JP2022133241A - 接触器、集積回路、電流の流れを遮断する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気車両またはハイブリッド車両のバッテリを選択的に電気負荷に／から接続し、切断するための接触器、集積回路及び電流の流れを遮断する方法を提供する。【解決手段】２つの接触器の主スイッチは、アクチュエータによって駆動される可動部を有し、導電体部分を通って流れる一次電流を測定するための磁気センサと、当該磁気センサに、かつ、当該アクチュエータに接続されたコントローラは、スイッチを開放するためのコマンドを受信し４０７、アクチュエータを動作させ４０８、主スイッチが実際に開放されているかどうかを検出し４１０、スイッチが開放されていない場合にヒューズを溶断する４００ように構成されている。【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、概して、電力回路の分野に関し、より具体的には、電気車両またはハイブリッド車両のバッテリを選択的に電気負荷に／から接続し、切断するための接触器、集積回路、および電流の流れを遮断する方法に関する。

電気車両（ＥＶ）またはハイブリッド車両（ＨＶ）のモータは、約２００ボルト～約８００Ｖ、またはさらにそれを超える範囲の電圧を提供するバッテリによって電力供給され得る。バッテリは、電流ピークを最大３０００アンペアまたはさらにそれを超えるものとした、最大約１５００アンペアの大きさを有する電流を提供することが可能であり得る。言うまでもなく、そのような車両の電力回路は、乗客に潜在的な脅威をもたらす。安全上の理由から、電力回路および／またはバッテリ自体の不具合を迅速に検出して修復すべきであり、例えば、不具合には、５ｍｓ以内に検出する必要のあるものがある。

そのような車両では、典型的には、通常の状況下で、接触器を使用して、電気モータに／から、または充電回路に／から、バッテリを選択的に接続し、切断する。電力回路は、緊急の場合に、例えば衝突の場合に、回路を開放するためのヒューズをさらに含み得る。

特許文献１（ＵＳ２０１４／２９２１０９（Ａ１））は、電気車両（ＥＶ）またはハイブリッド車両（ＨＶ）で使用するための電流センサを含む接触器装置を記載している。

改善または代替の余地が、常にある。

米国特許出願公開第２０１４／２９２１０９号明細書

本発明の実施形態の一目的は、電気車両またはハイブリッド車両、特に電気自動車および／またはハイブリッド自動車で使用するための接触器を提供することである。

本発明の実施形態の一目的は、そのような接触器を含む電力回路、およびそのような電力回路を含む電気車両を提供することである。

本発明の実施形態の一目的は、そのような接触器を通って流れる電流を遮断する方法を提供することである。

本発明の実施形態の一目的は、そのような方法を実行するための集積回路を提供することである。

本発明の実施形態の一目的は、スイッチを有し、電流を測定し、その電流を遮断することがさらに可能である接触器を提供することである。

本発明の実施形態の一目的は、（電流の流れを止めることができるという点で）改善された信頼性を有し、かつ／または改善された寿命を有し、好ましくは両方を有する、接触器を提供することである。

本発明の実施形態の一目的は、そのような接触器を含む電力回路を提供することであり、この電力回路は、改善された安全性を提供し、かつ／または改善された寿命を有し、好ましくはその両方を有する。

本発明の実施形態の一目的は、そのような方法をより速く、かつ／またはより効率的に、かつ／またはより確実に実行するための集積回路を提供することである。

これらおよび他の目的は、接触器によって、電力回路によって、接触器を通って流れる電流を遮断する方法によって、および本発明の実施形態による集積回路によって、達成される。

第１の態様によれば、本発明は、接触器であって、第１の電力端子と、第２の電力端子と、第１の電力端子と第２の電力端子との間に電気的に接続されており、直列に接続された少なくとも３つの要素：導電体部分、主スイッチ（本明細書では、「高電圧スイッチ」または「ＨＶスイッチ」とも称される）、およびヒューズを含む、サブ回路であって、主スイッチが、アクチュエータによって駆動される可動部を含む、サブ回路と、導電体部分を通って流れる一次電流（本明細書では、「高電圧電流」または「ＨＶ電流」とも称される）を測定するように構成された磁気センサと、導電体部分を通って流れる当該一次電流を測定するために当該磁気センサに通信可能に接続されており、当該スイッチを選択的に開閉するための当該アクチュエータに動作可能に接続された、コントローラと、を含み、接触器が、主スイッチが実際に開放されているか、または閉鎖されているかどうかを検出するための検出手段をさらに含み、コントローラが、（ｉ）一次電流を測定し、過電流状態が発生したかどうかを検出し、過電流状態が検出された場合に、ステップｉｉ）を続行し、そうでない場合に、ステップｉ）を繰り返し、（ｉｉ）アクチュエータを動作させて、主スイッチを開放し、（ｉｉｉ）主スイッチが実効的に開放されているかどうかを検出し、主スイッチが依然として閉鎖されている（例えば、時間間隔Δｔ後）ことが検出された場合に、ヒューズを溶断するように構成されている、接触器である。

時間間隔Δｔは、事前定義された時間間隔であってもよいし、測定されたＨＶ電流の関数として（例えば、ルックアップテーブルを使用して）計算されてもよい。この期間は、ＨＶ電流の測定の後に１回のみ判定されてもよいし、（進行中のＨＶ電流測定値に基づいて）動的に調整されるか、または更新されてもよい。

「第１の電力端子」は、バッテリに（直接的に、または間接的に）接続されるか、または接続可能であってもよい。「第２の電力端子」は、電気モータに（直接的に、または間接的に）接続されるか、または接続可能であってもよい。

利点は、磁気センサが非接触様式で一次電流を測定することができることである。これにより、磁気センサは、（相対的な）低電圧（例えば、最大４８ボルト）で動作することが可能になる。

主要な利点は、接触器が、当該検出手段を使用してスイッチが実効的に開放されているか閉鎖されているかにかかわらず、外部デバイスと通信する必要なく、かつ磁気センサからの測定値に依存しない様式で、自身を検出することができることであり、この理由は、これにより、フィードバックループが短縮され、ひいては、ヒューズを溶断することを必要としないで、アクチュエータを使用してスイッチを開放する試行を行うことができる余分な時間が提供されるからである。すなわち、換言すると、この接触器の利点は、（例えば、ＨＶ電流が特定の値よりも低い特定の状態下で）、まず可逆的な様式でスイッチを開放しようとすることができることであり、このことは、他のデバイス（例えば、外部プロセッサ）との通信に起因して貴重な時間が失われるとすれば、可能でない可能性がある。通信ループまたは意思決定ループを短縮することによって、不十分な時間のためにヒューズを溶断する必要がある確率を低減することができる。

利点は、「検出手段」が、磁気センサによって実行される電流測定とは独立した様式で内部診断を実行するための方法を提供することである。すなわち、換言すると、利点は、スイッチを閉ループ様式（すなわち、フォワード動作に加えてフィードバック）で動作させることができることである。このようにして、接触器の信頼性を高めることができ、この接触器が使用される電力システムの安全性を改善することができる。

過電流状態の検出は、測定されたＨＶ電流を事前定義された値と比較することを含んでもよいし、古典的なＩ２Ｔ（アンペア二乗秒）手法を含むか、またはそれに基づいてもよい。

「第１の電力端子」は、バッテリに（直接的に、または間接的に）接続されるか、または接続可能であってもよい。「第２の電力端子」は、電気モータまたは二相もしくは三相コンバータに（直接的に、または間接的に）接続されるか、または接続可能であってもよい。

利点は、ヒューズが主スイッチと直列に接続されていることであり、この理由は、これにより、主スイッチが開放されなくても、ＨＶ電流を遮断できるようになるからである。

「過電流状態を検出する」ステップは、測定された電流を事前定義された閾値と比較することを含んでもよい。

「過電流状態を検出する」ステップは、経時的にＩ２Ｔ値（アンペア二乗秒）を計算することと、この値を事前定義された閾値と比較することと、を含んでもよい。

実施形態では、コントローラは、ａ）磁気センサを使用して、導電体部分を通って流れる一次電流を繰り返し（例えば、周期的に）測定し、ｂ）（例えば、周期的に）測定された一次電流に基づいて、過電流状態が発生したかどうかを検出し、過電流が発生したことが検出された場合に、ステップｃ）を続行し、ｃ）例えば測定された電流値の関数としての、主スイッチを開放するために利用可能な期間（例えば、Δｔａｖ）を判定し、ｄ）利用可能な期間（Δｔａｖ）と主スイッチを開放するために必要な期間（Δｔｒｅｑ）とを比較し、利用可能な期間が必要な期間よりも小さい場合に、ステップｇ）を続行し、そうでない場合に、ステップｅ）を続行し、ｅ）アクチュエータを動作させて、主スイッチを開放し、ｆ）検出手段を使用して、主スイッチが利用可能な期間（Δｔａｖ）内に実効的に開放されているかどうかを検出し、利用可能な期間（Δｔａｖ）後に主スイッチが依然として閉鎖されている場合に、ヒューズを溶断するように構成されている。

上述したように、スイッチの開放は、（少なくとも）外部プロセッサ（例えば、ＥＣＵ）からの対応するコマンドの受信によって、トリガされ得るか、トリガされることとなる。

実施形態では、コントローラは、外部プロセッサに接続可能な少なくとも１つの通信ポートを有し、コントローラは、スイッチを閉鎖するためのコマンド、スイッチを開放するためのコマンド、ヒューズを溶断するためのコマンドからなる群から選択される少なくとも１つのコマンドを受信するようにさらに構成されており、コントローラは、（ｘ）スイッチを閉鎖するためのコマンドを受信すると、アクチュエータを動作させて、主スイッチを閉鎖すること、（ｙ）スイッチを開放するためのコマンドを受信すると、ステップｉｉ）およびｉｉｉ）を実行すること、（ｚ）ヒューズを溶断するためのコマンドを受信すると、ヒューズを溶断すること、のうちの少なくとも１つを実行するようにさらに構成されている。

