JP2021049851A - モジュール、車両用電力供給システム、電源分配ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】ヒューズを用いて負荷を保護すると共に、電線の細線化によって、重量を軽減することができる、モジュール、車両用電力供給システム、及び電源分配ボックスを提供する。【解決手段】車両用電力供給システム９００において、電源に接続された上流側電線１１０から複数の負荷２００へ電力を分配する複数の下流側電線３１０に設けられるモジュール８００であって、各下流側電線３１０に接続されたヒューズ３２０と、各下流側電線３１０に流れる電流の値を検出する電流検出手段４００と、当該電流の値と、下流側電線３１０の発煙特性Ｋとに基づいて、負荷２００への電力の供給を抑制すべきか否かを判断する電力抑制判定手段５００と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本願発明は、バッテリー等から各エリアの負荷に電源を分配する箇所に配置され、各負荷への電力を抑制するモジュール、車両用電力供給システム、及び電源分配ボックスに関する。

従来から、特許文献１に示すような、バッテリー等の電源から各種電装品等の負荷に電力を供給する車両用電力供給システムが知られている。この特許文献１に示す車両用電力供給システムは、オルタネータやバッテリー等の電源に接続されたメイン電源分配ボックスと、当該メイン電源分配ボックスの下流に接続されて、複数の負荷に電力を分配するサブ電源分配ボックスから構成されている。そして、前記メイン電源分配ボックス内には、電源に接続された上流側電線にリレーや半導体スイッチ等を設置しており、下流の負荷に異常電流が流れた際には、この異常電流を検知して、電力を遮断できるように構成されている。さらに、サブ電源分配ボックス内にも、各負荷に電力を分配する複数の下流側電線にヒューズが設置されており、下流の負荷に異常電流が流れた際には、ヒューズが溶断して、電力を遮断できるように構成されている。

また、下流側電線は、比較的小さな異常電流が流れ続けた際に、ヒューズが溶断するより前に発煙しないように、異常電流の全範囲において、下流側電線の発煙特性が、ヒューズの溶断特性を上回るように、太い電線を用いている。ところで、近年では、車両に搭載される各種電装品の増加や多機能化に伴って、負荷に接続されている下流側電線の本数が増加し、その重量も増している。そのため、下流側電線の細線化によって、重量を軽減することが望まれていた。また、ヒューズの替わりに、半導体スイッチを用いて電力を遮断することで、配線や負荷を保護する場合もあるが、半導体スイッチは、ヒューズと比べると、信頼性やコストの面で劣っていた。

特開２０１６−０６０４２６号

そこで、本願発明は、上記問題に鑑み、ヒューズを用いて負荷を保護すると共に、電線の細線化によって、重量を軽減することができる、モジュール、車両用電力供給システム、及び電源分配ボックスを提供する。

本願発明のモジュールは、車両用電力供給システムにおいて、電源に接続された上流側電線から複数の負荷へ電力を分配する複数の下流側電線に設けられるモジュールであって、各下流側電線に接続されたヒューズと、前記各下流側電線に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、当該電流の値と、前記下流側電線の発煙特性に基づいて、前記負荷への電力の供給を抑制すべきか否かを判断する電力抑制判定手段と、を備えることを特徴とする。

上記特徴によれば、電力抑制判定手段が、下流側電線に流れる電流の値と下流側電線の発煙特性とに基づいて、負荷への電力の供給を抑制できるため、例えば、下流側電線に流れる電流が比較的小さい異常電流であっても、下流側電線の発煙の危険性を認識し、下流側電線が発煙する前に、負荷への電力の供給を抑制して、下流側電線及び負荷を保護できる。その結果、下流側電線に、従来よりも細い電線を採用できる、つまり、下流側電線を細線化できることから、重量を軽減することが出来るのである。一方、比較的大きな異常電流が流れた場合は、ヒューズが溶断して電力の供給を遮断するので、下流側電線及び負荷を確実に保護できるのである。

さらに、本願発明のモジュールは、前記電流検出手段が、前記ヒューズの両端の電圧を測定し、前記ヒューズの抵抗値との関係により、前記電流の値を導出していることを特徴とする。

上記特徴によれば、電流検出手段は、ヒューズの両端の電圧から、間接的に電流値を得ることができる。そのため、車両用電力供給システムの仕様や設計に応じて、電流値の取得方法を変えることができ、利便性が高いのである。

さらに、本願発明のモジュールは、前記ヒューズの周囲の温度を測定する温度測定器が設けられ、前記電流検出手段は、前記温度測定器によって測定された前記温度を用いて、前記電流の値を導出することを特徴とする。

