JP2015091199A - ヒューズシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】故障車のスタータモータを起動させても、電流の流れを遮断しないヒューズシステムを提供すること。
【解決手段】電流の流れを遮断するヒューズと、前記ヒューズに直列接続するバッテリと、前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】電流の流れを遮断するヒューズと、前記ヒューズに直列接続するバッテリと、前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、ヒューズシステムに関するものである。
エンジン始動源(モータ等)に電力を供給する主バッテリが放電する(バッテリ上がり)ことで、車両のエンジン始動が不能になる、という緊急事態に備えて、信頼性の高いエンジン始動救援が要求される。
図1に示す従来のヒューズシステムでは、救援車の専用接続端子と、故障車のバッテリポスト正極端子とをブースターケーブルにて接続し、故障車のスタータモータを起動させることにより、救援車の補機バッテリ(高電位)から故障車の主バッテリ(低電位)へ充電を行うことができる。
評価回路により、バッテリの電極に接続される正極端子の接続部分と、始動補助接触部分との間のスイッチを制御することで、異常電流を車載用電気機器に到達させない電気機器の保護機構が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
過熱出力を調整する制御ユニットとスイッチング素子により、可溶体ヒューズを制御し、電流回路を流れる電流が定格溶断電流を超える場合に、該ヒューズを利用して電流を遮断する車両用ヒューズエレメントが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
救援車の補機バッテリにヒューズが直付けされている場合、故障車のスタータモータを起動させようとすると、大電流によりヒューズが切れ、電流は遮断される(図1参照)。
このため、故障車のスタータモータを起動させることができず、エンジン始動救援を行えないという問題がある。
上記課題に鑑み、故障車のスタータモータを起動させても、電流の流れを遮断しないヒューズシステムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、一実施形態において、ヒューズシステムは、
電流の流れを遮断するヒューズと、
前記ヒューズに直列接続するバッテリと、
前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有することを特徴とする。
電流の流れを遮断するヒューズと、
前記ヒューズに直列接続するバッテリと、
前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有することを特徴とする。
本実施の形態によれば、故障車のスタータモータを起動させても、電流の流れを遮断しないヒューズシステムを提供することができる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第1の実施の形態〉
[ヒューズシステムの構成]
図2に、本実施の形態に係るヒューズシステムの概略構成の一例を示す。
[ヒューズシステムの構成]
図2に、本実施の形態に係るヒューズシステムの概略構成の一例を示す。
ヒューズシステム100は、ヒューズ110、バッテリ120、電流センサ130、車両衝突センサ140、制御回路150、を含む。制御回路150は、判定回路151、OR回路152を含む。
ヒューズ110、バッテリ120、電流センサ130は、この順番で直列接続される。従って、ヒューズ110に流れる電流とバッテリ120に流れる電流とは等しい。
バッテリ120の正極端子は、ヒューズ110の一方の端子に接続される。バッテリ120の負極端子は、電流センサ130の一方の端子に接続される。電流センサ130の他方の端子はアースされ(ボディアース)、例えば、電位はGNDである。ヒューズ110の他方の端子は、例えば、サービス用のブースターケーブル接続端子(図示せず)に接続される。
ヒューズ110は、各回路、特に電源回路(バッテリ120、電流センサ130等を含む)を保護する。即ち、電流センサ130により異常電流(例えば、ヒューズの定格電流を超える電流)が検出された場合、ヒューズ110は、該回路に流れる異常電流(過大電流)を遮断し、該回路を保護する。ヒューズ110の定格電流は、ヒューズ110の種類により異なるため特に限定されない。
ヒューズ110は、制御回路150から出力される制御信号により制御される。ヒューズ110は、電流センサ130から出力される電流センサ信号、及び車両衝突センサ140から出力される車両衝突センサ信号、等に基づき生成される制御信号により制御される。
