JP3650456B2 - 車両用電源分配装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用電源分配装置に係り、特に、車両に搭載のバッテリから車両の各部に設けられている負荷に電源を分配供給する車両用電源分配装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両の電源は、一般に図６に示すように、バッテリ１から出る電力はフュージブルリンク（ＦＬ）２によって保護された電源線３によって電源ブロックＡに一旦供給される。電源ブロックＡに供給された電源は、下流の負荷駆動線５ａ，５ｂを細線化するためにフューズＡ１ａ，Ａ１ｂによって細分化され、負荷駆動制御を行うリレーＡ２ａ，Ａ２ｂを介して負荷６ａ，６ｂに供給されるようになっている。負荷駆動線５ａ，５ｂには、これに接続される負荷の容量に応じた線径の電線が使用される。なお、７ａ，７ｂは負荷６ａ，６ｂをそれぞれオン・オフ操作する操作スイッチであり、これらの操作スイッチのオン操作によってリレーコイルＬに通電されてリレー接点Ｃが閉成し、バッテリ１から出る電力をフュージブルリンク（ＦＬ）２、フューズＡ１ａ、Ａ１ｂ及びリレー接点Ｃを通じて負荷６ａ，６ｂに供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両には仕様差が生じることである。例えば図７（ａ）に示すように負荷６ａが６０ｗと１２ｗ（計７２ｗ）の２つの電球からなる仕様のときと、図７（ｂ）に示すように６０ｗの２つの電球からなる仕様のときとがある。このような場合、上述した従来の装置では、その都度電源ブロックＡ内のフューズＡ１ａの容量を変更して対応している。その結果、フューズを収容している電源ブロックは仕様の数だけ品番が増え、生産性の悪化やカーメーカなどでの品番管理が困難になる。
【０００４】
また、フューズＡ１ａ，Ａ１ｂで負荷駆動線５ａ，５ｂ及び負荷６ａ，６ｂを保護した場合、フューズ容量は１０Ａ，１５Ａのように階段的に標準化されているため、図８に示す負荷駆動線が発煙する電流対時間特性（実線）とフューズが溶断する電流対時間特性（破線）との比較から明らかなように、フューズの保護に対して電線がオーバスペックになっている部分もあり効率が悪い。
【０００５】
更に、図８に示したモータ負荷の定常電流特性及びロック電流特性とフューズ溶断特性との対比から明らかなように、モータ負荷の場合には定常動作では問題ないが、ロック電流を考慮した場合には、ロック電流で溶断しないようにするためにフューズ容量を１ランク上げなければならないこともある。
【０００６】
よって本発明は、上述した従来の問題に鑑み、負荷駆動線の保護を負荷の電流値に合わせて行うことによって負荷駆動線の電力供給効率を高められるようにした車両用電源分配装置を提供することを主たる課題としている。
【０００７】
本発明はまた、上述した従来の問題に鑑み、負荷駆動線の保護を負荷の電流値に合わせて行うことによって負荷駆動線の電力供給効率を高められるようにするとともに、負荷容量の違いなどによるバリエーションを最小限の変更で対応できるようにした車両用電源分配装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記主たる課題を達成するため本発明により成された請求項１に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、制御入力をもったスイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…を有し、電源線３を介してバッテリ１から供給を受けた電源を、前記スイッチング手段を介して負荷６ａ，６ｂ…に接続された負荷駆動線５ａ，５ｂ…に分配する車両用電源分配装置において、前記負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…と、前記負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４と、前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、その大きさが入る領域に対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段１０３ａとを備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成において、負荷６ａ，６ｂ…に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４を有し、電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…によって検知した電流が過大電流のとき、制御手段１０３ａがその大きさが入る領域に対応した記憶手段中の遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、負荷駆動線１０１ａ，１０１ｂ…を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する。
【００１０】
よって、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、その大きさが入る領域に対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができる。
【００１１】
請求項２に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、請求項１に記載の車両用電源分配装置において、前記制御部は、前記負荷をオン・オフ操作する操作スイッチ７ａ，７ｂ…の操作に応じて前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を閉成及び開成することを特徴としている。
【００１２】
上記構成において、負荷駆動線を過大電流から保護するため電源遮断を行うスイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…が、負荷６ａ，６ｂ…を操作する操作スイッチ７ａ，７ｂ…のオンオフ操作によって閉成及び開成されるものであるので、スイッチング手段を別個に設ける必要がない。
【００１３】
上記課題を達成するため本発明により成された請求項３に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、制御入力をもった複数のスイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…を有し、電源線３を介してバッテリ１から供給を受けた電源を、前記各スイッチング手段を介して負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ接続された複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…に分配する車両用電源分配装置において、前記各負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…と、前記各負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４と、前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、該過大電流が流れた前記負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、対応する前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段１０３ａとを備えることを特徴としている。
【００１４】
上記構成において、複数の負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４を有し、電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…によって検知した電流が過大電流のとき、制御手段１０３ａが過大電流が流れた負荷駆動線５ａ，５ｂ…が接続される負荷６ａ，６ｂ…とその大きさが入る領域とに対応した記憶手段中の遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、過大電流の流れた負荷駆動線５ａ，５ｂ…を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する。
【００１５】
よって、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数ある負荷の容量の異なる製品に対して記憶手段内の電流−遮断時間データを変更するだけで対応することができる。
