JP2001119960A - 車両用給電回路の緊急遮断方法及び装置並びに車両用電圧変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用給電回路において、専用のスイッチ手
段を特設することなく、当該給電回路を緊急遮断する。 【解決手段】 車載電源１０から負荷１２への給電回路
中に、インバータ用のスイッチ素子を含む電圧変換器で
あるＤＣ−ＤＣコンバータ２０を介在させる。緊急時に
は、前記スイッチ素子を強制的にオフにすることによ
り、給電を緊急停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
給電回路において、その回路にアースとの短絡や断線等
の異常が実際に発生したときや、車両が衝突したとき等
の緊急時に、当該給電回路を確実に保護するための方法
及び装置、並びにその保護機能を備えた車両用電圧変換
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用電気回路等において、
過負荷電流や短絡電流が生じた場合に回路を直ちに遮断
する手段として、ヒューズやヒュージブルリンクが慣用
されている。これらのヒューズやヒュージブルリンク
は、溶断可能な導体部を容器内に有し、この容器の外部
に接続用端子が導出された基本構造をなし、その多くは
電気接続箱等に組み込まれた状態で回路中に導入されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記ヒューズやヒュー
ジブルリンクは、過電流の発生によりはじめて溶断し、
回路を遮断するものであるため、それ以外の緊急時には
対処することができない。例えば、次のような場合には
保護機能を発揮することができない。

【０００４】Ａ）電線がアースに短絡する態様として、
当該電線が車両の振動などによりアースに間欠的に接触
する、いわゆるチャタリングがある。ここで、回路の供
給電圧が高いと（例えば20Ｖ以上）、前記チャタリング
に伴ってアークが発生するおそれがあるため、給電を強
制停止することが好ましい。ところが、前記チャタリン
グによる短絡は、電線がアースに持続的に接触する通常
短絡に比べて電流の上昇度合いが小さく、よってヒュー
ズが溶断しないおそれが高い。

【０００５】Ｂ）給電ケーブルを構成する複数の電線の
うちの一部が断線した場合、断線していない残りの電線
に電流が集中し、当該電線が過熱状態になるおそれがあ
る。ところが、このような断線が生じても各電線を流れ
る電流の総和は断線前と変化しないので、ヒューズは溶
断しない。

【０００６】Ｃ）例えば車両の衝突時には、回路に異常
が発生する蓋然性が非常に高く、よって、この場合に
は、実際に短絡や断線が生じているか否かにかかわら
ず、給電を強制停止することが安全上より好ましい。し
かし、前記ヒューズは過電流発生時にしか切れないた
め、適正なタイミングでの緊急遮断ができない。

【０００７】以上例示したような緊急時にも回路遮断で
きるようにする手段として、回路中にリレースイッチを
介在させ、緊急時に当該リレースイッチを切ることが考
えられる。しかし、緊急遮断のみを目的として特別なリ
レースイッチを設けることは、回路の簡素化及び低廉化
の観点から好ましくない。しかも、回路短絡時には当該
スイッチを流れる電流が非常に大きくなるため、かなり
接点容量の大きなスイッチを用いなければならない。

【０００８】一方、通常給電時にはリレー接点を確実に
閉じておく必要があるが、当該接点は車両振動等による
大きな外力を受けると間欠的に開くおそれがある。かか
る外力に抗して接点の閉状態を維持するには、どうして
も構成が大掛かりとなる。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、車両用
給電回路において、専用の回路遮断手段を特設すること
なく、緊急時に適正な回路遮断をすることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】近年、車両に搭載される
負荷（電装品）は増加の一途をたどっており、各負荷の
使用電圧も多様化しつつある。一方、車載電源の出力電
圧は決まっているので、当該電源から前記負荷に対して
適正な給電を行うには、回路中に電圧変換器を介在させ
る必要がある。しかも、前記車載電源は一般に直流電源
（オルタネータとＡＣ−ＤＣ変換器とを複合したものや
直流バッテリー）であり、その出力する直流電圧を前記
電圧変換器によって他の電圧に変換するには、当該直流
電圧を間欠的にオンオフして一旦交流電圧を生成するイ
ンバータ用のスイッチ素子を要する。

