JP4679571B2 - 自動車用ヒューズおよびアナログ／デジタル変換器を備えた装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前提部に記載された自動車用ヒューズおよびアナログ／デジタル変換器を備えた装置に関する。

特許文献１にはアナログ信号を取得してデジタル化する測定インターフェイスを備えた装置が公開される。この測定インターフェイスはデータバスに接続され、デジタル化された測定値はその他の機能ユニットに伝送される。測定インターフェイスはここでは例えば時間で変動する電圧または時間で変動する電流を測定する。それから、このアナログ測定信号またはそれに比例する信号はアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）によってデジタル化される。

しかし、他に別の機能のない特別の測定装置、特に測定抵抗器がこのために必要になるという欠点がある。この測定装置および測定インターフェイスには場所が必要となる。

またヒューズとしても使用できる測定抵抗器の電圧降下を取得するシステムが知られている。このアナログ測定信号は増幅され、長い信号線を介してセントラル測定システムにさらに導かれる。

このようなシステムには、ヒューズが測定抵抗器として使用される場合は、長い信号線への電磁放射および／または追加された増幅器の使用に基づいて、測定が不正確になるか、または自動車用ヒューズのヒューズ機能が影響を受けて不具合になるという欠点がある。さらに、各測定場所に分離して配線しなければならないので、このシステムは配線に関しては非常に費用のかかるものとなる。この公知のセントラル測定システムは大規模となるので、移動性はなくなるか、あるいは非常に制限される。すなわち、このようなシステムは実験室構築用のみに適する。
ＤＥ２９９１１１７７Ｕ１

本発明の課題は、ワイヤまたは金属シートが過負荷で破壊されるヒューズ機能に影響を及ぼすことなく、データシステムにさらに導くため、一方では正確な測定が達成できる自動車用ヒューズおよびＡ／Ｄ変換器を備えた装置を明示することにある。

Ａ／Ｄ変換器の入力部を自動車用ヒューズに直接接続し、ここで測定されたアナログ測定値をＡ／Ｄ変換器でただちにその場でデジタル化し、このデジタル化された値をさらなる処理に利用できるようにすることによってこの課題は解決される。

このような装置の利点は、このようなシステムは誤りなく作動して実際の測定値を供給でき、電磁放射に対して最も不感であり、かつ省スペースに構成できることにある。アナログ測定値から直接算出されたデジタル値は、例えばバスケーブルで長い距離に渡って誤りなく伝送される。

有利な形態は従属請求項でさらに与えられる。この場合、自動車用ヒューズおよびＡ／Ｄ変換器を共通のケースに配置し、このケースを標準の自動車用ヒューズケースにすると、特に有利になることが判明する。プロセッサでＡ／Ｄ変換器からデジタル測定値を受け取る場合はさらなる利点が生じ、この場合、このプロセッサを自動車用ヒューズおよびＡ／Ｄ変換器と同じケース内の近辺に同様に配置すると有利となる。ここで、アナログまたはデジタル測定値に温度補正を行うために、測定抵抗器として使用される自動車用ヒューズのすぐ近辺に周囲温度を算出する温度センサを、場合によっては自動車用ヒューズと同じケース内に配置することが役に立つ。

発明を図１から４に示す実施形態に基づいて説明する。

図１は１つのバスシステム２に接続された発明による複数の装置１を示す。少なくとも自動車用ヒューズとＡ／Ｄ変換器を備えた装置１がデータバス２に接続される。装置１は、電気過負荷に対して自動車用ヒューズで保護する必要のある制御ユニット、スイッチ回路、機能ユニットまたはそれらに類似する装置に接続する。これらの装置は、さらなる処理をするため自動車エレクトロニクスが利用できる信号を発生する。これらの信号は測定して検査しなければならない。この場合、信号の大きさが損傷を引き起こすことにならないことを検査によって確認する。この理由から、後で説明するように、自動車用ヒューズが必要とされる。測定された信号値を装置１によってデジタル化し、さらなる処理を行うためデータバス２によって伝送するように処理する。同じようにデータバス２は２ラインのバスシステムから分岐された必要な電圧を装置１に供給する。さらにデータバス２には電流供給源付き電圧変換器３が接続される。この電流供給源付き電圧変換器３はバスライン２にエネルギーを供給し、算出された測定値から生じたデジタル化された信号を再度変換してマスターユニット４に導く。このマスターユニット４は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）またはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）が考えられるが、これは様々な信号を取得してさらに処理し、場合によってはその処理よる結果に基づき対応する制御ユニット、機能ユニットまたはそれらに類似する装置に引き渡すためバスラインに命令を伝送する。