なお、ヒューズ110は、過大電流が流れることにより発生する熱で溶けて溶断される可溶体ヒューズ以外のものであれば、特定のヒューズに限定されない。電流の流れの遮断/非遮断を切り替えることができるものであれば、置き換えることが可能である。具体的には、リレー回路、コンデンサ、トランジスタ、スイッチング素子等、スイッチング機能を有するあらゆる回路や素子が挙げられる。
いずれの場合であっても、制御回路150を用いて、これらのスイッチング機能を有する回路や素子を適切に制御することで、電源回路及び電線等を異常電流から保護し、必要時に、電流の流れを遮断しないヒューズシステム100を提供できる。該ヒューズシステム100を、例えば、車両に搭載することで、加熱や発火という事故を防止することも可能である。
バッテリ120は、例えば、一般的に使用される12Vの補機バッテリ等を用いることができる。
電流センサ130は、バッテリ120(ヒューズ110)に流れる電流を検出し、電流センサ信号を、制御回路150へ出力する。電流センサ信号は、バッテリ120に流れる電流、具体的には、流れる電流の大きさ、流れる電流の時間等に基づいて、電流センサ130により生成される。電流センサ130は、特に限定されるものではないが、例えば、シャント抵抗、ホール素子等を用いても良い。
図3に、電流センサ130により検出された検出電流の電流波形の模式図の一例を示す。縦軸は電流を、横軸は時間を表している。
図3(a)は、異常電流の電流波形を示している。電流は、所定の電流値(例えば、約1000A)以上で所定時間継続して流れている。電流波形は、略水平な直線となる。図3(a)の場合は、例えば、電源回路が完全ショートしている時を想定することができる。
図3(b)も、異常電流の電流波形を示している。電流は、上昇と下降を交互に繰り返して所定時間継続して流れている。電流は、所定の電流値(例えば、約100A)で所定時間流れ、その後急激に上昇し、所定の電流値(例えば、約1000A)で所定時間流れ、その後急激に下降し、所定の電流値(例えば、約100A)で所定時間流れている。電流波形は、凹部と凸部とが交互に繰り返される形状となる。図3(b)の場合は、例えば、電源回路が不完全ショートしている時を想定することができる。
図3(c)は、異常電流ではない電流波形を示している。電流は、時間の経過に伴って、最大値(例えば、約1000A)から徐々に減少し、所定の電流値(例えば、約500A)へ収束して流れている。なお、収束とは、必ずしも1つの値を意味するものではなく、所定の電流値(収束値)付近の値を維持しながら、所定の範囲内で変動することも、収束の範疇に含むものとする。電流波形は、始めは、下に凸部を有する緩やかな曲線であるが、最終的に、略水平な直線となる。図3(c)の場合は、例えば、故障車のスタータモータ始動救援を行う時を想定することができる。
図3(a)、及び図3(b)の場合、制御回路150は、検出電流の電流波形に基づき、ヒューズ110に電流の流れを遮断させる。又、図3(c)の場合、制御回路150は、検出電流の電流波形に基づき、ヒューズ110に電流の流れを遮断させない。
車両衝突センサ140は、車両の衝突を検知し、車両衝突センサ信号を、制御回路150へ出力する。車両衝突センサ信号は、車体に加えられた衝撃に基づいて、車両衝突センサ140により生成される。なお、車両の衝突とは、必ずしも、実際に車体に衝撃が加えられることのみを意味するものではなく、いずれ車体に衝撃が加えられること(車両の衝突の予知)も、その範疇に含むものとする。
ヒューズシステム100において、車両衝突センサ140は、必須の構成要素ではないが、車両衝突センサ140を搭載することで、制御回路150は、車体に加えられる衝撃等も考慮して、ヒューズ110を制御することができる。つまり、制御回路150は、電流センサ130から出力される電流センサ信号に加えて、車両衝突センサ140から出力される車両衝突センサ信号に基づいても、ヒューズ110を制御することができる。従って、車両衝突センサ140を搭載することで、より高機能なヒューズシステム100を実現することが可能になる。
制御回路150は、各センサから出力される信号(電流センサ信号、車両衝突センサ信号等)に基づき、ヒューズ110を制御する。制御回路150は、これらの信号に基づき、ヒューズ110に電流の流れを遮断させる、又は、ヒューズ110に電流の流れを遮断させない、という制御を行う。制御回路150は、判定回路151、OR回路152等を含んでおり、判定回路151は、ヒューズ110に電流の流れを遮断させるか否かの判定を行う。又、OR回路152は、電流センサ信号及び車両衝突センサ信号に基づき制御信号を生成し、出力する。
判定回路151は、例えば、図3(a)、及び図3(b)の場合、ヒューズ110に電流の流れを遮断させるという判定を行う。該判定に基づき、ヒューズ110は、電流の流れを遮断する(異常電流が流れることを阻止する)。電源回路等は使用不可能になるが、ブースターケーブル接続端子とヒューズ110との間に異常電流が流れることはないため、電源回路、及び電線等は保護される。