【００１１】本発明は、かかる電圧変換器の必要性に着
目してなされたものであり、車載直流電源から負荷へ給
電を行うための車両用給電回路において、前記直流電源
と負荷との間に、当該直流電源の出力電圧をオンオフし
て交流電圧を生成するスイッチ素子を含む電圧変換器を
介在させるとともに、緊急時に前記電圧変換器のスイッ
チ素子を強制的にオフにして前記直流電源から負荷への
給電を停止させる車両用給電回路の緊急遮断方法であ
り、また、前記直流電源と負荷との間に介在し、当該直
流電源の出力電圧をオンオフして交流電圧を生成するス
イッチ素子を含む電圧変換器と、緊急時に前記電圧変換
器のスイッチ素子を強制的にオフにして前記直流電源か
ら負荷への給電を停止させる保護制御手段とを備えた車
両用給電回路の緊急遮断装置である。

【００１２】このように電圧変換器のスイッチ素子を利
用して緊急時に回路を強制遮断することにより、特別な
スイッチ手段を付加することなく、簡素かつ低廉な構成
で、当該給電回路の適正な保護をすることができる。

【００１３】ここで「緊急時」としては、給電用電線の
短絡検出時や断線検出時などが挙げられる。このような
時に回路を強制遮断することにより、前記電線その他の
部位の過熱が防がれる。また、このように実際に回路異
常が検出されたときの他、回路異常の原因となる現象の
発生時、例えば車両衝突時に緊急遮断を実行しても良
い。

【００１４】前者の場合には、当該回路の異常発生を検
出する異常検出手段（例えば当該給電回路に設けられる
電線の短絡を検出する短絡検出手段や、当該給電回路に
設けられる電線の断線を検出する断線検出手段など）を
備え、この異常検出手段により異常発生が検出されたと
きに前記電圧変換器のスイッチ素子を強制的にオフにす
るように前記保護制御手段を構成すればよい。

【００１５】前記保護制御手段は、前記電圧変換器の外
部にこれと別個に設置してもよいが、前記電圧変換器に
給電時における前記スイッチ素子の作動を制御する制御
手段を設けるとともに、この制御手段を前記保護制御手
段として兼用すれば、構成をより簡素化できる。また、
予め電圧変換器自体に回路保護機能を付与できるので、
配線作業も簡単である。

【００１６】また本発明は、前記回路保護機能が付加さ
れた車両用電圧変換器、すなわち、前記直流電源の出力
電圧をオンオフして交流電圧を生成するスイッチ素子
と、このスイッチ素子により生成された交流電圧を変圧
する変圧部と、給電時における前記スイッチ素子の作動
を制御するとともに、回路異常信号が入力されたときに
前記電圧変換器のスイッチ素子を強制的にオフにして前
記直流電源から負荷への給電を停止させる保護制御手段
とを備えた電圧変換器である。

【００１７】さらに、この車両用電圧変換器に、当該電
圧変換器に入力される電流、当該電圧変換器から出力す
る電流の少なくとも一方を検出する電流検出部と、その
検出電流に基づいて回路異常の有無を判断し、異常判断
時に回路異常信号を生成する判断部とを設けるようにす
れば、当該電圧変換器に回路異常判断機能も付加するこ
とができ、その結果、回路構成のための配線構造及び配
線作業がさらに簡素化される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。

【００１９】図１に示す給電回路は、車載直流電源（例
えばバッテリー）１０を備え、その負端子がアースに接
続される一方、正端子がケーブル１４Ａを介して電圧変
換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力部に接続さ
れている。このＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力部はケ
ーブル１４Ｂを介して負荷１２の一方の端子に接続され
ており、負荷１２の他方の端子がアースに接続されてい
る。

【００２０】なお、図１は給電回路を簡略化して表現し
たものであり、ケーブル１４Ａやケーブル１４Ｂの途中
にヒューズ、リレー、電気接続箱などの要素を介在させ
ることは自由である。また、複数の負荷１２を共通のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ２０に接続してもよい。

【００２１】この給電回路の特徴として、前記ケーブル
１４Ａの電源に近い部位、及びケーブル１４Ｂの負荷１
２に近い部位には、それぞれ当該部位を流れる電流のレ
ベルを検出する電流センサ１８Ａ，１８Ｂが設けられて
いる。

