JP2014128079A

JP2014128079A - 車両用安全装置

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Publication number: JP2014128079A
Application number: JP2012281693A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 武佐藤; Takeshi Ogasawara; 武小笠原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: JP6105276B2

Abstract

【課題】負荷の異常時における電流遮断の確実性を向上させる。
【解決手段】本発明は、ハイブリッド車両又は電動車両に搭載され、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給ライン１２を通じて供給される電流を遮断可能な車両用安全装置１００であって、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達したときに供給ライン１２を遮断状態とし、第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに供給ライン１２を通電状態に復帰させる第一遮断手段（ＩＧＢＴ２０及びバイメタルスイッチ２２）と、電気ヒータ５ｄが第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに供給ライン１２を遮断状態として通電状態への復帰を不可とする第二遮断手段（短絡ライン３０，電力ヒューズ３１，及びバイメタルスイッチ３２）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、異常時に電流を遮断する車両用安全装置に関する。

特許文献１には、温度検出手段によって検出された温度が所定温度以上のときに負荷へ供給される電流を遮断するスイッチ回路が開示されている。このスイッチ回路では、温度検出手段からの信号に基づいて制御手段がスイッチを開放することによって、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）への制御信号の入力を遮断し、負荷へ供給される電流を遮断している。

特開平１０−１４５２０５号公報

しかしながら、特許文献１のスイッチ回路は、温度検出手段からの信号に基づいて制御手段がスイッチを開放することによって負荷へ供給される電流を遮断するものである。そのため、電流を遮断した後に、制御手段に何らかの異常が発生したりすると、負荷への電流の供給が再開されるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、負荷の異常時における電流遮断の確実性を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、ハイブリッド車両又は電動車両に搭載され、電源から負荷に供給ラインを通じて供給される電流を遮断可能な車両用安全装置であって、前記負荷の温度が第一設定温度に達したときに前記供給ラインを遮断状態とし、前記第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに前記供給ラインを通電状態に復帰させる第一遮断手段と、前記負荷の温度が前記第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに前記供給ラインを遮断状態として通電状態への復帰を不可とする第二遮断手段と、を備えることを特徴とする車両用安全装置が提供される。

本発明では、負荷の温度が第一設定温度に達すると、第一遮断手段が、電源から負荷に供給される電流が流れる供給ラインを遮断状態とする。そして、負荷の温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、第一遮断手段は、供給ラインを遮断状態から通電状態に復帰させる。また、負荷の温度が更に上昇して第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達すると、第二遮断手段が、供給ラインの電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。したがって、負荷の異常時における電流遮断の確実性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用安全装置が適用される車両用空調装置の構成図である。図２は、本発明の第一の実施の形態に係る車両用安全装置の回路図である。図３は、第一バイメタルスイッチの通電状態を示す断面図である。図４は、車両用空調装置の温水タンクの断面図である。図５は、電気ヒータの斜視図である。図６は、電気ヒータに対する第一バイメタルスイッチと第二バイメタルスイッチとの配置を説明する平面図である。図７は、本発明の第二の実施の形態に係る車両用安全装置の回路図である。図８は、本発明の参考例に係る車両用安全装置の回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第一の実施の形態）
以下、図１から図６を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る車両用安全装置１００について説明する。

まず、図１を参照して、車両用安全装置１００が適用される車両用空調装置１について説明する。

車両用空調装置１は、ハイブリッド車両（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）や電動車両（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）に搭載される空調装置である。車両用空調装置１は、空気導入口２ａを有する風路２と、空気導入口２ａから空気を導入して風路２に流すブロワユニット３と、風路２を流れる空気を冷却するとともに除湿するクーラユニット４と、風路２を流れる空気を暖めるヒータユニット５とを備える。

風路２には、空気導入口２ａから吸い込まれた空気が流れる。風路２には、車室外の外気と車室内の内気とが吸い込まれる。風路２を通過した空気は、車室内に導かれる。

ブロワユニット３は、軸中心の回転によって風路２に空気を流す送風装置としてのブロワ３ａを有する。ブロワユニット３は、車室外の外気を取り入れる外気取入口と車室内の内気を取り入れる内気取入口との開閉用のインテークドア（図示省略）を有する。ブロワユニット３は、外気取入口と内気取入口の開閉又は開度を調整し、車室外の外気と車室内の内気との吸込量を調整可能である。

