(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を用いた電気設備（１０）の供給モジュール（１００）における短絡の検知方法であって、供給モジュールは、電気設備（１０）に並列に配置されたコンデンサインプットフィルタ（１２０）を含み、供給モジュール（１００）における短絡の結果として、コンデンサインプットフィルタ（１２０）により供給される放電電流（Ｉｃｃ）を検知し、
放電電流（Ｉｃｃ）は、コンデンサインプットフィルタ（１２０）の放電回路に配置された抵抗素子（１３０）の端子における電圧（Ｖｃｃ）の測定により検知されることを特徴とする方法。
【請求項２】
抵抗素子は、供給電流の極性の逆転に対してコンデンサインプットフィルタ（１２０）の保護部品（１３０）から構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
保護部品は、パワーＭＯＳＦＥＴ（１３０）である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
直流電流を用いた電気設備（１０）の供給モジュール（１００）であって、電気設備（１０）と並列に配置されたコンデンサインプットフィルタ（１２０）を含み、供給モジュール（１００）は、この供給モジュール（１００）の短絡の結果として、コンデンサインプットフィルタ（１２０）により供給される放電電流（Ｉｃｃ）の検知手段（１３０、２００）を含み、
検知手段は、コンデンサインプットフィルタ（１２０）の放電回路に配置された抵抗素子（１３０）と、抵抗素子（１３０）の端子における電圧（Ｖｃｃ）を測定する手段（２００）とを含んでいることを特徴とする供給モジュール。
【請求項５】
電圧（Ｖｃｃ）の測定手段（２００）は、電圧増幅器を含んでいる、請求項４に記載の供給モジュール。
【請求項６】
電圧（Ｖｃｃ）の測定手段（２００）は、電圧比較器を含んでいる、請求項４に記載の供給モジュール。
【請求項７】
抵抗素子（１３０）は、供給電流の極性の逆転に対してコンデンサインプットフィルタ（１２０）の保護部品から構成されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載の供給モジュール。
【請求項８】
保護部品は、パワーＭＯＳＦＥＴ（１３０）である、請求項７に記載の供給モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電流を用いている電気設備の供給モジュールにおける短絡の検知方法に関する。本発明は、また、このような方法を実施しうる供給モジュールに関する。
本発明は、自動車の電気設備、特に、暖房、換気、および／または空調設備内で空気流を形成可能な電動換気装置のモータの直流電流供給回路に関する分野に適用しうるものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の暖房、換気、および／または空調設備は、一般に、自動車の乗員室における空気流量を確保するための電動換気装置を備えている。この電動換気装置は、供給モジュールにより供給される電流によって電気モータが動作し、この電気モータで駆動されるタービンを備えている。
【０００３】
実際には、こうした用途で使用される供給モジュールは、車両内に配置されるバッテリ等の電源と、電力が供給される電気モータとの間に配置されている。供給モジュールは、電子基板を有し、この電子基板には、車両のバッテリ等の電源から、供給電流を電気モータに供給するのに必要な構成部品が設置されている。供給モジュールは、パルス幅変調型（「Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」を略して「ＰＷＭ」ともいう）の電流スイッチを備えていることがある。
【０００４】
ＰＷＭ型の電流スイッチは、電源の電圧、従って好適な例によれば、バッテリの電圧から構成される電圧パルスのデューティ比を変化させることができる。
【０００５】
電源モジュールは、さらに、構成部品が発生する熱を排出するためのラジエータ等の放熱熱部材と、供給モジュールをバッテリと電気モータとにそれぞれ接続する導線ハーネスを収容するための１つまたは複数のコネクタとを備えている。
【０００６】
一般に、このような供給モジュールに存在する電子部品は、バッテリと電気モータとに並列に供給モジュールの入力に配置された、高容量のコンデンサインプットフィルタを備えている。もっともよく使用されるコンデンサフィルタは、アーマチャの極性が決まっている化学的なコンデンサである。