【００２２】一方、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、
図２に示すように、高周波トランス（変圧部）２１、パ
ワースイッチ素子２２、ドライブ回路２４、制御回路２
６、整流回路２８、平滑回路３０をハウジング内に内蔵
し、当該ハウジング外部には入力コネクタＣｉ及び出力
コネクタＣｏが設けられている。

【００２３】高周波トランス２１は、一次側コイル２１
ａと二次側コイル２１ｂとを有している。一次側コイル
２１ａは、その一端が前記パワースイッチ素子２２及び
入力コネクタＣｉを介してケーブル１４Ａに接続され、
他端がアースに接続される。二次側コイル２１ｂは、そ
の一端が前記整流回路２８、平滑回路３０、及び出力コ
ネクタ１４Ｂを介してケーブル１４Ｂに接続され、他端
がアースに接続される。

【００２４】パワースイッチ素子２２は、ドライブ回路
２４からの入力信号を受けて、ケーブル１４Ａと前記一
次側コイル２１ａとの間を通電するオン状態と遮断する
オフ状態とに切換えられるものである。このパワースイ
ッチ素子２２としては、図示のＭＯＳＦＥＴの他、ＩＧ
ＢＴ、その他のトランジスタ類が好適であるが、スイッ
チ機能をもつものであれば特にその種類を問わない。

【００２５】制御回路２６は、ドライブ回路２４に制御
信号を出力して前記パワースイッチ素子２２のオンオフ
を制御するものである。具体的に、外部から駆動指令信
号を受ける通常給電時には、前記パワースイッチ素子２
２を高周波数でオンオフさせ、高周波トランス２１の一
次側コイル２１ａにパルス電圧（交流電圧）を発生させ
る。これにより、同トランス２１の二次側コイル２１ｂ
には変圧された交流電圧が発生する。この交流電圧は整
流回路２８及び平滑回路３０により直流電圧に変換さ
れ、ケーブル１４Ｂを介して負荷１２に供給される。

【００２６】また、前記制御回路２６は、前記平滑回路
３０からの出力電圧をモニタし、一定電圧（例えば直流
１４Ｖ電圧）が安定して得られるように前記オンオフ周
波数及びパルス幅を制御する。

【００２７】さらに、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０で
は、その特徴として、ハウジング内に電流検出回路（電
流検出部）３２Ａ，３２Ｂ及びフィルタ・比較回路（判
断部）３４Ａ，３４Ｂが組み込まれるとともに、ハウジ
ング外部にセンサ接続コネクタＣｂ，Ｃｒが設けられ、
これらのコネクタＣｂ，Ｃｒにそれぞれ電源側電流セン
サ１８Ａ及び負荷側電流センサ１８Ｂからの電流検出信
号が入力されるようになっている。

【００２８】電流検出回路３２Ａは、前記ケーブル１４
Ａから入力コネクタＣｉを通じて入力される電流のレベ
ルを検出するものであり、電流検出回路３２Ｂは出力コ
ネクタＣｏからケーブル１４Ｂへ出力される電流のレベ
ルを検出するものである。これらの電流検出回路３２
Ａ，３２Ｂや前記電流センサ１８Ａ，１８Ｂには、例え
ば一定抵抗による電圧降下を測定するものなどが適用可
能である。

【００２９】フィルタ・比較回路３４Ａは、電源側電流
センサ１８Ａから入力される電流検出信号の低・中周波
数成分と、電流検出回路３２Ａから入力される電流検出
信号の低・中周波数成分とを取り込んで両信号にかかる
電流レベル同士の差ΔＩａを演算するとともに、この電
流レベル差ΔＩａが予め設定された許容電流差を超える
場合に回路異常信号を制御回路２６に入力する。同様
に、フィルタ・比較回路３４Ｂは、負荷側電流センサ１
８Ｂから入力される電流検出信号の低・中周波数成分
と、電流検出回路３２Ｂから入力される電流検出信号の
低・中周波数成分とを取り込んで両信号にかかる電流レ
ベル同士の差ΔＩｂを演算するとともに、この電流レベ
ル差ΔＩｂが予め設定された許容電流差を超える場合に
回路異常信号を制御回路２６に入力する。