【００１６】
請求項４に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、請求項３に記載の車両用電源分配装置において、前記記憶手段が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなることを特徴としている。
【００１７】
上記構成において、記憶手段１０４が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなるので、記憶手段内の電流−遮断時間データを変更することが簡単に行うことができる。
【００１８】
上記課題を達成するため本発明により成された請求項５に記載の車両用電源分配装置は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、電源線３を介してバッテリ１から供給を受けた電源を、負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ接続された複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…に分配する車両用電源分配装置において、前記バッテリと前記複数の負荷駆動線との間に設けられた制御入力をもったスイッチング手段２０１と、前記各負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段２０２ａ，２０２ｂ…と、前記各負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段２０４と、前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、該過大電流が流れた前記負荷駆動線に接続される負荷の容量とその大きさが入る領域とに対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段２０３ａとを備えることを特徴としている。
【００１９】
上記構成において、複数の負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段２０４を有し、電流検知手段２０２ａ，２０２ｂ…によって検知した電流が過大電流のとき、制御手段２０３ａが過大電流が流れた負荷駆動線５ａ，５ｂ…が接続される負荷６ａ，６ｂ…とその大きさが入る領域に対応した記憶手段中の遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段２０１の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、全ての負荷駆動線５ａ，５ｂ…を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する。
【００２０】
よって、過大電流が流れる負荷駆動線が１本でもあれば、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、過大電流の流れた負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数の負荷駆動線に対して１つのスイッチング手段が設けられているだけであるので構成が単純になっている。
【００２１】
請求項６に記載の車両用電源分配装置は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、請求項５に記載の車両用電源分配装置において、前記電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断手段２０３ｂを有することを特徴としている。
【００２２】
上記構成において、電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断手段２０３ｂを有することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を簡単に見つけだすことができる。
【００２３】
請求項７に記載の車両用電源分配装置は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、請求項６に記載の車両用電源分配装置において、前記診断手段による診断結果を表示する表示手段２０５を有することを特徴としている。
【００２４】
上記構成において、診断手段による診断結果を表示する表示手段２０５を有することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を直ちに知らせることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は本発明による車両用電源分配装置の一実施の形態を示す回路構成図であり、同図において、図６について上述した従来のものと同等の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２６】
図２において、符号１０で示すブロックは本発明による車両用電源分配装置の一例を示し、装置１０は上述した電源ブロックＡと同様に、フュージブルリンク（ＦＬ）２によって保護された電源線３を介してバッテリ１から電力が供給され、この供給された電力に基づく電源を複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…をそれぞれ介して負荷６ａ，６ｂ…に分配し供給する。なお、負荷駆動線５ａ，５ｂ…には、これに接続する負荷の容量に応じた線径の被覆電線が使用される。また、装置１０は、図示しない操作部に配した操作スイッチ７ａ，７ｂ…のオン・オフ操作に応じてそれぞれ負荷６ａ，６ｂ…をオン・オフ制御する。
【００２７】
なお、図２は、バッテリ１、装置１０及び負荷６ａ，６ｂ…間の距離を反映したものとなっていないが、実際にはこれら離れた場所に設置され、これらを結ぶ電源線３、負荷駆動先５ａ，５ｂ…は非常に長いものとなることがある。
【００２８】
装置１０は、制御入力をもったスイッチング手段としてのリレー１０１ａ，１０１ｂ…を負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ対応して有し、電源線３を介して供給された電源をリレー１０１ａのリレー接点Ｃ、電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ａ及び負荷駆動線５ａを介して負荷６ａに対して供給するとともに、リレー１０１ｂのリレー接点Ｃ、電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ｂ及び負荷駆動線５ｂを介して負荷６ｂに対して供給する。
【００２９】
装置１０はまた、予め定めたプログラムに従って動作する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、プログラムなどを格納した読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）、各種のデータを格納するエリアや処理中に使用するエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリ（ＲＡＭ）、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）などを内蔵したマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）からなる制御部１０３を有する。
【００３０】
制御部１０３の入力ポートには、操作部の操作スイッチ７ａ，７ｂ…、電流検知抵抗１０２ａ，１０２ｂ…の両端、並びに負荷毎の電流−遮断時間を示すデータを格納した記憶手段としてのＥ2 ＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ１０４がそれぞれ接続され、出力ポートにはリレー１０１ａ，１０１ｂ…のリレーコイルＬが接続されている。
【００３１】
不揮発性メモリ１０４は、負荷毎の電流−遮断時間が決定した時点で、これらに必要な電流−遮断時間データを格納したものが装置１０内に組み込むことができるように設けられているが、装置内に予め設けておき、負荷毎の電流−遮断時間が決定した時点で、これらに必要な電流−遮断時間データを外部から電気的に書き込むようにしてもよい。ただし、後者の場合には書き込みのための入力端子などを設ける必要がある。
【００３２】
