JP2004336887A

JP2004336887A - 回路保護装置

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Publication number: JP2004336887A
Application number: JP2003129397A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shibata; 秀樹柴田
Original assignee: Pacific Engineering Corp
Current assignee: Pacific Engineering Corp
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】バッテリとオルタネータ間の回路にデッドショート若しくはレアショートが発生した場合であっても、電線負荷子等を保護することができる回路保護装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ１９は、電流検出器１４により検出された電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆ以下の場合であって、バッテリ２３の電圧Ｖｂが第１閾値Ｖ１以下になると、電圧Ｖｂが放電終止電圧Ｖｅに近くなっているとして、バッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を限流する制御信号を出力する。また、ＣＰＵ１９は、電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えた場合、デッドショート又はレアショートである判定するとスイッチ回路１５に対して電流を遮断するオフ信号を出力する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車や産業車両等に搭載される回路保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等のバッテリと電気部品（負荷）間の回路には、回路の短絡時や負荷異常時等に流れる過電流（異常電流）から電線、負荷を保護するために、バッテリと電気部品との間にヒューズ等の過電流保護装置が設けられている。例えば図２に示す回路において、配線３０に連続的に過電流が流れた場合（いわゆるデッドショートが発生した場合）、バッテリ３１とオルタネータ３２との間に接続されたヒューズ３３が溶断することでデッドショートを回避し、配線３０の保護を図ることができる。また、バッテリ−オルタネータ間の回路には、ヒューズ等の過電流保護装置が設けられるとともに（例えば、特許文献１参照）、バッテリの寿命向上や燃費向上のためにバッテリの充放電を監視する機構が設けられている。ヒューズは自動車の電気系統中に多数使用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８７５４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図２に示すようなヒューズ３３を備えた回路においては、短時間で断続的に過電流（短絡電流）が流れる、いわゆるレアショートが発生した場合、ヒューズ３３が溶断されない場合がある。すなわち、レアショートが発生した場合であっても、過電流が発生した際のジュール熱によってヒューズの溶断部の温度は上昇する。しかしながら、当該過電流は断続的にしか流れないため、溶断部が完全に溶断されない状態で温度が飽和してしまい、その後も過電流が断続的に流れ続ける。また、レアショートが発生した部位ではアークによる発熱のため、電線が発煙し、最悪の場合には火災に至る。更に、デッドショートによりヒューズ３３が溶断された場合、当該ヒューズ３３を交換する必要があるため、メンテナンスも必要となる。また、バッテリの寿命向上や、オルタネータの発電制限のためにバッテリ電圧監視機構をバッテリ−オルタネータ間に追加する場合があるが、コストアップの原因となる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、バッテリとオルタネータ間の配線において、デッドショート若しくはレアショートが発生した場合であっても、負荷（電気部品）等を保護することができる回路保護装置を提供することにある。