JP2008155746A - バッテリヒューズターミナル - Google Patents

Abstract

【課題】車両の電力供給に関与する部品をコンパクトに纏めたバッテリヒューズターミナル（ＢＦＴ）を提供すること。
【解決手段】バッテリの正極端子に直接接続する電源接続端子３５と、各負荷に電気的に接続する複数の負荷接続端子と、電源接続端子３５と負荷接続端子との間に接続されたヒューズ２１、２２、２３と、電源接続端子３５から入力する電流または電圧を検出するセンサ６０と、電源接続端子３５から負荷接続端子への電流を中継し、電源制御ユニット８０から指示を受けたときに負荷接続端子への電流の流出を遮断するラッチ式継電手段７０と、を備える。負荷での異常発生やバッテリの逆接続による負荷の破損を防ぎ、長期間エンジンを掛けないときの暗電流の遮断を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された電子制御ユニット（即ち、ＥＣＵ）や電装品等を保護するバッテリヒューズターミナル（以下、“ＢＦＴ”と略す。）に関し、バッテリの逆接続による事故の防止機能などを併せて備えるように構成したものである。

近年、車両のハイブリット化や電装品の多様化が進み、車両の部品数が著しく増加している。そのため、車両に搭載する部品には、コンパクト化が求められている。ＢＦＴは、こうした要請に応えるものであり、各配線を保護するヒューズを纏めて配置し、これをバッテリに直接取り付けることで、配電機構の省スペース化を図っている。

図５は、従来のＢＦＴ２０と、その接続関係を回路図で示している。複数のヒューズ２１、２２、２３が配置されたＢＦＴ２０は、バッテリ１０の正極端子に直接取り付けられる。オルタネータ（以下、“ＡＬＴ”と略す。）１２は、ヒューズ２１を介してバッテリ１０の正極端子に接続し、ＡＬＴ系の負荷２４は、ヒューズ２２を介してＡＬＴ１２に接続している。バッテリ系の負荷２５は、ヒューズ２３を介してバッテリ１０の正極端子に接続している。スタータ（以下、“ＳＴ”と略す。）は、ヒューズを介さずにバッテリ１０の正極端子に接続する。

これらのヒューズ２１、２２、２３は、各負荷２４、２５やワイヤーハーネスに何らかの異常が発生し、大電流が流れると、溶断して負荷２４、２５を保護する。

また、車両の負荷は、通常、バッテリの逆接続による危険からも保護されている。

バッテリが上がると、ユーザは、ブースターケーブルをバッテリの正極および負極端子に接続して、車外から充電を行なうが、このとき、ブースターケーブルを逆に接続してしまうと、電装品に含まれるＩＣやトランジスタに逆電圧が加わり、破壊される。こうした事態を防ぐため、従来は、図６に示すように、各電装品の回路側にダイオード２６を配置して負荷２４を保護している。

また、下記特許文献１には、このバッテリの逆接続を簡単な構成で保護するバッテリ逆接続保護装置が開示されている。

図７に示すように、このバッテリ逆接続保護装置１は、個々の負荷にダイオードを接続する代わりに、上流側に１つだけ配置される。この装置１は、励磁コイルＲＣ１およびリレー接点ＲＳ１からなる電磁リレーＲＬ１と、整流ダイオードＤ１とを備えている。リレー接点ＲＳ１は常閉接点で、その一方の接点が第１端子Ｔ１に接続され、他方の接点が負荷側の電源ラインＬ１に接続されている。また、励磁コイルＲＣ１の一端は第１端子Ｔ１に接続され、他端は整流ダイオードＤ１のカソードに接続され、整流ダイオードＤ１のアノードは電源ラインＬ２を介して第２端子Ｔ２に接続されている。

この装置では、バッテリＢが正常に接続された場合、すなわちバッテリＢの正極端子に第１端子Ｔ１が接続され、かつバッテリＢの負極端子に第２端子Ｔ２が接続された場合には、整流ダイオードＤ１に逆バイアスが印加されるので、励磁コイルＲＣ１には励磁電流が流れず、従ってリレー接点ＲＳ１は閉じたままとなり、これによってバッテリＢから負荷への電力供給が可能になる。

一方、バッテリＢが逆に接続された場合、すなわちバッテリＢの正極端子に第２端子Ｔ２が接続され、かつバッテリＢの負極端子に第１端子Ｔ１が接続された場合には、整流ダイオードＤ１に順バイアスが印加されるので、励磁コイルＲＣ１に励磁電流が流れ、これによってリレー接点ＲＳ１が開放されるため、バッテリＢから負荷への電力供給が不可能になる。