クーラユニット４は、冷房用冷媒が循環する冷媒循環回路４ａと、電動モータ（図示省略）によって駆動されて冷媒を圧縮する電動コンプレッサ４ｂと、電動コンプレッサ４ｂによって圧縮された冷媒の熱を外部に放出して冷媒を凝縮させるコンデンサ４ｃと、凝縮した冷媒を膨張させて温度を下げる減圧弁４ｄと、膨張して温度が下がった冷媒によって風路２を流れる空気を冷却するエバポレータ４ｅとを有する。

ヒータユニット５は、冷媒が循環する冷媒循環回路５ａと、電動モータ（図示省略）によって駆動されて冷媒を循環させる電動ポンプ５ｂと、循環する冷媒から空気を除去する空気抜きタンク５ｃと、循環する冷媒を暖める電気ヒータ５ｄと、電気ヒータ５ｄによって暖められた冷媒が流通する温水タンク６と、電気ヒータ５ｄで暖められた冷媒によって風路２を流れる空気を暖めるヒータコア５ｅと、風路２を流れる空気のうちヒータコア５ｅに導かれる空気とヒータコア５ｅをバイパスする空気との流量を調整するミックスドア５ｆとを有する。

車両用空調装置１では、空気導入口２ａから風路２に導入された空気は、まず、ブロワ３ａによってクーラユニット４に導かれる。クーラユニット４では、風路２を流れる空気が、エバポレータ４ｅとの熱交換によって冷却されるとともに除湿される。

エバポレータ４ｅを通過した空気は、ミックスドア５ｆによって、ヒータコア５ｅに導かれる空気とヒータコア５ｅをバイパスする空気とに分けられる。ヒータコア５ｅに導かれた空気は、ヒータコア５ｅとの熱交換によって暖められる。そして、ヒータコア５ｅによって暖められた空気とヒータコア５ｅをバイパスした空気とが再び合流して、車室内に導かれる。このように、車両用空調装置１は、空気導入口２ａから風路２に導入された空気の温度と湿度とを調整して車室内に導く。

次に、図２及び図３を参照して、車両用安全装置１００，及び車両用安全装置１００が適用される電気回路１０について説明する。

図２に示すように、電気回路１０は、電源としての直流電源１１と、直流電源１１から供給される電流によって作動する負荷としての電気ヒータ５ｄとを備える。また、電気回路１０は、温水タンク６内の冷媒の温度を検出する水温センサ２３と、水温センサ２３が検出した冷媒の温度に基づいて電気ヒータ５ｄへの電流の供給を制御するコントローラ２５とを備える。

直流電源１１は、ハイブリッド車両や電動車両などに搭載される強電バッテリである。直流電源１１の出力電圧は、３０Ｖ以上の強電であり、ここでは３５０Ｖである。直流電源１１からの電流は、供給ライン１２を通じて電気ヒータ５ｄに供給される。直流電源１１に代えて、交流電源を電源として用いてもよい。

直流電源１１は、電気ヒータ５ｄとは異なる他の負荷としての電動コンプレッサ４ｂにも電流を供給する。この場合、電動コンプレッサ４ｂへの電流は、供給ライン１２における後述する電力ヒューズ３１の下流から分岐して供給される。

電気ヒータ５ｄは、通電することによって発熱するシーズヒータ又はＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータである。電気ヒータ５ｄは、コスト的には、シーズヒータであることが望ましい。電気ヒータ５ｄは、温水タンク６内に収装され、車両の暖房装置に用いられる冷媒を加熱する。

水温センサ２３は、温水タンク６内に収容される。水温センサ２３は、検出した冷媒の温度に応じた電気信号をコントローラ２５に送信する。

コントローラ２５は、冷媒の温度が適正な温度範囲よりも低い場合には、後述するＩＧＢＴ２０に制御電流を通電させて電気ヒータ５ｄに電流を供給するようにドライバ２０ａに指令を行う。一方、コントローラ２５は、冷媒の温度が適正な温度範囲よりも高い場合には、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断して電気ヒータ５ｄに電流を供給しないようにドライバ２０ａに指令を行う。このようにして、コントローラ２５は、冷媒の温度を所望の温度に調整している。

車両用安全装置１００は、電気ヒータ５ｄ自体の温度、又は温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合に、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給ライン１２を通じて供給される電流を遮断可能なものである。

なお、以下でいう各々の「設定温度」とは、「電気ヒータ５ｄ自体の温度、又は温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合の電気ヒータ５ｄの温度」を意味し、正常な暖房運転時の目標温度を意味するものではない。

車両用安全装置１００は、供給ライン１２に設けられるトランジスタとしてのＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）２０と、ＩＧＢＴ２０を制御する制御電流を切り換えるスイッチ手段としてのバイメタルスイッチ（第一バイメタルスイッチ）２２と、ＩＧＢＴ２０に制御電流（ＤＣ１２Ｖ）を供給する電源装置２４とを備える。