更なる目的は、メンテナンスの手間がかからず、しかもバッテリ充放電を監視する機能を有する回路保護装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、回路保護装置に係る請求項１に記載の発明は、バッテリとオルタネータとの間の配線に接続された第１のスイッチング手段と、前記第１のスイッチング手段の前記バッテリ側の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、前記第１のスイッチング手段の前記オルタネータ側の電圧を検出する第２の電圧検出手段と、前記配線における所定の位置に接続され、前記配線を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が検出した電流に基づいてデッドショート又はレアショートの過電流であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定が、デッドショート又はレアショートの過電流でないとしたときは、前記第１の電圧検出手段により検出された電圧と前記第２の電圧検出手段により検出された電圧とを比較し当該検出された電圧が高い方から低い方へ前記電流が流れるように駆動制御若しくは限流制御する第１の指示を前記第１のスイッチング手段に対して出力し、前記判定手段の判定がデッドショート又はレアショートの過電流であるとしたときは、前記電流を遮断する第２の指示を前記第１のスイッチング手段に対して出力する制御手段を備えたことを要旨とした。
【０００７】
また、同じく請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回路保護装置において、前記オルタネータ及び第１のスイッチング手段の間の配線と、前記バッテリ若しくは前記オルタネータから供給される電力にて駆動される負荷との間に接続された第２のスイッチング手段を更に備え、前記制御手段は、オルタネータ側の電圧が、バッテリ側の電圧よりも高く、前記第２の電圧検出手段により検出された電圧が過充電判定値に達した場合、電力の供給を停止若しくは抑制する第３の指示を前記第１のスイッチング手段に対して出力するとともに、前記負荷への電力の供給を停止若しくは抑制する第４の指示を前記第２のスイッチング手段に対して出力することを要旨とした。
【０００８】
また、同じく請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回路保護装置において、前記制御手段は、前記バッテリに設けられ当該バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段により検出されたバッテリの温度に基づいて前記過充電判定値を変化させることを要旨とした。
【０００９】
また、同じく請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の回路保護装置において、制御状態に関する情報に基づいて前記制御手段の制御状態を通知する状態通知手段を更に備え、前記制御手段は、生成した前記指示の内容に基づいて制御状態に関する情報を前記状態通知手段に送信することを要旨とした。
【００１０】
また、同じく請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の回路保護装置において、前記限流制御は、ＰＷＭ制御であることを要旨とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車に使用されるバッテリ−オルタライン用の回路保護装置（以下、回路保護装置１１という）に具体化した一実施形態を図１に従って説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る回路保護装置１１には検出部と制御部とが備えられている。前記検出部は、第１の電圧検出手段としてのバッテリ電圧検出器１２、第２の電圧検出手段としてのオルタネータ電圧検出器１３、及び電流検出手段としての電流検出器１４により構成されている。そして、前記制御部は、第１のスイッチング手段としてのスイッチ回路１５、第２のスイッチング手段としてのスイッチ回路１６、制御手段としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１７、及び状態通知手段としての表示パネル１８により構成されている。
【００１３】
前記マイコン１７は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１９、制御プログラム等を記録した読み出し専用メモリ（以下、ＲＯＭという）２０、各種データを一時的に記録する読み出し及び書き込み可能なメモリ（以下、ＲＡＭという）２１、そしてＩ／Ｏインターフェイス２２を含んで構成されている。なお、ＲＯＭ２０には、スイッチ回路１５を所定の周波数（例えば５ＭＨｚ）及び所定の条件により適宜変更可能なデューティ比でオンオフ制御（ＰＷＭ制御（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調制御）等）するための制御プログラム等が記録されている。ＣＰＵ１９からはバッテリ電圧検出器１２，オルタネータ電圧検出器１３により検出される電圧に応じた信号、及び電流検出器１４により検出される電流値に応じた信号に基づいて、スイッチ回路１５，１６に対して当該スイッチ回路１５，１６を制御する制御信号が出力される。