いくつかの実施形態では、ステップｉｉ）およびｉｉｉ）を実行することは、ステップａ）およびステップｃ）～ｇ）を実行することによって実行されてもよい。

実施形態では、接触器は、少なくとも６０アンペア（または少なくとも７５アンペア、または少なくとも１００アンペア、または少なくとも１２５アンペア）の電流を伝導することが可能であり、接触器は、最大４８ボルト（または最大３６Ｖ、または最大２４Ｖ、または最大１２Ｖ）の電圧電源を受け取るための第３および第４の電力端子をさらに含む。

この電圧は、本明細書では「低電圧電源」と称される。この低電圧は、車両のモータに電力供給することを意図しないが、制御回路機構に電力供給することを意図した第２のバッテリによって供給されてもよい。少なくとも、コントローラ、アクチュエータ、検出手段、および磁気センサは、低電圧電源によって電力供給される。

高電圧領域と低電圧領域とは、ガルバニック分離されている。好ましくは導電体部分の極近傍に物理的に位置するが、そこからガルバニック分離された磁気センサを使用する利点は、この磁気センサにより、低電圧領域内の回路機構が、高電圧領域に、すなわち導電体部分を通って流れる電流を測定することが可能になるという点にある。

実施形態では、ヒューズは、パイロヒューズもしくはスクイブであるか、またはパイロヒューズもしくはスクイブを含む。

実施形態では、アクチュエータは、コイルと、当該コイルに対して可動である要素と、を含む。アクチュエータは、スイッチを開放するために付勢されたばね（ＮＯタイプ）、またはスイッチを閉鎖するために付勢されたばね（ＮＣタイプ）をさらに含んでもよい。

実施形態では、コントローラは、コイルを通って流れる二次電流を測定するようにさらに構成されており、コントローラは、磁気センサから取得された信号に基づいて、かつ二次電流を考慮して、一次電流を判定するようにさらに構成されている。

磁気センサ自体から取得された信号は、例えば、一次電流値から、事前定義された定数を乗算した二次電流値を減算することによって、磁気センサの位置でコイルによって生成される磁場に対して補正されてもよい。このようにして、コンパクトな設計を同時に可能にしながら（磁気センサとコイルとは互いに比較的近接していてもよく、磁気シールドが絶対に必要なわけではない）、導電体部分を通って流れる電流を精度よく測定することができる。

実施形態では、検出手段は、作動手段を通って流れる電流を測定するように構成されたシャント抵抗器を含み、コントローラは、シャント抵抗器を通って、かつコイルを通って流れる電流を判定するために、このシャント抵抗器にわたる電圧を測定するようにさらに構成されており、コントローラは、このシャント抵抗器を通って流れる電流を繰り返し（例えば、周期的に）サンプリングし、それによって電流波形を取得するように、かつ可動要素の移動を示す特性を検出するために、この電流波形を分析するようにさらに構成されている。

実施形態では、検出手段は、可動要素の位置を検出するための位置センサ（例えば、例えば永久磁石によって放出される磁場に基づく、磁気位置センサ）を含み、コントローラは、可動要素の位置を判定するために当該位置センサに接続されており、それによってスイッチのステータス（すなわち、開放または閉鎖）を判定する。

実施形態では、磁気センサは、当該導電体部分の近傍に配置されており、かつ当該導電体部分を通って流れる電流によって生成される磁場成分を測定するように構成された、少なくとも１つの水平ホール素子、または少なくとも１つの垂直ホール素子、または少なくとも１つの磁気抵抗素子を含む。

この実施形態では、コントローラは、導電体部分を通って流れる電流を、測定された磁場成分に比例するものとして判定してもよい。

外部擾乱場からの、またはアクチュエータコイルからの影響を低減するために、磁気センサの近傍に磁気シールドが提供されてもよい。

実施形態では、磁気センサは、互いに離間し、平行に配向され、磁場差分または磁場勾配を測定するように構成された、少なくとも２つの水平ホール素子または少なくとも２つの垂直ホール素子を含む。

この実施形態では、コントローラは、導電体部分を通って流れる電流を磁場差分または磁場勾配に比例するものとして判定し得る。磁場勾配を利用する利点は、磁場擾乱場を低減することができることである。

実施形態では、接触器は、磁気センサの温度を測定するために、磁気センサの近傍に取り付けられた（例えば、同じ半導体基板上に集積された）温度センサをさらに含み、コントローラは、磁場値を電流値に変換するときに磁気センサの温度を考慮するようにさらに構成されている。（例えば、温度補正を実行するため）。このようにして、信号の精度をさらに改善することができる。

実施形態では、接触器は、コントローラに接続された加速度計および／またはジャイロスコープをさらに含み、コントローラは、当該加速度計および／または当該ジャイロスコープから取得された信号に基づいて、異常状態（例えば、衝突が発生した、または車両が橋から落下した後に上下逆に配向されるなど）を判定するようにさらに適合されており、コントローラは、例えば特定のパラメータ（例えば、加速度パラメータまたは配向パラメータ）を分析することによって、異常状態が検出された場合に、主スイッチを自律的に開放し、かつ／またはヒューズを溶断するようにさらに構成されている。

実施形態では、コントローラは、集積半導体デバイスに実装されており、磁気センサもまた、当該半導体デバイスに集積されており、（例えば、リードフレーム上の別個のコンポーネントとして同じパッケージ化されたデバイスに、またはコントローラと同じシリコン基板上に集積されている）、アクチュエータは、第２のスイッチと直列に接続されたコイルを含み、検出手段は、当該コイルと直列に接続されたシャント抵抗器を含み、コントローラは、当該シャント抵抗器にわたる第１の電圧をサンプリングするように、かつ当該コイルにわたるか、または当該コイルと当該シャント抵抗器との直列接続にわたる第２の電圧をサンプリングするように、かつ第１および第２の電圧サンプルに基づいて主スイッチのステータスを判定するように構成されており、コントローラは、主スイッチを動作させるためのアクチュエータを制御するための第１の出力を有し、コントローラは、ヒューズを溶断するための第２の出力を有する。

コントローラは、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、タイマと、クロック回路と、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュ）と、ＰＷＭモジュールなどをさらに含んでもよい。

別の態様によれば、本発明はまた、電力を提供するための電気バッテリと、電気モータを含む電気負荷と、第１の電力端子によって当該バッテリに接続されており、第２の電力端子によって当該電気負荷に接続されており、またはその逆である、先の請求項のいずれか一項に記載の接触器と、を含む電力回路を提供する。

電気負荷は、三相コンバータをさらに含んでもよい。

別の態様によれば、本発明はまた、第１の態様による接触器、または第２の態様による電力回路を含む電気車両またはハイブリッド車両を提供する。

電気車両は、少なくとも１つのエアバッグをさらに含んでもよい。

電気車両は、当該通信ポートを介して接触器に接続されたエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）をさらに含んでもよい。ＥＣＵは、エアバッグから取得された信号に基づいてスイッチを開放するために接触器に信号を提供するように構成されてもよい。

別の態様によれば、本発明はまた、第１の態様に従って接触器を通って流れる電流を遮断する方法であって、（ｉ）導電体部分を通って流れる一次電流を測定し、過電流状態が発生したかどうかを検出し、過電流状態が検出された場合に、ステップｉｉ）を続行し、そうでない場合に、ステップｉ）を繰り返し、ｉｉ）主スイッチを開放するために、または開放しようとアクチュエータを動作させ、ｉｉｉ）主スイッチが実効的に開放されているかどうかを検出し、一定時間間隔（Δｔａｖ）後に主スイッチが依然として閉鎖されていることが検出された場合に、ヒューズを溶断する各ステップを含む。

ステップｉ）は、測定された電流に基づいて、利用可能な期間Δｔａｖを判定する任意選択のステップを含んでもよい。ステップｉｉ）にはある程度の時間がかかることから、いくつかの実施形態では、電流を測定することを継続すること、および利用可能な期間Δｔａｖを動的に更新することが可能である。

別の態様によれば、本発明はまた、第１の態様に従って接触器を通って流れる電流を遮断する方法であって、ａ）磁気センサを使用して接触器の導電体部分を通って流れる一次電流を繰り返し（例えば、周期的に）測定するステップと、ｂ）測定された電流の関数とすることを任意選択として、主スイッチを開放するために利用可能な時間（例えば、事前定義された安全基準に従って）を判定するステップと、ｃ）利用可能な時間と主スイッチを開放するために典型的に必要な時間とを比較し、利用可能な時間が典型的に必要な時間よりも小さい場合に、ステップｆ）を続行し、そうでない場合に、ステップｄ）を続行するステップと、ｄ）主スイッチを開放するためのアクチュエータを動作させるステップと、ｅ）検出手段を使用して主スイッチが利用可能な期間内に実効的に開放されているかどうかを検出し、利用可能な期間後に主スイッチが依然として閉鎖されている場合に、ヒューズを溶断するステップと、を含む方法を提供する。

別の態様によれば、本発明はまた、第１の態様による接触器で使用するための集積回路を提供し、集積回路は、プログラム可能なプロセッサの形態の当該コントローラ、当該磁気センサ、（例えば、水平ホール素子、または垂直ホール素子、または磁気抵抗素子を含む回路の形態で）、集積回路に接続可能なシャント抵抗器にわたる電圧を感知するためのシャントインターフェースであって、この電圧から二次電流を判定することができる、シャントインターフェース、コイルにわたる電圧を感知するための電圧感知インターフェース、主スイッチに接続されたアクチュエータを駆動するための第１の出力、ヒューズドライバ（例えば、パイロヒューズドライバ）を作動させるための第２の出力を含み、プロセッサは、ｉ）当該磁気センサを使用して一次電流を測定し、過電流状態が発生したかどうかを検出し、過電流状態が検出された場合に、ステップｉｉ）を続行し、そうでない場合に、ステップｉ）を繰り返し、ｉｉ）主スイッチを開放するために、または開放しようとアクチュエータを動作させるために第１の出力をアサートし、ｉｉｉ）シャントインターフェースから取得された信号と電圧感知インターフェースから取得された信号とを分析することによって、主スイッチが実効的に開放されているかどうかを検出し、一定時間間隔後に主スイッチが依然として閉鎖されていることが検出された場合に、ヒューズを溶断するために第２の出力をアサートするように構成されている。

本発明はまた、集積回路の変形例（図６に例示される）を提供し、シャントインターフェース、および電圧インターフェース、および第１の出力は省略されているが、集積回路は、コイルインターフェースに動作可能に接続された、集積シャント抵抗器およびトランジスタを含む。