また、車両用安全装置１００は、供給ライン１２における電気ヒータ５ｄの上流と下流とを短絡可能な短絡ライン３０と、直流電源１１と短絡ライン３０との間の供給ライン１２に設けられる電力ヒューズ３１と、短絡ライン３０に設けられるバイメタルスイッチ（第二バイメタルスイッチ）３２とを備える。

ＩＧＢＴ２０は、制御電流が遮断されると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を遮断し、制御電流が通電すると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を通電させる。ＩＧＢＴ２０は、短絡ライン３０が短絡する位置と比較して電気ヒータ５ｄの近くの供給ライン１２に設けられる。ＩＧＢＴ２０には、短絡ライン３０が短絡したときには、直流電源１１からの電流が流れない。これにより、ＩＧＢＴ２０は、短絡ライン３０が短絡したときの大電流から保護される。

ＩＧＢＴ２０は、電気ヒータ５ｄの上流と下流とに一対設けられる。具体的には、一方のＩＧＢＴ２０は、供給ライン１２の電流の流れ方向において、短絡ライン３０の一端３０ａとの接点の下流かつ電気ヒータ５ｄの上流に設けられ、他方のＩＧＢＴ２０は、電気ヒータ５ｄの下流かつ短絡ライン３０の他端３０ｂとの接点の上流に設けられる。

ＩＧＢＴ２０は、制御電流が通電している場合には、供給ライン１２の電流の流れを許容する。一方、ＩＧＢＴ２０は、水温センサ２３からの電気信号に基づいてコントローラ２５が電源装置２４からの制御電流を遮断するようにドライバ２０ａに指令を行った場合、又はバイメタルスイッチ２２によって制御電流が遮断された場合には、その機能を停止して供給ライン１２の電流の流れを遮断する。

バイメタルスイッチ２２は、通常の状態で通電状態に切り換えられているノーマルクローズタイプである。バイメタルスイッチ２２は、通電状態に切り換えられたときにバイメタルスイッチ３２と比較して小さな電流を流す弱電側のバイメタルスイッチである。バイメタルスイッチ２２は、電気ヒータ５ｄと伝熱可能に接触する。バイメタルスイッチ２２は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達したときに制御電流を遮断し、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに制御電流を通電させる。バイメタルスイッチ２２は、一対設けられ、電源装置２４と各々のＩＧＢＴ２０との間にそれぞれ介装される。

第一設定温度は、温水タンク６内の冷媒の許容温度範囲の上限と比較して高い温度に設定される。これにより、バイメタルスイッチ２２は、コントローラ２５によるＩＧＢＴ２０の制御が正常に行われている場合には通電状態に維持される。一方、第二設定温度は、バイメタルスイッチ２２が制御電流を遮断してから温水タンク６内の冷媒の温度が充分に下がった場合の温度に設定される。例えば、第二設定温度は、温水タンク６内の冷媒の許容温度範囲の下限に設定される。

図３に示すように、バイメタルスイッチ２２は、臨界温度に達すると変形するディスク型のバイメタル２２ａと、バイメタル２２ａの変形によって軸方向に移動するピン２６と、ケーシング内に固定される固定接点２７ａと、ばね２８の付勢力によって固定接点２７ａに向けて付勢される可動接点２７ｂと、固定接点２７ａと可動接点２７ｂとの各々に接続される一対の端子２９とを備える。バイメタルスイッチ２２は、バイメタル２２ａの変形によって、電流の流れを遮断する開放状態と、電流の流れを許容する通電状態とに切り換えられる。

バイメタル２２ａには、電気ヒータ５ｄの発熱が直接的又は間接的に伝達される。バイメタル２２ａは、臨界温度よりも低い温度のときには下に凸の状態（図３に示す状態）であり、臨界温度に達すると上に凸の状態に変形する。このバイメタル２２ａの臨界温度が、第一設定温度に該当する。

バイメタル２２ａが臨界温度に達して上に凸の状態に変形すると、ばね２８によって付勢された可動接点２７ｂが固定接点２７ａから離間して通電不能な状態となる。これにより、バイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられ、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断される。

図２に示すように、短絡ライン３０は、供給ライン１２の電流の流れ方向において、電力ヒューズ３１の下流かつ電気ヒータ５ｄの上流に一端３０ａが接続され、電気ヒータ５ｄの下流かつ直流電源１１の上流に他端３０ｂが接続される。短絡ライン３０は、供給ライン１２に接続される一端３０ａと他端３０ｂとの間を接続する極めて抵抗の小さな導体である。換言すれば、短絡ライン３０が電気ヒータ５ｄの上流と下流とを短絡したときには、短絡ライン３０の抵抗は、電気ヒータ５ｄの抵抗よりも小さくなっている。