上記特徴によれば、ヒューズの抵抗値の温度依存性を補正して、より正確な電流値を導出することが出来る。

さらに、本願発明のモジュールは、前記ヒューズの抵抗値は、前記車両用電力供給システムに実際に実装される前記モジュールのヒューズの抵抗値を測定して得られたものであることを特徴とする。

上記特徴によれば、電流検出手段の設計段階で与えられたヒューズの抵抗値と、実装された実際のヒューズの抵抗値との誤差を抑えることができ、より正確な電流値を導出することが出来るのである。

さらに、本願発明のモジュールは、前記電力抑制判定手段は、前記電流の値に基づいて、前記下流側電線に発生したジュール熱を導出し、当該ジュール熱と前記下流側電線の発煙特性とに基づいて、前記負荷への電力の供給を抑制すべきか否かを判断することを特徴とする。

上記特徴によれば、ジュール熱は、電流値を二乗して積分したものに相当するため、電流値の細かい変動を平滑化して扱えることから、負荷への電力の供給を遮断すべきか否かの判断が行いやすいのである。

さらに、本願発明の車両用電力供給システムは、上記モジュールと、電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えた車両用電力供給システムであって、前記電力抑制判定手段は、前記負荷への電力の供給を抑制すべきと判断した場合、電力抑制情報を生成し、前記電力抑制判定手段に接続された電子制御ユニット（ＥＣＵ）へ送信し、当該電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、前記電力抑制判定手段から受信した電力抑制情報に基づいて、前記電源と前記上流側電線の間に接続された電力制御装置に、前記電源からの電力の供給を抑制するように指示する、又は、前記負荷側に電力の供給を抑制するように指示する、ことを特徴とする。

上記特徴によれば、各電力抑制判定手段からの情報（例えば、電力抑制情報）をＥＣＵによって一元的に処理することが出来ると共に、当該情報に基づいて、上流の電力制御装置側や、下流の負荷側で電力を選択的に遮断するという、より高度で包括的な処理が可能となる。これにより、近年の各種電装品の増加や多機能化に柔軟に対応することができるのである。

さらに、本願発明の電源分配ボックスは、車両用電力供給システムにおいて、電源に接続された上流側電線から複数の負荷へ電力を分配する複数の下流側電線と、当該下流側電線に設けられた上記モジュールと、を備える、ことを特徴とする。

上記特徴によれば、上記モジュールにより、下流側電線を細線化できることから、重量を軽減することが出来るのである。一方、比較的大きな異常電流が流れた場合は、ヒューズが溶断して電力の供給を遮断するので、下流側電線及び負荷を確実に保護できるのである。

上記のように、本願発明のモジュール、車両用電力供給システム、電源分配ボックスによれば、ヒューズを用いて負荷を保護すると共に、電線の細線化によって、重量を軽減することができる。

本願発明の車両用電力供給システムの概念図である。 本願発明の車両用電力供給システムの電流検出手段の概念図である。 本願発明の車両用電力供給システムの電力抑制判定手段の概念図である。 下流側電線を流れる電流値と、下流側電線の発煙特性及びヒューズの溶断特性との関係を表したグラフである。

１００ 電源
１１０ 上流側電線
２００ 負荷
３００ 電源分配ボックス
３１０ 下流側電線
３２０ ヒューズ
４００ 電流検出手段
５００ 電力抑制判定手段
９００ 車両用電力供給システム
Ｋ 発煙特性

以下に、本願発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で説明する実施形態における車両用電力供給システムの各構成等は、一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。

まず、図１に、本願発明の車両用電力供給システム９００の概念図を示す。この車両用電力供給システム９００は、車両等に搭載するものであり、車両に搭載されたオルタネータやバッテリー等の電源１００と、当該電源１００に接続された上流側電線１１０と、当該上流側電線１１０から複数の負荷２００Ａ〜負荷２００Ｘへ電力を分配する電源分配ボックス３００Ａとを備えている。さらに、上流側電線１１０には、電源分配ボックス３００Ａと同じ構成の複数の電源分配ボックス３００Ｂが任意に接続されている。また、電源１００と上流側電線１１０との間には、リレーや半導体スイッチ等の電力制御装置１２０が設けられている。さらに、負荷（２００Ａ〜２００Ｘ）側には、当該負荷に供給される電力を遮断又は制御できる半導体スイッチ等の電力制御装置が内蔵されている。