図２は自動車用ヒューズと測定値をデジタル化するＡ／Ｄ変換器とを備えた装置の実施形態を示す。装置１は例えば５Ａ，１０Ａ，２０Ａまたは３０Ａの自動車用ヒューズ５で構成される。このヒューズ５は過大な電流が流れると溶融するか他の方法で破壊される導体シートまたはワイヤで主として構成される。このヒューズ５のすぐ近辺にＡ／Ｄ変換器６がある。このＡ／Ｄ変換器６は、７０ｎＶのＬＳＢ値（ＬＳＢ＝最下位ビット）を備える２４ビット変換器である。Ａ／Ｄ変換器６の入力部７は自動車用ヒューズ５に接続される。すなわち、デジタル化される測定値はヒューズ５にて傍受される。ヒューズ５およびＡ／Ｄ変換器６の入力部７は装置１のアナログ部分１１を形成する。ヒューズ５で測定されたアナログ測定値は、実施形態では、電流が流れた結果ヒューズに生じた電圧またはヒューズを使用せずに測定する場合のアナログ電圧である。

さらにＡ／Ｄ変換器６は、電源電圧も基準電圧もＡ／Ｄ変換器６に利用できるように電圧ユニット１２に接続される。実施形態では基準電圧は１．２Ｖになり、電源電圧は５Ｖになる。Ａ／Ｄ変換器６においてアナログ測定値はデジタル値に変換され、このデジタル変換値はＡ／Ｄ変換器６の出力部８で読み取ることができる。実施形態ではＡ／Ｄ変換器６はプロセッサ９に接続され、そしてこのプロセッサ９でＡ／Ｄ変換器６のデジタル出力値８がさらに処理される。このプロセッサ９は、ヒューズ５近辺で周囲温度を検出する温度センサ１０にも接続されている。プロセッサ９において、検出された温度値を使用して温度補正が行われる。アナログ値が変換されて自由に使えるようになっているデジタル測定値はＡ／Ｄ変換器６に直接隣接するプロセッサ９で評価され、必要に応じバスシステム２を介してコンピュータ４に伝送される。同時にヒューズ５の温度が取得され、測定値の温度補正に使用される。プロセッサ９はこの実施形態ではＡ／Ｄ変換器６の制御と、実物のヒューズワイヤの電圧降下によって記憶された電流の算出と、命令で制御されたコミュニケーションあるいはコンピュータ４へのデータ伝送とを引き受ける。Ａ／Ｄ変換器６の制御内容にはデータの読み取りとこの構成要素のＡ／Ｄ変換器のパラメータの格納とが含まれる。算出内容には変換器によるＡ／Ｄ変換値を温度補正された電流値へ換算することが含まれる。その場合、測定された温度がＡ／Ｄ測定値の温度補正に考慮される。これは、例えばプロセッサ９の蒸発しないメモリーに格納された温度−電流特性曲線図を使用して行われる。コンピュータへのデータ伝送は命令で制御される。電流の測定はこれに同期して行われる。すなわち、すべてのヒューズは測定するため命令を受け、それと同時に測定を開始する。その後、加入体１はバス２で次々にコンピュータ４から読み出される。さらにこの実施形態では装置１に電圧分離装置１３が備わる。電圧分離装置１３にはプロセッサ９からの出力信号をデータバス２に伝送するオプトカプラ１５が含まれ、ここでヒューズワイヤからの完全な電気分離が行われる。さらに電圧分離装置１３には電圧ユニット１２にエネルギーを供給する直流−直流変換器（ＤＣ−ＤＣ変換器）１４が含まれる。電圧ユニット１２の電源ユニットはプロセッサ９にもエネルギーを供給する。

図３は図２による装置を備えた平板棒を示す。この実施形態において平板棒１７の上面を示すが、下面と共に完全な装置１が構成される。この上面には従来の実際の自動車用ヒューズ５、Ａ／Ｄ変換器チップ６、プロセッサ９、バスシステムをガルバーニ電気分離するオプトカプラ１５および電流源と直列バスシステムに接続するプラグ１８がある。このような装置によって、これまで従来の測定システムでは達成されなかった非常に高い測定精度が達成できる。このような組立ては例えば次の技術データを備えることができる。このような平板棒は通常のヒューズとしてこれから使用することができ、また自動車の自動車用ヒューズの分野にも適合する。このような組立て用の技術データは例えば次のとおりである。
電流測定範囲： はめ込まれた５Ａ，１０Ａ，２０Ａまたは３０Ａ型のヒューズに相
当する。