【００１４】
前記バッテリ電圧検出器１２は、バッテリ２３−電流検出器１４間の配線２４ａとマイコン１７との間に接続されている。前記バッテリ電圧検出器１２によりバッテリ２３側の電圧Ｖｂが検出される。そして、検出された電圧Ｖｂはバッテリ電圧検出器１２内の図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、所定の時間間隔（本実施形態では０．１ｍｓ）でＣＰＵ１９へと出力される。
【００１５】
前記オルタネータ電圧検出器１３はオルタネータ２５−スイッチ回路１５間の配線２４ｂとマイコン１７との間に接続されている。そして、前記オルタネータ電圧検出器１３によりオルタネータ２５側の電圧Ｖａが検出される。検出された電圧Ｖａは、オルタネータ電圧検出器１３内の図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、所定の時間間隔（本実施形態では０．１ｍｓ）でＣＰＵ１９へと出力される。
【００１６】
前記電流検出器１４は、バッテリ２３とスイッチ回路１５との間に接続されている。前記電流検出器１４は、バッテリ２３とスイッチ回路１５との間に接続された図示しないシャント抵抗の両端電圧の検出出力を、図示しない差動増幅回路にて増幅される電圧信号として出力する公知の回路により構成されている。そして、前記電圧信号は、電流検出器１４内の図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、所定の時間間隔（本実施形態では０．１ｍｓ）でＣＰＵ１９へと出力される。またＣＰＵ１９により、前記電流検出器１４で検出され、入力した電圧信号に基づいて配線２４に流れる電流の電流値Ｉが推定される。
【００１７】
前記スイッチ回路１５は、バッテリ２３−オルタネータ２５間に直列に接続されている。そして、前記スイッチ回路１５は、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂにより構成されている。ＭＯＳＦＥＴ２６ａとＭＯＳＦＥＴ２６ｂとは並列に接続されている。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２６ａのドレイン電極ＤとＭＯＳＦＥＴ２６ｂのソース電極Ｓとがバッテリ２３側の配線２４ａに接続されており、ＭＯＳＦＥＴ２６ａのソース電極ＳとＭＯＳＦＥＴ２６ｂのドレイン電極Ｄとがオルタネータ２５側の配線２４ｂに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂのゲート電極Ｇは、Ｉ／Ｏインターフェイス２２を介してＣＰＵ１９と接続されている。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂはＣＰＵ１９から出力される制御信号により駆動制御又は限流制御（本実施形態ではＰＷＭ制御）される構成となっている。
【００１８】
前記スイッチ回路１６は、オルタネータ２５側の配線２４ｂと、バッテリ２３若しくはオルタネータ２５から供給される電力にて駆動される負荷２７との間に接続されており、ＭＯＳＦＥＴ２８により構成されている。ＭＯＳＦＥＴ２８のドレイン電極Ｄは配線２４ｂに接続されており、一方、ソース電極Ｓは負荷２７に接続されている。また、ゲート電極ＧはＩ／Ｏインターフェイス２２を介してＣＰＵ１９と接続されている。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２８はＣＰＵ１９から出力される制御信号により駆動制御される。
【００１９】
前記表示パネル１８は液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ等によって構成されており、ＣＰＵ１９から出力される回路保護装置１１の諸情報（制御状態、異常の発生等）をユーザに通知できるように構成されている。例えば、回路保護装置１１が正常に動作している場合には何も表示されず、バッテリ２３が過充電若しくは過放電状態であると判断された場合にはその旨のメッセージが表示される。
【００２０】
また、ＣＰＵ１９には、Ｉ／Ｏインターフェイス２２を介してバッテリ温度検出手段としてのバッテリ温度センサ２９が接続されている。前記バッテリ温度センサ２９は、バッテリ２３内に設けられている。そして、バッテリ温度センサ２９によりバッテリ２３内の液温Ｔｂが検出される。検出されたバッテリ２３内の液温Ｔｂは、バッテリ温度センサ２９内の図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、所定の時間間隔（本実施形態では０．１ｍｓ）でＣＰＵ１９へと出力される。
【００２１】
次に、以上のように構成された本実施形態における回路保護装置１１の作用について説明する。