判定回路151は、例えば、図3(c)の場合、ヒューズ110に電流の流れを遮断させないという判定を行う。該判定に基づき、ヒューズ110は、電流の流れを遮断しない(適切な電流の流れを維持する)。電源回路等は使用可能であり、ブースターケーブル接続端子とヒューズ110との間には、適切な電流が流れるため、例えば、故障車のスタータモータ起動時等には、信頼性の高いエンジン始動救援を行うことができる。
なお、判定回路151には、不図示の制御回路が備えられていても良い。制御回路としては、特に限定されず、MCU(Microcontroller)、MPU(Microprocessor)、ECU(Electronic Control Unit)、CPU(Central Processing Unit)等を用いることができる。
OR回路152は、電流センサ信号、及び車両衝突センサ信号に基づき、制御信号を生成し、該制御信号をヒューズ110へ出力する。ヒューズ110は、該制御信号に基づき制御される。
例えば、電流センサ信号がオフ(異常電流を検出していない)、車両衝突センサ信号がオフ(衝突を検出していない)の場合、制御信号は、オフ(ヒューズ110は、電流の流れを遮断しない)になる。
又、例えば、電流センサ信号がオン(異常電流を検出している)、車両衝突センサ信号がオフ(衝突を検出していない)の場合、制御信号は、オン(ヒューズ110は、電流の流れを遮断する)になる。
又、例えば、電流センサ信号がオフ(異常電流を検出していない)、車両衝突センサ信号がオン(衝突を検出している)の場合、制御信号は、オン(ヒューズ110は、電流の流れを遮断する)になる。
又、例えば、電流センサ信号がオン(異常電流を検出している)、車両衝突センサ信号がオン(衝突を検出している)の場合、制御信号は、オン(ヒューズ110は、電流の流れを遮断する)になる。
OR回路152には、電流センサ信号の他に、車両衝突センサ信号も入力される。このため、OR回路152は、異常電流のみならず、車体に加えられる衝撃も考慮して、制御信号を生成することができる。
即ち、制御回路150は、判定回路151、及びOR回路152を利用して、必要時には、ヒューズ110に流れる電流を遮断し、不必要時には、ヒューズ110に流れる電流を遮断しない。制御回路150は、電源回路のデッドショート時には、ヒューズ110に流れる電流を遮断する、故障車のエンジン始動救援時には、ヒューズ110に流れる電流を遮断しない等、様々な状況、ユーザーの使用用途に対応させて、ヒューズ110を高精度に制御することができる。
なお、サービス用のブースターケーブル接続端子は、例えば、車両のエンジンルーム内に搭載されるヒューズブロック(図示せず)に備えることが可能である。
本実施の形態に係るヒューズシステム100によれば、必要時に電流の流れを遮断しない、高機能なヒューズシステム100を実現することができる。
〈第2の実施の形態〉
[ヒューズシステム100の応用]
本実施の形態では、第1の実施の形態に係るヒューズシステム100を、故障車のエンジン始動救援に応用する場合の具体例について説明する。
[ヒューズシステム100の応用]
本実施の形態では、第1の実施の形態に係るヒューズシステム100を、故障車のエンジン始動救援に応用する場合の具体例について説明する。
図4に、救援車200と故障車300との間で行われる、エンジン始動救援の一例を示す。故障車300(エンジン始動救援を必要とする車)のバッテリ301は、救援車200のバッテリ120と比較して、低くなっている。故障車300のバッテリ上がりを解消し、ヒューズシステム100を搭載する救援車200によって、故障車300のエンジン始動救援を行う場合について説明する。
救援車200は、ヒューズブロック201、ヒューズシステム100等を含む。ヒューズブロック201には、正極端子202が備えられる。又、エンジンルームには、負極端子203が備えられる。なお、ヒューズブロック201は、救援車200のエンジンルームに搭載され、ヒューズシステム100は、救援車200のラゲージルームに搭載される。
故障車300は、バッテリ301、ヒューズブロック302、スタータモータ303等を含む。バッテリ301には、正極端子304が備えられる。スタータモータ303には、負極端子305が備えられる。
故障車300のバッテリ301(主バッテリ)は、充電が必要なバッテリである。救援車200のバッテリ120(補機バッテリ)は、故障車300のバッテリ301の充電を行うためのバッテリである。
故障車300の正極端子304は、正極用ブースターケーブル400を介して、救援車200の正極端子202と接続される。故障車300の負極端子305は、負極用ブースターケーブル500を介して、救援車200のエンジンルームの負極端子203にてアースされる(ボディアース)。ボディアースされる負極端子203は、ボディの金属部分に備えられることが好ましい。なお、各ブースターケーブルの接続を行う際、イグニッションスイッチは、オフとしておくことが好ましい。
ここで、正極用ブースターケーブル400、及び負極用ブースターケーブル500の接続手順について説明する。誤った手順により接続を行うと、火花が飛ぶ等の危険性が高まるため、各ブースターケーブルの接続手順には、注意が必要である。以下の接続手順に従って、正極用ブースターケーブル400、及び負極用ブースターケーブル500を接続することが好ましい。
