JP2015091199A - ヒューズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】故障車のスタータモータを起動させても、電流の流れを遮断しないヒューズシステムを提供すること。
【解決手段】電流の流れを遮断するヒューズと、前記ヒューズに直列接続するバッテリと、前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒューズシステムに関するものである。

エンジン始動源（モータ等）に電力を供給する主バッテリが放電する（バッテリ上がり）ことで、車両のエンジン始動が不能になる、という緊急事態に備えて、信頼性の高いエンジン始動救援が要求される。

図１に示す従来のヒューズシステムでは、救援車の専用接続端子と、故障車のバッテリポスト正極端子とをブースターケーブルにて接続し、故障車のスタータモータを起動させることにより、救援車の補機バッテリ（高電位）から故障車の主バッテリ（低電位）へ充電を行うことができる。

評価回路により、バッテリの電極に接続される正極端子の接続部分と、始動補助接触部分との間のスイッチを制御することで、異常電流を車載用電気機器に到達させない電気機器の保護機構が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

過熱出力を調整する制御ユニットとスイッチング素子により、可溶体ヒューズを制御し、電流回路を流れる電流が定格溶断電流を超える場合に、該ヒューズを利用して電流を遮断する車両用ヒューズエレメントが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−５００４９６号公報 特表２００１−５１６１２５号公報

救援車の補機バッテリにヒューズが直付けされている場合、故障車のスタータモータを起動させようとすると、大電流によりヒューズが切れ、電流は遮断される（図１参照）。

このため、故障車のスタータモータを起動させることができず、エンジン始動救援を行えないという問題がある。

上記課題に鑑み、故障車のスタータモータを起動させても、電流の流れを遮断しないヒューズシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一実施形態において、ヒューズシステムは、
電流の流れを遮断するヒューズと、
前記ヒューズに直列接続するバッテリと、
前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有することを特徴とする。

本実施の形態によれば、故障車のスタータモータを起動させても、電流の流れを遮断しないヒューズシステムを提供することができる。

従来のヒューズシステムの構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係るヒューズシステムの構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る電流波形の一例を示す図である。 第２の実施形態に係るヒューズシステムの適用例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
［ヒューズシステムの構成］
図２に、本実施の形態に係るヒューズシステムの概略構成の一例を示す。

ヒューズシステム１００は、ヒューズ１１０、バッテリ１２０、電流センサ１３０、車両衝突センサ１４０、制御回路１５０、を含む。制御回路１５０は、判定回路１５１、ＯＲ回路１５２を含む。

ヒューズ１１０、バッテリ１２０、電流センサ１３０は、この順番で直列接続される。従って、ヒューズ１１０に流れる電流とバッテリ１２０に流れる電流とは等しい。

バッテリ１２０の正極端子は、ヒューズ１１０の一方の端子に接続される。バッテリ１２０の負極端子は、電流センサ１３０の一方の端子に接続される。電流センサ１３０の他方の端子はアースされ（ボディアース）、例えば、電位はＧＮＤである。ヒューズ１１０の他方の端子は、例えば、サービス用のブースターケーブル接続端子（図示せず）に接続される。

ヒューズ１１０は、各回路、特に電源回路（バッテリ１２０、電流センサ１３０等を含む）を保護する。即ち、電流センサ１３０により異常電流（例えば、ヒューズの定格電流を超える電流）が検出された場合、ヒューズ１１０は、該回路に流れる異常電流（過大電流）を遮断し、該回路を保護する。ヒューズ１１０の定格電流は、ヒューズ１１０の種類により異なるため特に限定されない。

ヒューズ１１０は、制御回路１５０から出力される制御信号により制御される。ヒューズ１１０は、電流センサ１３０から出力される電流センサ信号、及び車両衝突センサ１４０から出力される車両衝突センサ信号、等に基づき生成される制御信号により制御される。

なお、ヒューズ１１０は、過大電流が流れることにより発生する熱で溶けて溶断される可溶体ヒューズ以外のものであれば、特定のヒューズに限定されない。電流の流れの遮断／非遮断を切り替えることができるものであれば、置き換えることが可能である。具体的には、リレー回路、コンデンサ、トランジスタ、スイッチング素子等、スイッチング機能を有するあらゆる回路や素子が挙げられる。

