为与寄生二极管的正向相同的方向时，MOSFET142成为断开状态，在流通到电线3的电流的朝向为与寄生二极管的正向相反的方向时，MOSFET142成为闭合状态。

变形例的MOSFET142也可以具备与实施方式1同样的过电流保护电路。

根据变形例的保护装置104，能够使用电力损失较少的MOSFET142，根据电流的流通方向来切换热熔丝41的熔断条件。

在电流从第一车载设备1流通到第二车载设备2时，电流也向寄生二极管流动，但是通过闭合MOSFET142，能够降低电力损失。

(实施方式2)

图5是表示本发明的实施方式2的保护系统的一个结构例的电路框图。实施方式2的保护系统的控制电路243的结构与实施方式1不同，因此以下主要说明上述不同点。

实施方式2的保护装置204的比较电路43a通过正反馈而具有迟滞性。具体而言，在与第一车载设备1侧的电线3连接的热熔丝41的一个端部上连接电阻器R1的一端，在该电阻器R1的另一端连接比较电路43a的非反转输入端子。而且，在与第二车载设备2侧的电线3连接的热熔丝41的另一个端部上连接电阻器R2的一端，在该电阻器R2的另一端连接比较电路43a的反转输入端子。进而，在比较电路43a的输出端子连接电阻器R3的一端，电阻器R3的另一端连接于非反转输入端子。

根据以上述方式构成的保护装置204，在开关42为断开状态时，如果非反转输入端子的电位不比反转输入端子的电位高出与迟滞性对应的电位，则比较电路43a的输出不变，开关42不会成为闭合状态。同样地，在开关42为闭合状态时，如果反转输入端子的电位不比非反转输入端子的电位高出与迟滞性对应的电位，则比较电路43a的输出不变，开关42不会成为断开状态。

根据实施方式2的保护装置204，比较电路43a具有迟滞性，因此在电流的值减小时，能够防止从比较电路43a反复输出高电平的信号和低电平的信号的振荡现象。

(实施方式3)

图6是表示本发明的实施方式3的保护系统的一个结构例的电路框图。实施方式3的保护系统还具备通知热熔丝41的熔断的结构，在这一点与实施方式1不同，因此以下主要说明上述不同点。

与实施方式1同样地，实施方式3的保护装置304具备热熔丝41、开关42及控制电路43，还具备熔断检测部344及输出部345。熔断检测部344是例如检测流向电线3的电流的电流传感器。熔断检测部344具备串联连接于热熔丝41的分流电阻344a。开关42的一个端部连接于由分流电阻344a及热熔丝41构成的串联电路的一端，开关42的另一个端部连接于该串联电路的另一端。熔断检测部344通过检测分流电阻344a的两端电压来检测电流是否流向所述串联电路。而且，在熔断检测部344连接比较电路43a的输出端子，熔断检测部344通过从比较电路43a的输出端子输出的信号来判定是否向热熔丝41的两端施加电压。并且，熔断检测部344在尽管所述串联电路的两端被施加电压但是电流未流向所述串联电路时，向输出部345提供预定的信号。

输出部345在被输入了从熔断检测部344输出的预定的信号时，向外部输出预定信息。输出部345是例如扬声器、显示部、警告灯等。输出部通过声音、光等来输出热熔丝41熔断的情况。

另外，输出部345也可以是与外部ECU连接的车内LAN通信机。输出部345根据熔断检测部344的检测结果，向所述外部ECU发送表示热熔丝41熔断的信息。外部ECU是对扬声器、显示部、警告灯等的动作进行控制的控制装置，接收从输出部345输出的信息，依照接收的信息的内容而通过声音、光等输出该信息。

根据以上述方式构成的实施方式3的保护装置304，能够向外部通知热熔丝41熔断。

标号说明

1 第一车载设备

2 第二车载设备

3 电线

4、104、204、304 保护装置

41 热熔丝

42 开关(电流限制部)

43 控制电路

43a 比较电路

43b 驱动电路

142 MOSFET

344 熔断检测部

344a 分流电阻

345 输出部。

Claims (6)

1.一种保护装置，设置于与多个车载设备连接的电线，保护该车载设备以使得沿双向流过该电线的直流的过电流不流向该车载设备，

所述保护装置的特征在于，包括：

热熔丝，设置在所述电线的中途；以及

电流限制部，并联连接于该热熔丝，根据流过所述电线的电流的流通方向来限制流向自身的电流。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其中，

所述电流限制部是并联连接于所述热熔丝的开关，

所述保护装置还具备控制电路，该控制电路对流通过所述电线的电流的朝向进行检测，并根据该电流的朝向而使所述开关开闭。

3.根据权利要求2所述的保护装置，其中，

所述开关是半导体开关，

所述控制电路具备比较电路，该比较电路对所述热熔丝的一个端部的电压与该热熔丝的另一个端部的电压进行比较，并将与比较结果对应的信号向所述半导体开关输出，

所述半导体开关根据从所述比较电路输出的信号而开闭。

4.根据权利要求3所述的保护装置，其中，

所述比较电路具有迟滞性。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的保护装置，其中，

所述开关是具有寄生二极管的MOSFET，

所述控制电路在流通过所述电线的电流的朝向为与所述寄生二极管的正向相同的方向的情况下使所述开关断开，在流通过所述电线的电流的朝向为与所述寄生二极管的正向相反的方向情况下使所述开关闭合。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的保护装置，其中，

所述保护装置包括：

熔断检测部，检测所述热熔丝的熔断；以及

输出部，在该熔断检测部检测到熔断的情况下输出预定信息。