バイメタルスイッチ３２は、通常の状態で開放状態に切り換えられているノーマルオープンタイプである。バイメタルスイッチ３２は、通電状態に切り換えられたときにバイメタルスイッチ２２と比較して大きな電流を流す強電側のバイメタルスイッチである。バイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄと伝熱可能に接触する。バイメタルスイッチ３２の具体的な構成は、バイメタルスイッチ２２と同様であるため、ここでは説明を省略する。

バイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに通電状態に切り換えられる。短絡ライン３０は、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度未満の状態では短絡されていない。短絡ライン３０は、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達してバイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられることによって短絡状態となる。

第三設定温度は、バイメタルスイッチ３２のバイメタルの臨界温度である。第三設定温度は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達してバイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断して供給ライン１２を遮断状態とした後にオーバーシュートによって上昇する電気ヒータ５ｄの最大温度と比較して高い温度に設定される。そのため、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０が正常に作動している場合には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達することはない。

電力ヒューズ３１は、短絡ライン３０が短絡したときに瞬間的に流れる大電流（過電流）によって切断される。短絡ライン３０の抵抗は極めて小さいため、短絡ライン３０が短絡すると、電力ヒューズ３１には、短絡ライン３０の短絡前に電気ヒータ５ｄに流れていた電流と比較して大きな大電流（過電流）が流れる。電力ヒューズ３１は、直流電源１１から供給される電流によって、当該電流を供給するためのハーネス（図示省略）の発熱が許容温度を超える前に切断される。この許容温度は、ハーネスを構成する部品が損傷しない程度の温度に設定される。

電力ヒューズ３１は、ともに直流電源１１から電流が供給される電気ヒータ５ｄと電動コンプレッサ４ｂとで共用される。よって、電力ヒューズ３１が切断された場合には、電気ヒータ５ｄだけでなく、電動コンプレッサ４ｂへの電流の供給も停止される。

次に、図４から図６を参照して、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２との配置について説明する。

図４に示すように、温水タンク６は、冷媒が供給される供給通路６ａと、電気ヒータ５ｄによって加熱された冷媒を排出する排出通路６ｂと、電気ヒータ５ｄを内部に保持する保持部材７とを備える。温水タンク６を流通する冷媒は、例えば不凍液などの冷却水である。温水タンク６には、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とが取り付けられる。

図５に示すように、電気ヒータ５ｄは、複数の平行な発熱部５１と、両端に形成されて電源が供給される端子部５４とを有する。電気ヒータ５ｄは、発熱部５１が順に隣り合うように巻回される巻線形状に形成される。電気ヒータ５ｄは、隣り合う発熱部５１を有していれば、必ずしも巻線形状でなくてもよい。

発熱部５１は、断面が環状となるように形成される。ここでは、発熱部５１の断面は円形である。発熱部５１は、直線状に形成される直線部５３と、直線部５３の端部を隣り合う他の直線部５３に連結する曲線部５２とを有する。

図４に示すように、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とは、保持部材７との間で電気ヒータ５ｄの発熱部５１を挟み込むように温水タンク６の上部に取り付けられる。バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とは、温水タンク６の外部から内部に挿入され、温水タンク６の外部にボルト締結される。バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とは、ボルトの締結力によって、電気ヒータ５ｄに対して押圧される。

バイメタルスイッチ２２は、バイメタルスイッチ３２と比較して排出通路６ｂに近い位置に取り付けられる。一方、バイメタルスイッチ３２は、バイメタルスイッチ２２と比較して供給通路６ａに近い位置に取り付けられる。

温水タンク６に供給される冷媒は、供給通路６ａの近傍では、未だ電気ヒータ５ｄによって暖められていないため、比較的温度が低く、排出通路６ｂの近傍では、電気ヒータ５ｄによって暖められた後であるため、比較的温度が高い。電気ヒータ５ｄ自体の温度も同様に、供給通路６ａの近傍と比較して、排出通路６ｂの近傍の方が高い。このように、バイメタルスイッチ２２には、電気ヒータ５ｄの比較的温度の高い第一の部分の熱が伝達され、バイメタルスイッチ３２には、第一の部分と比較して温度の低い電気ヒータ５ｄの第二の部分の熱が伝達される。