さらに、電源分配ボックス３００Ａ内部には、上流側電線１１０から各負荷（２００Ａから２００Ｘ）へ電力を分配する複数の下流側電線３１０Ａ〜下流側電線３１０Ｘが設けられている。そして、後述するヒューズ３２０Ａ、電流検出手段４００Ａ、及び電力抑制判定手段５００Ａを備える本願発明のモジュール８００Ａが、下流側電線３１０Ａに対して設けられている。このモジュール８００Ａのヒューズ３２０Ａは、上流側電線１１０から下流側電線３１０Ａへの分岐点３１１Ａの直下に接続されている。そのため、電源１００から供給される電力は、上流側電線１１０から下流側電線３１０Ａを介して負荷２００Ａに供給されており、負荷２００Ａに異常電流が流れた際は、ヒューズ３２０Ａの溶断部が溶断して電流を遮断し、負荷２００Ａ及び下流側電線３１０Ａを保護できるのである。同様に、各下流側電線（３１０Ｂから３１０Ｘ）に対しても、モジュール８００Ａと同じ構成のモジュール８００Ｂからモジュール８００Ｘがそれぞれ設けられている。そして、上流側電線１１０から各下流側電線（３１０Ｂから３１０Ｘ）への各分岐点（３１１Ｂから３１１Ｘ）の直下に、各モジュールのヒューズ３２０Ｂからヒューズ３２０Ｘが接続されており、ヒューズ３２０Ｂからヒューズ３２０Ｘのそれぞれは、対応する各負荷（２００Ａから２００Ｘ）及び各下流側電線（３１０Ｂから３１０Ｘ）を異常電流から保護出来るのである。

また、下流側電線３１０Ａには、電流検出手段４００Ａが接続されており、下流側電線３１０Ａに流れる電流の値を検出できる。具体的には、図２に示すように、電流検出手段４００Ａは電流測定器４１０Ａを備えており、下流側電線３１０Ａに流れる電流を直接測定して、電流値（ＩＡ）を得ている。また、電流検出手段４００Ａは、電圧測定器４２０Ａと、中央演算装置（ＣＰＵ）と記憶装置（メモリ）を有する演算処理装置４３０Ａとを備えている。そして、電圧測定器４２０Ａによって、ヒューズ３２０Ａの両端の電圧を測定することで、間接的に電流値を求めてもよい。詳しく説明すると、オームの法則により、電圧測定器４２０Ａによって測定された電圧（ＶＡ）を、記憶装置に記憶されているヒューズ３２０Ａの抵抗値（ＲＡ）によって割ることで、下流側電線３１０Ａに電流値（ＩＡ）を導出しているのである。つまり、

電流値（ＩＡ）＝電圧（ＶＡ）／抵抗値（ＲＡ） 式（１）

により、電流値（ＩＡ）は導出される。
なお、電流測定器４１０Ａが、電流測定器４１０Ａにより電流値（ＩＡ）を取得するのか、又は、電圧測定器４２０Ａによって測定された電圧から、電流値（ＩＡ）を間接的に取得するのかは、車両用電力供給システムの仕様や設計に応じて任意に決めることができる。

そして、この電流値（ＩＡ）は、後述するように電力抑制判定手段５００Ａに伝達され、電力抑制判定手段５００Ａが負荷２００Ａへの電力を抑制するか否かを判断することになる。なお、ヒューズ３２０Ａの抵抗値（ＲＡ）は電流検出手段４００Ａの設計段階で記憶装置に記憶されているが、これに限定されることはなく、製造段階で電源分配ボックス３００Ａに組付けられて実装された実際のヒューズ３２０Ａの抵抗値（ＲＡ）を計測し、この実際の抵抗値（ＲＡ）を記憶装置に書き込んで、電流値（ＩＡ）を導出する際に利用してもよい。これにより、電流検出手段４００Ａの設計段階で与えられたヒューズ３２０Ａの抵抗値と、製造段階で電源分配ボックス３００Ａに組付けられて実装された実際のヒューズ３２０Ａの抵抗値との誤差を抑えることができ、より正確な電流値（ＩＡ）を導出することが出来るのである。

また、図１に示すように、電源分配ボックス３００Ａ内に、電源分配ボックス３００Ａ内の温度を測定する温度測定器７００を設けてもよい。そして、温度測定器７００によって測定された電源分配ボックス３００Ａ内のヒューズ３２０Ａの周囲の温度に基づいて、電流検出手段４００Ａは、ヒューズ３２０Ａの温度依存性を補正し、さらに正確な電流値（ＩＡ）を求めることができる。具体的には、ヒューズ３２０Ａの抵抗値（ＲＡ）は、以下の式で求められる。

抵抗値（ＲＡ）＝初期抵抗値（Ｒ０）×（１ ＋ α × Δｔ） 式（２）

ここで、初期抵抗値（Ｒ０）とは、電流検出手段４００Ａの設計段階で与えられたヒューズ３２０Ａの抵抗値、または、製造段階で電源分配ボックス３００Ａに組付けられた実際のヒューズ３２０Ａの抵抗値のことである。
また、αは温度係数である。例えば、ヒューズ３２０Ａが亜鉛（Ｚｎ）で構成されている場合は、温度係数αは、４．２×１０^−３／℃となる。
また、Δｔは、温度測定器７００によって測定された温度（ｔｘ）が、初期抵抗値（Ｒ０）に対応する温度（ｔ０）から、どの程度変化したかを表すもので、Δｔ＝ｔｘ−ｔ０である。