いずれの場合であっても、制御回路１５０を用いて、これらのスイッチング機能を有する回路や素子を適切に制御することで、電源回路及び電線等を異常電流から保護し、必要時に、電流の流れを遮断しないヒューズシステム１００を提供できる。該ヒューズシステム１００を、例えば、車両に搭載することで、加熱や発火という事故を防止することも可能である。

バッテリ１２０は、例えば、一般的に使用される１２Ｖの補機バッテリ等を用いることができる。

電流センサ１３０は、バッテリ１２０（ヒューズ１１０）に流れる電流を検出し、電流センサ信号を、制御回路１５０へ出力する。電流センサ信号は、バッテリ１２０に流れる電流、具体的には、流れる電流の大きさ、流れる電流の時間等に基づいて、電流センサ１３０により生成される。電流センサ１３０は、特に限定されるものではないが、例えば、シャント抵抗、ホール素子等を用いても良い。

図３に、電流センサ１３０により検出された検出電流の電流波形の模式図の一例を示す。縦軸は電流を、横軸は時間を表している。

図３（ａ）は、異常電流の電流波形を示している。電流は、所定の電流値（例えば、約１０００Ａ）以上で所定時間継続して流れている。電流波形は、略水平な直線となる。図３（ａ）の場合は、例えば、電源回路が完全ショートしている時を想定することができる。

図３（ｂ）も、異常電流の電流波形を示している。電流は、上昇と下降を交互に繰り返して所定時間継続して流れている。電流は、所定の電流値（例えば、約１００Ａ）で所定時間流れ、その後急激に上昇し、所定の電流値（例えば、約１０００Ａ）で所定時間流れ、その後急激に下降し、所定の電流値（例えば、約１００Ａ）で所定時間流れている。電流波形は、凹部と凸部とが交互に繰り返される形状となる。図３（ｂ）の場合は、例えば、電源回路が不完全ショートしている時を想定することができる。

図３（ｃ）は、異常電流ではない電流波形を示している。電流は、時間の経過に伴って、最大値（例えば、約１０００Ａ）から徐々に減少し、所定の電流値（例えば、約５００Ａ）へ収束して流れている。なお、収束とは、必ずしも１つの値を意味するものではなく、所定の電流値（収束値）付近の値を維持しながら、所定の範囲内で変動することも、収束の範疇に含むものとする。電流波形は、始めは、下に凸部を有する緩やかな曲線であるが、最終的に、略水平な直線となる。図３（ｃ）の場合は、例えば、故障車のスタータモータ始動救援を行う時を想定することができる。

図３（ａ）、及び図３（ｂ）の場合、制御回路１５０は、検出電流の電流波形に基づき、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させる。又、図３（ｃ）の場合、制御回路１５０は、検出電流の電流波形に基づき、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させない。

車両衝突センサ１４０は、車両の衝突を検知し、車両衝突センサ信号を、制御回路１５０へ出力する。車両衝突センサ信号は、車体に加えられた衝撃に基づいて、車両衝突センサ１４０により生成される。なお、車両の衝突とは、必ずしも、実際に車体に衝撃が加えられることのみを意味するものではなく、いずれ車体に衝撃が加えられること（車両の衝突の予知）も、その範疇に含むものとする。

ヒューズシステム１００において、車両衝突センサ１４０は、必須の構成要素ではないが、車両衝突センサ１４０を搭載することで、制御回路１５０は、車体に加えられる衝撃等も考慮して、ヒューズ１１０を制御することができる。つまり、制御回路１５０は、電流センサ１３０から出力される電流センサ信号に加えて、車両衝突センサ１４０から出力される車両衝突センサ信号に基づいても、ヒューズ１１０を制御することができる。従って、車両衝突センサ１４０を搭載することで、より高機能なヒューズシステム１００を実現することが可能になる。

制御回路１５０は、各センサから出力される信号（電流センサ信号、車両衝突センサ信号等）に基づき、ヒューズ１１０を制御する。制御回路１５０は、これらの信号に基づき、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させる、又は、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させない、という制御を行う。制御回路１５０は、判定回路１５１、ＯＲ回路１５２等を含んでおり、判定回路１５１は、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させるか否かの判定を行う。又、ＯＲ回路１５２は、電流センサ信号及び車両衝突センサ信号に基づき制御信号を生成し、出力する。