集積回路はまた、好ましくは、シャントインターフェースから取得された信号をデジタル化するように構成され、かつ電圧感知インターフェースから取得された信号をデジタル化するように構成されたアナログ－デジタル変換器を含む。

シャントインターフェースは、かかる電圧が測定される１つまたは２つの専用入力ピンを含んでもよい。

電圧感知インターフェースは、１つまたは２つの専用入力ピンを含んでもよく、そのうちの１つは、シャントインターフェースと共有されてもよい。

集積回路は、好ましくは、当該プロセッサに埋め込まれるか、または接続された不揮発性メモリをさらに含む。不揮発性メモリは、電流対時間曲線に対応するデータを含んでもよい。不揮発性メモリはまた、好ましくは、プログラム可能なプロセッサによって実行されるときに、上述の方法のうちの１つ、または上記に述べた方法ステップのうちのいくつかまたはすべてを実行するための実行可能命令を含むコンピュータプログラムまたはコードフラグメントを含む。

実施形態では、集積回路は、外部プロセッサから（例えば、外部ＥＣＵから）命令を受信するためのデジタル通信インターフェースをさらに含み、スイッチを開放するために外部プロセッサから命令（またはコマンド）を受信すると、ステップｉｉ）およびｉｉｉ）を実行するようにさらに構成されている。

実施形態では、集積回路は、低電圧電源入力、例えば１２ボルト電源入力または２４Ｖ電源入力、ＰＷＭジェネレータ、タイマユニット、外部温度を測定するためのＮＴＣインターフェース（負温度係数コンポーネント）、エアバッグＥＣＵと通信するための第１の通信インターフェース、バッテリ管理システム（ＭＢＳ）のコントローラと通信するための第２の通信インターフェースのうちの１つ以上をさらに含む。

集積回路は、半導体基板に埋め込まれ、パッケージ化された半導体デバイスに組み込まれ（「チップ」とも称される）てもよい。

別の態様によれば、本発明はまた、接触器であって、第１の電力端子、第２の電力端子、第１の電力端子と第２の電力端子との間に電気的に接続されており、直列に接続された少なくとも３つの要素：導電体部分、アクチュエータによって駆動される可動部を含む主スイッチ、およびヒューズを含むサブ回路、導電体部分を通って流れる一次電流を測定するように構成された磁気センサ、導電体部分を通って流れる当該一次電流を測定するために当該磁気センサに通信可能に接続されており、当該主スイッチを選択的に開閉するための当該アクチュエータに動作可能に接続されたコントローラ、を含み、コントローラは、スイッチを開放するか、または閉鎖するためのコマンドを受信するための、外部プロセッサ（ＢＭＳ、ＥＣＵ）に接続可能な通信ポートを有する、接触器を提供する。

本発明の特定のおよび好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記述されている。従属請求項からの特徴は、単にこれらの請求項に明示的に記載されるものではなく、適宜、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と組み合わせられてもよい。

本発明のこれらおよび他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して解明されよう。

図１は、本発明によって提案される、接触器、および当該接触器を含む電力回路の高レベルブロック図を示す。 図２は、図１に示される接触器および回路の変形例または具体的な実装態様として見ることができる、本発明によって提案される、接触器、および当該接触器を含む電力回路の別のブロック図を示す。 図３は、測定された電流の関数としてスイッチを開くためにどのくらいの時間が利用可能であるかを判定するために、本発明の実施形態で使用され得る、典型的な時間電流曲線を示す。 図４Ａは、図１または図２に示される接触器のコントローラによって実行され得る、本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。 図４Ｂは、図１または図２に示される接触器のコントローラによって実行され得る、本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。 図４Ｃは、図１または図２に示される接触器のコントローラによって実行され得る、本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。 図４Ｄは、図１または図２に示される接触器のコントローラによって実行され得る、本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。 図５は、本発明の実施形態で使用され得る、プロセッサを含む集積回路のブロック図を示す。 図６は、本発明の実施形態で使用され得る、プロセッサを含む別の集積回路のブロック図を示す。

図面は、概略のみであり、非限定的である。図面では、要素のうちのいくつかのサイズは、例示目的で、誇張され、縮尺通りに描画されていない場合がある。特許請求の範囲における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるものではない。異なる図面では、同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を指す。

本発明は、特定の実施形態に関して、および特定の図面を参照して記載されるが、本発明はそれに限定されずに、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は、概略のみであり、非限定的である。図面では、要素のうちのいくつかのサイズは、例示目的で、誇張され、縮尺通りに描画されていない場合がある。寸法および相対寸法は、本発明の現実の実施化に対応しない。

さらに、説明および特許請求の範囲における第１、第２などの用語は、類似の要素を区別するために使用され、必ずしも、時間的に、空間的に、序列の、または任意の他の様式の順序を記載するために使用されない。このように使用される用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、本明細書に記載される本発明の実施形態は、本明細書に記載されるか、または例示される以外の順序での施用が可能であることを理解されたい。

さらに、説明および特許請求の範囲における上部、下部などの用語は、説明目的で使用され、必ずしも相対位置を記述するために使用されない。このように使用される用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、本明細書に記載される本発明の実施形態が、本明細書に記載されるか、または例示される以外の方位付けでの施用が可能であることを理解されたい。

特許請求の範囲内で使用される「含む」という用語は、その後に列挙される手段に制限されると解釈されるものではなく、他の要素またはステップを除外しないことに留意されたい。したがって、それは、述べられた特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を言及される通りに指定するものと解釈されることとなるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくは構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を排除しない。したがって、「手段ＡおよびＢを含むデバイス」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるものではない。それは、本発明に関して、デバイスの関連する構成要素がＡおよびＢのみであることを意味する。

本明細書全体を通した「一実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した様々な箇所における「一実施形態において」または「実施形態において」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではないが、同じ実施形態を指してもよい。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態において、本開示から当業者に対してであれば明らかであろうように、任意の好適な方法で組み合わされてもよい。

同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の様々な特徴は、開示を合理化し、かつ様々な発明態様のうちの１つ以上の理解を補助する目的で、単一の実施形態、図、またはその説明にまとめてグループ化されることがあることを理解されたい。しかしながら、この開示方法は、特許請求される発明が、各請求項に明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されるものではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明態様は、単一の前述の開示された実施形態の全特徴に満たずに成り立っている。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、この詳細な説明に明示的に組み込まれており、各請求項は、本発明の別個の実施形態として単独で存在する。

さらに、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含むが、他の特徴は含まず、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当業者であれば理解するであろうように、本発明の範囲内にあり、かつ異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、以下の特許請求の範囲では、特許請求される実施形態のいずれかを任意の組み合わせで使用することができる。

本明細書に提供される説明において、多数の具体的な詳細が、述べられる。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施され得ることが理解される。他の事例では、周知の方法、構造、および手法は、この説明の理解を曖昧にしないために、詳細には示されていない。

本書では、「スクイブ」という用語は、小型起爆デバイスを指す。

本書では、「一次電流」および「ＨＶ電流」という表現は、同じものを意味する。

本書では、「二次電流」および「アクチュエータコイルを通って流れる電流」という表現は、同じものを意味する。

本書では、「スイッチ」または「ＨＶスイッチ」または「主スイッチ」という用語は、同じものを意味し、それらは、別のスイッチ（例えば、コイルに通電するためのスイッチ２６５、またはヒューズを溶断するためのスイッチ２６３）が意味することが文脈から明らかでない限り、第１および第２の高電力端子間に接続されたスイッチ（スイッチ１５３、２５３を参照）を指す。

本書では、「期間」または「時間間隔」または「持続時間」という用語は、同じものを意味する。

本発明は、電気負荷（例えば、インバータ、電気モータなど）に／から、電気車両またはハイブリッド車両のバッテリを選択的に接続／切断するための接触器に関する。本発明はまた、接触器を含む電力回路、接触器を通って流れる電流を遮断する方法、およびそのような接触器での使用に理想的に適した集積回路に関する。

ＵＳ２０１４／２９２１０９Ａ１は、スイッチが閉鎖されると、接触器を通って流れる電流を測定するための電流センサを含む電気機械スイッチを含む接触器を開示する。この先行技術の接触器のスイッチが開放されているか、または閉鎖されているかは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）と称されることが多い外部プロセッサによって制御される。

しかしながら、安全な電力システムを作るためには、バッテリを接続するか、または切断することができる接触器を有するだけでは十分でない。電気車両の電気回路は、衝突の発生時など、乗員に本当の脅威をもたらす可能性があるため、安全上の理由で、電力回路の誤動作を迅速に検出し、問題の深刻度に応じて、バッテリを、迅速かつ確実に、例えば場合によっては５ｍｓ以内に、切断するのがよい。

本発明は、第１の電力端子（例えば、バッテリに接続可能）、および第２の電力端子（例えば、電気負荷に、または充電回路に接続可能）と、第１の電力端子と第２の電力端子との間に電気的に接続され、直列に接続された少なくとも３つの要素：導電体部分（例えば、ブスバー部分）、アクチュエータによって駆動される可動部を含む主スイッチ、およびヒューズ（例えば、パイロヒューズまたはスクイブなど）を含むサブ回路と、を含む接触器を提供し、これらのすべては、接触器のハウジングに埋め込まれている。接触器は、導電体部分を通って流れる（一次）電流（「ＨＶ電流」とも称される）を測定するように構成された磁気センサをさらに含む。接触器は、導電体部分を通って流れる当該一次電流を測定するための当該磁気センサに通信可能に接続されたコントローラ（例えば、プログラム可能なマイクロコントローラ）をさらに含む。コントローラはまた、当該スイッチを選択的に開閉するための当該アクチュエータに動作可能に接続されている。接触器は、主スイッチが実効的に開放されているか、または閉鎖されているかを検出する（直接的に、または間接的に、例えば、アクチュエータの電気的特性を判定することによって）ための検出手段をさらに含む。