まず、故障車300の正極端子304に、正極用ブースターケーブル400の一端を接続する。
次に、救援車200の正極端子202に、正極用ブースターケーブル400の他端を接続する。
次に、救援車200の負極端子203に、負極用ブースターケーブル500の一端を接続する。
最後に、故障車300の負極端子305に、負極用ブースターケーブル500の他端を接続する。
接続が完了したら、救援車200のエンジンをかけることにより、故障車300のスタータモータ303を起動させる(エンジン始動救援)。これにより、故障車300のバッテリ301が充電され、故障車300のバッテリ上がりを解消することが可能になる。
正極用ブースターケーブル400、及び負極用ブースターケーブル500の太さ(径)は、適宜調整することが好ましい。各ブースターケーブルの径に依存して伝送される電力等は変化する。又、各ブースターケーブルを覆う被覆(絶縁)材料は、許容電圧、許容電流、耐熱特性、耐油特性、等を考慮して、適宜選定することが好ましい。
本実施の形態に係るヒューズシステム100によれば、制御回路150によりヒューズ110を適切に制御することができるため、故障車300のスタータモータを起動させても、ヒューズ110が切れることがない。つまり、高機能なヒューズシステム100を救援車200に搭載することで、信頼性の高いエンジン始動救援を行うことが可能になる。
又、本実施の形態に係るヒューズシステム100を、故障車のエンジン始動救援のみならず、ユーザーの要求に適応させ、あらゆる用途に応用させることが可能である。これにより、安全性且つ信頼性の高い装置や機器の提供が可能になる。
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
100 ヒューズシステム
110 ヒューズ
120 バッテリ
130 電流センサ
140 車両衝突センサ
150 制御回路
202 ブースターケーブル接続端子
400,500 ブースターケーブル
110 ヒューズ
120 バッテリ
130 電流センサ
140 車両衝突センサ
150 制御回路
202 ブースターケーブル接続端子
400,500 ブースターケーブル
Claims (7)
- 電流の流れを遮断するヒューズと、
前記ヒューズに直列接続するバッテリと、
前記バッテリに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサによって検出された検出電流に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する制御回路と、を有するヒューズシステム。 - 車両の衝突を検知する車両衝突センサを備え、
前記制御回路は、前記車両衝突センサから出力される車両衝突センサ信号に基づき、前記ヒューズに電流の流れを遮断させることを制御する、請求項1に記載のヒューズシステム。 - 前記制御回路は、前記検出電流が異常電流である場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させる、請求項1又は2に記載のヒューズシステム。
- 前記制御回路は、前記検出電流が、所定の電流値以上で所定時間継続して流れる場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させる、請求項1乃至3の何れか一項に記載のヒューズシステム。
- 前記制御回路は、前記検出電流が、上昇と下降を繰り返して所定時間継続して流れる場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させる、請求項1乃至3の何れか一項に記載のヒューズシステム。
- 前記制御回路は、前記検出電流が、時間の経過に伴って徐々に減少し、所定の電流値へ収束する場合、前記ヒューズに電流の流れを遮断させない、請求項1乃至5の何れか一項に記載のヒューズシステム。
- ブースターケーブル接続端子を備え、
前記接続端子と、前記ヒューズの一方の端子とは、接続される、請求項1乃至6の何れか一項に記載のヒューズシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013230670A JP2015091199A (ja) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | ヒューズシステム |
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Publication Number | Publication Date |
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- 2013-11-06 JP JP2013230670A patent/JP2015091199A/ja active Pending
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