判定回路１５１は、例えば、図３（ａ）、及び図３（ｂ）の場合、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させるという判定を行う。該判定に基づき、ヒューズ１１０は、電流の流れを遮断する（異常電流が流れることを阻止する）。電源回路等は使用不可能になるが、ブースターケーブル接続端子とヒューズ１１０との間に異常電流が流れることはないため、電源回路、及び電線等は保護される。

判定回路１５１は、例えば、図３（ｃ）の場合、ヒューズ１１０に電流の流れを遮断させないという判定を行う。該判定に基づき、ヒューズ１１０は、電流の流れを遮断しない（適切な電流の流れを維持する）。電源回路等は使用可能であり、ブースターケーブル接続端子とヒューズ１１０との間には、適切な電流が流れるため、例えば、故障車のスタータモータ起動時等には、信頼性の高いエンジン始動救援を行うことができる。

なお、判定回路１５１には、不図示の制御回路が備えられていても良い。制御回路としては、特に限定されず、ＭＣＵ（Microcontroller）、ＭＰＵ（Microprocessor）、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いることができる。

ＯＲ回路１５２は、電流センサ信号、及び車両衝突センサ信号に基づき、制御信号を生成し、該制御信号をヒューズ１１０へ出力する。ヒューズ１１０は、該制御信号に基づき制御される。

例えば、電流センサ信号がオフ（異常電流を検出していない）、車両衝突センサ信号がオフ（衝突を検出していない）の場合、制御信号は、オフ（ヒューズ１１０は、電流の流れを遮断しない）になる。

又、例えば、電流センサ信号がオン（異常電流を検出している）、車両衝突センサ信号がオフ（衝突を検出していない）の場合、制御信号は、オン（ヒューズ１１０は、電流の流れを遮断する）になる。

又、例えば、電流センサ信号がオフ（異常電流を検出していない）、車両衝突センサ信号がオン（衝突を検出している）の場合、制御信号は、オン（ヒューズ１１０は、電流の流れを遮断する）になる。

又、例えば、電流センサ信号がオン（異常電流を検出している）、車両衝突センサ信号がオン（衝突を検出している）の場合、制御信号は、オン（ヒューズ１１０は、電流の流れを遮断する）になる。

ＯＲ回路１５２には、電流センサ信号の他に、車両衝突センサ信号も入力される。このため、ＯＲ回路１５２は、異常電流のみならず、車体に加えられる衝撃も考慮して、制御信号を生成することができる。

即ち、制御回路１５０は、判定回路１５１、及びＯＲ回路１５２を利用して、必要時には、ヒューズ１１０に流れる電流を遮断し、不必要時には、ヒューズ１１０に流れる電流を遮断しない。制御回路１５０は、電源回路のデッドショート時には、ヒューズ１１０に流れる電流を遮断する、故障車のエンジン始動救援時には、ヒューズ１１０に流れる電流を遮断しない等、様々な状況、ユーザーの使用用途に対応させて、ヒューズ１１０を高精度に制御することができる。

なお、サービス用のブースターケーブル接続端子は、例えば、車両のエンジンルーム内に搭載されるヒューズブロック（図示せず）に備えることが可能である。

本実施の形態に係るヒューズシステム１００によれば、必要時に電流の流れを遮断しない、高機能なヒューズシステム１００を実現することができる。

〈第２の実施の形態〉
［ヒューズシステム１００の応用］
本実施の形態では、第１の実施の形態に係るヒューズシステム１００を、故障車のエンジン始動救援に応用する場合の具体例について説明する。

図４に、救援車２００と故障車３００との間で行われる、エンジン始動救援の一例を示す。故障車３００（エンジン始動救援を必要とする車）のバッテリ３０１は、救援車２００のバッテリ１２０と比較して、低くなっている。故障車３００のバッテリ上がりを解消し、ヒューズシステム１００を搭載する救援車２００によって、故障車３００のエンジン始動救援を行う場合について説明する。

救援車２００は、ヒューズブロック２０１、ヒューズシステム１００等を含む。ヒューズブロック２０１には、正極端子２０２が備えられる。又、エンジンルームには、負極端子２０３が備えられる。なお、ヒューズブロック２０１は、救援車２００のエンジンルームに搭載され、ヒューズシステム１００は、救援車２００のラゲージルームに搭載される。

故障車３００は、バッテリ３０１、ヒューズブロック３０２、スタータモータ３０３等を含む。バッテリ３０１には、正極端子３０４が備えられる。スタータモータ３０３には、負極端子３０５が備えられる。