いずれの場合にも、不揮発性メモリ１０４内に格納された電流−遮断時間データは、例えば下表に示すように、負荷に流れる電流の大きさに対応してＡ〜Ｄの領域を設定し、各領域における電流の大きさに対応する遮断時間の形で各負荷毎に用意される。具体的には、Ｉ1 Ａ（アンペア）以上のＡ領域を自己保護モードとして即遮断を行い、Ｉ2 Ａ〜Ｉ1 Ａの範囲のＢ領域を負荷突入モードとして０．０１秒以上持続したとき遮断を行い、Ｉ3 Ａ〜Ｉ2 Ａの範囲のＣ領域を異常検出モードとして１秒以上持続したとき遮断を行い、Ｉ4 Ａ以下のＤ領域を通常動作モードとして遮断制御を行わないようにする。従って、負荷の特性や容量に応じた電流−遮断時間データを格納した不揮発性メモリ１０４を用意する必要はある。しかし、この不揮発性メモリ１０４を除く装置内の他の部分については一切変更する必要がないので、装置自体は基本的に１つの品番ですみ、カーメーカの組立ラインで不揮発性メモリの内容を決定することで簡単に対応でき、仕様に応じたものが簡単に得られる。
【００３３】
【表１】
【００３４】
以上の構成において、μＣＯＭ１０３のＣＰＵは操作スイッチ７ａのオン操作に応じてリレー１０１ａのリレーコイルＬが接続されている出力ポートをＨからＬレベルに切り換える。このことによってバッテリ１からＦＬ２、電源線３及びリレー１０１ａのリレーコイルＬを通じて電流が流れて、開成状態にあったリレー１０１ａのリレー接点Ｃが閉成する。このリレー１０１ａのリレー接点Ｃの閉成によって、バッテリ１からＦＬ２、電源線３、リレー１０１ａのリレー接点Ｃ、電流検知抵抗１０２ａ、負荷駆動線５ａ、負荷６ａを通じてアースに電流が流れて負荷６ａが駆動されるようになるとともに、このとき流れる電流の大きさに応じた大きさの電圧が電流検知抵抗１０２ａの両端に発生される。
【００３５】
この電流検知抵抗１０２ａの両端に発生される電圧はμＣＯＭ１０３内のＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されてＣＰＵによって読み取られる。ＣＰＵはこの読み取った電圧に基づいて負荷駆動線５ａに流れている電流の大きさを検出し、この検出した電流値に対応する遮断時間を不揮発性メモリ１０４から読み出す。負荷５ａ側において例えば負荷駆動線間やボディとの間でショートが発生してＣＰＵが過大な電流値を検出すると、ＣＰＵはこの電流値に対応した遮断時間を不揮発性メモリ１０４から読み出して計時を開始する。
【００３６】
そして、計時時間が遮断時間に達したときにはそれまでＨレベルにあった出力ポートをＬレベルに切り換えてリレー１０１ａのリレーコイルＬへの通電を停止する。このことによってリレー１０１ａのリレー接点Ｃが閉成状態から開成状態になり、リレー１０１ａのリレー接点Ｃを通じて負荷６ａに供給されていた電源が遮断される。このようにリレー１０１ａのリレー接点Ｃが開成して負荷６ａに供給されていた電源が遮断されると、負荷駆動線５ａへの過大な電流の通電がなくなり負荷駆動線５ａが保護されるようになる。
【００３７】
なお、ＣＰＵが検出する所定値以下の電流値に対応する遮断時間は不揮発性メモリ１０４には格納されておらず、電流値に対応する遮断時間のないときには上述のような制御は行わない。また、遮断時間は過大電流が流れ続けたとき負荷駆動線５ａが発煙する危険性がある時間より若干短く設定され、その値は電流の大きさに応じて短くなる。このように遮断時間が電流の大きさに応じて設定されているため、負荷駆動線５ａはその発煙限界ギリギリまで通電制御することで保護されるようになり、効率のよい電力の供給を行うことができる。この様子を図３のグラフを参照して説明すると、一点破線で示すＣＰＵによる遮断特性は、点線で示すフューズの溶断特性に比べ、実線で示す電線の発煙特性に接近して設定することができる。
【００３８】
なお、μＣＯＭ１０３のＣＰＵは、操作スイッチ７ｂがオン操作されたときにも操作スイッチ７ａのときと同様の動作によって負荷駆動線５ｂへの過大な電流の通電から負荷駆動線５ｂが保護されるようになる。
【００３９】
以上概略説明した動作の詳細を、図２中のμＣＯＭ１０３のＣＰＵが行う処理を示す図４のフローチャートを参照して以下説明する。
【００４０】
ＣＰＵは電源の投入によって動作を開始し図４（ａ）のメインルーチンの処理を実行し、その最初のステップＳ１において負荷制御処理を行う。この負荷制御処理においては、操作スイッチ７ａ，７ｂ…を監視し、オン操作された操作スイッチがあるときにはその操作スイッチに対応した負荷６ａ，６ｂ…に接続されているリレー１０１ａ，１０１ｂ…を閉成あるいは開成するように出力ポートの出力レベルを切り換える。その後ステップＳ２に進んで後述する異常電流検出処理を行ってからステップＳ３に進んでステップＳ２の異常電流検出処理の結果によって電源遮断処理を行い、上記負荷接続処理に戻る。
【００４１】
上記異常電流検出処理においては、図４（ｂ）のサブルーチンの処理を行い、その最初のステップＳ２ａにおいて各負荷駆動線５ａ，５ｂ…に流れる電流検出を行う。このために電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ａ，１０２ｂ…の両端の電圧をＡ／Ｄ変換して順次読み込む。その後ステップＳ２ｂに進んでこの読み込んだ電流値が異常電流に相当するものであるかどうかを判定する。この判定は具体的には、負荷駆動線５ａ，５ｂ…に接続されている負荷に対応する不揮発性メモリ１０４中の電流−遮断時間が格納されているかどうかによって行う。
【００４２】
もし読み込んだ電流値に対応する遮断時間が格納されているときにはステップＳ２ｂの判定がＹＥＳとなってステップＳ２ｃに進み、ここでＲＡＭ中の所定エリアに形成した遮断時間タイマが計時中であるかどうかを判定する。このステップＳ２ｃの判定がＮ０のとき、すなわち、遮断時間カウンタが計時中でないときにはステップＳ２ｄに進んで遮断時間カウンタの計時を開始させてからステップＳ２ｅに進む。
【００４３】
上記ステップＳ２ｅにおいては、ステップＳ２ｄにおいて計時を開始した遮断時間タイマの計時時間が遮断時間に達したか否かを判定する。遮断時間タイマの計時時間が遮断時間に達しておらずステップＳ２ｅの判定がＮ０のときにはメインルーチンに戻る。遮断時間タイマの計時時間が遮断時間に達しているときにはステップＳ２ｆに進んでＲＡＭ中の所定エリアに形成した遮断フラグをオンしてからメインルーチンに戻る。なお、この遮断フラグはメインルーチンのテップＳ３の電源遮断処理において異常電流が流れている負荷に対応するリレーを開成して当該負荷への電源供給を遮断するために利用される。
【００４４】
一方、上記ステップＳ２ｂの判定がＮ０のときにはステップＳ２ｇに進んで上記ステップＳ２ｄにおいて計時開始させた遮断時間カウンタの計時を終了させてからメインルーチンに戻る。このステップＳ２ｇにおいて遮断時間タイマの計時を終了させて計時をリセットすることによって、遮断時間継続しない異常電流に対して有効に対応することができる。
【００４５】
図４のフローチャートを参照して行った動作の説明から明きらかなように、μＣＯＭ１０３のＣＰＵは、電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ａ，１０２ｂ…が過大電流を検知したとき、その大きさに対応した記憶手段としてのＲＡＭ中の電流−遮断時間データの遮断時間後に、スイッチング手段としてのリレー１０１ａ，１０１ｂ…の制御入力としてのリレーコイルＬに電流を流すような信号を出力してリレーのリレー接点Ｃを開成し、負荷駆動線５ａ，５ｂ…を通じての負荷６ａ，６ｂ…への電源供給を遮断するように制御する制御手段１０３ａとして働いている。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、リレー１０１ａ，１０１ｂ…は操作スイッチ７ａ，７ｂ…のオン・オフ操作に応じて閉成あるいは開成するようになっているが、負荷６ａ，６ｂ…が自身に電源オン・オフスイッチを内蔵し、例えばイグニッションスイッチのオン操作によって電源が供給されるようになっているようなもののときには、イグニッションスイッチのオン操作によってリレー１０１ａ，１０１ｂ…を閉成し、異常な過大電流の検出によって開成するようにすればよい。また、負荷６ａ，６ｂ…がライティングスイッチのオン操作によって点灯される前照灯、尾灯などであるときにも、同様の構成を採用することができる。
【００４７】
また、上述の実施の形態では、各負荷に１つのリレーを対応して設けているが、図５に示すように、１つのリレー２０１を通じて複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…に電源を分配供給するようにすることもできる。この例は、負荷６ａ，６ｂ…がライティングスイッチ７のオン操作によって点灯される前照灯、尾灯などである場合に有効に適用できる。この例では、リレー２０１と各負荷駆動線５ａ，５ｂ…との間に電流検知抵抗２０２ａ，２０２ｂ…を挿入し、これらの電流検知抵抗２０２ａ，２０２ｂ…の両端の電圧をμＣＯＭ２０３のＣＰＵによって監視することによって、各負荷駆動線５ａ，５ｂ…に流れる過大電流を検出するとともにその大きさを読み込んで遮断時間を決定し、遮断時間後にリレー２０１を開成して負荷６ａ，６ｂ…への電源供給を遮断する。