【０００７】
このタイプの供給モジュールでは、コネクタに接続されたハーネスの導線間に短絡が生じて、コンデンサインプットフィルタを短絡させるおそれがある。このような短絡状況の結果、電源から送られる電流が著しく増加し、それによって供給ハーネスの導線が加熱され、溶融に至ることさえある。
【０００８】
他方、コンデンサフィルタの放電は、約３０Ａの公称値を大幅に超える約２００Ａの非常に高い電流を発生することがある。このような電流によって、供給モジュールの構成部品、特にたとえばＰＷＭタイプの電流スイッチが加熱され、電子基板（「Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ」を略して「ＰＣＢ」ともいう）を構成するエポキシ樹脂を燃え上がらせることがある。
【０００９】
このような加熱のおそれは、短絡の場合、電気モータがラジエータの冷却に必要な空気流を発生させることができず、電子基板のラジエータが基板上の構成部品を冷却することができないために、ますます大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、供給モジュールにおける短絡を早めに検知して、それによって生じる有害な影響を抑制するための措置を、十分に早くとれるようにする必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明は、直流電流を用いた電気設備の供給モジュールにおける短絡を検知する方法を提案するものであり、供給モジュールは、電気設備に並列に配置されたコンデンサインプットフィルタを含んでいる。本発明の方法は、短絡の結果として、コンデンサインプットフィルタにより供給される放電電流を検知することからなっている。
【００１２】
従って、コンデンサインプットフィルタの放電電流が所定値を超えると、直ちに短絡状況が診断され、たとえば、ＰＷＭタイプの電流スイッチを開放するといったような、コンデンサインプットフィルタの放電回路内の電流を解消するための手段を作動させる。
【００１３】
本発明の１つの実施形態によれば、放電電流は、コンデンサインプットフィルタの放電回路に配置された抵抗素子の端子における電圧の測定により検知される。
【００１４】
特に、本発明では、抵抗素子は、たとえば直流電流などの供給電流の極性の逆転に対して、コンデンサインプットフィルタの保護部品から構成されている。
【００１５】
前述のように、供給モジュールのコンデンサインプットフィルタは、化学的な有極コンデンサであり、そのアーマチャは、自動車のバッテリ等の電源の対応する極性の端子に接続する必要があることが知られている。そのため、電源の極性が逆転すると、コンデンサインプットフィルタの極性も同様に逆転し、コンデンサインプットフィルタは破壊される。
【００１６】
本発明の特定の実施形態によれば、保護部品は、パワーＭＯＳＦＥＴである。この場合、コンデンサインプットフィルタの保護は、電源の逆転が検知されるとすぐに導電率しきい値（ｓｅｕｉｌ  ｄｅ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）より低いゲート−ソース電圧Ｖgsを、パワーＭＯＳＦＥＴのゲートに印加することにより得られ、それによって、パワーＭＯＳＦＥＴは非導体になり、コンデンサインプットフィルタは電源から絶縁される。正常な使用条件では、パワーＭＯＳＦＥＴは導体であり、ゲートソース電圧Ｖgsは、その場合、導電率閾値より高い。
【００１７】
コンデンサインプットフィルタの短絡検知は、電圧増幅器または単に電圧比較器によって、パワーＭＯＳＦＥＴの抵抗ＲdsONの端子における電圧を測定することにより実施される。この実施形態は、特に２倍または４倍のハウジングと、複数の比較器または増幅器を備えており、使用されていない１つの比較器または増幅器が、既に供給モジュールの電子基板にある場合、特に有利となる。
【００１８】
別の技術的な解決方法は、コンデンサインプットフィルタの放電回路に、ＰＷＭタイプの電流スイッチと直列に、たとえば電流測定シャントを配置することにある。しかし、この解決方法は、保護素子としてパワーＭＯＳＦＥＴを使用する方法に比べて、それほど有利でない。なぜなら、この方法には、放熱用の高価な大型の追加部品を要するからである。
【００１９】
本発明は、また、直流電流を用いた電気設備の供給モジュールに関し、この供給モジュールは、設備に並列に配置されたコンデンサインプットフィルタを備えている。供給モジュールは、この供給モジュールにおける短絡の結果として、コンデンサインプットフィルタにより供給される放電電流の検知手段を備えている。