本発明の重要な態様によれば、コントローラは、（ｉ）導電体部分を通って流れる一次電流を測定するように、かつ過電流状態を検出するように、かつ過電流状態が検出された場合に、（ｉｉ）主スイッチを開放するために（または開放しようと）アクチュエータを動作させるように、かつ（ｉｉｉ）スイッチが実際に開放されているかどうかを検出するように、かつ（例えば、アクチュエータを動作させた瞬間の時間間隔Δｔ後に）スイッチが依然として閉鎖されていることをコントローラが検出した場合に、ヒューズを溶断するようにさらに構成されている。

主スイッチは、好ましくは、少なくとも１００アンペアの電流を伝導することが可能である。

時間間隔Δｔは、事前定義された時間間隔であってもよいし、測定されたＨＶ電流の関数として（例えば、ルックアップテーブルを使用して）計算されてもよい。この期間は、ＨＶ電流の測定の後に１回のみ判定されてもよいし、（進行中のＨＶ電流測定値に基づいて）動的に調整されるか、または更新されてもよい。

利点は、接触器内部のコントローラが、主スイッチが実際に開放されているか否かを判定することができ、したがって、どのような理由にせよスイッチが開放されなかったことを検出することもできることである。このことは、例えば、スイッチの接点が電流サージに起因してブスバーに固着または溶接された場合に、起こり得る。そのような場合、コントローラは、ヒューズを溶断して電流を停止させることを決定することとなる。

利点は、磁気センサが非接触様式でＨＶ電流を測定することができることである。このようにして、接触器は、２つの電圧領域：例えば、６０ボルト以上で、例えば１２０ボルト以上もしくは２００ボルト以上で、動作する、本明細書では「高電圧領域」、ＨＶ領域とも称される）、一次電圧領域と、（例えば、４８ボルト以下、例えば３６ボルト以下、例えば２４ボルト以下、例えば１２ボルト以下、で動作する、本明細書では「低電圧領域」、ＬＶ領域とも呼ばれる、二次電圧領域と、を有することができる。磁気センサは、ＨＶ領域の一部であるがＬＶ領域で動作し、かつ好ましくはまた、導電体部分から熱的に絶縁された、導電体部分（例えば、ブスバー部分）の近傍に、物理的に位置してもよい。

主要な利点は、接触器が、当該検出手段を使用して、スイッチが実効的に開放されているか、または閉鎖されているかを（それ自体で）検出することができることである。

利点は、接触器が、スイッチが開放されているか、または閉鎖されているかを自律的に、かつ（破損しているか、または損傷している可能性がある）磁気センサからの測定値に依存する（またはのみに依存する）必要がなく、かつ／または（通信チャネルが途絶えており、かつ／または遅延を引き起こす可能性がある）外部デバイスと通信する必要がなく、かつ／または接触器の外部のコンポーネントを使用するか、もしくはそれに依存する必要がなく、検出することができることである。このことは（システムレベルでの）冗長性を提供し、したがって、この接触器が使用される電力システムの全体的な安全性および信頼性を改善する。

主要な利点は、スイッチステータス自体を（接触器の内部で）可能かつ実際に検査することによって、かつ／またはＨＶ電流自体を（接触器の内部で）測定することによって、かつ／または過電流状態自体を（接触器の内部で）判定することによって、特定のイベントの通信ループまたはフィードバックループが（外部プロセッサおよび／または接触器の外部に位置するコンポーネントとの１つ以上の通信を伴う通信ループと比較して）短縮されることである。ひいては、この短縮されたループは、接触器を不可逆的に損傷するであろうヒューズを溶断する必要がなく、スイッチを開放することを試行することができる余分な時間を提供する。したがって、接触器自体の内部の診断機能のおかげで、例えば、電流が十分に小さく、かつ／またはスイッチを安全に開放するのに十分な時間がある状況では、ヒューズを溶断することを回避することによって、接触器の寿命を延ばすことができる。

すなわち、換言すると、この接触器の利点は、（特定の状態下で）、まず可逆的な様式でスイッチを開放しようとすることができることであり、このことは、外部デバイスとの通信に起因して貴重な時間が失われるとすれば、可能でない可能性がある。通信ループまたは意思決定ループを短縮することによって、安全基準に従ってヒューズを溶断する必要がある確率を低減することができる。

利点は、「検出手段」が、磁気センサによって実行される電流測定とは様式で、スイッチが閉鎖されているかどうかを分析する手段（内部診断の一形態である）を提供することである。このようにして、接触器の信頼性を高めることができ、この接触器が使用される電力システムの安全性を改善することができる。驚くべきことに、検出手段がなければ、唯一の安全な選択肢がヒューズを溶断することであろうという理由で、接触器の寿命を延ばすこともできる。対照的に、本発明の接触器は、電流が十分に小さく、かつ／またはスイッチを開放しようとするのに十分な時間があるかどうかを決定するためにより良い判断を行うことができ、これが成功した場合、ヒューズを溶断する必要はない。

利点は、接触器のハウジングが、ヒューズに対する、およびコントローラとヒューズとの間の相互接続に対する保護を提供するという理由で、ヒューズがまた、接触器に統合されることである。したがって、ヒューズが溶断されないリスクが低減され、システム全体の安全性がさらに高められる。

別の実施形態またはさらなる実施形態では、コントローラは、情報または命令を送信および受信するために、例えば、測定された電流を示す信号を提供するために、かつ／またはコマンド：スイッチを開放するための（またはバッテリを切断するための）コマンド、スイッチを閉鎖するための（またはバッテリを接続するための）コマンド、ヒューズを溶断するためのコマンドのうちの１つを受信するために、外部プロセッサに（例えば、外部ＥＣＵに、例えば、エアバッグＥＣＵに、および／またはバッテリ管理システムコントローラに）接続可能である少なくとも１つ（例えば、１つまたは２つ）の（例えば、一方向または双方向のシリアルバスインターフェース）通信インターフェース（例えば、一方向または双方向シリアルバスインターフェース）をさらに含んでもよい。

そのような実施形態では、スイッチの開放は、イベント：Ａ例えば、測定電流を閾値と比較することによるか、または古典的なＩ２Ｔ（アンペア二乗秒）手法を使用することによる、接触器自体による過電流状態の検出、またはＢ外部プロセッサからの、例えばエアバッグコントローラからの、バッテリを切断するか、またはスイッチを開放するためのコマンドの受信、のうちの１つ以上によってトリガされ得る。

しかし、他の通信も可能である。例えば、接触器がヒューズを無条件に溶断するためのコマンドを受信したり、接触器が異常なＨＶ電流を報告したりすることなども可能である。

本発明はまた、上述した方法ステップ（ｉ）～（ｉｉｉ）を含む、そのような接触器を通って流れる電流を遮断する方法を提供する。この方法については、図４を論じる際に、より詳細に記載する。

本発明はまた、そのような接触器に組み込まれる場合に、この方法を実行するために特に適合された集積回路を提供する。集積回路は、好ましくは、この方法を実行するための実行可能な命令を含む不揮発性メモリ（例えば、フラッシュ）を含む。

ここで、図を参照する。

図１は、接触器１５０を介して電気負荷１２０（例えば、電気二相モータもしくは電気三相モータまたは充電回路）に接続されたバッテリ１１１（例えば、少なくとも１００ボルト、または少なくとも２００Ｖの電圧を提供する高圧バッテリ）を含む電力回路１００の高レベルブロック図を示す。電力回路１００は、電気車両（ＥＶ）またはハイブリッド車両（ＨＶ）、例えば車、に組み込まれ得る。もちろん、実際には、電力回路１００は、例えばインバータ（図示せず）などのさらなる構成要素を含み得る。

図１の接触器１５０は、バッテリ１１１に接続されているか、または接続可能である第１の電力端子１５１ａと、電気負荷１２０に接続されているか、または接続可能である第２の電力端子１５１ｂとを含むが、もちろん、接触器１５０を、他の電力回路で使用することもできる。

接触器１５０は、第１の電力端子１５１ａと第２の電力端子１５１ｂとの間に電気的に接続されたサブ回路を含み、直列に接続された少なくとも３つの要素：導電体部分１５４（例えば、ブスバー）、スイッチ１５３（例えば、電磁スイッチ）、およびヒューズ１５８（例えば、パイロヒューズ）もしくはスクイブを含む。導電体部分１５４は、第１の電力端子１５１ａと一体的に形成されてもよいし、第２の電力端子１５１ｂと一体的に形成されてもよいが、絶対的に必要とはされない。

ヒューズ１５８が依然として無損傷であり、かつスイッチ１５３が閉鎖されている場合、第１および第２の端子１５１ａ、１５１ｂの間に形成された電路は、導通しており、すなわち、バッテリが電気負荷に接続されている。スイッチ１５３が開放されており、かつ／またはヒューズ１５８が溶断している場合、第１および第２の端子１５１ａ、１５１ｂの間に形成された電路は、開放されており、すなわち、換言すれば、バッテリが電気負荷から切り離されている。

接触器１５０は、任意選択で、不揮発性メモリ１６１、タイマユニット、ＰＷＭジェネレータブロック、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、通信インターフェース（例えば、シリアル通信インターフェース、例えば、ＣＡＮインターフェース）、（例えば、水晶式の、またはＲＣ発振器に基づく）クロックジェネレータなどを有するコントローラ１６０、例えばプログラム可能なマイクロコントローラ、をさらに含む。コントローラ１６０は、接触器の外側に位置し、しかも接触器に接続された、低電源電圧の、例えば第２の、バッテリによって電力供給され、例えば４８ボルト以下、または３６ボルト以下、または２４ボルト以下、例えば約１２ボルトの低電圧電源を提供するように構成されている。低電圧は、低電圧端子１５２ａ、１５２ｂを介して接触器に印加される。コントローラは、直接この低電源電圧によって、またはこの低電源電圧から導出される電圧によって電力供給され、例えば、存在する場合に、１つ以上の電圧レギュレータ１６２によって提供されてもよい。存在する場合に、コントローラ１６０および電圧レギュレータ１６２は、プリント回路基板（図示されないＰＣＢ）上に取り付けられてもよい。コントローラ１６０は、集積回路の一部であってもよい。そのような集積回路の好ましい実施形態を、図５に示す。