【００４８】
この実施の形態ではまた、電源遮断の原因となった過大電流が流れた負荷駆動線が一目で分かるようにμＣＯＭ２０３には、電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断機能を持たせるとともに、その結果を表示する診断表示器２０５を接続している。診断表示器２０５は装置２０に内蔵され、負荷駆動線に対応するインジケータ光源によって構成することができる。勿論、診断結果をデータ化して装置２０の外の他の装置に伝送するようにしてもよい。
【００４９】
この実施の形態では、電源の供給を遮断するリレーは１つしかないので、複数の負荷駆動線に過大電流を検出したときには、負荷駆動線及び負荷の保護上、電源遮断は最も短い遮断時間で行われなければならない。このため、異常電流の流れていない負荷の動作も一緒に停止されるという難点はあるものの、構成が単純でコスト上極めて有利である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納し、検知した電流が過大電流のとき、その大きさが入る領域に対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成し、負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御するので、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、その大きさが入る領域に対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、電源供給効率の向上を図ることができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１によるものの他に、負荷のオン・オフ操作に応じてスイッチング手段を閉成及び開成するようになっているので、負荷駆動線を過大電流から保護するため電源遮断を行うスイッチング手段を、負荷のオンオフ操作によって閉成及び開成されるスイッチング手段と併用させることができ、別個に設ける必要がなく、大幅なコストアップを招くことなく実現できる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、複数の負荷にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納し、検知した電流が過大電流のとき、過大電流が流れた負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段を開成し、過大電流の流れた負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御するので、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数ある負荷の容量の異なる製品に対して記憶手段内の電流−遮断時間データを変更するだけで対応することができ、負荷容量の違いなどによるバリエーションを最小限の変更で対応できる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３によるもの他に、電流−遮断時間データを格納する記憶手段が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなるので、記憶手段内の電流−遮断時間データを変更することが簡単に行うことができ、負荷容量の違いなどによるバリエーションを不揮発性メモリの変更で対応できる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、複数の負荷にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納し、検知した電流が過大電流のとき、過大電流が流れた負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段を開成し、全ての負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御するので、過大電流が流れる負荷駆動線が１本でもあれば、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、過大電流の流れた負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数の負荷駆動線に対して１つのスイッチング手段が設けられているだけであるので構成が単純で、コストアップを招くことなく実現できる。
【００５５】
請求項６に記載の発明によれば、電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を簡単に見つけだすことができ、故障診断が非常に容易になる。
【００５６】
請求項７に記載の発明によれば、診断結果を表示することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を直ちに知らせることができ、故障個所の発見を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用電源分配装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明による車両用電源分配装置の一実施の形態を示す図である。
【図３】図２の装置によって得られる効果を示すグラフである。
【図４】図２中のμＣＯＭのＣＰＵが行う処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明による車両用電源分配装置の他の実施の形態を示す図である。
【図６】従来の車両用電源分配装置の一例を示す図である。
【図７】図６の装置の問題点を説明するための図である。
【図８】図６の装置の問題点を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１ バッテリ
３ 電源線
５ａ，５ｂ… 負荷駆動線
６ａ，６ｂ… 負荷
７ａ，７ｂ… 操作スイッチ
１０１ａ，１０１ｂ… スイッチング手段（リレー）
１０２ａ，１０２ｂ… 電流検知手段（電流検知抵抗）
１０３ａ 制御手段（ＣＰＵ）
１０４ 記憶手段（不揮発性メモリ）
２０１ スイッチング手段（リレー）
２０２ａ，２０２ｂ… 電流検知手段（電流検知抵抗）
２０３ｂ 診断手段（ＣＰＵ）
２０３ａ 制御手段（ＣＰＵ）
２０４ 記憶手段（不揮発性メモリ）
２０５ 表示手段（診断表示器）
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用電源分配装置に係り、特に、車両に搭載のバッテリから車両の各部に設けられている負荷に電源を分配供給する車両用電源分配装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両の電源は、一般に図６に示すように、バッテリ１から出る電力はフュージブルリンク（ＦＬ）２によって保護された電源線３によって電源ブロックＡに一旦供給される。電源ブロックＡに供給された電源は、下流の負荷駆動線５ａ，５ｂを細線化するためにフューズＡ１ａ，Ａ１ｂによって細分化され、負荷駆動制御を行うリレーＡ２ａ，Ａ２ｂを介して負荷６ａ，６ｂに供給されるようになっている。負荷駆動線５ａ，５ｂには、これに接続される負荷の容量に応じた線径の電線が使用される。なお、７ａ，７ｂは負荷６ａ，６ｂをそれぞれオン・オフ操作する操作スイッチであり、これらの操作スイッチのオン操作によってリレーコイルＬに通電されてリレー接点Ｃが閉成し、バッテリ１から出る電力をフュージブルリンク（ＦＬ）２、フューズＡ１ａ、Ａ１ｂ及びリレー接点Ｃを通じて負荷６ａ，６ｂに供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両には仕様差が生じることである。例えば図７（ａ）に示すように負荷６ａが６０ｗと１２ｗ（計７２ｗ）の２つの電球からなる仕様のときと、図７（ｂ）に示すように６０ｗの２つの電球からなる仕様のときとがある。このような場合、上述した従来の装置では、その都度電源ブロックＡ内のフューズＡ１ａの容量を変更して対応している。その結果、フューズを収容している電源ブロックは仕様の数だけ品番が増え、生産性の悪化やカーメーカなどでの品番管理が困難になる。
【０００４】