【００２０】
本発明によれば、検知手段は、コンデンサインプットフィルタの放電回路に配置された抵抗素子と、この抵抗素子の端子における電圧の測定手段とを備えている。
【００２１】
様々な実施形態によれば、電圧測定手段は、電圧増幅器および／または電圧比較器を備えている。
【００２２】
本発明は、供給電流、特に直流電流の極性の逆転に対してコンデンサインプットフィルタの保護部品から抵抗素子が構成されるようにしている。
【００２３】
保護部品は、パワーＭＯＳＦＥＴであるのが好ましい。
【００２４】
限定的ではなく、例として示す添付図面に関する以下の説明によって、本発明の構成や、本発明がどのように実現可能であるかについて理解しうると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による短絡検知方法を実施するための電気設備の供給モジュールを示す概略図である。
【図２ａ】図１の供給モジュールにおける比較器に印加される電圧を示すグラフである。
【図２ｂ】本発明による比較器の出力信号に対応するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、短絡検知方法を実施するための直流電気モータ等の電気設備の供給モジュールを示す概略図である。
【００２７】
本発明は、電気設備１０の供給回路、特に自動車の暖房、換気、および／または空調設備の電動換気装置のモータ等の直流モータの供給回路に対するものである。
【００２８】
図１の供給回路は、供給電流である直流電流を送る電源２０を備えている。電源２０は、たとえば自動車に搭載されているバッテリである。図１の供給回路は、電子基板（ＰＣＢ）に設置された様々な構成部品を含む供給モジュール１００を備えている。電子基板は、ラジエータにより冷却され、ラジエータには、供給モジュール１００により制御される電動換気装置が発生する空気流が通過する。
【００２９】
供給モジュール１００の構成部品の中では、特に電動換気装置の電気モータ等の電気設備１０に供給電圧を供給しうるＰＷＭタイプの電流スイッチ１１０が注目すべきものである。特に、ＰＷＭタイプの電流スイッチ１１０を使用する場合、電気設備１０に供給される供給電圧は、固定周波数ではあるが、可変デューティ比の矩形信号の形状を呈している。
【００３０】
また供給モジュール１００は、コンデンサインプットフィルタ１２０を備えている。好適には、コンデンサインプットフィルタ１２０は、たとえば電気モータ等の電気設備１０と、バッテリ等の電源２０とに並列に配置される電気化学的なタイプであるのが好ましい。
【００３１】
電源２０の磁極の逆転に関連して、バッテリから送られる直流電流等の供給電流が、場合によって逆転するときに、コンデンサインプットフィルタ１２０を逆転から保護するために、供給電流の逆転が検知されたら、すぐにコンデンサインプットフィルタ１２０を通る電流を遮断する機能を発揮する保護部品１３０が、供給モジュール１００に設けられている。
【００３２】
図１の実施形態では、保護部品１３０はパワーＭＯＳＦＥＴである。パワーＭＯＳＦＥＴは、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧの３個の端子を備えている。
【００３３】
このトランジスタは、定格の導体であって、供給モジュール１００に取り付けられている。この状態で、ゲートＧに付与される制御電位は、ゲートＧとソースＳとの間の電圧Ｖgsが、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０の導電率しきい値電圧Ｖgsthの限界値を超えるようになっている。導電率しきい値電圧Ｖgsthは、逆転ゾーンが出現する電圧、すなわちドレインＤとソースＳとの間に導電性チャンネルが形成される電圧Ｖgsである。
【００３４】
電圧Ｖgsが、導電率しきい値電圧Ｖgsth以下であるとき、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０は、停止されるか、あるいは非電導である。その反対に、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０が導通状態にあるとき、ドレインＤとソースＳとの間に電流が流れる。
【００３５】