これにより、弱電側のバイメタルスイッチ２２が、強電側のバイメタルスイッチ３２よりも先に切り換えられることとなる。よって、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられて電力ヒューズ３１が切断されるより先に、バイメタルスイッチ２２が遮断状態に切り換えられてＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断することができる。したがって、供給ライン１２の通電状態への復帰を可能とする安全回路を、通電状態への復帰を不可とする安全回路よりも先に動作させることができる。

なお、温水タンク６内の冷媒の流速が遅いほど、冷媒が電気ヒータ５ｄから奪う熱量は小さくなるため、電気ヒータ５ｄ自体の温度が高くなりやすくなる。一方、温水タンク６内の冷媒の流速が速いほど、冷媒が電気ヒータ５ｄからから奪う熱量が大きくなるため、電気ヒータ５ｄ自体の温度が低くなりやすくなる。したがって、バイメタルスイッチ２２,３２を電気ヒータ５ｄに接触させるに際し、温水タンク６内において、冷媒の流速の遅い部分にバイメタルスイッチ２２を配置し、この部分と比較して相対的に冷媒流速の早い部分にバイメタルスイッチ３２を配置してもよい。このようにバイメタルスイッチ２２,３２を配置することで、上記と同様の効果が得られる。

ちなみに、本実施形態では、供給通路６ａの近傍と比較して、排出通路６ｂの近傍の方が遅い。よって、バイメタルスイッチ２２は、温水タンク６の中で冷媒の流速が遅い部分に配置され、バイメタルスイッチ３２は、バイメタルスイッチ２２が配置される部分と比較して冷媒の流速が速い部分に配置される。

次に、主に図２を参照しながら、車両用安全装置１００の動作について説明する。

温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲内にある正常時には、バイメタルスイッチ３２は、短絡ライン３０の電流の流れを遮断する開放状態に維持される。また、バイメタルスイッチ２２は、ＩＧＢＴ２０に制御電流が通電する通電状態に維持される。よって、直流電源１１からの電流が電気ヒータ５ｄに供給され、電気ヒータ５ｄが発熱して温水タンク６を流通する冷媒が加熱される。

この状態から、電気ヒータ５ｄ自体の温度、又は温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合には、車両用安全装置１００が作動する。車両用安全装置１００では、以下に示す第一から第三の安全回路が三段階に作動して、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流を遮断する。

まず、温水タンク６内の冷媒が許容温度範囲を超えて上昇すると、水温センサ２３からコントローラ２５に冷媒の温度に応じた電気信号が送信される。コントローラ２５は、この電気信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０に制御電流を通電させないようにドライバ２０ａに指令を行う。よって、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。これが、第一の安全回路である。

ここで、例えば、何らかの異常によって温水タンク６内の冷媒の流通量が減少した場合には、電気ヒータ５ｄは、いわゆる空焚きの状態となる。この状態では、水温センサ２３が検出する冷媒の温度が上昇する前に、電気ヒータ５ｄ自体の温度が許容温度範囲を超えて上昇するおそれがある。

電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、バイメタルスイッチ２２が通電状態から開放状態に切り換えられる。これにより、コントローラ２５による制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。これが、第二の安全回路である。

その後、電気ヒータ５ｄの温度が下降して第二設定温度に低下した場合には、バイメタルスイッチ２２が開放状態から通電状態に切り換えられる。これにより、ＩＧＢＴ２０へ制御電流が通電して、供給ライン１２を通電状態に復帰させる。

このように、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、バイメタルスイッチ２２が、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断し、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断状態とする。そして、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、バイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を通電させ、供給ライン１２を遮断状態から通電状態に復帰させる。これにより、例えば、温水タンク６内の冷媒の流通量が一時的に減少して、その後もとに戻ったような場合には、再び電気ヒータ５ｄを用いて冷媒を加熱することが可能である。

なお、車両用安全装置１００では、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とは、それぞれ二つずつ設けられている。そのため、第二の安全回路では、一方のバイメタルスイッチ２２が何らかの異常によって開放状態に切り換えられなかった場合にも、他方のバイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられることによって補うことができる。つまり、第二の安全回路は、二重の安全回路である。

このとき、一方のバイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられる温度と比較して高い温度で開放状態に切り換えられるものを他方のバイメタルスイッチ２２として用いるなど、各々のバイメタルスイッチ２２の臨界温度を相違させてもよい。

バイメタルスイッチ２２は、上述したように、ノーマルクローズタイプである。これに代えて、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達したときに制御電流を通電させ、電気ヒータ５ｄの温度が第二設定温度に低下したときに制御電流を遮断するノーマルオープンタイプのバイメタルスイッチを用いてもよい。この場合には、ＩＧＢＴ２０に代えて、制御電流が通電すると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を遮断し、制御電流が遮断されると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を通電させるＩＧＢＴが用いられる。