そして、温度測定器７００によって測定された現在のヒューズ３２０Ａの周囲の温度（ｔｘ）を用いて、上記式（２）により、現在のヒューズ３２０Ａの抵抗値（ＲＡ）をより正確に導出する。更に、電圧測定器４２０Ａによって測定されたヒューズ３２０Ａの両端の電圧（ＶＡ）と、上記抵抗値（ＲＡ）を用いて、上記式（１）により、電流値（ＩＡ）を導出するのである。このように、ヒューズ３２０Ａの抵抗値（ＲＡ）は、ヒューズ３２０Ａの温度によって変化するため、上記式（２）によって、このヒューズ３２０Ａの抵抗値の温度依存性を補正して、より正確な電流値（ＩＡ）を導出することが出来るのである。なお、温度測定器７００は電源分配ボックス３００Ａ内に設置されて、ヒューズ３２０Ａの周囲の温度を測定しているが、これに限定されず、ヒューズ３２０Ａの温度を個別に直接測定してもよい。

また、下流側電線３１０Ａに異常電流が流れた際に、最も発熱する部分はヒューズ３２０Ａ自身であり、そのヒューズ３２０Ａの両端部付近の下流側電線３１０Ａが、最も発煙し易くなっている。そのため、温度測定器７００をヒューズ３２０Ａの両端部付近にも設置しておき、電力抑制判定手段５００Ａは、温度測定器７００によって測定された温度が、下流側電線３１０Ａが発煙する虞のある温度よりも高い場合は、負荷２００Ａへの電力を抑制すべきと判断してもよい。なお、下流側電線３１０Ａが発煙する虞のある温度（閾値）は、電力抑制判定手段５００Ａ内の記憶装置に記録されている。

また、電流検出手段４００Ａは、一定の時間（Ｔ）、電流値（ＩＡ）を測定し、当該電流値（ＩＡ）の移動平均値（ＩＡＴ）を求めてもよい。つまり、移動平均値（ＩＡＴ）は、一定の時間（Ｔ）の間の電流値（ＩＡ）を合計した値を、時間（Ｔ）で割ったものである。そして、この移動平均値（ＩＡＴ）は、後述するように電力抑制判定手段５００Ａに伝達され、電力抑制判定手段５００Ａが負荷２００Ａへの電力を抑制するか否かを判断することになる。なお、下流側電線（３１０Ｂから３１０Ｘ）のそれぞれにも、電流検出手段４００Ａと同じ構成の電流検出手段４００Ｂから電流検出手段４００Ｘが設けられている。

また、図１に示すように、下流側電線３１０Ａに対して電力抑制判定手段５００Ａが設けられており、電力抑制判定手段５００Ａは、電流検出手段４００Ａが検出した電流値に基づいて、負荷２００Ａに対する電力を抑制するか否かの判断を行う。図３に示すように、電力抑制判定手段５００Ａは、演算処理装置５１０Ａと通信部５２０Ａとを備えており、演算処理装置５１０Ａは、中央演算装置（ＣＰＵ）と記憶装置（メモリ）を備えている。そして、後述するように、演算処理装置５１０Ａが、負荷２００Ａに対する電力を抑制するべきであると判断すると、演算処理装置５１０Ａから、電力抑制情報が通信部５２０Ａへ渡され、通信部５２０Ａは、この電力抑制情報を、通信線ＣＡを介してＥＣＵ６００へ送信する。そして、ＥＣＵ（電子制御ユニット）６００は、電力抑制情報を受信すると、電力制御装置１２０によって電力を抑制すべきと判断し、第一通信線Ｅ１を介して電力制御装置１２０へ電力抑制情報を送信する。そして、電力制御装置１２０は、この電力抑制情報を受信すると、電源１００から上流側電線１１０への電力の供給を抑制するのである。一方、ＥＣＵ６００が、負荷２００Ａ側によって電力を抑制すべきと判断すると、第二通信線Ｅ２を介して負荷２００Ａへ電力抑制情報を送信する。そして、負荷２００Ａは、この電力抑制情報を受信すると、下流側電線３１０Ａから負荷２００Ａへ供給されている電力を抑制するのである。なお、電力を抑制することには、供給される電力を低く抑えることの他にも、電力の供給を遮断することや、後述するように、流側電線３１０Ａに流れる電流の値に基づいて、電力を抑えるように制御することが含まれる。また、電力抑制情報には、下流側電線３１０Ａに流れる電流の値を含むこともでき、当該電流の値を受信した電力制御装置１２０又は負荷２００Ａは、当該電流の値に基づいて、供給されている電力を制御することができる。また、このＥＣＵ６００は、車両に搭載された電気系統システムを制御するために、予め車両に搭載された既存のＥＣＵを利用してもよい。