本実施形態における回路保護装置１１が搭載された自動車の電源装置において、エンジンが始動されるとオルタネータ２５の回転数が上昇し、当該オルタネータ２５の発電電圧（本実施形態では２４Ｖ）が急速に立ち上がる。そして、オルタネータ２５にて発電された電力は負荷２７に供給されるとともに、オルタネータ２５の電圧Ｖａがバッテリ２３の電圧Ｖｂを越えた場合、スイッチ回路１５を介してオルタネータ２５からバッテリ２３に充電電流が流れ、バッテリ２３の充電が図られる。一方、オルタネータ電圧により十分な電力が得られない場合には、バッテリ２３からスイッチ回路１５を介して放電電流が流れ、負荷２７に電力が供給される。
【００２２】
一方、判定手段としてのＣＰＵ１９ではＲＯＭ２０に記憶されている制御プログラムが所定の時間間隔（本実施形態では０．１ｍｓ）で繰り返し実行される。この制御プログラムにより、予め設定されている過充電判定値としての第３閾値Ｖ３とオルタネータ電圧検出器１３により検出された電圧Ｖａとの比較、及び第１閾値Ｖ１，第２閾値Ｖ２とバッテリ電圧検出器１２により検出された電圧Ｖｂとの比較が実行される。また、バッテリ電圧検出器１２により検出された電圧Ｖｂと，オルタネータ電圧検出器１３により検出された電圧Ｖａとの比較が実行される。また、ＲＯＭ２０に予め設定されている過電流判定値Ｉｒｅｆと、電流検出器１４により検出された電流値Ｉとの比較が実行される。そして、各比較結果は、一旦ＲＡＭ２１に記憶され以下に説明する制御動作に用いられる。なお、ＣＰＵ１９では、電流検出器１４により検出された電流値Ｉに基づいて過電流であるか否か等の判定が実行される。
【００２３】
以下、回路保護装置１１により得られた上記各比較結果等に基づいて実行される制御動作を説明する。
（ａ）電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆ以下の場合
（ａ−１）Ｖｂ＞Ｖａ：バッテリ側の電圧Ｖｂがオルタネータ側の電圧Ｖａよりも高い場合
ここでは、例えば、オルタネータ２５が発電駆動を停止し、バッテリ２３の電圧Ｖｂが放電終止電圧Ｖｅに達していない場合を想定して説明する。なお、放電終止電圧Ｖｅは、これ以上放電を続けた場合、バッテリ２３がその後充放電を実施できなくなる電圧である。
【００２４】
電流検出器１４により検出された電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆ以下の場合、バッテリ電圧検出器１２により検出された電圧Ｖｂとオルタネータ電圧検出器１３により検出された電圧Ｖａとの比較結果に基づいた制御が実行される。すなわち、比較された両電圧Ｖａ，Ｖｂが高い電圧側から低い電圧側へと電流が流れるように、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対し制御信号が出力される（第１の指示）。なお、過電流判定値Ｉｒｅｆは、通常の充電電流や負荷に電力が供給される際に通常流れる電流の大きさであり、この過電流判定値Ｉｒｅｆを超える電流は、過電流（デッドショートやレアショート時の過電流）であると判定するための大きさに設定されている。
【００２５】
すなわち、バッテリ２３側の電圧Ｖｂがオルタネータ２５側の電圧Ｖａより高い場合（Ｖｂ＞Ｖａ）、バッテリ２３から負荷２７に電力を供給するためにＭＯＳＦＥＴ２６ａのゲート電極Ｇに対して電流が流れるのを許容するオン信号（Ｌレベル（本実施形態では０Ｖ））がＣＰＵ１９から入力される。そして、ＭＯＳＦＥＴ２６ｂのゲート電極Ｇに対して電流が流れるのを遮断するオフ信号（Ｈレベル（本実施形態では１２Ｖ））がＣＰＵ１９から入力される。このオン信号及びオフ信号は第１の指示に相当する。
【００２６】
また、ＭＯＳＦＥＴ２８に対しＣＰＵ１９からオン信号が入力されることでスイッチ回路１６が導通される。したがって、バッテリ２３からＭＯＳＦＥＴ２６ａを介して負荷２７に放電電流が流れる。
【００２７】
このようにバッテリ２３により放電されると電圧Ｖｂが下がっていくが、この放電中に、バッテリ２３の電圧Ｖｂが第１閾値Ｖ１以下になると、電圧Ｖｂが、放電終止電圧Ｖｅに近くなっているとして、下記の制御が実行される。
【００２８】
すなわち、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対し、バッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を限流制御（制限制御）する制御信号が出力される。具体的には以下の制御が実行される。ＭＯＳＦＥＴ２６ａのゲート電極Ｇに対して所定の周波数及び所定のデューティ比のオンオフ信号が入力される。これによりＰＷＭ制御が実行される。また、ＭＯＳＦＥＴ２６ｂのゲート電極Ｇに対してオフ信号が入力される。これらのデューティ比のオンオフ信号及びオフ信号は第１の指示に相当する。なお、ＭＯＳＦＥＴ２８に対しＣＰＵ１９からオン信号が入力されることでスイッチ回路１６が導通される。この結果、放電電流が限流され、電圧Ｖｂの低下が抑制される。この限流制御と同時に、ＣＰＵ１９により、表示パネル１８には第１閾値Ｖ１に電圧Ｖｂが達した旨のメッセージが表示される。