更に、何らかの異常によって、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度を超えて上昇したときに、二つのバイメタルスイッチ２２がともに開放状態に切り換えられなかった場合や、バイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられたのにＩＧＢＴ２０が供給ライン１２の電流を遮断しなかった場合には、短絡ライン３０に設けられたバイメタルスイッチ３２が作動する。

具体的には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達すると、電気ヒータ５ｄの温度によってバイメタルが変形して、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられる。これにより、短絡ライン３０が短絡され、供給ライン１２に設けられた電力ヒューズ３１には、短絡による大電流が流れる。つまり、電力ヒューズ３１には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達したときに、意図的に過電流が流される。これにより、電力ヒューズ３１が切断されて、供給ライン１２の電流が遮断される。これが、第三の安全回路である。

このように、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度から更に上昇して第三設定温度に達すると、バイメタルスイッチ３２が短絡ライン３０を短絡し、過電流が流れることで電力ヒューズ３１を切断させ、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。

よって、電力ヒューズ３１が切断されることによって、例えＩＧＢＴ２０が何らかの異常によって直流電源１１からの電流を遮断できなかったとしても、直流電源１１からの電流を確実に遮断することができる。したがって、直流電源１１から電気ヒータ５ｄへ供給される電流の遮断の確実性を向上させることができる。

また、直流電源１１からは、供給ライン１２における電力ヒューズ３１の下流かつＩＧＢＴ２０の上流から分岐して、電動コンプレッサ４ｂへも電流が供給される。この場合、電気ヒータ５ｄ及び電動コンプレッサ４ｂが正常に作動している場合には、電力ヒューズ３１は切断されない。電力ヒューズ３１は、バイメタルスイッチ３２によって短絡ライン３０が短絡された場合や、電動コンプレッサ４ｂにおける短絡などの異常によって回路全体に過電流が流れた場合に切断されることとなる。

このように、電力ヒューズ３１を複数の負荷で共用することによって、各々に電力ヒューズを設ける場合と比較して、コストを抑えることができる。なお、電力ヒューズ３１として、車両のヒューズボックス内に設けられた電力ヒューズを用いてもよい。

また、本実施形態では、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０による電力遮断が、バイメタルスイッチ３２及び電力ヒューズ３１による電力遮断よりも先に起こるようになっている。したがって、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０による電力遮断が生じた時点では、電動コンプレッサ４ｂには電力供給がなされるので、クーラユニット４の機能を維持できる。例えば、クーラユニット４を稼働させつつ、電力遮断された電気ヒータ５ｄの予熱を利用して、除湿暖房を行うことができる。あるいは、クーラユニット４による冷房を行うこともできる。

なお、バイメタルスイッチ２２及びバイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄの温度に基づいて機械的に通電状態に切り換えられるものである。よって、短絡ライン３０を短絡させるための制御装置が不要であるため、コストを抑えることができるとともに、制御装置を用いた場合と比較して、作動の信頼性が向上する。

以上の第一の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、バイメタルスイッチ２２が、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断し、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断状態とする。そして、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、バイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を通電させ、供給ライン１２を遮断状態から通電状態に復帰させる。これにより、例えば、温水タンク６内の冷媒の流通量が一時的に減少して、その後もとに戻ったような場合には、再び電気ヒータ５ｄを用いて暖房を行うことが可能である。

また、電気ヒータ５ｄの温度が更に上昇して第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達すると、バイメタルスイッチ３２が短絡ライン３０を短絡し、過電流が流れることで電力ヒューズ３１を切断させ、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。

（第二の実施の形態）
以下、図７を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る車両用安全装置２００について説明する。なお、第二の実施の形態では、前述した第一の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

第二の実施の形態は、ＩＧＢＴ２０への制御電流を調整するドライバ２０ａを設ける代わりに、ＩＧＢＴ２０への制御電流を制御可能な電源装置２２１を備える点で、第一の実施の形態とは相違する。

電源装置２２１は、ＩＧＢＴ２０の制御電流（ＤＣ１２Ｖ）を供給する直流電源２２４と、制御電流の流れを制御するコントローラ２５と、コントローラ２５からの指令に基づいて制御電流を調整するアンプ２２６とを備える。

車両用安全装置２００では、温水タンク６内の冷媒が許容温度範囲を超えて上昇すると、水温センサ２３からアンプ２２６を介してコントローラ２５に冷媒の温度に応じた電気信号が送信される。コントローラ２５は、この電気信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０に制御電流を通電しないようにアンプ２２６を介して指令を行う。よって、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。