【００３０】そして、制御回路２６は、前記フィルタ・
比較回路３４Ａ，３４Ｂの少なくとも一方から回路異常
信号が入力された場合に、オンオフ指令信号にかかわら
ず、ドライブ回路２４によるパワースイッチ素子２２の
駆動を強制停止させる、すなわち、パワースイッチ素子
２２を強制的にオフに切換えるように構成されている。
すなわち、この実施の形態では、制御回路２６を本発明
にかかる保護制御手段として兼用している。

【００３１】なお、この実施の形態では、前記ドライブ
回路２４、制御回路２６、及びフィルタ・比較回路３４
Ａ，３４Ｂが同一の回路基板３６上に実装され、この回
路基板３６ごとＤＣ−ＤＣコンバータ２０内に組み込ま
れている。

【００３２】次に、この回路の作用を説明する。

【００３３】まず、ケーブル１４Ａ及びケーブル１４Ｂ
がアースに短絡されていない正常状態について説明す
る。

【００３４】この状態では、電源１０から電流センサ１
８Ａを経て出力される電流が全てＤＣ−ＤＣコンバータ
２０内の電流検出回路３２Ａを通じて高周波トランス２
１の一次側コイル２１ａに流れ込む。従って、電流セン
サ１８Ａが検出する電流レベルと電流検出回路３２Ａが
検出する電流レベルとは相等しく、その電流差がほとん
ど生じないため、フィルタ・比較回路３４Ａから制御回
路２６に回路異常信号が出力されることはない。

【００３５】前記一次側コイル２１ａに電流が流れる
と、これによる電磁誘導で二次側コイル２１ｂに電流が
発生する。この電流は電流検出回路３２Ｂを通じてＤＣ
−ＤＣコンバータ２０から出力された後、その全てが電
流センサ１８Ｂを通じて負荷１２内に流れ込む。従っ
て、電流センサ１８Ｂが検出する電流レベルと電流検出
回路３２Ｂが検出する電流レベルも相等しく、その電流
差がほとんど生じないため、フィルタ・比較回路３４Ｂ
から制御回路２６に回路異常信号が出力されることもな
い。

【００３６】すなわち、制御回路２６には回路異常信号
が全く入力されないので、同回路２６は、ドライブ回路
２４に適当な制御信号を出力してパワースイッチ素子２
２の通常の駆動制御、すなわち、安定した二次側電圧が
得られるようにパワースイッチ素子２２をオンオフさせ
る制御を行う。これにより、負荷１２には適正な電圧を
もった電力が供給される。

【００３７】これに対し、例えばケーブル１４Ｂの途中
部分の被覆が破れて導体部分が一部露出し、車両走行時
の振動などに起因して前記導体部分が車両のアース部分
に間欠的に接触するチャタリングが生じると（図１の二
点鎖線Ｌ１）、その間欠的な短絡の度にケーブル１４か
らアース側へ漏れ電流Ｉｄが流れるため、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２０内の電流検出回路３２Ｂの検出電流レベル
Ｉ１と負荷側電流センサ１８Ｂの検出電流レベルＩ２と
の間に差ΔＩが生じる。この差ΔＩが予め許容電流差を
超える場合、フィルタ・比較回路３４Ｂは制御回路２６
に回路異常信号を入力する。これを受けた制御回路２６
は、現在のオンオフ指令に関係なく、ドライブ回路２４
によるパワースイッチ素子２２の駆動を停止し、同素子
２２を強制的にオフ状態にしてケーブル１４Ｂの通電を
強制遮断する。

【００３８】また、ケーブル１４Ａにおいて前記チャタ
リングが発生した場合、これによる漏れ電流の分だけ電
源側電流センサ１８Ａの検出電流レベルとＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２０内の電流検出回路３２Ａの検出電流レベル
との間に差が生じ、この差が許容電流差を超えるとフィ
ルタ・比較回路３４Ａから制御回路２６に回路異常信号
が入力される。従って、このケーブル１４Ａのチャタリ
ング時も、前記ケーブル１４Ｂのチャタリング時と同
様、パワースイッチ素子２２の駆動が強制停止されてケ
ーブル１４Ａの通電を強制遮断する。

【００３９】従って、前記許容電流差（しきい値）を、
例えば前記チャタリングによって生じ得る電流差ΔＩの
最低値に対応する値として設定しておくことにより、当
該チャタリングによる漏電発生時に通電を自動遮断する
ことができ、前記チャタリングに起因するアークの発生
を迅速に阻止することが可能となる。