接触器１５０は、（明示的に示されていないが、角が丸い長方形１５０によって概略的に示される）ハウジングをさらに含む。例示されるように、スイッチ１５３およびヒューズ１５８およびコントローラ１６０は、ハウジングの内部に位置する。これにより、緊急の場合に、例えば衝突後に、ヒューズを溶断することができないリスクが低減される。重要なことには、スイッチ１５３およびヒューズ１５８は、高電圧領域で動作するのに対して、コントローラ１６０（およびさらに記載する他の構成要素）は、高電圧領域からガルバニック分離された低電圧領域で動作する。

接触器は、導電体部分１５４を通って流れる電流を（非接触様式で）測定するように構成された磁気センサ１５５をさらに含む。磁気電流センサは、当技術分野で知られており、それゆえ、ここで全容を説明する必要はない。敢えて述べると、これらの磁気電流センサは、少なくとも１つの磁気センサ素子、例えば水平ホール素子、または導電体部分１５４を通って流れるときに電流によって生成される磁場を測定するように配向された垂直ホール素子を含んでもよいが、例えば、磁気抵抗（ＭＲ）素子、または離間されて同じ方向に配向された少なくとも２つのホール素子を含み、磁場勾配を判定することを可能にする、他の磁気センサ構造がまた、使用されてもよい。差分信号または勾配信号を使用することにより、外部擾乱場からの影響が低減されて、したがって改善された精度で、導電体部１５４を通って流れる電流を判定することが可能になる。磁気センサは、磁束集中器を含んでもよい。

磁気センサ素子から、またはその磁気センサ素子を含む磁気センサ構造（例えば、ホイートストンブリッジ）から取得された値は、（例えば、差動増幅器を使用して）増幅され、（例えば、コントローラ１６０に埋め込まれたアナログデジタル変換器ＡＤＣを使用して）デジタル化されてもよい。電流値、または電流値のサブセットは、通信バス、例えばＣＡＮインターフェースを介して、外部プロセッサ、例えば外部ＥＣＵ、に伝送されてもよい。

磁気センサ１５５は、コントローラ１６０と同じシリコン基板内に埋め込まれてもよいし、コントローラ１６０の外側に位置するが、それに電気的に接続されてもよい。好ましくは、信号を十分に大きくするために、磁気センサ１５５と導電体部分１５４との間の距離は、比較的小さい（例えば、１０ｍｍよりも小さい）。特定の実施形態では、接触器１５０は、導電体部分１５４からいくらかの距離に位置する複数の磁気センサ素子を有してもよい。これにより、より高い信号対雑音比（ＳＮＲ）で電流を測定することが可能になる。

スイッチ１５３は、アクチュエータ１５６によって駆動される可動部（図示せず）を含む。アクチュエータ１５６は、コイル（図２に概略的に例示される）および当該コイル（図示せず）の内部に配置された可動要素を含む電磁アクチュエータであってもよい。アクチュエータ１５６はまた、スイッチ１５３をノーマルオープン（ＮＯ）状態またはノーマルクローズ（ＮＣ）状態にバイアスするための機械的ばね（図示せず）を含んでもよい。可動要素は、例えば、コイルを通して二次電流（ＬＶ電流）を送ることによって制御され得る（例えば、図２に例示されるように）。そのようなスイッチ１５３およびアクチュエータ１５６は、当技術分野で周知であり、それゆえ、本明細書でより詳細に説明する必要はない。

本発明の重要な態様によれば、本発明の接触器１５０のアクチュエータ１５６は、スイッチ１５３が実際に開放されているか、または閉鎖されているかを（直接的に、または間接的に）検出することが可能な検出手段１５７を含む。次に、２つの可能な実装態様が記載されるが、本発明は、これに限定されるものではなく、他の検出手段も想定される。第１の実装態様では、アクチュエータ１５６は、コイルおよびコイルと直列に接続されたシャント抵抗器を含み、シャント抵抗器にわたる電圧が測定され、コイルにわたる電圧が測定され、デジタル化され、電圧信号が、コントローラ１６０で（例えば、ソフトウェアで）分析される。第２の実施態様では、アクチュエータ１５６は、「近接スイッチ」としても知られる、コイルおよび磁気位置決め手段、例えば、リニア位置検出器、または磁気存在検出器を含む。近接スイッチは、（ＲＦ信号を伝送するための）伝送コイルおよび（当該ＲＦ信号を受信するための）受信コイルを含んでもよく、いわゆる「ターゲット」は、受信信号を変調するために可動要素に接続されてもよい。コントローラ１６０は、受信器信号を分析して、ターゲットの位置、したがって、スイッチ１５３の状態を判定してもよい。

接触器１５０の内部に検出手段１５７を追加することの主要な利点は、制御装置１６０が、磁気センサ１５５から取得された信号とは独立して、かつ外部プロセッサから取得された信号に依存する必要がなく、スイッチ１５３が実際に開放されているか、または閉鎖されているか否かを判定するためのフィードバック手段（「閉ループ制御」）として検出手段１５７を使用することができることである。検出手段がまたハウジング内に組み込まれていることから、例えば信号擾乱または通信リンクの途絶えに起因する、誤動作のリスクが大幅に低減される。

本明細書に記載される検出手段１５７を、例えば主スイッチが開固着しているか、または閉固着しているかどうかを試験することによって、（システムレベルでの）安全性検査に使用することもできることに留意されたい。このことは、本発明による２つの接触器が、バッテリと電気負荷との間に直列に接続され、かつこれらの接触器の主スイッチのうちの１つが開放されていても、可能である。その場合でも、（ゼロである）一次電流を測定することによってではなく、検出手段１５７を使用することによって、他の接触器の主スイッチが開放されているか、または閉鎖されているかを検査することが可能である。

コントローラ１６０はまた、ヒューズ１５８を、例えば、直接的に、または任意選択の作動回路１６３を介してトリガすることができる出力ポート（例えば、図５のＯＵＴ２）を有する。

接触器１５０の様々な構成要素について記載したところで、次の節は、本発明によって提案される接触器１５０がどのように機能し得るかを説明する。

図１から分かるように、動作中、ＨＶバッテリ１１１は、少なくとも１００ボルトの電圧を提供し、低電圧バッテリ１４０は、最大４８ボルトの電圧を提供し、外部コントローラ１３０（例えば、ＥＣＵ）は、接触器１５０のコントローラ１６０に、ＨＶバッテリを接続するか、またはスイッチ１５３（など）を閉鎖するための信号を提供し得る。そのようなコマンドを受信すると、コントローラ１６０は、スイッチ１５３を閉鎖し、それによって、一次電流が導電体部分１５４を通って流れることを可能にするために、（例えば、コイルに通電することによって）アクチュエータ１５６を動作させることとなる。任意選択で、コントローラ１６０は、そのようなコマンドを受信すると、まず内部の安全性検査を実行し（例えば、不揮発性メモリの一部分のチェックサムを計算するか、またはコイルを診断し）、安全性検査が成功した場合、アクチュエータ１５６を動作させてもよい。モータの実際の制御は、接触器１５０の外部で行われ、本発明の範囲外にある。

外部プロセッサ１３０は、接触器１５０に、導電体部分１５４を通って流れる（一次）電流を測定するように要求し得る。コントローラ１６０は、磁気センサ１５５から信号（例えば、電圧信号）を取得し、それを自ら当技術分野で知られている様式で電流信号に変換する（例えば、増幅し、デジタル化し、定数Ｋで乗算する）こととなる。定数Ｋは、ハードコード化されてもよいし、較正ステップの間に決定され、続いて、接触器１５０の不揮発性メモリ１６１に記憶されてもよい。好ましくは、測定された信号がまた、知られている様式で温度補正される。この目的のために、接触器は、磁気センサの近傍に配置され得る温度センサをさらに含んでもよい。図５の集積回路では、磁気センサと温度センサとの両方が集積回路に集積されるが、本発明はこれに限定されない。（任意選択で温度補正された）電流値は、出力ポートを介して、またはシリアルバスインターフェース、例えばＣＡＮバス、を介して外部プロセッサ１３０に伝送されてもよい。不揮発性メモリ１６１は、例えばフラッシュの形態で、コントローラ１６０の内部に組み込まれてもよいし、コントローラ１６０に接続された別個の構成要素であってもよい。

本発明の重要な態様によれば、接触器１５０のコントローラ１６０はまた、ＨＶ電流を自律的に測定するように（そうするように外部プロセッサからコマンドを受信しなくても）、過電流状態自体を検出するように、かつ／または内部診断を実行するように構成されている。このことは、測定された電流と事前定義された閾値Ｉ１（例えば、不揮発性メモリ１６１に記憶されたパラメータとの単純な比較に基づいてもよいし、古典的なＩ２Ｔ（アンペア二乗時間）手法に基づいてもよいし、その両方の組み合わせに基づいてもよい。これについて、図３に関してさらに論じる。上記で説明したように、コントローラが過電流状態を検出した場合、コントローラは、まずスイッチを開放しようとし、スイッチが開放されない場合に、上記のステップ（ｉ）～（ｉｉｉ）に記載されるようにヒューズを溶断しようとすることとなる。

外部プロセッサ１３０は、接触器１５０に、ＨＶバッテリから切断するように（またはスイッチ１５３を開放するように）、要求し得る。古典的な接触器であれば、スイッチ１５３を（オープンループ様式で）開放するように単にアクチュエータ１５６を動作させるであろうが、スイッチが実際に開放されるかどうかは分からないであろう。外部プロセッサは、新しい電流測定値を要求してもよく、外部プロセッサが、電流が低下しないことを知得した場合、いつか外部プロセッサが別のコンポーネントにヒューズを溶断するように命令するまで、スイッチ１５３に、再び失敗する可能性があるスイッチ１５３を開放するように新しい要求を接触器に送信してもよい。このことは、理想的ではなく、過大な時間を必要とする可能性があり、ひいては、危険な状況につながる可能性がある。

別の例として、外部プロセッサ１３０が、エアバッグＥＣＵであり、エアバッグを作動させる衝突が発生すると仮定する。そのような事象が発生すると、安全上の予防措置として、エアバッグＥＣＵは、ヒューズを無条件に溶断するコマンドを送信してもよい。

本発明の発明者らは、これらの先行技術の解決策は理想的ではなく、スイッチが実効的に開放されることが保証されることを条件として、ヒューズを溶断する代わりにスイッチを開放することが可能である状況があり得ることを了知した。このことが可能であるとすれば、安全性が保証されることを条件として、接触器の寿命を延ばすことができるであろう。このことは、本発明の基礎となる重要な洞察である。