また、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、バイメタルスイッチ２２が通電状態から開放状態に切り換えられる。これにより、コントローラ２５がアンプ２２６を介して行う制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。

以上の第二の実施の形態では、第一の実施の形態と同様に、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とが、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断状態とする。そして、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とは、供給ライン１２を遮断状態から通電状態に復帰させる。

また、電気ヒータ５ｄの温度が更に上昇して第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達すると、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられて電力ヒューズ３１が切断され、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。したがって、電気ヒータ５ｄの異常時における電流遮断の確実性を向上させることができる。

（参考例）
以下、図８を参照して、本発明の参考例に係る車両用安全装置３００について説明する。なお、この参考例でもまた、前述した各実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。なお、同図では、図示を省略しているが、第一の実施の形態と同様に、直流電源１１は、電気ヒータ５ｄとは異なる他の負荷としての電動コンプレッサ４ｂにも電流を供給する。この場合、電動コンプレッサ４ｂへの電流は、供給ライン１２において電力ヒューズ３１とＩＧＢＴ２０との間から分岐して供給される。

この参考例は、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断するためにバイメタルスイッチ２２に代えて温度ヒューズ３２２を用いる点で、上述した各実施の形態とは相違する。

車両用安全装置３００は、電気ヒータ５ｄの温度の上昇によって切断される温度ヒューズ３２２を備える。

温度ヒューズ３２２は、一対設けられ、電源装置２２１のアンプ２２６と各々のＩＧＢＴ２０との間にそれぞれ介装される。温度ヒューズ３２２は、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合に切断される。

車両用安全装置３００では、温水タンク６内の冷媒の許容温度範囲を超えて上昇すると、水温センサ２３からアンプ２２６を介してコントローラ２５に冷媒の温度に応じた電気信号が送信される。コントローラ２５は、この電気信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０に制御電流が通電しないようにアンプ２２６を介して指令を行う。よって、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。

また、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、電気ヒータ５ｄの温度によって温度ヒューズ３２２が切断される。これにより、コントローラ２５による制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。

更に、何らかの異常によって、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度を超えて上昇したときに、二つの温度ヒューズ３２２がともに切断されなかった場合には、短絡ライン３０に設けられたバイメタルスイッチ３２が作動する。

具体的には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達すると、電気ヒータ５ｄの温度によってバイメタルが変形して、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられる。これにより、短絡ライン３０が短絡され、供給ライン１２に設けられた電力ヒューズ３１には、短絡による大電流が流れる。つまり、電力ヒューズ３１には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達したときに、意図的に過電流が流される。これにより、電力ヒューズ３１が切断されて、供給ライン１２の電流が遮断される。

以上の参考例では、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、温度ヒューズ３２２が切断されて、ＩＧＢＴ２０が、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断して通電状態への復帰を不可とする。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、上記の実施の形態では、負荷として電気ヒータ５ｄの温度を検出しいているが、これに代えて、電動モータなどの他の機器の温度を検出するようにしてもよい。この場合にも同様に、車両用安全装置１００，２００，及び３００は、異常時に直流電源１１からの電流を確実に遮断することができる。

１００車両用安全装置
１車両用空調装置
４クーラユニット
４ｂ電動コンプレッサ（他の負荷）
４ｅエバポレータ
５ヒータユニット
５ｄ電気ヒータ（負荷）
５ｅヒータコア
６温水タンク
１０電気回路
１１直流電源（電源）
１２供給ライン
２０ＩＧＢＴ（トランジスタ）
２２バイメタルスイッチ（第一バイメタルスイッチ）
２３水温センサ
２５コントローラ
３０短絡ライン
３１電力ヒューズ
３２バイメタルスイッチ（第二バイメタルスイッチ）