バッテリの逆転が検知されると、グリッドＧは、中央管理装置（図示せず）により、電圧Ｖgsが導電率しきい値電圧Ｖgsth未満になるような電位とされる。パワーＭＯＳＦＥＴ１３０は、その場合、非導体となり、コンデンサインプットフィルタ１２０を通る電流を遮断する。
【００３６】
第１の導線ハーネス２１は、電源２０特にバッテリを、供給モジュール１００のコネクタ（図示せず）に接続している。同様に、供給モジュール１００に配置されている別のコネクタは、電気設備１０、特に自動車の暖房、換気、および／または空調設備の電動換気装置の電気モータを、供給モジュール１００に接続する第２の導線ハーネス１１の導線を受けている。
【００３７】
ところで、第１のハーネス２１の導線と、第２のハーネス１１の導線とが接触すると、供給モジュール１００に短絡が生じる。このような短絡により、たとえば、電気設備１０の「＋」極が、電源２０の「−」極に接続されることとなる。このような短絡を、図１では破線１で示してある。
【００３８】
コンデンサインプットフィルタ１２０は、回路内で放電を行う。この放電を、図１では矢印２で示してある。前述のように、コンデンサインプットフィルタ１２０により供給された電流は、約２００Ａの高い値に達することがある。このような高電圧では、供給モジュール１００の電子基板における構成部品、特に、たとえばＰＷＭタイプの電流スイッチ１１０が加熱し、電子基板（ＰＣＢ）を構成するエポキシ樹脂を燃え上がらせることがある。このようなリスクは、電気設備１０が自動車の暖房、換気、および／または空調設備の電動換気装置の電気モータであるとき、電動換気装置が生じる空気流により、電子基板のラジエータが冷却されないので、ますます大きくなる。従って、できるだけ早く短絡状況を検知して、損傷を発生するのを回避することが必要である。
【００３９】
そのため、本発明はコンデンサインプットフィルタ１２０の短絡検知手段として、パワーＭＯＳＦＥＴの保護部品１３０を使用することを提案するものである。より詳しく述べると、導通状態にあるパワーＭＯＳＦＥＴが、このパワーＭＯＳＦＥＴ１３０の抵抗ＲdsONを通る放電電流Ｉccを測定可能にする値の抵抗素子ＲdsONを構成している。そのためには、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０の抵抗ＲdsONと、保護機能を果たすパワーＭＯＳＦＥＴ１３０の端子における放電電流Ｉccの値との積に等しい電圧Ｖccを測定すればよい。従って、次の式が得られる。
［数１］
Ｖcc＝ＲdsON・Ｉcc
【００４０】
図１に示すように、電圧Ｖccの測定は、電圧比較器２００によって、すなわち電圧Ｖccと基準電圧Ｖrfとの比較によって行うことが可能である。
【００４１】
図２は、図１の供給モジュール１００の電圧比較器２００に印加される電圧グラフ（図２ａ）と、本発明による電圧比較器２００の出力信号の対応するグラフである（図２ｂ）。
【００４２】
図２に示すように、供給モジュール１００で短絡が生じると、電圧Ｖccは、短絡を示す基準電圧値Ｖrfを越える。この場合、電圧比較器２００の出力電圧Ｖoutは論理状態を変え、この状態変化を検知することによって、短絡を検知することができる。
【００４３】
出力電圧Ｖoutは、短絡状態を終了させるために使用することができる。そのため、電圧比較器２００の出力は、たとえば、ＰＷＭタイプの電流スイッチ１１０の制御回路２１０に印加されて、スイッチを開放状態に導き、コンデンサインプットフィルタ１２０の放電回路における短絡電流を遮断するようにする。
【００４４】
当然のことながら、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０の端子における電圧Ｖccは、たとえば電圧増幅器等の電圧比較器以外の手段でも測定可能である。
【００４５】
もちろん、本発明は、限定的ではなく、単なる例として挙げた上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で当業者が検討可能な他の変形実施形態を包括するものであり、特に上記の様々な実施形態のあらゆる組み合わせを含むものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  電気設備
１１  第２の導線ハーネス
２１  第１の導線ハーネス
１００  供給モジュール
１２０  コンデンサインプットフィルタ
１３０  抵抗素子または保護部品またはパワーＭＯＳＦＥＴまたは検知手段
２００  検知手段または測定手段
【図１】
0005636003.tif 000002
【図２】
0005636003.tif 000003