また、フューズＡ１ａ，Ａ１ｂで負荷駆動線５ａ，５ｂ及び負荷６ａ，６ｂを保護した場合、フューズ容量は１０Ａ，１５Ａのように階段的に標準化されているため、図８に示す負荷駆動線が発煙する電流対時間特性（実線）とフューズが溶断する電流対時間特性（破線）との比較から明らかなように、フューズの保護に対して電線がオーバスペックになっている部分もあり効率が悪い。
【０００５】
更に、図８に示したモータ負荷の定常電流特性及びロック電流特性とフューズ溶断特性との対比から明らかなように、モータ負荷の場合には定常動作では問題ないが、ロック電流を考慮した場合には、ロック電流で溶断しないようにするためにフューズ容量を１ランク上げなければならないこともある。
【０００６】
よって本発明は、上述した従来の問題に鑑み、負荷駆動線の保護を負荷の電流値に合わせて行うことによって負荷駆動線の電力供給効率を高められるようにした車両用電源分配装置を提供することを主たる課題としている。
【０００７】
本発明はまた、上述した従来の問題に鑑み、負荷駆動線の保護を負荷の電流値に合わせて行うことによって負荷駆動線の電力供給効率を高められるようにするとともに、負荷容量の違いなどによるバリエーションを最小限の変更で対応できるようにした車両用電源分配装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記主たる課題を達成するため本発明により成された請求項１に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、制御入力をもったスイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…を有し、電源線３を介してバッテリ１から供給を受けた電源を、前記スイッチング手段を介して負荷６ａ，６ｂ…に接続された負荷駆動線５ａ，５ｂ…に分配する車両用電源分配装置において、前記負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…と、前記負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４と、前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、その大きさが入る領域に対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段１０３ａとを備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成において、負荷６ａ，６ｂ…に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４を有し、電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…によって検知した電流が過大電流のとき、制御手段１０３ａがその大きさが入る領域に対応した記憶手段中の遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、負荷駆動線１０１ａ，１０１ｂ…を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する。
【００１０】
よって、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、その大きさが入る領域に対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができる。
【００１１】
請求項２に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、請求項１に記載の車両用電源分配装置において、前記制御部は、前記負荷をオン・オフ操作する操作スイッチ７ａ，７ｂ…の操作に応じて前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を閉成及び開成することを特徴としている。
【００１２】
上記構成において、負荷駆動線を過大電流から保護するため電源遮断を行うスイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…が、負荷６ａ，６ｂ…を操作する操作スイッチ７ａ，７ｂ…のオンオフ操作によって閉成及び開成されるものであるので、スイッチング手段を別個に設ける必要がない。
【００１３】
上記課題を達成するため本発明により成された請求項３に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、制御入力をもった複数のスイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…を有し、電源線３を介してバッテリ１から供給を受けた電源を、前記各スイッチング手段を介して負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ接続された複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…に分配する車両用電源分配装置において、前記各負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…と、前記各負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４と、前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、該過大電流が流れた前記負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、対応する前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段１０３ａとを備えることを特徴としている。
【００１４】
上記構成において、複数の負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段１０４を有し、電流検知手段１０２ａ，１０２ｂ…によって検知した電流が過大電流のとき、制御手段１０３ａが過大電流が流れた負荷駆動線５ａ，５ｂ…が接続される負荷６ａ，６ｂ…とその大きさが入る領域とに対応した記憶手段中の遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段１０１ａ，１０１ｂ…の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、過大電流の流れた負荷駆動線５ａ，５ｂ…を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する。
【００１５】
よって、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数ある負荷の容量の異なる製品に対して記憶手段内の電流−遮断時間データを変更するだけで対応することができる。
【００１６】
請求項４に記載の車両用電源分配装置は、図１（ａ）の基本構成図に示すように、請求項３に記載の車両用電源分配装置において、前記記憶手段が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなることを特徴としている。
【００１７】
上記構成において、記憶手段１０４が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなるので、記憶手段内の電流−遮断時間データを変更することが簡単に行うことができる。
【００１８】
上記課題を達成するため本発明により成された請求項５に記載の車両用電源分配装置は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、電源線３を介してバッテリ１から供給を受けた電源を、負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ接続された複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…に分配する車両用電源分配装置において、前記バッテリと前記複数の負荷駆動線との間に設けられた制御入力をもったスイッチング手段２０１と、前記各負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段２０２ａ，２０２ｂ…と、前記各負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段２０４と、前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、該過大電流が流れた前記負荷駆動線に接続される負荷の容量とその大きさが入る領域とに対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段２０３ａとを備えることを特徴としている。