なお、ＥＣＵ６００が、電力制御装置１２０によって電力を抑制すべきと判断する場合とは、例えば、電源１００側に過電流の原因がある場合などである。また、ＥＣＵ６００が、負荷２００Ａ側で電力の供給を抑制すべきと判断する場合とは、負荷２００Ａ側に過電流の原因があり、負荷２００Ａ以外の複数の負荷には問題がない場合などである。なお、ＥＣＵ６００は、中央演算装置（ＣＰＵ）と記憶装置（メモリ）を備えており、記憶装置（メモリ）に受信した電力抑制情報を記憶し、中央演算装置（ＣＰＵ）によって、電力制御装置１２０側又は負荷２００Ａ側のいずれかで電力を抑制するべきか判断している。

また、演算処理装置５１０Ａは、図４に示すように、電流値と、メモリに記憶されているヒューズ３２０Ａの溶断特性、又は、メモリに記録されている下流側電線３１０Ａの発煙特性との関係によって、負荷２００Ａに対する電力を抑制するか否かの判断を行う。なお、図４には、本願発明と従来技術の比較のために、従来技術で利用していた、下流側電線３１０Ａよりも太い電線の発煙特性も併記している。

図４には、下流側電線３１０Ａの発煙特性Ｋが示されている。この発煙特性Ｋは、下流側電線３１０Ａに、どの程度の時間、どの程度の電流が流れ続けると、下流側電線３１０Ａが発熱して発煙するのかを示したもので、発煙特性Ｋを境界にして上側領域では、下流側電線３１０Ａが発煙することを示している。また、図４には、ヒューズ３２０Ａの溶断特性Ｕが示されている。この溶断特性Ｕは、どの程度の時間、どの程度の電流が流れ続けると、ヒューズ３２０Ａが溶断するのかを示したもので、溶断特性Ｕを境界にして上側領域では、ヒューズ３２０Ａが溶断することを示している。

ここで、下流側電線３１０Ａに流れる電流と、発煙特性Ｋ及び溶断特性Ｕとの関係について説明する。図４に示すように、下流側電線３１０Ａに流れる電流が電流値Ａ１（発煙特性Ｋと溶断特性Ｕが交差する箇所）より大きい場合は、所定時間が経過すれば、発煙特性Ｋより下方に位置する溶断特性Ｕに従って、下流側電線３１０Ａが発煙するよりも先に、ヒューズ３２０Ａが溶断する。そのため、下流側電線３１０Ａが発煙することを防止すると共に、ヒューズ３２０Ａが溶断して下流側電線３１０Ａ又は負荷２００Ａを保護できるのである。一方、下流側電線３１０Ａ流れる電流が電流値Ａ１より小さい場合は、所定時間が経過すると、溶断特性Ｕより下方に位置する発煙特性Ｋに従って、ヒューズ３２０Ａが溶断するよりも先に、下流側電線３１０Ａが発煙してしまうので危険である。そこで、従来では、想定される電流値の全ての範囲において、発煙特性Ｋが発煙するよりも先に、ヒューズ３２０Ａが溶断して負荷２００Ａを保護できるようにする必要があった。そのため、従来では、図４に示すように、想定される電流値の範囲において、溶断特性Ｕよりも上方の位置にある発煙特性Ｋ’を備えた電線を使用していた。電線が、耐久性のある発煙特性Ｋ’を備えるということは、それだけ、電線が太くなり、さらに重量が重くなるということである。よって、従来のように、想定される電流値の全ての範囲において、ヒューズ３２０Ａのみによって負荷２００Ａを保護する場合は、必要以上に太くて重たい電線を使用しなければならなかった。

一方、本願発明のモジュール８００Ａでは、ヒューズ３２０Ａに流れる電流の値を検知できる電流検出手段４００Ａを備えており、電力抑制判定手段５００Ａは、電流検出手段４００Ａから電流値を受け取り、負荷２００Ａ及び下流側電線３１０Ａを保護するために、負荷２００Ａに対する電力を抑制するか否かの判断を行う。電流検出手段４００Ａから受け取る電流値は、上述した電流値（ＩＡ）、又は移動平均値（ＩＡＴ）となっている。