この装置では、負荷毎に保護装置を設けることが不要になり、負荷の小型化および低コスト化を図ることができる。

特開平１０−３３６９０５号公報

しかし、バッテリ逆接続保護装置をＢＦＴと別に持つことは、車両の配電機構のコンパクト化を図る上で好ましいことではない。

また、車両では、長期間エンジンを掛けない場合に、暗電流を遮断してバッテリ電力の不要な消費を防ぐ必要があるが、前記バッテリ逆接続保護装置に使用されているリレー接点は、常閉接点であるため、暗電流の遮断に兼用することはできない。そのため、暗電流遮断機構を別途設けることが必要になる。

本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、車両の電力供給に関与する部品のコンパクト化および省スペース化が可能なＢＦＴを提供することを目的としている。

前述した目的を達成するために、本発明に係るＢＦＴは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） バッテリの正極端子に直接接続する電源接続端子と、各負荷に電気的に接続する複数の負荷接続端子と、前記電源接続端子と前記負荷接続端子との間に接続されたヒューズと、前記電源接続端子から入力する電流または電圧を検出するセンサと、前記電源接続端子から前記負荷接続端子への電流を中継し、指示を受けたときに前記負荷接続端子への電流の流出を遮断するラッチ式継電手段と、を備えること。
（２） 上記（１）の構成のＢＦＴにおいて、
前記ラッチ式継電手段は、前記センサの検出結果が異常を示しているとき、指示を受けて前記負荷接続端子への電流の流出を遮断すること。
（３） 上記（１）の構成のＢＦＴにおいて、
前記ラッチ式継電手段は、暗電流カットの指示を受けて前記負荷接続端子への電流の流出を遮断すること。
（４） 上記（２）の構成のＢＦＴにおいて、
前記センサの検出結果が電源制御ユニットに出力され、前記電源制御ユニットが、前記ラッチ式継電手段に電流遮断を指示すること。
（５） 上記（４）の構成のＢＦＴにおいて、
前記センサは、前記電源接続端子から給電を受ける給電端子と、前記バッテリの負極側端子に接続するアース端子と、前記電源制御ユニットに検出結果を出力する信号端子とを有していること。

上記（１）の構成のＢＦＴによれば、異常発生時に溶断して負荷を保護するヒューズと、バッテリの出力電圧または電流を検知するセンサと、負荷への電力供給をオン・オフするラッチ式継電手段とをＢＦＴに一体的に設け、これをバッテリの正極端子に直接接続するように構成しているため、配電機構のコンパクト化および省スペース化を図ることができる。
上記（２）の構成のＢＦＴでは、バッテリの正負の端子に外部から逆極性の電力が加えられた場合に、センサが異常を検知し、それに基づいてラッチ式継電手段が負荷に対する電力供給を遮断する。このように、ラッチ式継電手段は、センサと協働して、バッテリの逆接続から負荷を保護することができる。
また、上記（３）の構成のＢＦＴでは、ラッチ式の継電手段を使用しているので、オフに設定した場合は、電流を供給しなくても、その状態が自己保持される。そのため、長期間エンジンを掛けない場合に、ラッチ式継電手段をオフ状態に設定することで、暗電流を遮断できる。
また、上記（４）の構成のＢＦＴでは、バッテリの逆接続保護を図る場合に、センサの検知情報が電源制御ユニットに送信され、電源制御ユニットは、この検知情報からバッテリの逆接続による異常を識別したときに、ラッチ式継電手段をオフに制御する。
また、上記（５）の構成のＢＦＴでは、センサの電源をＢＦＴから直接取り、センサのアースを共通アースから取っている。そのため、従来のセンサのように、電源制御ユニットとの間にパワー線、グランド線および信号線の３本の線を接続するものと比べて、本発明のセンサは、電源制御ユニットとの接続が信号線だけで済むため、省線化を図ることができる。

本発明のＢＦＴは、負荷を保護するヒューズ、バッテリの逆接続を検知するセンサ、および、バッテリの逆接続保護や暗電流遮断の動作を行なうラッチ式継電手段の一体化により、配電機構をコンパクトに構成することができ、それに伴い、取り付け面積の省スペース化や配線の省線化を図ることができる。

また、ＢＦＴ単体を検査対象として、ヒューズ、センサおよびラッチ式継電手段の動作を検査することができるため、検査効率が向上する。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明に係るＢＦＴの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、このＢＦＴの斜視図であり、図２は、ＢＦＴの回路図である。また、図３および図４は、ＢＦＴの他の回路図の例である。

このＢＦＴ２０は、水平ボディ３１および垂直ボディ３２から成る分割ボディ３０を有しており、水平ボディ３１および垂直ボディ３２は、バッテリ１０の角に直付けできるように直角に折り曲げられている。