全電流測定が可能である。
電圧測定範囲： ＋／−６０Ｖ（ＳＩ線のないアナログ電圧の測定の場合）
温度測定範囲： −４０℃〜＋８０℃
精度： ＋／−１００μＡ，ノイズ約＋／−５０μＡ
測定方法： 実際のヒューズワイヤを測定抵抗器に、
Ａ／Ｄ変換器でデジタル化、
ヒューズ直上で計算部分の算出
分離： 直流−直流−電圧供給および光分離された信号ラインによる自動車
からの完全分離
測定部分の数： ２００まで
使用した測定値： 測定電流、ヒューズの温度
測定サイクル： 同期測定、
非同期データ伝送、
秒当たり１００の測定箇所の読み取り（高速測定）、
テストを伴う１測定に約２００ｍｓかかる
温度範囲： −４０℃〜＋８０℃（使用条件）
測定小片の寸法 ： 約１４ｍｍｘ３０ｍｍ
インターフェイス： ＰＳ２３２Ｃ
システム構成： ２０，５０または１００の測定点、
同一バスに電流、電圧および温度測定箇所のある異質のシステム
このような構造を使用して、アナログ測定値をデジタル値に変換し、さらにこのデジタル値を例えばバスシステムを介し、他のユニット例えば制御ユニットに、伝送中に間違いを起こさずに伝送することが可能となる。

図４にこのような装置の様々なケース形状を示す。ケース１６は従来の自動車用ヒューズの寸法に相当する。しかし、図３に示すように、これらの内部は少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器６または１つの平板棒１７で構成される。従来は自動車用ヒューズのみが配置されていた同じ場所にスペースを節約してこのような配置が可能になる。これによって、スペースを節約した、安価なコストの構造が得られる。

このような測定システムを使用して、配線に対し大きな出費をかけずに、自動車運転中の実際の通常の自動車用ヒューズに対し非常に高い精度で測定値を得ることが可能となる。測定値はアナログで検出できる。その直後にアナログ値はデジタル化され、それで初めてさらなる処理が行われる。

このようなシステムは移動状態で使用可能であるので、自動車用ヒューズの元のヒューズ機能に影響を及ぼさずに自動車にとどまれる。

試験期間中とどまることのできる試験自動車のこのようなヒューズモジュールには特別の利点がある。しかし、このようなシステムは一連の自動車シリーズにも使用することができる。

発明による複数の装置を備えるバスシステムを示す。 自動車用ヒューズおよび測定値をデジタル化するＡ／Ｄ変換器を備えた装置を示す。 測定値をデジタル化する装置を備えた平板棒を示す。 統合された自動車用ヒューズで測定値をデジタル化する装置のケース形状を示す。

Claims (7)

1. 過負荷の際に少なくとも１つの電気回路を遮断する１つの自動車用ヒューズ（５）と、アナログ測定値を取得して変換する少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器（６）とを備えた装置（１）であって、アナログ測定値はアナログ／デジタル変換器（６）の入力部（７）に供給され、さらなる処理に利用するためアナログ／デジタル変換器（６）の出力部（８）でデジタル測定値にされる装置において、
   自動車用ヒューズ（５）はアナログ／デジタル変換器（６）用にアナログ測定値を発生し、アナログ／デジタル変換器（６）の入力部（７）は自動車用ヒューズ（５）に直接接続されて自動車用ヒューズ（５）において発生したアナログ測定値を取得し、かつ
   測定値を取得直後にデジタル化するため、アナログ／デジタル変換器（６）は自動車用ヒューズ（５）と同一のケースに配置される
   ことを特徴とする自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）を備えた装置。
2. デジタル化された測定値が含まれるアナログ／デジタル変換器（６）出力部（８）にプロセッサ（９）が接続されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）を備えた装置。
3. 自動車用ヒューズ（５）の近辺に温度センサ（１０）が配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）を備えた装置。
4. 自動車用ヒューズ（１）の近辺に温度センサ（１０）が配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）を備えた装置。
5. 温度センサ（１０）は自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）の共通のケース（１６）に配置されることを特徴とする請求項１または３に記載の自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）を備えた装置。
6. 測定値に温度補正を行うため、温度センサ（１０）はプロセッサ（９）に接続されることを特徴とする請求項４または５に記載の自動車用ヒューズ（５）およびアナログ／デジタル変換器（６）を備えた装置。
7. 装置（１）はデータバスシステム用のデジタル測定値トランスミッタとして使用されることを特徴とする請求項１に記載の装置の使用。

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