具体的には、電力抑制判定手段５００Ａの演算処理装置５１０Ａは、電流検出手段４００Ａから受け取った電流値が電流値Ａ２の場合、図４に示すように、電流値Ａ２は電流値Ａ１よりも小さいため、発煙特性Ｋが溶断特性Ｕよりも下方に位置しており、所定時間（Ｔ２）が経過すると、ヒューズ３２０Ａが溶断するよりも先に、下流側電線３１０Ａが発煙するので危険であると判断する。つまり、従来の電線より細い下流側電線３１０Ａの場合は、比較的小さい電流値Ａ２が、比較的に長い所定時間（Ｔ２）流れると、ヒューズ３２０Ａでは下流側電線３１０Ａの保護ができないのである。なお、この電流値Ａ２は、ヒューズ３２０Ａの定格電流Ａ０に近く、比較的小さな異常電流である。そのため、この電流値Ａ２は、比較的小さい電流なので、短い時間だけ流れる場合には下流側電線３１０Ａは発煙しないが、長い所定時間（Ｔ２）流れ続けると、下流側電線３１０Ａには熱が溜まり、やがて発煙してしまうのである。

そして、演算処理装置５１０Ａは、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制するべきであると判断し、電力抑制情報を通信部５２０Ａへ渡す。すると、通信部５２０Ａは、この電力抑制情報を、通信線ＣＡを介してＥＣＵ６００へ送信するのである。このように、電力抑制判定手段５００Ａは、電流値と発煙特性Ｋとに基づいて、下流側電線３１０Ａの発煙の危険性を認識し、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制するべきか否かの判断を行うことが出来る。その結果、下流側電線３１０Ａに、従来よりも細い電線を採用できる、つまり、下流側電線を細線化できることから、重量を軽減することが出来るのである。

なお、電力抑制判定手段５００Ａは、下流側電線３１０Ａに電流値Ａ２が流れている時間（Ｔ）を計測し、当該時間（Ｔ）が所定時間（Ｔ２）を超える前に、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制するべきであると判断している。また、電力抑制判定手段５００Ａは、下流側電線３１０Ａに電流値Ａ２が流れている時間（Ｔ）を計測しなくても、電流値Ａ２が流れ続けると、下流側電線３１０Ａが発煙する危険があると判断して、電流値Ａ２を検知した時点で、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制するべきであると判断してもよい。

一方、電力抑制判定手段５００Ａは、電流検出手段４００Ａから受け取った電流値がＡ３の場合は、図４に示すように、電流値Ａ３は電流値Ａ１よりも大きいため、所定時間（Ｔ３）が経過すると、下流側電線３１０Ａが発煙するよりも先に、ヒューズ３２０Ａが溶断するので、ヒューズ３２０Ａによって負荷２００Ａを安全に保護できると判断する。そして、電力抑制判定手段５００Ａは、ヒューズ３２０Ａによって電力が遮断されるので、電力制御装置１２０又は負荷２００Ａ側で電力の供給を抑制しなくてもよいと判断する。そのため、電力抑制情報は通信部５２０Ａへ渡されないのである。この電流値Ａ３は、電流値Ａ２よりも比較的大きな異常電流である。

また、電力抑制判定手段５００Ａは、以下のように、負荷２００Ａに対する電力を抑制するか否かの判断を行うことができる。例えば、電力抑制判定手段５００Ａは、電流検出手段４００Ａから受け取った電流値がＡ３の場合は、図４に示すように、所定時間（Ｔ３）が経過すると、ヒューズ３２０Ａが溶断すると判断できる。そのため、電力抑制判定手段５００Ａは、下流側電線３１０Ａに電流値Ａ３が流れている時間（Ｔ）を計測し、当該時間（Ｔ）が、ヒューズ３２０Ａが溶断する所定時間（Ｔ３）を超える前に、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制するべきであると判断し、電力抑制情報を通信部５２０Ａへ渡すのである。そのため、ヒューズ３２０Ａが溶断する前に、ＥＣＵ６００が電力制御装置１２０に電力を遮断又は制御させるか、又は、ＥＣＵ６００が負荷２００Ａ側で電力を遮断又は制御させて、負荷２００Ａを保護できる。その結果、下流側電線３１０Ａに異常な過電流が流れず、ヒューズ３２０Ａが溶断するのを防止でき、ヒューズ３２０Ａの取替え等の手間やコストを削減することができる。

なお、車両用電力供給システム９００では、ヒューズ３２０Ａを下流側電線３１０Ａに設けているので、電力抑制判定手段５００Ａでは対応できないような、極めて短い時間で大きな異常電流が発生した場合であっても、ヒューズ３２０Ａが即座に溶断するので、負荷２００Ａを確実かつ安全に保護できるのである。特に、車両用電力供給システム９００では、下流側電線３１０Ａの異常電流を遮断するために、構造が単純なヒューズ３２０Ａを利用している。構造が単純なヒューズ３２０Ａの方が、動作が安定しており、故障する可能性が低いため、負荷２００Ａを確実に保護できるからである。