【００２９】
さらに、バッテリ２３により放電が実施されると電圧Ｖｂが下がっていくが、この放電中に、バッテリ２３の電圧Ｖｂが第２閾値Ｖ２（＜Ｖ１）に達する（Ｖｂ＝Ｖ２）と、電圧Ｖｂがさらに放電終止電圧Ｖｅ（＜Ｖ２）に近くなっているとして、下記の制御が実行される。
【００３０】
前記第１の指示に換えてＣＰＵ１９からスイッチ回路１５，１６に対し、電流を遮断する制御信号が出力される。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２６ｂ，２８のゲート電極Ｇに対してオフ信号が入力される。この制御信号の出力と同時に、ＣＰＵ１９により、表示パネル１８には、第２閾値Ｖ２に電圧Ｖｂが達した旨のメッセージが表示される。このような制御により、バッテリ２３からの放電電流が遮断され、過放電の防止が図られる。
【００３１】
（ａ−２）Ｖａ＞Ｖｂ：オルタネータ側の電圧がバッテリ側の電圧よりも高い場合
（ａ−２−１）Ｖａ＜Ｖ３
ここでは、例えば、オルタネータ２５が発電駆動をし、バッテリ２３の電圧Ｖｂが放電終止電圧Ｖｅに達していない場合を想定して説明する。
【００３２】
オルタネータ２５側の電圧Ｖａがバッテリ２３側の電圧Ｖｂより高い場合、オルタネータ２５からバッテリ２３を充電するためにＭＯＳＦＥＴ２６ｂのゲート電極Ｇに対してオン信号が入力される。そして、ＭＯＳＦＥＴ２６ａのゲート電極Ｇに対して電流が流れるのを遮断するオフ信号が入力され、ＭＯＳＦＥＴ２６ａがオフされる。このオン信号及びオフ信号は第１の指示に相当する。なお、ＭＯＳＦＥＴ２８に対しＣＰＵ１９からオン信号が入力されることでスイッチ回路１６が導通される。
【００３３】
したがって、オルタネータ２５から、ＭＯＳＦＥＴ２６ｂを介してバッテリ２３に充電電流が流れるとともに負荷２７に対し電力が供給される。そして、オルタネータ２５の駆動によって、オルタネータ２５側の電圧Ｖａが第３閾値Ｖ３に達する迄は、バッテリ２３は前記充電電流により充電される。なお、第３閾値Ｖ３は、バッテリ２３にとって過充電となる電圧であり、負荷２７にとっても好ましくない電圧である。
【００３４】
（ａ−２−２）Ｖａ≧Ｖ３
一方、オルタネータ２５の駆動によって、オルタネータ２５側の電圧Ｖａが、第３閾値Ｖ３に達した場合、これ以上の充電は、バッテリ２３にとって過充電になり、かつ、負荷２７にとっても好ましくない電圧である。このため、第１，第２の指示より優先的に、バッテリ２３が過充電されるのを防止するため、バッテリ２３−オルタネータ２５間の電力の供給を停止するために、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５のＭＯＳＦＥＴ２６ａ，ＭＯＳＦＥＴ２６ｂにオフ信号が出力される（第３の指示）。この結果、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂがオフされ、充電電流が遮断される。
【００３５】
また、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１６のＭＯＳＦＥＴ２８に対し、負荷２７に供給される電流（電力）を遮断するため、オフ信号が出力される（第４の指示）。この結果、ＭＯＳＦＥＴ２８がオフされる。そして、ＣＰＵ１９により、表示パネル１８には、第３閾値Ｖ３にオルタネータ側の電圧Ｖａが達した旨のメッセージが表示される。
【００３６】
（ｂ）電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えた場合
電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えた場合、以下の制御が実行される。
ＣＰＵ１９において電流値Ｉが基準となる電流値を超えた連続時間、すなわち過電流の継続時間がカウントされる。そして、当該過電流の継続時間がＲＯＭ２０に予め設定されている所定時間Ｔを超えた時点で、デッドショートであると判断し、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対しバッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を遮断するための制御信号が出力される（第２の指示）。具体的には、ＣＰＵ１９からオフ信号がＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂに入力される。また、ＭＯＳＦＥＴ２８にＣＰＵ１９からオフ信号が入力される。この結果、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂ，２８がオフされ、電流が遮断される。そして、ＣＰＵ１９により、表示パネル１８には、デッドショートが発生した旨のメッセージが表示される。