また、水平ボディ３１には電流・電圧センサ６０が装着され、垂直ボディ３２にはラッチ式リレーから成るカットデバイス（即ち、ＣＤ）７０が装着されている。電流・電圧センサ６０は、電源制御ユニット８０に検知信号を出力し、電源制御ユニット８０は、この検知情報に基づいてカットデバイス７０の動作を制御する。

分割ボディ３０は、特開２００２−３２９４５７号公報に詳述されているように、所要パターンに打ち抜いた導電金属板を絶縁性樹脂でインサート成型して構成されている。当初、水平ボディ３１および垂直ボディ３２は一平面状に成形され、次いで、水平ボディ３１と垂直ボディ３２との境界に露出した導電金属板３３を折り曲げて図１の直角形状に成形される。尚、図２に示すＢＦＴ２０の内部回路は、この導電金属板によって形成されている。

水平ボディ３１には、バッテリ１０の正極端子を固定する取付孔３８とスタッドボルト３６とを有する電源接続端子３５が、そのスタッドボルト３６にナット３７を締め付けて取り付けられている。このような端子の取付け箇所では、分割ボディ３０から露出した導電金属板が端子と導通する。

また、水平ボディ３１は、スタットボルト３９を有し、ここにＡＬＴ１２の端子（不図示）が取り付けられる。ＳＴ１１の端子は、電流・電圧センサ６０を固定するスタットボルトの一つ４１を利用して取り付けられる。

また、水平ボディ３１は、バッテリ１０の正極端子に導通する導電金属板とＡＬＴ１２に導通する導電金属板との間に介在するヒューズ２１を有している。このヒューズ２１の周辺は、絶縁性樹脂が存在しない“窓”となっており、窓からヒューズ２１と、それに接続する導電金属板の一部とが露出している。しかし、この窓に例えば透明な絶縁性樹脂製の蓋を嵌め、内部を視認できるようにしてもよい。

一方、垂直ボディ３２は、下端に雌型コネクタハウジング４２を有しており、この雌型コネクタハウジング４２の内側に複数本の負荷接続端子（不図示）が突出し、雌コネクタを構成している。また、垂直ボディ３２は、負荷接続端子に導通する導電金属板とバッテリ１０の正極端子に導通する導電金属板との間に介在するヒューズ２３、および、負荷接続端子に導通する導電金属板とＡＬＴ１２に導通する導電金属板との間に介在するヒューズ２２を有しており、それらのヒューズ２２、２３、および、それに接続する導電金属板の一部が、それぞれ窓から露出している。尚、これらの窓に例えば透明な絶縁性樹脂製の蓋を嵌め、内部を視認できるようにしてもよい。

尚、水平ボディ３１および垂直ボディ３２の表面に設けられている筋状の突起は、放熱フィンである。

水平ボディ３１に螺子止めされた電流・電圧センサ６０は、例えば、特開２００２−２６７６９４号公報に記載された構成を有しており、バッテリ１０に直列接続されたシャント抵抗（不図示）の両端電圧をバッテリ電流に応じた電流信号として出力し、また、複数の分圧抵抗を直列に接続した分圧抵抗列（不図示）をバッテリ１０に並列接続して、この分圧抵抗列の中の何れかの分圧抵抗の両端電圧を電圧信号として出力する。

この電流・電圧センサ６０は、図２に示すように、バッテリ１０の電源接続端子３５を通じて給電され、また、バッテリ１０の負極側端子に接続する共通アース線からアースを取っている。そのため、電源制御ユニット８０には、検出結果を出力する信号線だけで繋がっている。

垂直ボディ３２に螺子止めされたカットデバイス７０には、保持電流を必要とせずにオンおよびオフの各状態を保持することができるラッチ式リレーを用いている。ラッチ式リレーの構造はよく知られており、ここでは説明を省略する。

次に、このＢＦＴ２０の設置および動作について説明する。

電流・電圧センサ６０およびカットデバイス７０が装着された分割ボディ３０に電源接続端子３５を結合し、この電源接続端子３５の取付孔３８にバッテリ１０の正極端子を固定して、直角に折れ曲がった分割ボディ３０をバッテリ１０の角に直付けする。

また、ＡＬＴ１２の端子をスタッドボルト３９に固定し、ＳＴ１１の端子をボルト４１に固定し、また、負荷２４、２５に接続する雄コネクタを雌型コネクタハウジング４２内に挿入して、負荷接続端子（不図示）と接続する。

また、電流・電圧センサ６０のアース端子をバッテリ１０の負極側端子から延びる共通アース線に接続し、電流・電圧センサ６０の信号端子を電源制御ユニット８０の信号線に接続する。尚、電流・電圧センサ６０の給電端子は、水平ボディ３１に螺子止めした段階で電源接続端子３５に電気的に接続している。