Claims

ハイブリッド車両又は電動車両に搭載され、電源から負荷に供給ラインを通じて供給される電流を遮断可能な車両用安全装置であって、
前記負荷の温度が第一設定温度に達したときに前記供給ラインを遮断状態とし、前記第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに前記供給ラインを通電状態に復帰させる第一遮断手段と、
前記負荷の温度が前記第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに前記供給ラインを遮断状態として通電状態への復帰を不可とする第二遮断手段と、を備えることを特徴とする車両用安全装置。
請求項１に記載の車両用安全装置であって、
前記第一遮断手段は、
前記供給ラインに設けられ、制御電流が遮断されるか又は通電することによって前記負荷へ供給させる電流を遮断するトランジスタと、
前記負荷の温度に応じて前記制御電流の遮断と通電とを切り換えるスイッチ手段と、を有することを特徴とする車両用安全装置。
請求項２に記載の車両用安全装置であって、
前記スイッチ手段は、前記負荷の温度が前記第一設定温度に達したときに前記制御電流を遮断し、前記負荷の温度が前記第二設定温度に低下したときに前記制御電流を通電させ、
前記トランジスタは、前記制御電流が遮断されると前記負荷へ供給される電流を遮断し、前記制御電流が通電すると前記負荷へ供給される電流を通電させることを特徴とする車両用安全装置。
請求項２に記載の車両用安全装置であって、
前記スイッチ手段は、前記負荷の温度が前記第一設定温度に達したときに前記制御電流を通電させ、前記負荷の温度が前記第二設定温度に低下したときに前記制御電流を遮断し、
前記トランジスタは、前記制御電流が通電すると前記負荷へ供給される電流を遮断し、前記制御電流が遮断されると前記負荷へ供給される電流を通電させることを特徴とする車両用安全装置。
請求項２から４のいずれか一つに記載の車両用安全装置であって、
前記スイッチ手段は、前記負荷の第一の部分の熱が伝達される第一バイメタルスイッチであり、
前記第二遮断手段は、前記負荷の第二の部分の熱が伝達される第二バイメタルスイッチを有し、
前記負荷の前記第二の部分は、前記第一の部分と比較して温度が低いことを特徴とする車両用安全装置。
請求項５に記載の車両用安全装置であって、
前記第二遮断手段は、
前記第二バイメタルスイッチが設けられ、前記供給ラインにおける前記負荷の上流と下流とを短絡可能な短絡ラインと、
前記電源と前記短絡ラインとの間の前記供給ラインに設けられる電力ヒューズと、を有し、
前記第二バイメタルスイッチは、前記負荷の温度が前記第三設定温度に達したときに前記短絡ラインを短絡させることを特徴とする車両用安全装置。
請求項６に記載の車両用安全装置であって、
前記電源からは、前記供給ラインにおける前記電力ヒューズの下流から分岐して、前記負荷とは異なる他の負荷にも電流が供給され、
前記電力ヒューズは、前記負荷と前記他の負荷とで共用されることを特徴とする車両用安全装置。
請求項７に記載の車両用安全装置であって、
前記負荷は、車両用空調装置に用いられる電気ヒータであり、
前記他の負荷は、前記車両用空調装置に用いられる電動コンプレッサであることを特徴とする車両用安全装置。
請求項１から８のいずれか一つに記載の車両用安全装置であって、
前記第三設定温度は、前記負荷の温度が前記第一設定温度に達して前記第一遮断手段が前記供給ラインを遮断状態とした後にオーバーシュートによって上昇する前記負荷の最大温度と比較して高い温度に設定されることを特徴とする車両用安全装置。
ハイブリッド車両又は電動車両に搭載され、電源から負荷に供給ラインを通じて供給される電流を遮断可能な車両用安全装置であって、
前記供給ラインに設けられ、制御電流が遮断されると前記負荷へ供給される電流を遮断し、前記制御電流が通電すると前記負荷へ供給される電流を通電させるトランジスタと、
前記負荷と伝熱可能に接触し、前記負荷の温度が第一設定温度に達したときに前記制御電流を遮断し、前記第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに前記制御電流を通電させる第一バイメタルスイッチと、
前記供給ラインにおける前記負荷の上流と下流とを短絡可能な短絡ラインと、
前記短絡ラインに設けられ、前記負荷と伝熱可能に接触し、前記負荷の温度が前記第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに前記短絡ラインを短絡させる第二バイメタルスイッチと、
前記電源と前記短絡ラインとの間の前記供給ラインに設けられる電力ヒューズと、を備えることを特徴とする車両用安全装置。
ハイブリッド車両又は電動車両に搭載され、電源から負荷に供給ラインを通じて供給される電流を遮断可能な車両用安全装置であって、
前記供給ラインに設けられ、制御電流が遮断されると前記負荷へ供給される電流を通電させ、前記制御電流が通電すると前記負荷へ供給される電流を遮断するトランジスタと、
前記負荷と伝熱可能に接触し、前記負荷の温度が第一設定温度に達したときに前記制御電流を通電させ、前記第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに前記制御電流を遮断する第一バイメタルスイッチと、
前記供給ラインにおける前記負荷の上流と下流とを短絡可能な短絡ラインと、
前記短絡ラインに設けられ、前記負荷と伝熱可能に接触し、前記負荷の温度が前記第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに前記短絡ラインを短絡させる第二バイメタルスイッチと、
前記電源と前記短絡ラインとの間の前記供給ラインに設けられる電力ヒューズと、を備えることを特徴とする車両用安全装置。