【００１９】
上記構成において、複数の負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段２０４を有し、電流検知手段２０２ａ，２０２ｂ…によって検知した電流が過大電流のとき、制御手段２０３ａが過大電流が流れた負荷駆動線５ａ，５ｂ…が接続される負荷６ａ，６ｂ…とその大きさが入る領域に対応した記憶手段中の遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段２０１の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、全ての負荷駆動線５ａ，５ｂ…を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する。
【００２０】
よって、過大電流が流れる負荷駆動線が１本でもあれば、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、過大電流の流れた負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数の負荷駆動線に対して１つのスイッチング手段が設けられているだけであるので構成が単純になっている。
【００２１】
請求項６に記載の車両用電源分配装置は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、請求項５に記載の車両用電源分配装置において、前記電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断手段２０３ｂを有することを特徴としている。
【００２２】
上記構成において、電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断手段２０３ｂを有することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を簡単に見つけだすことができる。
【００２３】
請求項７に記載の車両用電源分配装置は、図１（ｂ）の基本構成図に示すように、請求項６に記載の車両用電源分配装置において、前記診断手段による診断結果を表示する表示手段２０５を有することを特徴としている。
【００２４】
上記構成において、診断手段による診断結果を表示する表示手段２０５を有することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を直ちに知らせることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は本発明による車両用電源分配装置の一実施の形態を示す回路構成図であり、同図において、図６について上述した従来のものと同等の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２６】
図２において、符号１０で示すブロックは本発明による車両用電源分配装置の一例を示し、装置１０は上述した電源ブロックＡと同様に、フュージブルリンク（ＦＬ）２によって保護された電源線３を介してバッテリ１から電力が供給され、この供給された電力に基づく電源を複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…をそれぞれ介して負荷６ａ，６ｂ…に分配し供給する。なお、負荷駆動線５ａ，５ｂ…には、これに接続する負荷の容量に応じた線径の被覆電線が使用される。また、装置１０は、図示しない操作部に配した操作スイッチ７ａ，７ｂ…のオン・オフ操作に応じてそれぞれ負荷６ａ，６ｂ…をオン・オフ制御する。
【００２７】
なお、図２は、バッテリ１、装置１０及び負荷６ａ，６ｂ…間の距離を反映したものとなっていないが、実際にはこれら離れた場所に設置され、これらを結ぶ電源線３、負荷駆動先５ａ，５ｂ…は非常に長いものとなることがある。
【００２８】
装置１０は、制御入力をもったスイッチング手段としてのリレー１０１ａ，１０１ｂ…を負荷６ａ，６ｂ…にそれぞれ対応して有し、電源線３を介して供給された電源をリレー１０１ａのリレー接点Ｃ、電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ａ及び負荷駆動線５ａを介して負荷６ａに対して供給するとともに、リレー１０１ｂのリレー接点Ｃ、電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ｂ及び負荷駆動線５ｂを介して負荷６ｂに対して供給する。
【００２９】
装置１０はまた、予め定めたプログラムに従って動作する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、プログラムなどを格納した読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）、各種のデータを格納するエリアや処理中に使用するエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリ（ＲＡＭ）、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）などを内蔵したマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）からなる制御部１０３を有する。
【００３０】
制御部１０３の入力ポートには、操作部の操作スイッチ７ａ，７ｂ…、電流検知抵抗１０２ａ，１０２ｂ…の両端、並びに負荷毎の電流−遮断時間を示すデータを格納した記憶手段としてのＥ2 ＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ１０４がそれぞれ接続され、出力ポートにはリレー１０１ａ，１０１ｂ…のリレーコイルＬが接続されている。
【００３１】
不揮発性メモリ１０４は、負荷毎の電流−遮断時間が決定した時点で、これらに必要な電流−遮断時間データを格納したものが装置１０内に組み込むことができるように設けられているが、装置内に予め設けておき、負荷毎の電流−遮断時間が決定した時点で、これらに必要な電流−遮断時間データを外部から電気的に書き込むようにしてもよい。ただし、後者の場合には書き込みのための入力端子などを設ける必要がある。
【００３２】
いずれの場合にも、不揮発性メモリ１０４内に格納された電流−遮断時間データは、例えば下表に示すように、負荷に流れる電流の大きさに対応してＡ〜Ｄの領域を設定し、各領域における電流の大きさに対応する遮断時間の形で各負荷毎に用意される。具体的には、Ｉ1 Ａ（アンペア）以上のＡ領域を自己保護モードとして即遮断を行い、Ｉ2 Ａ〜Ｉ1 Ａの範囲のＢ領域を負荷突入モードとして０．０１秒以上持続したとき遮断を行い、Ｉ3 Ａ〜Ｉ2 Ａの範囲のＣ領域を異常検出モードとして１秒以上持続したとき遮断を行い、Ｉ4 Ａ以下のＤ領域を通常動作モードとして遮断制御を行わないようにする。従って、負荷の特性や容量に応じた電流−遮断時間データを格納した不揮発性メモリ１０４を用意する必要はある。しかし、この不揮発性メモリ１０４を除く装置内の他の部分については一切変更する必要がないので、装置自体は基本的に１つの品番ですみ、カーメーカの組立ラインで不揮発性メモリの内容を決定することで簡単に対応でき、仕様に応じたものが簡単に得られる。
【００３３】
【表１】
以上の構成において、μＣＯＭ１０３のＣＰＵは操作スイッチ７ａのオン操作に応じてリレー１０１ａのリレーコイルＬが接続されている出力ポートをＨからＬレベルに切り換える。このことによってバッテリ１からＦＬ２、電源線３及びリレー１０１ａのリレーコイルＬを通じて電流が流れて、開成状態にあったリレー１０１ａのリレー接点Ｃが閉成する。このリレー１０１ａのリレー接点Ｃの閉成によって、バッテリ１からＦＬ２、電源線３、リレー１０１ａのリレー接点Ｃ、電流検知抵抗１０２ａ、負荷駆動線５ａ、負荷６ａを通じてアースに電流が流れて負荷６ａが駆動されるようになるとともに、このとき流れる電流の大きさに応じた大きさの電圧が電流検知抵抗１０２ａの両端に発生される。
【００３５】
この電流検知抵抗１０２ａの両端に発生される電圧はμＣＯＭ１０３内のＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されてＣＰＵによって読み取られる。ＣＰＵはこの読み取った電圧に基づいて負荷駆動線５ａに流れている電流の大きさを検出し、この検出した電流値に対応する遮断時間を不揮発性メモリ１０４から読み出す。負荷５ａ側において例えば負荷駆動線間やボディとの間でショートが発生してＣＰＵが過大な電流値を検出すると、ＣＰＵはこの電流値に対応した遮断時間を不揮発性メモリ１０４から読み出して計時を開始する。