このように、本願発明のモジュール８００Ａによれば、電力抑制判定手段５００Ａが、下流側電線３１０Ａに流れる電流の値と下流側電線３１０Ａの発煙特性とに基づいて、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制できるため、例えば、図４に示すように、当該電線に流れる電流が比較的小さい異常電流であっても、下流側電線３１０Ａの発煙の危険性を認識し、下流側電線３１０Ａが発煙する前に、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制して、下流側電線３１０Ａ及び負荷２００Ａを保護できる。その結果、下流側電線３１０Ａに、従来よりも細い電線を採用できる、つまり、下流側電線を細線化できることから、重量を軽減することが出来るのである。一方、比較的大きな異常電流が流れた場合は、ヒューズ３２０Ａが溶断して電力の供給を遮断するので、下流側電線３１０Ａ及び負荷２００Ａを確実に保護できるのである。

なお、図１では、各下流側電線のそれぞれに対して、モジュール８００Ａ〜モジュール８００Ｘが設けられているが、これに限定されず、モジュール８００Ａ〜モジュール８００Ｘを一つに統合したモジュールを設け、当該一つのモジュールと各下流側電線を接続してもよい。

なお、電力抑制判定手段５００Ａが、電流と発煙特性Ｋとの関係から、電力の供給を抑制するか否かを判断していたが、これに限定されない。例えば、負荷２００Ａ側の異常で負荷２００Ａ側の抵抗値が変動する場合などは、電流の値は、一定では無く、常に変化することもある。このように、電流の値が常に大きく変化する場合は、図４に示す電流と発煙特性Ｋとの関係から、電力の供給を遮断するか否かを判断することは難しい。

そこで、電力抑制判定手段５００Ａは、電流値（ＩＡ）から下流側電線３１０Ａに発生したジュール熱を求め、当該ジュール熱と発煙特性との関係から、電力の供給を抑制するか否かを判断してもよい。ジュール熱は、以下で示すように、電流値を二乗して積分したものに相当するため、電流値の細かい変動を平滑化して扱えることから、判断が行いやすいのである。

具体的には、下流側電線３１０Ａに発生したジュール熱（Ｑ）は、

によって求められる。電流値（ＩＡ）は下流側電線３１０Ａを流れる電流で、電流検出手段４００Ａによって測定されたもの、抵抗値（Ｒ）は下流側電線３１０Ａの抵抗値、時間（Ｔ）は電流値（ＩＡ）が流れている時間である。

そして、電力抑制判定手段５００Ａは、電流検出手段４００Ａから受け取った電流値（ＩＡ）から上記式（３）より、ジュール熱（Ｑ１）を求める。電力抑制判定手段５００Ａは、下流側電線３１０Ａに、どの程度のジュール熱が発生すると発煙する危険があるのかを示した発煙特性、すなわち、閾値（Ｑ０）を導出しており、上記式（３）で計算したジュール熱（Ｑ１）と閾値（Ｑ０）を比較する。そして、電力抑制判定手段５００Ａは、ジュール熱（Ｑ１）が閾値（Ｑ０）を超える場合は、下流側電線３１０Ａが発煙する危険性があるので、負荷２００Ａへの電力の供給を抑制するべきであると判断するのである。なお、電力抑制判定手段５００Ａは、上記判断において、下流側電線３１０Ａの発熱量を考慮しているが、これに限定されず、発熱量や放熱量等の様々な要素を複合して考慮してもよい。

なお、下流側電線３１０Ｂから下流側電線３１０Ｘのそれぞれに対しても、電力抑制判定手段５００Ａと同じ構成の電力抑制判定手段（５００Ｂから５００Ｘ）が設けられている。そして、電力抑制判定手段５００Ｂから電力抑制判定手段５００Ｘは、対応する負荷への電力を抑制すべきか否かを、上述した方法と同じ方法によって判断している。また、電力抑制判定手段５００Ｂから電力抑制判定手段５００Ｘのそれぞれと、ＥＣＵ６００とは、各通信線（ＣＢからＣＸ）で接続されており、各電力抑制判定手段（５００Ｂから５００Ｘ）のそれぞれから、ＥＣＵ６００へ電力抑制情報が送信される。そして、通信線ＣＡから通信線ＣＸは、電源分配ボックス３００ＡからＥＣＵ６００の間で統合線Ｄとして纏められて、ＥＣＵ６００に接続されている。