本明細書で提案される接触器１５０は、確実に、ＨＶ電流が遮断されるが、絶対的に必要とされる場合にのみヒューズを溶断するものである。より具体的には、コントローラ１６０が、外部プロセッサから「電流の流れを遮断する」ための（または「バッテリを切断する」ため、または「スイッチを開放する」ためなどの）コマンドを受信すると、コントローラ１６０は、まずスイッチを開放しようとし、試行が失敗した場合、または時間が足りない場合に、ヒューズを自律的に溶断することとなる。このことを、図４の方法について論じる際に、より詳細に説明する。

図１には明示的に示されていないが、接触器１５０は、任意選択で、磁気センサ１５５上のアクチュエータコイル（存在する場合）によって引き起こされる磁気擾乱を低減するための磁気シールドをさらに含んでもよい。

コントローラ１６０および／またはコントローラ１６０が取り付けられ得るプリント回路基板は、ＨＶ領域、特に導電体部分１５４（例えば、ブスバー部分）から電気的に絶縁されている（ガルバニック分離されている）か、または好ましくはまた、ＨＶ領域から熱的に絶縁されている。

接触器は、診断目的で、比較的高い第１のサンプリングレート（例えば、１ｋＨｚ～１０ｋＨｚのレート）でＨＶ電流を測定してよく、ＨＶ電流のサブサンプリングされたバージョンは、外部ＥＣＵ、例えば、バッテリ管理システムコントローラに（例えば、１００Ｈｚ～５００Ｈｚのレートで）提供されてよい。

図２は、図１の接触器１５０および電力回路１００の変形例または特定の実装態様と見なすことができる、少なくとも１つのそのような接触器を含む接触器２５０および電力回路２００のブロック図を示す。同様の要素は、同様の参照番号で示されている。図２のブロック図と図１のブロック図との主な違いは、以下の通りである。
－図２に示される接触器２５０のアクチュエータ２５６は、コイルを含む電磁石であり、
－接触器２５０の検出手段２５７は、シャント抵抗器２６４を含み、
－スイッチが開放されているか、または閉鎖されているかの検出は、知られている波形、例えばステップ関数（すなわち、論理「０」から論理「１」に急峻に変化する波形）またはパルス幅変調信号（ＰＷＭ）、をコイルに適用することによって、およびシャント抵抗器２６４にわたる（第１の）電圧を測定し、サンプリングすることによって、および任意選択でまた、コイルにわたる電圧（またはコイルとシャント抵抗器との直列接続にわたる電圧、または第２のスイッチ２６５（例えば、トランジスタ）にわたる電圧であって、そこからコイルにわたる電圧を導出することができる）を測定し、サンプリングすることによって、および第１および第２の電圧波形を分析することによって（例えば、時間定数、または波形の形状などのいくつかのパラメータを見ることによって）実行され得る。この分析は、可動要素を有するＲＬＣ回路のモデルに基づいてもよい。
－加えて、スイッチが開放されているか、または閉鎖されているかの検出はまた、磁気センサから取得された値（導電体部分を通って流れるＨＶ電流を示す）を、この電流がゼロとは異なる場合に、考慮してもよい。
－図２に示される接触器２５０のコントローラ２６０は、少なくとも１つ、例えば２つの通信ポート、例えば２つのシリアル通信ポートを有する。図２に示される特定の例では、第１の通信ポートは、一般ＥＣＵまたはエアバッグＥＣＵ２３０と通信するために使用されるか、または使用されることができ、第２の通信ポートは、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）２１２のコントローラ２１３と通信するために使用されるか、または使用されることができる。
－コントローラ２６０は、好ましくは、集積回路または半導体チップ、例えば、パッケージ化された半導体デバイスに組み込まれている。このチップは、５Ｖ電源から直接的に、または間接的に電力供給されるように、または１２Ｖ電源から直接または間接的に電力供給されるように構成され得る。磁気センサ２５５は、少なくとも１つのホール素子または少なくとも１つの磁気抵抗（ＭＲ）素子であってもよいし、これらを含んでもよく、好ましくは、集積回路に、または同じパッケージデバイスの内部に集積されており、
－接触器２５０は、スイッチ記号によって本明細書に概略的に例示される「ヒューズ作動回路」２６３をさらに含んでもよい。実際には、これは、例えば、トランジスタまたは専用ヒューズドライバチップ（例えば、「スクイブドライバ」として知られている）であってもよい。

コントローラ２６０は、プリント基板（図示せず）上に取り付けられてもよく、このＰＣＢは、接触器２５０の内部に取り付けられており、ＨＶ領域から電気的に、好ましくはた熱的にも分離されている。

図２の変形例では、電力回路は、少なくとも２つの接触器、例えば、直列に接続された２つの接触器もしくは並列に接続された２つの接触器、またはバッテリから負荷への経路の１つの接触器、および負荷からバッテリへの戻り経路の別の接触器を有する。

図３は、例えば、導電体部分１５４、２５４を通って流れる測定されたＨＶ電流の関数として、スイッチ１５３、２５３を開放しようとするためにどのくらいの時間Δｔａｖが利用可能であるかを判定するために、本発明の実施形態で使用され得る例示的な「時間－電流曲線」を示す。そのようなグラフは、特定の車両タイプに特有であってもよく、ブスバーネットワークの寸法、パワートレインモジュールの熱制限などに依存してもよい。グラフは、特定のプロジェクトのための所与のものと見なされてもよい。このグラフの値は、コントローラの不揮発性メモリに任意の好適な様式で（例えば、テーブルとして、または区分線形曲線として、または代数的表現のパラメータのセットとして、または任意の他の好適な様式で）記憶されてもよい。

上述したように、接触器１５０、２５０のコントローラ１６０、２６０は、要求に応じて、または自律的に、導電体部分１５４、２５４を通って流れるＨＶ電流を測定することができる。スイッチおよび／またはアクチュエータおよび／または低電圧電源の特定の実装態様に応じて、典型的には、通常の状況下でスイッチを開放するのに有限の時間Δｔｒｅｑ（必要な時間）がかかり（すなわち、可動部が固着していないと仮定する）、例えば、特定のタイプのスイッチについて約９０ｍｓであるが、もちろん、本発明は、これに限定されるものではない。

コントローラがＨＶ電流を測定する場合、かつこの測定電流が値Ｉｍａｘよりも大きい場合（図３を参照）には、コントローラは、さらにスイッチを開放しようとするための時間がないことが分かり、それゆえ、コントローラは、直ちにヒューズを溶断することとなる。測定電流がＩｍａｘよりも小さい場合に、この電流が流れることを許容する最大時間が、このグラフに示されている。例えば、測定電流がｉ１に等しい場合、最大時間は、ｔ１である。最大許容時間が、（実装態様に応じて）、スイッチを開放するために、または安全性検査を実行してスイッチを開放するために典型的に必要とされる時間よりも小さい（例えば、上述の９０ｍｓ）場合には、やはり、さらにスイッチを開放しようとするに値せず、コントローラは、直ちにヒューズを溶断することとなる。しかしながら、測定されたＨＶ電流がｉ２に等しい場合、最大時間は、ｔ２であり、この時間が、任意選択で当該安全性検査が先行して、スイッチを開放するために典型的に必要とされる時間よりも大きい（例えば、上述の９０ｍｓよりも大きい）場合には、アクチュエータを使用して、まずスイッチを可逆的な様式で開放しようとすることはまさに理にかなっており、スイッチを開放することができないか、または想定される期間内に開放することができないことが判明した場合にのみ、コントローラは、結局、ヒューズを溶断することを決定することとなる。このようにして、本発明のコントローラは、安全性を保証すると同時に、接触器の寿命を最大化することが可能である。

もちろん、９０ｍｓの値は、一例に過ぎず、他のスイッチおよびアクチュエータを使用することもできるが、同じ原理が適用される。

図４Ａは、図１または図２に示されるもののような接触器１５０、２５０を通って流れる電流を遮断する方法４００のフローチャートを示す。方法４００は、以下のステップを含む。
ａ）接触器１５０、２５０の導電体部分１５４、２５４を通って流れる電流を少なくとも１回、または繰り返し測定するステップ４０１、
ｂ）過電流状態を（１つ以上の測定された電流値に基づいて）検出するステップ４０３、
ｃ）一次スイッチ１５３、２５３を開放し、かつ測定された電流値に基づいて、例えば、スイッチを開放するために、かつ／または安全性検査を実行するために典型的に必要とされる時間を考慮に入れて、例えば、電流対時間テーブルまたは曲線もしくは数学的式を考慮に入れて、任意選択で安全性検査を実行するために利用可能な時間Δｔａｖを判定するステップ４０６、
ｄ）利用可能な時間Δｔａｖと典型的に必要な時間Δｔｒｅｑとを比較し（４０７）、
利用可能な時間Δｔａｖが必要な時間Δｔｒｅｑよりも小さい場合に、ステップｇ）を続行し、
それ以外の場合に、ステップｅ）を続行するステップ、
ｅ）スイッチ１５３、２５３を開放するために（または開放しようと）アクチュエータ１５６、２５６を動作させるステップ４０８、
ｆ）スイッチ１５３、２５３が利用可能な期間Δｔａｖ内で実効的に開放されているかどうかを、検出手段１５７、２５７を使用して検出し、
スイッチ１５３、２５３が利用可能な期間Δｔａｖ後に依然として閉鎖されている場合に、ステップｇ）を続行するステップ４０９、
ｇ）ヒューズを溶断するステップ４１２。

利点は、コントローラが（過電流状態を判定する）ステップ４０３を実行することであり、この理由は、このことが、（例えば、外部プロセッサが何かおかしいことがあることを検出する前に）スイッチの開放および／またはヒューズの溶断をより早く自動的にトリガし、それによって、車両を損傷し、かつ／またはその乗員の命を危険にさらすリスクを回避するか、または低減するからである。検出の高速化はまた、ヒューズを存続させる確率を高める。