【００３７】
また、ＣＰＵ１９では、電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えてはいるが、前記所定時間Ｔに達する前に電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆ未満になった場合、電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えた回数のカウントが実行される。
【００３８】
そして、デッドショートと判断されなかった場合、ＣＰＵ１９は、予め設定されたカウント回数積算時間Ｔｍ（本実施形態では、例えば数秒）内において、所定時間Ｔ未満でしか電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えなかった過電流の発生回数がカウントされる。そして、前記カウント回数積算時間Ｔｍ内に発生した過電流の発生回数が所定回数（本実施形態では５回）を超えた場合、レアショートであると判断され、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対しバッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を遮断するための信号が出力される。すなわち、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５のＭＯＳＦＥＴ２６ａ，ＭＯＳＦＥＴ２６ｂにオフ信号が出力される（第２の指示）。また、ＭＯＳＦＥＴ２８にＣＰＵ１９からオフ信号が入力される。この結果、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂがオフされ、電流が遮断される。また、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１６のＭＯＳＦＥＴ２８に対し、負荷２７に供給される電流を遮断するため、オフ信号が出力される。この結果、ＭＯＳＦＥＴ２８がオフされる。そして、ＣＰＵ１９により、表示パネル１８にはレアショートが発生した旨のメッセージが表示される。
【００３９】
（ｃ）液温Ｔｂが変化した場合
バッテリ２３の充電時において、バッテリ温度センサ２９により検出されたバッテリ２３の液温Ｔｂが変化した場合、この変化に伴い第３閾値Ｖ３が適宜修正される。すなわち、バッテリ２３の液温Ｔｂが高くなった場合、第３閾値Ｖ３は低い値へと修正され、逆にバッテリ２３の液温Ｔｂが低くなった場合、第３閾値Ｖ３は高い値へと修正される。その一例としては、ＣＰＵ１９により、バッテリ２３の液温Ｔｂが所定の基準温度Ｔｂａｓｅより５℃高くなる毎に第３閾値Ｖ３の値が１Ｖ低下され、逆に基準温度Ｔｂａｓｅより５℃低くなる毎に第３閾値Ｖ３の値が１Ｖ上昇される。そして、ＣＰＵ１９により、表示パネル１８には、バッテリ２３の液温Ｔｂの変化情報が逐次表示される。
【００４０】
上記実施形態の回路保護装置１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、電流検出器１４により検出された電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆ以下の場合、検出された電圧Ｖａ，Ｖｂが高い方から低い方へと電流が流れるように、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対して駆動制御するオン信号を出力する。また、バッテリ２３の電圧Ｖｂが第１閾値Ｖ１以下になると、電圧Ｖｂが、放電終止電圧Ｖｅに近くなっているとして、バッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を限流する制御信号を出力するようにした。これにより、バッテリ２３からの放電が抑制される。したがって、バッテリ２３の過放電状態を防止することができる。また、電流値Ｉが過電流判定値Ｉｒｅｆを超えた場合、デッドショート又はレアショートが判定されると、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対して電流を遮断するオフ信号を出力するようにした。したがって、デッドショート及びレアショートが発生した場合であっても電流を遮断することができるため、電線負荷等を保護することができる。また、スイッチ回路１５はヒューズのように物理的に破損して回路を遮断するものではなく、電気的に回路を遮断するため、部品を交換する必要がなく、メンテナンスの手間を省くことができる。
【００４１】
（２）上記実施形態では、オルタネータ電圧検出器１３により検出された電圧Ｖａが第３閾値Ｖ３に達した場合、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対しバッテリ２３−オルタネータ２５間の電力を停止するオフ信号を出力するようにした。したがって、オルタネータ２５からバッテリ２３に過度な充電電流が流れるのを防止することができる。更に、スイッチ回路１６に対して負荷２７への電力の供給を停止するオフ信号を出力するようにした。したがって、負荷２７に過度な電力が供給されるのを防止することができる。