【００４０】しかも、この強制遮断は、電源１０と負荷
１２との間に介在するＤＣ−ＤＣコンバータ２０内蔵の
パワースイッチ素子２２を利用しているので、特別なス
イッチ手段を導入する必要がなく、簡素かつ低廉な構造
で適正な回路保護ができる。

【００４１】本発明の第２の実施の形態を図３〜図５に
基づいて説明する。

【００４２】前記第１の実施の形態では、チャタリング
をはじめとする回路短絡時に給電を強制遮断するものを
示したが、この第２の実施の形態では、電源側ケーブル
１４Ａ及び負荷側ケーブル１４Ｂを構成する電線の一部
の遮断を検出し、その検出時に給電遮断を行うようにし
ている。そのための具体的な構成は次のとおりである。

【００４３】１）前記ケーブル１４Ａ，１４Ｂを構成す
る複数本の電線が、それぞれ、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２
とに分けられている。

【００４４】この群の具体的な分け方は、ケーブル１４
Ａ（１４Ｂ）の構造に応じて自由に設定が可能である。
例えば、図４（ａ）に示すように、導体１５の周囲に絶
縁被覆１６が施された４本の被覆電線がシース１９内に
収められたケーブル１４Ａ（１４Ｂ）では、そのうちの
２本の被覆電線を第１群Ｇ１、残り２本の被覆電線を第
２群Ｇ２とすればよい。また、同図（ｂ）に示すよう
に、各群Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ構成する導体１５を絶縁
体１７で被覆して各群Ｇ１，Ｇ２を相互独立したケーブ
ルとして構成するようにしてもよい。

【００４５】後者の場合も、各導体１５はなるべく個別
に絶縁被覆しておいて各導体１５に流れる電流の独立性
を確保しておくことが好ましい。また、各群Ｇ１，Ｇ２
をケーブル化する場合も、これらを図４（ｂ）に示すよ
うにシース１９で覆うことにより、断線のおそれが少な
くなり、かつ、配索の取扱いも容易になる。

【００４６】なお、この実施の形態に関しては、各群Ｇ
１，Ｇ２の電気抵抗が相互等しくなるように各群の導体
総断面積や線長が設定されていることを前提としてい
る。

【００４７】２）ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、各群Ｇ
１，Ｇ２を流れる電流ｉ１，ｉ２のレベルを個別に検出
する電流センサ（電流検出部）を内蔵している。具体的
には、図５に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０内
においてパワースイッチ素子２２とケーブル１４Ａとを
接続するための導体が、その途中で、ケーブル１４Ａの
第１群Ｇ１に接続される導体と第２群Ｇ２に接続される
導体とに分岐しており、各分岐導体にそれぞれ電流セン
サ４１Ａ，４２Ａが設けられている。同様に、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２０内において平滑回路３０とケーブル１
４Ｂとを接続するための導体も、その途中で、ケーブル
１４Ｂの第１群Ｇ１に接続される導体と第２群Ｇ２に接
続される導体とに分岐しており、各分岐導体にそれぞれ
電流センサ４１Ｂ，４２Ｂが設けられている。

【００４８】３）図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータ２０
では、前記図２に示したものと同様、同コンバータ２０
内の回路基板３６上にドライブ回路２４及び制御回路２
６とともにフィルタ・比較回路３４Ａ，３４Ｂが実装さ
れている。ただし、以下の点で図２に示したものと相違
する。

【００４９】フィルタ・比較回路３４Ａは、第１群Ｇ１
側の電流センサ４１Ａから入力される電流検出信号の低
・中周波数成分と、第２群Ｇ２側の電流センサ４２Ａか
ら入力される電流検出信号の低・中周波数成分とを取り
込んで両信号にかかる電流レベル同士の差Δｉａを演算
するとともに、この電流レベル差Δｉａが予め設定され
た許容電流差を超える場合に回路異常信号を制御回路２
６に入力する。同様に、フィルタ・比較回路３４Ｂは、
第１群Ｇ１側電流センサ４１Ｂから入力される電流検出
信号の低・中周波数成分と、第２群Ｇ２側電流センサ４
２Ｂから入力される電流検出信号の低・中周波数成分と
を取り込んで両信号にかかる電流レベル同士の差Δｉｂ
を演算するとともに、この電流レベル差Δｉｂが予め設
定された許容電流差を超える場合に回路異常信号を制御
回路２６に入力する。