故障車３００のバッテリ３０１（主バッテリ）は、充電が必要なバッテリである。救援車２００のバッテリ１２０（補機バッテリ）は、故障車３００のバッテリ３０１の充電を行うためのバッテリである。

故障車３００の正極端子３０４は、正極用ブースターケーブル４００を介して、救援車２００の正極端子２０２と接続される。故障車３００の負極端子３０５は、負極用ブースターケーブル５００を介して、救援車２００のエンジンルームの負極端子２０３にてアースされる（ボディアース）。ボディアースされる負極端子２０３は、ボディの金属部分に備えられることが好ましい。なお、各ブースターケーブルの接続を行う際、イグニッションスイッチは、オフとしておくことが好ましい。

ここで、正極用ブースターケーブル４００、及び負極用ブースターケーブル５００の接続手順について説明する。誤った手順により接続を行うと、火花が飛ぶ等の危険性が高まるため、各ブースターケーブルの接続手順には、注意が必要である。以下の接続手順に従って、正極用ブースターケーブル４００、及び負極用ブースターケーブル５００を接続することが好ましい。

まず、故障車３００の正極端子３０４に、正極用ブースターケーブル４００の一端を接続する。

次に、救援車２００の正極端子２０２に、正極用ブースターケーブル４００の他端を接続する。

次に、救援車２００の負極端子２０３に、負極用ブースターケーブル５００の一端を接続する。

最後に、故障車３００の負極端子３０５に、負極用ブースターケーブル５００の他端を接続する。

接続が完了したら、救援車２００のエンジンをかけることにより、故障車３００のスタータモータ３０３を起動させる（エンジン始動救援）。これにより、故障車３００のバッテリ３０１が充電され、故障車３００のバッテリ上がりを解消することが可能になる。

正極用ブースターケーブル４００、及び負極用ブースターケーブル５００の太さ（径）は、適宜調整することが好ましい。各ブースターケーブルの径に依存して伝送される電力等は変化する。又、各ブースターケーブルを覆う被覆（絶縁）材料は、許容電圧、許容電流、耐熱特性、耐油特性、等を考慮して、適宜選定することが好ましい。

本実施の形態に係るヒューズシステム１００によれば、制御回路１５０によりヒューズ１１０を適切に制御することができるため、故障車３００のスタータモータを起動させても、ヒューズ１１０が切れることがない。つまり、高機能なヒューズシステム１００を救援車２００に搭載することで、信頼性の高いエンジン始動救援を行うことが可能になる。

又、本実施の形態に係るヒューズシステム１００を、故障車のエンジン始動救援のみならず、ユーザーの要求に適応させ、あらゆる用途に応用させることが可能である。これにより、安全性且つ信頼性の高い装置や機器の提供が可能になる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１００ ヒューズシステム
１１０ ヒューズ
１２０ バッテリ
１３０ 電流センサ
１４０ 車両衝突センサ
１５０ 制御回路
２０２ ブースターケーブル接続端子
４００，５００ ブースターケーブル

Claims (7)

1. 電流の流れを遮断するヒューズと、
   前記ヒューズに直列接続するバッテリと、
   前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、
   前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有するヒューズシステム。
2. 車両の衝突を検知する車両衝突センサを備え、
   前記制御回路は、前記車両衝突センサから出力される車両衝突センサ信号に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する、請求項１に記載のヒューズシステム。
3. 前記制御回路は、前記検出電流が異常電流である場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させる、請求項１又は２に記載のヒューズシステム。
4. 前記制御回路は、前記検出電流が、所定の電流値以上で所定時間継続して流れる場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させる、請求項１乃至３の何れか一項に記載のヒューズシステム。
5. 前記制御回路は、前記検出電流が、上昇と下降を繰り返して所定時間継続して流れる場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させる、請求項１乃至３の何れか一項に記載のヒューズシステム。
6. 前記制御回路は、前記検出電流が、時間の経過に伴って徐々に減少し、所定の電流値へ収束する場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させない、請求項１乃至５の何れか一項に記載のヒューズシステム。
7. ブースターケーブル接続端子を備え、
   前記接続端子と、前記ヒューズの一方の端子とは、接続される、請求項１乃至６の何れか一項に記載のヒューズシステム。

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