また、カットデバイス７０についても電流・電圧センサ６０と同様に接続する。

このＢＦＴ２０は、負荷２４、２５に異常が発生し、負荷に通じる配線に大電流が流れた場合に、ヒューズ２２、２３が溶断して負荷２４、２５の破損を防止する。

また、バッテリ１０の端子に逆の極性が接続された場合は、電流・電圧センサ６０の検知信号が入力する電源制御ユニット８０が、異常を識別して、カットデバイス７０に対して電流を遮断するように制御する。

また、車両のエンジンを長期間掛けない場合は、カットデバイス７０を手動操作でオフにして、暗電流を遮断する。

このように、このＢＦＴ２０は、配電機構をコンパクトに纏めることができ、それにより、小型軽量化、取り付け面積の省スペース化、配線の省線化等を図ることができる。

また、このＢＦＴ２０は、ＢＦＴ単体を検査対象としてヒューズ２２、２３、電流・電圧センサ６０およびカットデバイス７０の動作を検査することができるため、検査効率が向上する。従来の装置では、電流センサが電源制御ユニットにパワー線、グランド線および信号線の３本の線で接続されているため、この電流センサをＢＦＴに取り付けた場合は、測定に際して大きな治具が必要であり、検査が困難である。これに対して、本発明のＢＦＴは、ＢＦＴ単体で検査を行なうことができ、検査が容易である。

尚、カットデバイス７０は、図３あるいは図４に示す箇所に接続しても良い。使用するカットデバイス７０の個数は、その接続箇所に応じて決定する。

また、電流・電圧センサ６０は、電流のみを検出するセンサ、あるいは電圧のみを検出するセンサに代えることもできる。

また、ここでは、電流・電圧センサ６０として、電線に接触して電流や電圧を直接測定する接触型のセンサを使用したが、電流が流れるときの磁界の大きさから間接的に電流値を求める非接触型のセンサを用いても良い。ただし、接触型センサを使用する方が、直接的に値を計測しているため、非接触型よりもセンサ精度は向上する。

また、電流・電圧センサ６０やカットデバイス７０は、分割ボディ３０に、螺子止めする代わりに、溶接等で固着しても良い。

また、ここでは、電源制御ユニット８０が、電流・電圧センサ６０の検知情報に基づいてカットデバイス７０を制御しているが、電流・電圧センサ６０自体が、自ら検知した情報に基づいてカットデバイス７０を制御するように構成しても良い。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、組み合わせ、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の実施形態のＢＦＴを示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるＢＦＴの第１の回路図である。 本発明の実施形態におけるＢＦＴの第２の回路図である。 本発明の実施形態におけるＢＦＴの第３の回路図である。 従来のＢＦＴの回路図である。 従来の逆接続保護のための構成を示す図である。 特許文献１に記載された逆接続保護機構を示す図である。

符号の説明

１０ バッテリ
１１ ＳＴ
１２ ＡＬＴ
２０ ＢＦＴ
２１ ヒューズ
２２ ヒューズ
２３ ヒューズ
３０ 分割ボディ
３１ 水平ボディ
３２ 垂直ボディ
３３ 導電金属板
３５ 電源接続端子
３６ スタッドボルト
３７ ナット
３８ 取付孔
４１ ボルト
４２ 雌型コネクタハウジング
６０ 電流・電圧センサ
７０ カットデバイス
８０ 電源制御ユニット

Claims (5)

1. バッテリの正極端子に直接接続する電源接続端子と、
   各負荷に電気的に接続する複数の負荷接続端子と、
   前記電源接続端子と前記負荷接続端子との間に接続されたヒューズと、
   前記電源接続端子から入力する電流または電圧を検出するセンサと、
   前記電源接続端子から前記負荷接続端子への電流を中継し、指示を受けたときに前記負荷接続端子への電流の流出を遮断するラッチ式継電手段と、
   を備えることを特徴とするバッテリヒューズターミナル。
2. 前記ラッチ式継電手段は、前記センサの検出結果が異常を示しているとき、指示を受けて前記負荷接続端子への電流の流出を遮断することを特徴とする請求項１に記載したバッテリヒューズターミナル。
3. 前記ラッチ式継電手段は、暗電流カットの指示を受けて前記負荷接続端子への電流の流出を遮断することを特徴とする請求項１に記載したバッテリヒューズターミナル。
4. 前記センサの検出結果が電源制御ユニットに出力され、前記電源制御ユニットが、前記ラッチ式継電手段に電流遮断を指示することを特徴とする請求項２に記載したバッテリヒューズターミナル。
5. 前記センサは、前記電源接続端子から給電を受ける給電端子と、前記バッテリの負極側端子に接続するアース端子と、前記電源制御ユニットに検出結果を出力する信号端子とを有していることを特徴とする請求項４に記載したバッテリヒューズターミナル。

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