【００５０】そして、制御回路２６は、前記第１の実施
の形態と同様、前記フィルタ・比較回路３４Ａ，３４Ｂ
の少なくとも一方から回路異常信号が入力された場合
に、オンオフ指令信号にかかわらず、ドライブ回路２４
によるパワースイッチ素子２２の駆動を強制停止させ
る、すなわち、パワースイッチ素子２２を強制的にオフ
に切換えるように構成されている。すなわち、この実施
の形態においても、制御回路２６を本発明にかかる保護
制御手段として兼用している。

【００５１】次に、この回路の作用を説明する。

【００５２】まず、ケーブル１４Ａ，１４Ｂに含まれる
導体のいずれにも断線が生じていない正常状態について
説明する。

【００５３】この状態では、ケーブル１４Ａにおける両
群Ｇ１，Ｇ２の電気抵抗が互いに等しいため、これらの
群Ｇ１，Ｇ２には相互等しい電流が流れる。すなわち、
両電流センサ４１Ａ，４２Ａが検出する電流レベルｉ
１，ｉ２は相等しく、これらの差ΔIＡは０である。従
って、フィルタ・比較回路３４Ａは回路異常信号を出力
しない。これと同様、ケーブル１４Ｂにおける両群Ｇ
１，Ｇ２に流れ電流も相互等しく、両電流センサ４１
Ｂ，４２Ｂが検出する電流レベルｉ１，ｉ２が相等しい
ため、フィルタ・比較回路３４Ｂも回路異常信号を出力
しない。

【００５４】すなわち、制御回路２６には回路異常信号
が全く入力されないので、同回路２６は、ドライブ回路
２４に適当な制御信号を出力してパワースイッチ素子２
２の通常の駆動制御、すなわち、安定した二次側電圧が
得られるようにパワースイッチ素子２２をオンオフさせ
る制御を行う。これにより、負荷１２には適正な電圧を
もった電力が供給される。

【００５５】これに対し、ケーブル１４Ａ（またはケー
ブル１４Ｂ）の例えば第１群Ｇ１を構成する導体の一部
が断線すると、その分だけ第１群Ｇ１全体の電気抵抗が
同ケーブル１４Ｂを構成する第２群Ｇ２全体の電気抵抗
よりも増え、第１群Ｇ１を流れる電流が第２群Ｇ２を流
れる電流よりも少なくなる。すなわち、両群Ｇ１，Ｇ２
の電流バランスが崩れる。これにより、電流センサ４１
Ａの検出電流レベルｉ１と電流センサ４２Ａの検出電流
レベルｉ２との間に差Δｉａが生じる（または、電流セ
ンサ４１Ｂの検出電流レベルｉ１と電流センサ４２Ｂの
検出電流レベルｉ２との間に差Δｉｂが生じる。）。

【００５６】この差を演算したフィルタ・比較回路３４
Ａ（またはフィルタ・比較回路３４Ｂ）は、回路異常信
号を制御回路２６に入力し、この入力を受けた制御回路
２６は、現在のオンオフ指令に関係なく、ドライブ回路
２４によるパワースイッチ素子２２の駆動を強制的に停
止させる。

【００５７】従って、前記のしきい値を、例えば１本の
導体が断線することによって生じ得る電流差ΔＩの最低
値に対応する値として設定しておくことにより、当該導
体断線時に給電を自動遮断することができ、このような
導体の一部断線に起因して残りの導体が過熱状態となる
のを事前に防止することが可能となる。

【００５８】すなわち、この実施の形態では、回路全体
を流れる電流の絶対値ではなく、第１群に流れる電流と
第２群に流れる電流との相対的な関係を監視することに
より、適正な断線検知及び過熱防止を実現することがで
きる。

【００５９】しかも、前記第１の実施の形態と同様、断
線発生時の回路緊急遮断は、電源１０と負荷１２との間
に介在するＤＣ−ＤＣコンバータ２０内蔵のパワースイ
ッチ素子２２を利用しているので、特別なスイッチ手段
を導入する必要がなく、簡素かつ低廉な構造で適正な回
路保護ができる。