【００４２】
（３）上記実施形態では、バッテリ温度センサ２９により検出された液温Ｔｂが高くなった場合、第３閾値Ｖ３は低い値へと修正し、逆にバッテリ２３の液温Ｔｂが低くなった場合、第３閾値Ｖ３は高い値へと修正するようにした。すなわち、液温Ｔｂの上昇により、バッテリ２３の電圧Ｖａが高めに出力されるため、好適な充電ができなくなる。そこで、第３閾値Ｖ３を低く設定し、液温Ｔｂの上昇に伴ってバッテリ２３の充電を抑制するようにした。したがって、バッテリ２３の状態に応じた充電を実現でき、また、バッテリ２３の能力を効果的に発揮することが可能となる。
【００４３】
（４）上記実施形態では、表示パネル１８により回路保護装置１１の異常状態（デッドショート及びレアショートの発生等）を告知するメッセージを表示するようにした。したがって、ユーザは故障若しくは故障の虞があることを認識することができる。
【００４４】
（５）上記実施形態では、スイッチ回路１５においてＰＷＭ制御を実行することにより、バッテリ２３−オルタネータ２５間に流れる電流を制限するようにした。したがって、バッテリ２３の過放電を効果的に制限することができる。
【００４５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、回路保護装置１１は表示パネル１８を備えて構成されていた。しかしながら、表示パネル１８を回路保護装置１１の外部に構成し、回路保護装置１１が備えるマイコン１７から表示パネル１８に対して制御状態に関する情報を表示する指令信号を送信するようにしてもよい。
【００４６】
○上記実施形態では、ユーザに回路保護装置１１の状態を通知する手段として、表示パネル１８を用いたが、これに限られることはない。例えば、スピーカ等から警告音を発するようにしてもよいし、その他、ユーザが回路保護装置１１の状態を知り得ることができるものであればよい。
【００４７】
○上記実施形態では、バッテリ温度センサ２９によりバッテリ２３内の液温Ｔｂを検出したが、バッテリ２３の温度を直接測定するようにしてもよい。
○上記実施形態では、スイッチ回路１５，１６として、ＭＯＳＦＥＴを採用したが、これに限られることはない。例えば、バイポーラトランジスタ、若しくはリレーであってもよい。
【００４８】
○上記実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ２６ａ，２６ｂがＣＰＵ１９によりＰＷＭ制御される例を示したが、これに限定されることはない。例えば、ＰＡＭ制御（ＰｕｌｓｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス電圧振幅制御）されるものであってもよい。
【００４９】
○上記実施形態では、電流検出器１４を、バッテリ２３とスイッチ回路１５との間に接続した。しかしながら、バッテリ２３−オルタネータ２５間であれば接続する位置が制限されることはない。
【００５０】
○上記実施形態では、過電流の保護は、過電流判定値Ｉｒｅｆを参照することで行ったが、これに限られることはない。例えば、バッテリ２３が発する熱量の累積値をマイコン１７により加算及び記憶させ、当該熱量の累積値が所定の値を超えた場合にデッドショート又はレアショートが発生したと判定し、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対して電圧を停止又は抑制する信号を出力するようにしてもよい。
【００５１】
○上記実施形態では、ＣＰＵ１９とは別にバッテリ電圧検出器１２とオルタネータ電圧検出器１３とを設けたが、ＣＰＵ１９にバッテリ電圧検出器１２、オルタネータ電圧検出器１３の機能を備えさせてもよい。
【００５２】
○上記実施形態では、オルタネータ２５側の電圧Ｖａが第３閾値Ｖ３より高くなった場合、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対しバッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を遮断する指示を出力するとともに、スイッチ回路１６に対し負荷２７に供給される電力を停止するための指示を出力するようにした。しかしながら、これに限られることはなく、ＣＰＵ１９はスイッチ回路１５，１６のいずれか一方に指示（制御信号）を出力するようにしてもよい。
【００５３】