【００３６】
そして、計時時間が遮断時間に達したときにはそれまでＨレベルにあった出力ポートをＬレベルに切り換えてリレー１０１ａのリレーコイルＬへの通電を停止する。このことによってリレー１０１ａのリレー接点Ｃが閉成状態から開成状態になり、リレー１０１ａのリレー接点Ｃを通じて負荷６ａに供給されていた電源が遮断される。このようにリレー１０１ａのリレー接点Ｃが開成して負荷６ａに供給されていた電源が遮断されると、負荷駆動線５ａへの過大な電流の通電がなくなり負荷駆動線５ａが保護されるようになる。
【００３７】
なお、ＣＰＵが検出する所定値以下の電流値に対応する遮断時間は不揮発性メモリ１０４には格納されておらず、電流値に対応する遮断時間のないときには上述のような制御は行わない。また、遮断時間は過大電流が流れ続けたとき負荷駆動線５ａが発煙する危険性がある時間より若干短く設定され、その値は電流の大きさに応じて短くなる。このように遮断時間が電流の大きさに応じて設定されているため、負荷駆動線５ａはその発煙限界ギリギリまで通電制御することで保護されるようになり、効率のよい電力の供給を行うことができる。この様子を図３のグラフを参照して説明すると、一点破線で示すＣＰＵによる遮断特性は、点線で示すフューズの溶断特性に比べ、実線で示す電線の発煙特性に接近して設定することができる。
【００３８】
なお、μＣＯＭ１０３のＣＰＵは、操作スイッチ７ｂがオン操作されたときにも操作スイッチ７ａのときと同様の動作によって負荷駆動線５ｂへの過大な電流の通電から負荷駆動線５ｂが保護されるようになる。
【００３９】
以上概略説明した動作の詳細を、図２中のμＣＯＭ１０３のＣＰＵが行う処理を示す図４のフローチャートを参照して以下説明する。
【００４０】
ＣＰＵは電源の投入によって動作を開始し図４（ａ）のメインルーチンの処理を実行し、その最初のステップＳ１において負荷制御処理を行う。この負荷制御処理においては、操作スイッチ７ａ，７ｂ…を監視し、オン操作された操作スイッチがあるときにはその操作スイッチに対応した負荷６ａ，６ｂ…に接続されているリレー１０１ａ，１０１ｂ…を閉成あるいは開成するように出力ポートの出力レベルを切り換える。その後ステップＳ２に進んで後述する異常電流検出処理を行ってからステップＳ３に進んでステップＳ２の異常電流検出処理の結果によって電源遮断処理を行い、上記負荷接続処理に戻る。
【００４１】
上記異常電流検出処理においては、図４（ｂ）のサブルーチンの処理を行い、その最初のステップＳ２ａにおいて各負荷駆動線５ａ，５ｂ…に流れる電流検出を行う。このために電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ａ，１０２ｂ…の両端の電圧をＡ／Ｄ変換して順次読み込む。その後ステップＳ２ｂに進んでこの読み込んだ電流値が異常電流に相当するものであるかどうかを判定する。この判定は具体的には、負荷駆動線５ａ，５ｂ…に接続されている負荷に対応する不揮発性メモリ１０４中の電流−遮断時間が格納されているかどうかによって行う。
【００４２】
もし読み込んだ電流値に対応する遮断時間が格納されているときにはステップＳ２ｂの判定がＹＥＳとなってステップＳ２ｃに進み、ここでＲＡＭ中の所定エリアに形成した遮断時間タイマが計時中であるかどうかを判定する。このステップＳ２ｃの判定がＮ０のとき、すなわち、遮断時間カウンタが計時中でないときにはステップＳ２ｄに進んで遮断時間カウンタの計時を開始させてからステップＳ２ｅに進む。
【００４３】
上記ステップＳ２ｅにおいては、ステップＳ２ｄにおいて計時を開始した遮断時間タイマの計時時間が遮断時間に達したか否かを判定する。遮断時間タイマの計時時間が遮断時間に達しておらずステップＳ２ｅの判定がＮ０のときにはメインルーチンに戻る。遮断時間タイマの計時時間が遮断時間に達しているときにはステップＳ２ｆに進んでＲＡＭ中の所定エリアに形成した遮断フラグをオンしてからメインルーチンに戻る。なお、この遮断フラグはメインルーチンのテップＳ３の電源遮断処理において異常電流が流れている負荷に対応するリレーを開成して当該負荷への電源供給を遮断するために利用される。
【００４４】
一方、上記ステップＳ２ｂの判定がＮ０のときにはステップＳ２ｇに進んで上記ステップＳ２ｄにおいて計時開始させた遮断時間カウンタの計時を終了させてからメインルーチンに戻る。このステップＳ２ｇにおいて遮断時間タイマの計時を終了させて計時をリセットすることによって、遮断時間継続しない異常電流に対して有効に対応することができる。
【００４５】
図４のフローチャートを参照して行った動作の説明から明きらかなように、μＣＯＭ１０３のＣＰＵは、電流検知手段としての電流検知抵抗１０２ａ，１０２ｂ…が過大電流を検知したとき、その大きさに対応した記憶手段としてのＲＡＭ中の電流−遮断時間データの遮断時間後に、スイッチング手段としてのリレー１０１ａ，１０１ｂ…の制御入力としてのリレーコイルＬに電流を流すような信号を出力してリレーのリレー接点Ｃを開成し、負荷駆動線５ａ，５ｂ…を通じての負荷６ａ，６ｂ…への電源供給を遮断するように制御する制御手段１０３ａとして働いている。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、リレー１０１ａ，１０１ｂ…は操作スイッチ７ａ，７ｂ…のオン・オフ操作に応じて閉成あるいは開成するようになっているが、負荷６ａ，６ｂ…が自身に電源オン・オフスイッチを内蔵し、例えばイグニッションスイッチのオン操作によって電源が供給されるようになっているようなもののときには、イグニッションスイッチのオン操作によってリレー１０１ａ，１０１ｂ…を閉成し、異常な過大電流の検出によって開成するようにすればよい。また、負荷６ａ，６ｂ…がライティングスイッチのオン操作によって点灯される前照灯、尾灯などであるときにも、同様の構成を採用することができる。
【００４７】
また、上述の実施の形態では、各負荷に１つのリレーを対応して設けているが、図５に示すように、１つのリレー２０１を通じて複数の負荷駆動線５ａ，５ｂ…に電源を分配供給するようにすることもできる。この例は、負荷６ａ，６ｂ…がライティングスイッチ７のオン操作によって点灯される前照灯、尾灯などである場合に有効に適用できる。この例では、リレー２０１と各負荷駆動線５ａ，５ｂ…との間に電流検知抵抗２０２ａ，２０２ｂ…を挿入し、これらの電流検知抵抗２０２ａ，２０２ｂ…の両端の電圧をμＣＯＭ２０３のＣＰＵによって監視することによって、各負荷駆動線５ａ，５ｂ…に流れる過大電流を検出するとともにその大きさを読み込んで遮断時間を決定し、遮断時間後にリレー２０１を開成して負荷６ａ，６ｂ…への電源供給を遮断する。
【００４８】
この実施の形態ではまた、電源遮断の原因となった過大電流が流れた負荷駆動線が一目で分かるようにμＣＯＭ２０３には、電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断機能を持たせるとともに、その結果を表示する診断表示器２０５を接続している。診断表示器２０５は装置２０に内蔵され、負荷駆動線に対応するインジケータ光源によって構成することができる。勿論、診断結果をデータ化して装置２０の外の他の装置に伝送するようにしてもよい。
【００４９】
この実施の形態では、電源の供給を遮断するリレーは１つしかないので、複数の負荷駆動線に過大電流を検出したときには、負荷駆動線及び負荷の保護上、電源遮断は最も短い遮断時間で行われなければならない。