方法４００は、相対的な単純な手順を記述し、本発明によって提案される最も重要なステップを示す。しかし、この方法の多くの変形例が可能である。

図４Ａの変形例では、示されていないが、ステップｃ）およびｄ）は省略され、ヒューズを溶断するための分岐は省略され、ステップ４１０のタイムアウト値は、事前定義される（例えば、ハードコード化される）。そのような実施形態では、接触器は、ステップａ）にあるとすると、電流を測定し、ステップｂ）で過電流が検出された場合、接触器は、まずステップｅ）およびｆ）で主スイッチを開放しようとすることとなり、当該事前定義されたタイムアウト期間の後に主スイッチが実際に開放されているかどうかを評価することとなる。かつ、主スイッチが開放されていない場合、接触器は、ヒューズを溶断することとなる。

図４Ｂは、ここで上述した方法のさらなる変形例である方法４１０のフローチャートを示し、過電流状態が（またはその一部として）発生したことを検出した後であるとすると、接触器は、測定された一次電流が事前定義された（臨界）閾値よりも大きいかどうかを（ステップ４１４で）試験し、そうである場合、接触器は、（ステップｇで）ヒューズを溶断することとなる。そうでない場合、接触器は、まず、ステップｅ）およびｆ）で主スイッチを開放しようとすることとなり、（ステップ４１０で）事前定義されたタイムアウト期間ΔＴの後、主スイッチが実際に開放されているかどうかを評価することとなる。かつ、主スイッチが開放されていない場合、接触器は、ヒューズを溶断することとなる（ステップｇ）。

図４Ｃは、図４Ａの方法４００の別の変形例と見なすことができる、接触器１５０、２５０を通って流れる電流を遮断する方法４２０のフローチャートを示す。図４Ｃの方法４２０と図４Ａの方法４００との間の最も重要な違いは、それがステップ４１３を含んでいることであり、ステップ４１３では、ステップｂ）で過電流状況が検出されてから経過した時間が、利用可能な時間Δｔａｖよりも大きいかどうかが試験され、そうでない場合、ステップｃ）に戻り、利用可能な時間Δｔａｖを更新する。

この方法４１０の利点は、利用可能な時間Δｔａｖが、（ステップａで）一次電流の最近の測定値を考慮して、したがって、スイッチを開放しようとする間に一次電流の変動を実効的に考慮して、少なくとも１回更新され、例えば、動的に更新されることである。

図４Ｄは、図４Ａの方法４００の別の変形例と見なすことができる、接触器１５０、２５０を通って流れる電流を遮断する方法４３０のフローチャートを示す。図４Ｄの方法４３０と図４Ａの方法４００との間の最も重要な違いは、
スイッチを開放する試行が、コントローラ自体の過電流検出によって引き起こされるだけでなく、接触器の外部に位置するコントローラまたはプロセッサまたはＥＣＵから来る、スイッチを開放するための（またはバッテリなどを切断するための）コマンドによっても引き起こされ得ること、および
接触器のコントローラがまた、接触器の外部に位置するコントローラまたはプロセッサまたはＥＣＵから来る、ヒューズを無条件に溶断するためのコマンドを受信した４０５後に、ヒューズを溶断し得ることである。

ステップ４０１、４０３、４０５、および／または４０２は、並行的に、または半並行的に、例えば、時間多重化された様式で実行されてもよい。

図４Ａ～図４Ｄは、本明細書で提案される接触器のコントローラによって実行され得る方法の４つの例を示すが、もちろん、実際には、他の変形例も可能である。

上述したように、主スイッチ１５３、２５３が実際に開放されているかどうかを試験することまたは評価することまたは査定すること４０９を、アクチュエータの状態を評価することによって間接的に実行することができる。アクチュエータの状態を、例えば、可動要素が実際に移動したか否かを検出するために、アクチュエータの電流波形を測定し、分析することによって（例えば、シャント抵抗器を使用して）、判定することができる。アクチュエータの状態を、位置センサ（例えば、磁気位置センサ、または近接センサ）を使用することによって、または任意の他の好適な方法で判定することもできる。

「スイッチが開放されているかどうかを検出するステップ４０９は、シャント抵抗器にわたる電圧および／またはコイル（またはスイッチと直列のコイル、またはシャントと直列のコイル）にわたる電圧を測定することを含んでもよく、したがって、複数の電圧測定を伴ってもよい。これらの２つの電圧は、時間多重スキーム、および単一または２つのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を使用して測定され、サンプリングされてもよい。

もちろん、接触器１５０、２５０のコントローラ１６０、２６０はまた、例えば、
－測定された電流値を、外部プロセッサに、例えば、バッテリジャンクションボックス（ＢＪＢ）またはパワーリレーアセンブリ（ＰＲＡ）とも称されることがあるバッテリ切断ユニット（ＢＤＵ）に、定期的に伝送することなどの、（図４Ａ～図４Ｄに示されていない、他のタスクを実行してもよい。上述したように、電流値が伝送されるレートは、一次電流が測定されるレートよりも小さくてもよく、過電流状態を評価するために内部で使用されてもよい。

図５は、本発明の実施形態で使用され得る集積回路５００のブロック図を示す。

図５の集積回路５００は、以下を含む。
－プログラム可能なプロセッサ、例えばプログラム可能なマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、の形態のコントローラ、
－磁気センサ、例えば、１つ以上の水平ホール素子、１つ以上の垂直ホール素子、磁気抵抗（ＭＲ）素子を含む回路、任意選択で集積磁束集中器（ＩＭＣ）、
－集積回路に接続可能なシャント抵抗器にわたる電圧を感知するためのシャントインターフェースであって、この電圧から二次電流（またはＬＶ電流）を導出することができる、シャントインターフェース、
－（例えば、図２に示されるように）集積回路に接続可能な、コイルにわたる電圧を感知するための電圧感知インターフェース、
－任意選択でＰＷＭ信号を使用してアクチュエータ１５６、２５６を駆動するための第１の出力ＯＵＴ１、
－ヒューズドライバ、例えばパイロヒューズドライバ、を作動させるか、またはトリガするための第２の出力ＯＵＴ２、
－コントローラのための実行可能な命令であって、
ｉ）当該磁気センサを使用して、過電流状態が発生したかどうかを検出する４０３ために、一次電流を測定し４０１、過電流状態が検出された場合に、ステップｉｉ）を続行し、そうでない場合に、ステップｉ）を繰り返し、
ｉｉ）アクチュエータを動作させて４０８主スイッチ１５３、２５３を開放するために、第１の出力ＯＵＴ１をアサートし、
ｉｉｉ）シャントインターフェースから取得された信号、および電圧感知インターフェースから取得された信号を分析することによって、主スイッチ１５３、２５３が実効的に開放されているかどうかを検出し４０９、一定時間間隔（例えば、Δｔａｖ）後に主スイッチが依然として閉鎖されていることが検出された場合に、ヒューズ１５８、２５８を溶断する４１２ために第２の出力ＯＵＴ２をアサートするための命令を含む不揮発性メモリ。

不揮発性メモリはまた、電流対時間曲線に対応するデータを含んでもよい。

「シャントインターフェース」、および「電圧感知インターフェース」および「電源電圧インターフェース」は、６つの端子（またはピン）で示されているが、当技術分野において知られている様式でいくつかの信号を「グランド端子」と共有することができることから、それは、絶対的には必要とされない。

集積回路５００は、（例えば、水晶式の、またはＲＣ発振器に基づく）クロックジェネレータ、電圧レギュレータ、タイマユニット、アナログマルチプレクサ、例えば第１の出力ＯＵＴ１に接続可能な、パルス幅変調（ＰＷＭ）ジェネレータブロック、外部プロセッサからの命令を受信するためのデジタル通信インターフェース、シャントインターフェースから取得され、電圧感知インターフェースから取得された信号をデジタル化するように構成されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、１２ボルト電源入力、タイマユニット、外部温度を測定するためのＮＴＣインターフェース（負温度係数コンポーネント）、磁気センサの温度を測定するか、または推定するための温度センサ、のうちの１つ以上をさらに含んでもよい。

図６は、集積シャント抵抗器を含むコイルインターフェース回路と、コイルを通る電流の流れを制御するための集積トランジスタとを備えるコイルインターフェース回路と、を有する、図５の集積回路５００の変形例として見ることができる集積回路６００のブロック図を示す。

Claims (18)