【００６０】その他、本発明は例えば次のような実施の
形態をとることも可能である。

【００６１】・前記第１の実施の形態、第２の実施の形
態では、それぞれ、短絡検出時、断線検出時に回路遮断
するものを示したが、短絡検出、断線検出の双方の機能
を付加し、少なくとも一方の検出時に回路遮断するよう
にしてもよい。また、本発明にいう「緊急時」とは、実
際に回路に異常が生じたときに限られない。例えば、前
記短絡や断線などを引き起こす原因となる現象が生じた
とき、例えば車両衝突時に実際の短絡や断線の有無にか
かわらず給電遮断するようにしてもよい。この場合に
は、例えばエアバック作動信号を回路異常検出信号とし
てとり込めばよい。

【００６２】・本発明にかかる「電圧変換器」は、ＤＣ
−ＤＣコンバータに限られない。例えば、直流電源と交
流負荷との間にＤＣ−ＡＣインバータを介在させる場合
には、当該インバータのスイッチ素子を強制遮断に利用
することもできる。

【００６３】・図例では、電源１０から電圧変換器であ
るＤＣ−ＤＣコンバータ２０に至るケーブル１４Ａと、
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０から負荷１２に至るケーブル
１４Ｂの双方について短絡や断線といった異常の有無を
モニタするものを示したが、例えばいずれかのケーブル
１４Ａ，１４Ｂが短くて異常が生じにくい場合、あるい
は電圧変換器が電源あるいは負荷に直結されている場合
などには、前記ケーブル１４Ａ，１４Ｂのいずれかにつ
いての異常検出を適宜省略することも可能である。

【００６４】・図２及び図５に示した回路例では、フィ
ルタ・比較回路３４Ａ，３４Ｂで電流差の演算だけでな
く異常判断も行うようにしているが、同回路３４Ａ，３
４Ｂでは電流差の演算のみを行い、その算出された電流
差に基づいて制御回路２６側で異常判断（すなわち前記
電流差と許容電流差との比較）を行うようにしてもよ
い。

【００６５】・電源電圧が比較的低くてチャタリング時
のアーク発生を憂慮する必要がなく、電線とアースとの
持続的な短絡のみを考慮すればよい場合には、単一の電
流センサを給電回路中に介在させるだけの構成としても
よい。この場合も、当該電流センサを予め電圧変換器内
に組み込んでおくことにより、配線構造を簡素化し、ま
た配線作業を容易にすることが可能になる。

【００６６】・本発明では、保護制御手段を電圧変換器
の外部に設置してもよい。例えば、緊急時に電圧変換器
全体への電源供給を止めることにより、同変換器内のス
イッチ素子を強制的にオフさせることも可能である。ま
た、電流検出手段の具体的な配設場所も特に問わず、例
えば、電源側電流センサをエンジンルーム内の電気接続
箱に組み込むようにしてもよいし、負荷側の電流センサ
を当該負荷と一体化するようにしてもよい。

【００６７】ただし、前記実施形態で示したように、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータなどの電圧変換器に内蔵のスイッチ
素子駆動制御用制御回路に緊急遮断機能をもたせて保護
制御手段として兼用するようにすれば、電圧変換器自体
に回路保護機能をもたせることができ、この電圧変換器
を回路中に組み込むだけで制御システムを構築すること
が可能になり、配線作業などが非常に簡単になる。さら
に、図２及び図５に示すように電流検出手段の少なくと
も一部を電圧変換器内に組み込むことによって、センサ
の配設作業も簡素になる。特に、図５の場合、電圧変換
器であるＤＣ−ＤＣコンバータ２０に緊急遮断制御に要
する制御システムが全て電圧変換器内に組み込まれた構
成となっているので、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０を
従来と同様に回路中に介在させるだけの作業で本発明に
かかる緊急遮断装置を簡単に構築することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように本発明は、車載直流電源と
負荷との間に介設される電圧変換器のインバータ用スイ
ッチ素子を強制オフすることにより、前記直流電源から
負荷への給電を緊急遮断するようにしたものであるの
で、回路保護専用のスイッチ手段を設けることなく、簡
素かつ低廉な構成で車両用給電回路を適正に保護するこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる車両用給電
回路を示す図である。

【図２】図１に示す回路に設けられるＤＣ−ＤＣコンバ
ータの回路構成図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる車両用給電
回路を示す図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は図３の回路におけるケーブルの
構造例を示す断面図である。