このため、異常電流の流れていない負荷の動作も一緒に停止されるという難点はあるものの、構成が単純でコスト上極めて有利である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納し、検知した電流が過大電流のとき、その大きさが入る領域に対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成し、負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御するので、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、その大きさが入る領域に対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、電源供給効率の向上を図ることができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１によるものの他に、負荷のオン・オフ操作に応じてスイッチング手段を閉成及び開成するようになっているので、負荷駆動線を過大電流から保護するため電源遮断を行うスイッチング手段を、負荷のオンオフ操作によって閉成及び開成されるスイッチング手段と併用させることができ、別個に設ける必要がなく、大幅なコストアップを招くことなく実現できる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、複数の負荷にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納し、検知した電流が過大電流のとき、過大電流が流れた負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段を開成し、過大電流の流れた負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御するので、過大電流が負荷駆動線に流れたとき、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数ある負荷の容量の異なる製品に対して記憶手段内の電流−遮断時間データを変更するだけで対応することができ、負荷容量の違いなどによるバリエーションを最小限の変更で対応できる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３によるもの他に、電流−遮断時間データを格納する記憶手段が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなるので、記憶手段内の電流−遮断時間データを変更することが簡単に行うことができ、負荷容量の違いなどによるバリエーションを不揮発性メモリの変更で対応できる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、複数の負荷にそれぞれ対応し、当該負荷の容量に応じた負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納し、検知した電流が過大電流のとき、過大電流が流れた負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、スイッチング手段を開成し、全ての負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御するので、過大電流が流れる負荷駆動線が１本でもあれば、負荷とその大きさが入る領域とに対応した遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件にスイッチング手段を開成して負荷への電源供給を遮断するので、過大電流の流れた負荷の容量すなわち負荷駆動線の発煙特性にそくした遮断時間で電源遮断を行うことができ、しかも複数の負荷駆動線に対して１つのスイッチング手段が設けられているだけであるので構成が単純で、コストアップを招くことなく実現できる。
【００５５】
請求項６に記載の発明によれば、電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を簡単に見つけだすことができ、故障診断が非常に容易になる。
【００５６】
請求項７に記載の発明によれば、診断結果を表示することで、全ての負荷への電源供給を遮断しても遮断の原因となった負荷あるいは負荷駆動線を直ちに知らせることができ、故障個所の発見を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用電源分配装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明による車両用電源分配装置の一実施の形態を示す図である。
【図３】図２の装置によって得られる効果を示すグラフである。
【図４】図２中のμＣＯＭのＣＰＵが行う処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明による車両用電源分配装置の他の実施の形態を示す図である。
【図６】従来の車両用電源分配装置の一例を示す図である。
【図７】図６の装置の問題点を説明するための図である。
【図８】図６の装置の問題点を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１ バッテリ
３ 電源線
５ａ，５ｂ… 負荷駆動線
６ａ，６ｂ… 負荷
７ａ，７ｂ… 操作スイッチ
１０１ａ，１０１ｂ… スイッチング手段（リレー）
１０２ａ，１０２ｂ… 電流検知手段（電流検知抵抗）
１０３ａ 制御手段（ＣＰＵ）
１０４ 記憶手段（不揮発性メモリ）
２０１ スイッチング手段（リレー）
２０２ａ，２０２ｂ… 電流検知手段（電流検知抵抗）
２０３ｂ 診断手段（ＣＰＵ）
２０３ａ 制御手段（ＣＰＵ）
２０４ 記憶手段（不揮発性メモリ）
２０５ 表示手段（診断表示器）
Claims (7)
- 制御入力をもったスイッチング手段を有し、電源線を介してバッテリから供給を受けた電源を、前記スイッチング手段を介して負荷に接続された負荷駆動線に分配する車両用電源分配装置において、
前記負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段と、
前記負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた電流−遮断時間データを格納した記憶手段と、
前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、その大きさが入る領域に対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用電源分配装置。 - 前記制御部は、前記負荷をオン・オフ操作する操作スイッチの操作に応じて前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を閉成及び開成する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源分配装置。 - 制御入力をもった複数のスイッチング手段を有し、電源線を介してバッテリから供給を受けた電源を、前記各スイッチング手段を介して負荷にそれぞれ接続された複数の負荷駆動線に分配する車両用電源分配装置において、
前記各負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段と、
前記各負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段と、
前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、該過大電流が流れた前記負荷駆動線が接続される負荷とその大きさが入る領域とに対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、対応する前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用電源分配装置。 - 前記記憶手段が着脱自在にかつ電気的に書き換え自在に外付けされた不揮発性メモリからなる
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源分配装置。 - 電源線を介してバッテリから供給を受けた電源を、負荷にそれぞれ接続された複数の負荷駆動線に分配する車両用電源分配装置において、
前記バッテリと前記複数の負荷駆動線との間に設けられた制御入力をもったスイッチング手段と、
前記各負荷駆動線に流れる電流の大きさを検知する電流検知手段と、
前記各負荷に対応し、当該負荷の容量に応じた前記負荷駆動線に流れる過大電流について電流範囲の異なる複数の領域を定めるとともに、該定めた各領域の過大電流が流れ続けたときに前記負荷駆動線が発煙する危険性のある時間に基づいて遮断時間を定めた複数の電流−遮断時間データを格納した記憶手段と、
前記電流検知手段が過大電流を検知したとき、該過大電流が流れた前記負荷駆動線に接続される負荷の容量とその大きさが入る領域とに対応した前記記憶手段中の前記遮断時間の間、当該過大電流が流れ続けたことを条件に、前記スイッチング手段の制御入力に信号を出力して該スイッチング手段を開成し、前記負荷駆動線を通じての負荷への電源供給を遮断するように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用電源分配装置。 - 前記電源供給を遮断する原因となった過大電流が流れた負荷駆動線を判別する診断手段を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の車両用電源分配装置。 - 前記診断手段による診断結果を表示する表示手段を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用電源分配装置。
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