ところで、近年は、車両に搭載される各種電装品の増加や多機能化に伴って、車両システム内でデータ通信するための通信線（信号線）が増加すると共に、データの通信速度の向上が求められている。また、車両システム内で、各データを一箇所で統合的に制御して、より高度な処理を行うことも要求されている。そのため、本願発明の車両用電力供給システム９００でも、通信線（ＣＡからＣＸ）及び統合線Ｄは、車内ＬＡＮの標準インターフェース規格の一つであるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に従って構成してもよい。さらに、車両用電力供給システム９００でも、ＥＣＵ６００にＣＡＮを接続し、ＣＡＮからの情報（例えば、電力抑制情報）をＥＣＵ６００に処理させてもよい。

このように、本願発明の車両用電力供給システム９００によれば、各電力抑制判定手段５００からの情報（例えば、電力抑制情報）をＥＣＵ６００によって一元的に処理することが出来ると共に、当該情報に基づいて、上流の電力制御装置１２０側や、下流の負荷２００側で電力を選択的に抑制するという、より高度で包括的な処理が可能となる。これにより、近年の各種電装品の増加や多機能化に柔軟に対応できるのである。

また、図１に示す本願発明のモジュール８００Ａでは、電流検出手段４００Ａと電力抑制判定手段５００Ａが個別に設けられているが、これに限定されることはなく、電流検出手段４００Ａと電力抑制判定手段５００Ａの機能を一つに統合したマイコン等の装置を設けてよい。さらに、図１に示す本願発明の車両用電力供給システム９００では、電力抑制判定手段５００Ａは電源分配ボックス３００Ａ内に設けられているが、これに限定されることはない。例えば、電力抑制判定手段５００ＡをＥＣＵ６００に内蔵する、または、図４で説明した電力抑制判定手段５００Ａの処理を、ＥＣＵ６００に実行させることで、電力抑制判定手段５００Ａの機能をＥＣＵ６００に持たせてもよい。その場合は、電流検出手段４００Ａからの電流値等の情報は、通信線ＣＡを介してＥＣＵ６００に送られることになる。同様に、電力抑制判定手段５００Ｂから電力抑制判定手段５００Ｘも、ＥＣＵ６００に内蔵するか、電力抑制判定手段５００Ｂから電力抑制判定手段５００Ｘが行っていた処理を、ＥＣＵ６００に実行させてもよい。

また、本願発明のモジュール、電力分配ボックス、及び車両用電力供給システムは、上記の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。

Claims (7)

1. 車両用電力供給システムにおいて、電源に接続された上流側電線から複数の負荷へ電力を分配する複数の下流側電線に設けられるモジュールであって、
   各下流側電線に接続されたヒューズと、
   前記各下流側電線に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
   当該電流の値と、前記下流側電線の発煙特性に基づいて、前記負荷への電力の供給を抑制すべきか否かを判断する電力抑制判定手段と、を備えることを特徴とするモジュール。
   
2. 前記電流検出手段は、前記ヒューズの両端の電圧を測定し、前記ヒューズの抵抗値との関係により、前記電流の値を導出していることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
   
3. 前記ヒューズの周囲の温度を測定する温度測定器が設けられ、
   前記電流検出手段は、前記温度測定器によって測定された前記温度を用いて、前記電流の値を導出することを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
   
4. 前記ヒューズの抵抗値は、前記車両用電力供給システムに実際に実装される前記モジュールのヒューズの抵抗値を測定して得られたものであることを特徴とする請求項２又は３に記載のモジュール。
   
5. 前記電力抑制判定手段は、前記電流の値に基づいて、前記下流側電線に発生したジュール熱を導出し、当該ジュール熱と前記下流側電線の発煙特性とに基づいて、前記負荷への電力の供給を抑制すべきか否かを判断することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモジュール。
   
6. 請求項１から５のいずれかに記載のモジュールと、電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えた車両用電力供給システムであって、
   前記電力抑制判定手段は、前記負荷への電力の供給を抑制すべきと判断した場合、電力抑制情報を生成し、前記電力抑制判定手段に接続された電子制御ユニット（ＥＣＵ）へ送信し、
   当該電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、前記電力抑制判定手段から受信した電力抑制情報に基づいて、前記電源と前記上流側電線の間に接続された電力制御装置に、前記電源からの電力の供給を抑制するように指示する、又は、前記負荷側に電力の供給を抑制するように指示する、ことを特徴とする車両用電力供給システム。
   
7. 車両用電力供給システムにおいて、電源に接続された上流側電線から複数の負荷へ電力を分配する複数の下流側電線と、
   当該下流側電線に設けられた請求項１から５のいずれかに記載のモジュールと、を備えたことを特徴とする電源分配ボックス。

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