○上記実施形態では、オルタネータ２５側の電圧Ｖａが、第３閾値Ｖ３に達した場合、バッテリ２３−オルタネータ２５間の電力の供給を停止するために、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１５のＭＯＳＦＥＴ２６ａ，ＭＯＳＦＥＴ２６ｂにオフ信号を出力するようにした。しかしながら、これに限られることはなく、電力を抑制する制御信号をＣＰＵ１９からスイッチ回路１５のＭＯＳＦＥＴ２６ａ，ＭＯＳＦＥＴ２６ｂに対して出力するようにしてもよい。また、バッテリ２３−オルタネータ２５間を流れる電流を遮断若しくは限流制御（制限制御）するようにしてもよい。
【００５４】
○上記実施形態では、負荷２７に供給される電力を遮断するため、ＣＰＵ１９からスイッチ回路１６のＭＯＳＦＥＴ２８に対し、オフ信号を出力するようにした。しかしながら、これに限られることはなく、電力を抑制する制御信号をＣＰＵ１９からスイッチ回路１６のＭＯＳＦＥＴ２８に対して出力するようにしてもよい。
【００５５】
○上記実施形態では、オルタネータ電圧検出器１３により検出された電圧Ｖａが第３閾値Ｖ３を超えた場合、第１，第２の指示より優先的に、バッテリ２３が過充電されるのを防止するためＣＰＵ１９からスイッチ回路１５に対し、電流を遮断する制御信号を出力するようにした。しかしながら、第１，第２の指示を第３の指示より優先させて実行するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、バッテリとオルタネータ間の回路にデッドショート若しくはレアショートが発生した場合であっても、電線負荷等を保護することができる。また、従来と異なり、ヒューズ交換というメンテナンスの手間がかからない効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の回路保護装置の概略説明図。
【図２】従来の回路保護装置の説明図。
【符号の説明】
１２第１の電圧検出手段としてのバッテリ電圧検出器
１３第２の電圧検出手段としてのオルタネータ電圧検出器
１４電流検出手段としての電流検出器
１５第１のスイッチング手段としてのスイッチ回路
１６第２のスイッチング手段としてのスイッチ回路
１７制御手段としてのマイクロコンピュータ
１８状態通知手段としての表示パネル
１９判定手段としてのＣＰＵ
２３バッテリ
２４，２４ａ，２４ｂ配線
２５オルタネータ
２７負荷
２９バッテリ温度検出手段としてのバッテリ温度センサ

Claims

バッテリとオルタネータとの間の配線に接続された第１のスイッチング手段と、前記第１のスイッチング手段の前記バッテリ側の電圧を検出する第１の電圧検出手段と、前記第１のスイッチング手段の前記オルタネータ側の電圧を検出する第２の電圧検出手段と、
前記配線における所定の位置に接続され、前記配線を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段が検出した電流に基づいてデッドショート又はレアショートの過電流であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定が、デッドショート又はレアショートの過電流でないとしたときは、前記第１の電圧検出手段により検出された電圧と前記第２の電圧検出手段により検出された電圧とを比較し当該検出された電圧が高い方から低い方へ前記電流が流れるように駆動制御若しくは限流制御する第１の指示を前記第１のスイッチング手段に対して出力し、前記判定手段の判定がデッドショート又はレアショートの過電流であるとしたときは、前記電流を遮断する第２の指示を前記第１のスイッチング手段に対して出力する制御手段を備えたことを特徴とする回路保護装置。
前記オルタネータ及び第１のスイッチング手段の間の配線と、前記バッテリ若しくは前記オルタネータから供給される電力にて駆動される負荷との間に接続された第２のスイッチング手段を更に備え、
前記制御手段は、オルタネータ側の電圧が、バッテリ側の電圧よりも高く、前記第２の電圧検出手段により検出された電圧が過充電判定値に達した場合、電力の供給を停止若しくは抑制する第３の指示を前記第１のスイッチング手段に対して出力するとともに、前記負荷への電力の供給を停止若しくは抑制する第４の指示を前記第２のスイッチング手段に対して出力することを特徴とする請求項１に記載の回路保護装置。
前記制御手段は、前記バッテリに設けられ当該バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段により検出されたバッテリの温度に基づいて前記過充電判定値を変化させることを特徴とする請求項２に記載の回路保護装置。
制御状態に関する情報に基づいて前記制御手段の制御状態を通知する状態通知手段を更に備え、
前記制御手段は、生成した前記指示の内容に基づいて制御状態に関する情報を前記状態通知手段に送信することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の回路保護装置。
前記限流制御は、ＰＷＭ制御であることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の回路保護装置。