【図５】図３に示す回路に設けられるＤＣ−ＤＣコンバ
ータの回路構成図である。

【符号の説明】

１０ 車載電源 １２ 負荷 １４Ａ，１４Ｂ ケーブル １８Ａ，１８Ｂ 電流センサ（電流検出手段） ２０ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換器） ２１ 高周波トランス（変圧部） ２２ パワースイッチ素子 ２４ ドライブ回路 ２６ 制御回路（保護制御手段に兼用） ３２Ａ，３２Ｂ 電流検出回路（電流検出部） ３４Ａ，３４Ｂ フィルタ・比較回路（判断部） ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ 電流センサ（電流検
出部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陳 登 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 5G004 AA04 AB02 BA01 BA03 BA04 BA05 DA02 DB03 EA01 5H007 AA17 CA02 CB07 DB03 DC02 FA03 GA08 5H730 AA20 BB23 DD04 FD31 FD41 FG01 XX04 XX15 XX22 XX23 XX35 XX43

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車載直流電源から負荷へ給電を行うため
   の車両用給電回路において、前記直流電源と負荷との間
   に、当該直流電源の出力電圧をオンオフして交流電圧を
   生成するスイッチ素子を含む電圧変換器を介在させると
   ともに、緊急時に前記電圧変換器のスイッチ素子を強制
   的にオフにして前記直流電源から負荷への給電を停止さ
   せることを特徴とする車両用給電回路の緊急遮断方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用給電回路の緊急遮
   断方法において、給電用電線の短絡検出時もしくは断線
   検出時に前記電圧変換器のスイッチ素子を強制的にオフ
   にすることを特徴とする車両用給電回路の緊急遮断方
   法。
3. 【請求項３】 車載直流電源から負荷へ給電を行うため
   の車両用給電回路において、前記直流電源と負荷との間
   に介在し、当該直流電源の出力電圧をオンオフして交流
   電圧を生成するスイッチ素子を含む電圧変換器と、緊急
   時に前記電圧変換器のスイッチ素子を強制的にオフにし
   て前記直流電源から負荷への給電を停止させる保護制御
   手段とを備えたことを特徴とする車両用給電回路の緊急
   遮断装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の車両用給電回路の緊急遮
   断装置において、当該回路の異常発生を検出する異常検
   出手段を備え、この異常検出手段により異常発生が検出
   されたときに前記電圧変換器のスイッチ素子を強制的に
   オフにするように前記保護制御手段を構成したことを特
   徴とする車両用給電回路の緊急遮断装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の車両用給電回路の緊急遮
   断装置において、前記異常検出手段は当該給電回路に設
   けられる電線の短絡を検出する短絡検出手段であること
   を特徴とする車両用給電回路の緊急遮断装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の車両用給電回路の緊急遮
   断装置において、前記異常検出手段は当該給電回路に設
   けられる電線の断線を検出する断線検出手段であること
   を特徴とする車両用給電回路の緊急遮断装置。
7. 【請求項７】 請求項３〜６のいずれかに記載の車両用
   給電回路の緊急遮断装置において、前記電圧変換器に給
   電時における前記スイッチ素子の作動を制御する制御手
   段を設けるとともに、この制御手段を前記保護制御手段
   として兼用したことを特徴とする車両用給電回路の緊急
   遮断装置。
8. 【請求項８】 車載直流電源と負荷との間に設けられる
   車両用電圧変換器であって、前記直流電源の出力電圧を
   オンオフして交流電圧を生成するスイッチ素子と、この
   スイッチ素子により生成された交流電圧を変圧する変圧
   部と、給電時における前記スイッチ素子の作動を制御す
   るとともに、回路異常信号が入力されたときに前記電圧
   変換器のスイッチ素子を強制的にオフにして前記直流電
   源から負荷への給電を停止させる保護制御手段とを備え
   たことを特徴とする車両用電圧変換器。
9. 【請求項９】 請求項８記載の車両用電圧変換器に、当
   該電圧変換器に入力される電流、当該電圧変換器から出
   力する電流の少なくとも一方を検出する電流検出部と、
   その検出電流に基づいて回路異常の有無を判断し、異常
   判断時に回路異常信号を生成する判断部とを設けたこと
   を特徴とする車両用電圧変換器。