1. 接触器（１５０、２５０）であって、
   第１の電力端子（１５１ａ、２５１ａ）と、
   第２の電力端子（１５１ｂ、２５１ｂ）と、
   前記第１の電力端子と前記第２の電力端子との間に電気的に接続されており、直列に接続された少なくとも３つの要素：導電体部分（１５４、２５４）、主スイッチ（１５３、２５３）、およびヒューズ（１５８、２５８）を含む、サブ回路であって、
   前記主スイッチが、アクチュエータ（１５６、２５６）によって駆動される可動部を含む、サブ回路と、
   前記導電体部分（１５４、２５４）を通って流れる一次電流を測定するように構成された磁気センサ（１５５、２５５）と、
   前記導電体部分（１５４、２５４）を通って流れる前記一次電流を測定するための前記磁気センサ（１５５、２５５）に通信可能に接続されており、前記スイッチ（１５３、２５３）を選択的に開閉するための前記アクチュエータ（１５６、２５６）に動作可能に接続された、コントローラ（１６０、２６０）と、を含み、
   前記接触器（１５０、２５０）が、前記主スイッチ（１５３、２５３）が実際に開放されているか、または閉鎖されているかを検出するための検出手段（１５７、２５７）をさらに含み、
   前記コントローラ（１６０、２６０）が、
   ｉ）一次電流を測定し（４０１）、過電流状態が発生したかどうかを検出し（４０３）、過電流状態が検出された場合に、ステップｉｉ）を続行し、
   ｉｉ）前記アクチュエータ（１５６、２５６）を動作させて（４０８）、前記主スイッチ（１５３、２５３）を開放し、
   ｉｉｉ）前記主スイッチ（１５３、２５３）が実効的に開放されているかどうかを検出し（４０９）、前記主スイッチが依然として閉鎖されていることが検出された場合に、前記ヒューズ（１５８、２５８）を溶断する（４１２）ように構成されている、接触器（１５０、２５０）。
2. 前記検出手段（１５７、２５７）が、前記磁気センサ（１５５、２５５）によって実行される前記電流測定とは独立した様式で、前記主スイッチが実際に開放されているか、または閉鎖されているかを検出するように構成されている、請求項１に記載の接触器（１５０、２５０）。
3. 前記コントローラが、
   ａ）前記磁気センサ（１５５、２５５）を使用して、前記導電体部分（１５４、２５４）を通って流れる一次電流を繰り返し測定し（４０１）、
   ｂ）前記測定された一次電流に基づいて過電流状態が発生したかどうかを検出し（４０３）、過電流が発生したことが検出された場合に、ステップｃ）を続行し、
   ｃ）前記主スイッチ（１５３、２５３）を開放するために利用可能な期間（Δｔａｖ）を判定し（４０６）、
   ｄ）前記利用可能な期間（Δｔａｖ）と前記主スイッチ（１５３、２５３）を開放するために必要な期間（Δｔｒｅｑ）とを比較し（４０７）、前記利用可能な期間が前記必要な期間より小さい場合に、ステップｇ）を続行し、そうでない場合に、ステップｅ）を続行し、
   ｅ）前記アクチュエータ（１５６、２５６）を動作させて（４０８）、前記主スイッチ（１５３、２５３）を開放し、
   ｆ）前記主スイッチ（１５３、２５３）が実効的に開放されているかどうかを検出し（４０９）、前記主スイッチ（１５３、２５３）が前記利用可能な期間（Δｔａｖ）後に依然として閉鎖されている場合に、前記ヒューズを溶断する（４１２）ように構成されている、請求項１または２に記載の接触器（１５０、２５０）。
4. 前記コントローラ（１６０、２６０）が、外部プロセッサ（１３０、２１３、２３０）に接続可能な少なくとも１つの通信ポートを有し、
   前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記スイッチを閉鎖するためのコマンド、前記スイッチを開放するためのコマンド、前記ヒューズを溶断するためのコマンドからなる群から選択される少なくとも１つのコマンドを受信するようにさらに構成されており、
   前記コントローラが、
   ｘ）前記スイッチを閉鎖するためのコマンドを受信すると、前記アクチュエータ（１５６、２５６）を動作させて、前記主スイッチ（１５３、２５３）を閉鎖すること、
   ｙ）前記スイッチを開放するためのコマンドを受信すると、ステップｉｉ）およびｉｉｉ）を実行すること、
   ｚ）前記ヒューズを溶断するためのコマンドを受信すると、前記ヒューズを溶断すること、のうちの少なくとも１つを実行するようにさらに構成されている、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
5. 前記接触器が、少なくとも６０アンペアの電流を伝導することが可能であり、
   前記接触器が、最大４８ボルトの電圧電源を受け取るための第３および第４の電力端子（１５２ａ、１５２ｂ；２５２ａ、２５２ｂ）をさらに含む、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
6. 前記ヒューズが、パイロヒューズもしくはスクイブであるか、またはパイロヒューズもしくはスクイブを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
7. 前記アクチュエータ（１５６、２５６）が、コイルと、前記コイルに対して可動である要素と、を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
8. 前記コントローラが、前記コイルを通って流れる二次電流を測定するようにさらに構成されており、
   前記コントローラが、前記磁気センサ（１５５、２５５）から取得された信号に基づいて、かつ前記二次電流によって生成された磁場の影響を低減するために前記二次電流を考慮して前記一次電流を判定するようにさらに構成されている、請求項７に記載の接触器（１５０、２５０）。
9. 前記検出手段（１５７、２５７）が、前記作動手段（１５６、２５６）を通って流れる電流を測定するように構成されたシャント抵抗器（２６４）を含み、
   前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記シャント抵抗器（２６４）を通って、かつ前記コイル（２５６）を通って流れる電流を判定するために、前記シャント抵抗器（２６４）にわたる電圧を測定するようにさらに構成されており、
   前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記シャント抵抗器（２５６）を通って流れる前記電流を繰り返しサンプリングし、それによって、電流波形を取得するように、かつ前記可動要素の移動を示す特性を検出するために、前記電流波形を分析するようにさらに構成されている、請求項７または８に記載の接触器（１５０、２５０）。
10. 前記検出手段（１５７、２５７）が、前記可動要素の位置を検出するための位置センサを含み、
    前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記可動要素の前記位置を判定するために前記位置センサに接続されており、それによって、前記スイッチのステータスを判定する、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
11. 前記磁気センサ（１５５、２５５）が、前記導電体部分（１５４、２５４）の近傍に配置されており、かつ前記導電体部分を通って流れる前記電流によって生成される磁場成分を測定するように構成された、少なくとも１つの水平ホール素子、または少なくとも１つの垂直ホール素子、または少なくとも１つの磁気抵抗素子を含むか、
    または、前記磁気センサ（１５５、２５５）が、互いに離間し、平行に配向され、磁場差分または磁場勾配を測定するように構成された、少なくとも２つの水平ホール素子または少なくとも２つの垂直ホール素子を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
12. 前記コントローラ（１６０、２６０）に接続された加速度計および／またはジャイロスコープをさらに含み、
    前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記加速度計および／または前記ジャイロスコープから取得された信号に基づいて異常状態を判定するようにさらに適合されており、
    前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記主スイッチ（１５３、２５３）を自律的に開放し、かつ／または前記ヒューズ（１５８、２５８）を溶断するようにさらに構成されている、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
13. 前記コントローラ（１６０、２６０）が、集積半導体デバイスに実装されており、
    前記磁気センサ（１５５、２５５）もまた、前記半導体デバイスに集積されており、
    前記アクチュエータ（１５６、２５６）が、第２のスイッチ（２６５）と直列に接続されたコイルを含み、
    前記検出手段（１５７、２５７）が、前記コイルと直列に接続されたシャント抵抗器（２６４）を含み、
    前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記シャント抵抗器（２６４）にわたる第１の電圧をサンプリングするように、かつ前記コイルにわたるか、または前記コイルと前記シャント抵抗器との前記直列接続にわたる第２の電圧をサンプリングするように、かつ前記第１および第２の電圧サンプルに基づいて前記主スイッチ（２５３）のステータスを判定するように構成されており、
    前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記主スイッチを動作させるための前記アクチュエータを制御するための第１の出力（ＯＵＴ１）を有し、
    前記コントローラが、前記ヒューズ（１５８、２５８）を溶断するための第２の出力（ＯＵＴ２）を有する、先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）。
14. 先行請求項のいずれか一項に記載の接触器（１５０、２５０）で使用するための集積回路であって、
    プログラム可能なプロセッサの形態の前記コントローラ、
    前記磁気センサ、
    前記集積回路に接続可能なシャント抵抗器にわたる電圧を感知するためのシャントインターフェースであって、前記電圧から二次電流を判定することができる、シャントインターフェース、
    主スイッチ（１５３、２５３）に接続されたアクチュエータを駆動するための第１の出力（出力１）、
    ヒューズドライバを作動させるための第２の出力（出力２）、を含み、
    前記プロセッサが、
    ｉ）前記磁気センサを使用して一次電流を測定し（４０１）、過電流状態が発生したかどうかを検出し（４０３）、過電流状態が検出された場合に、ステップｉｉ）を続行し、そうでない場合に、ステップｉ）を繰り返し、
    ｉｉ）前記アクチュエータ（１５６、２５６）を動作させて（４０８）主スイッチ（１５３、２５３）を開放するために、前記第１の出力（出力１）をアサートし、
    ｉｉｉ）前記シャントインターフェースから取得された信号を分析することによって、前記主スイッチ（１５３、２５３）が実効的に開放されているかどうかを検出し（４０９）、一定時間間隔（Δｔａｖ）後に前記主スイッチが依然として閉鎖されていることが検出された場合に、前記ヒューズ（１５８、２５８）を溶断する（４１２）ために、前記第２の出力（出力２）をアサートするように構成されている、集積回路。
15. コイルにわたる電圧を感知するための電圧感知インターフェースをさらに含み、
    前記プロセッサが、ｉｉｉ）前記シャントインターフェースから取得された信号および前記電圧感知インターフェースから取得された信号を分析することによって、前記主スイッチが実効的に開放されているかどうかを検出する（４０９）ように構成されている、請求項１４に記載の集積回路（５００）。
16. 外部プロセッサから命令を受信するためのデジタル通信インターフェースをさらに含み、
    前記プロセッサが、前記外部プロセッサから前記スイッチを開放するための命令を受信すると、ステップｉｉ）およびｉｉｉ）を実行するようにさらに構成されている、請求項１４または１５に記載の集積回路（５００）。
17. 特徴である、
    １２ボルト電源入力、
    前記第１の出力に接続可能なＰＷＭジェネレータ、
    タイマユニット、
    外部温度を測定するための負温度係数（ＮＴＣ）コンポーネントインターフェース、
    エアバッグＥＣＵと通信するための第１の通信インターフェース、
    バッテリ管理システム（ＭＢＳ）のコントローラと通信するための第２の通信インターフェース、のうちの１つ以上をさらに含む、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の集積回路。
18. 接触器（１５０、２５０）であって、
    第１の電力端子（１５１ａ、２５１ａ）、
    第２の電力端子（１５１ｂ、２５１ｂ）、
    前記第１の電力端子と前記第２の電力端子との間に電気的に接続されており、直列に接続された少なくとも３つの要素：導電体部分（１５４、２５４）、アクチュエータ（１５６、２５６）によって駆動される可動部を含む主スイッチ（１５３、２５３）、およびヒューズ（１５８、２５８）を含む、サブ回路、
    前記導電体部分（１５４、２５４）を通って流れる一次電流を測定するように構成された磁気センサ（１５５、２５５）、
    前記導電体部分（１５４、２５４）を通って流れる前記一次電流を測定するための前記磁気センサ（１５５、２５５）に通信可能に接続されており、前記スイッチ（１５３、２５３）を選択的に開閉するための前記アクチュエータ（１５６、２５６）に動作可能に接続された、コントローラ（１６０、２６０）、を含み、
    前記コントローラ（１６０、２６０）が、前記主スイッチ（１５３、２５３）を開放するか、または閉鎖するコマンドを受信するための、外部プロセッサ（ＢＭＳ、ＥＣＵ）に接続可能な通信ポートを有する、接触器（１５０、２５０）。
    
    

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