(57)【要約】本発明は、電気配分システムを有する自動車に関し、当該自動車では、少なくとも１本の配線は、この配線を過電流から保護するためにヒューズ要素を備え、ヒューズ要素は、配線を通過する電流を測定する測定要素と、配線を遮断する切断要素と、評価器とを含み、ヒューズ要素が機能する状態にて、この測定要素によって測定された電流は、アルゴリズムにしたがって評価装置において評価され、その評価結果に応じて配線を遮断する切断要素が始動される、電気システムを有する自動車に関する。この配線は、ヒューズ要素の後に少なくとも１つの電力消費機器をそれぞれ有する少なくとも２本の局部配線に分岐し、評価器装置は、局部配線における電力消費機器の動作状態を示すデータを受け取り、前記データは、測定要素によって測定された電流の評価時に、考慮される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の配線は、前記配線を過電流から保護するためにヒューズ要素を備え、前記ヒューズ要素は、前記配線を流れる電流を測定する測定要素と、前記配線を遮断する分離要素と、評価器とを含み、前記ヒューズ要素が機能する状態で前記測定要素によって測定された電流は、前記評価器でアルゴリズムにしたがって評価され、その評価結果に応じて、前記分離要素は前記配線を遮断するように始動され得る、配電系統を有する自動車であって、
前記配線は、前記ヒューズ要素の後でそれぞれ少なくとも１つの電力消費機器を有する少なくとも２本の局部配線に分岐し、前記評価器ユニットは、前記局部配線における前記電力消費機器の動作状態を示すデータを受け取り、これらのデータは、前記測定要素によって測定された電流の評価時に考慮されることを特徴とする自動車。
【請求項２】
前記局部配線における前記電力消費機器（１８、２３、２５、２６）の動作状態を示すデータは、バス接続（２７）を介して前記評価器（６）に中継されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車。
【請求項３】
少なくとも１本の配線は、前記配線を過電流から保護するためにヒューズ要素を備え、前記ヒューズ要素は、前記配線を流れる電流を測定する測定要素と、前記配線を遮断する分離要素と、評価器とを含み、前記ヒューズ要素が機能する状態で前記測定要素によって測定された電流は、前記評価器でアルゴリズムにしたがって評価され、その評価結果に応じて、前記分離要素は前記配線を遮断するように始動され得る、配電系統を有する自動車であって、
前記配線を流れる電流を測定する間に、特定の時間間隔Δｔにおける経時的な電流推移が測定されかつ前記評価器に中継され、前記測定された電流の推移は、前記評価器における評価時に、臨界負荷状態または非臨界負荷状態として分類され、さらに前記分離要素は、臨界負荷状態であれば、前記配線を遮断するように始動されることを特徴とする自動車。
【請求項４】
前記評価器（６）は、一種のマイクロコンピュータまたはＡＳＩＣとして設計されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項５】
前記配線（１０ｂ、１０ｃ）は、個々の電力消費機器（２６ａ）に対して再生可能なヒューズ（２１、２２）、例えば、ポリスイッチを組み込むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項６】
前記配線（１０、１０ａ）の少なくとも一部は、個々の下流側電力消費機器を活動化および非活動化できるコントローラ（２５ａ、２５ｂ）を組み込むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項７】
前記コントローラ（２５ａ、２５ｂ）は、前記評価器（６）に前記個々の電力消費機器（２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ）のスイッチング状態を知らせることを特徴とする、請求項６に記載の自動車。
【請求項８】
前記評価器（６）と前記コントローラ（２５ａ、２５ｂ）との間の接続がバス接続（２７）であることを特徴とする、請求項７に記載の自動車。
【請求項９】
前記配線の数が少ないこと、例えば、約１０本であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項１０】
前記分離要素は、少なくとも一部が継電器（８）を含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項１１】
前記継電器（８）は、少なくとも一部が双安定継電器であることを特徴とする、請求項１０に記載の自動車。
【請求項１２】
前記分離要素は、少なくとも一部が半導体スイッチ（９）を含むことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項１３】
半導体スイッチ（９）を有する前記配線は、再生式ヒューズ（１２）によって短絡から追加的に保護されることを特徴とする、請求項１２に記載の自動車。
【請求項１４】
安全および／または盗難防止装置（１２、１３）が、これらの配線に接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の自動車。
【請求項１５】
前記個々の配線は、車両状態および／または電流使用の関数として使用可能にされることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項１６】
ドアを開けるとき（ドア用ハンドル信号）および／またはドアを開けるために遠隔制御を始動するとき、アクセスシステム（セントラルロッキングおよび同様のもの）のみが活動化されることを特徴とする、請求項１５に記載の自動車。
【請求項１７】
前記開ける信号は前記評価器（６）に直接中継されることを特徴とする、請求項１６に記載の自動車。
【請求項１８】
閉路電流管理が前記評価器回路（６）を介して行われることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項１９】
前記評価器は、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）およびバッテリ状態を監視することを特徴とする、請求項１から１８のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項２０】
前記評価器（マイクロコンピュータ６）は、電力消費機器の分岐（１０、１０ａ）が非活動化されるとき、割当て診断記憶域を準備することを特徴とする、請求項１から１９のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項２１】
電流測定要素が、バッテリから分配器に流れる電流に対して追加的に設けられることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項２２】
前記非活動化された供給分岐は、適宜の短絡を認識した後で非活動化されるとき、例えば、再始動時に、再びオンに切り換えられることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか１つに記載の自動車。
【請求項２３】
短絡が持続する場合には、例えば、５回発生した後は、再活動化が行われないことを特徴とする、請求項２２に記載の自動車。
【請求項２４】
評価器ユニットを有する幾つかの電流分配器が前記自動車に使用されることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか１つに記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立主要請求項のプリアンブルによる配電系統を有する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車におけるヒューズ箱は大きな空間を占める。いくつかのヒューズ箱間に分配されているヒューズの数は平均して５０個を越える。ヒューズが切れると、運転者は、作業指示書を詳しく調べないとそれを交換するのに苦労することになる。分電盤には交換用ヒューズが不要であることが理想である。
【０００３】
これらのヒューズ箱は、電力消費機器につながる数多くの配線を有する幾つものヒューズが密集してまとめられることになる。電力消費機器につながる配線は、ヒューズ箱の位置によってしばしば非常に長いものになる。
【０００４】
太いケーブル管(cable loom)は、取付けおよび固定が難しく、一部では車体の分離壁中に大きな穴を空ける必要がある。
【０００５】
現在のヒューズ箱は、ヒューズではどの電流が電力消費機器のケーブル管に流れているのか不明なので、たとえあるとしても一部の閉路電流管理を可能にするに過ぎない。
【０００６】
配電および配線溶断動作を行う今日のヒューズ箱の別の欠点は、溶断が完全に短絡した後でのみ生じることである。しばしばいぶり火につながる部分的な短絡は検出されない。
【０００７】
いわゆる「知的」ヒューズ要素が配電系統に備わる一般用の自動車が、例えば、ＤＥ１０００９７７５Ａ１で知られている。配線を過電流から保護するために、配線を流れる電流またはその方向が、このようなヒューズ要素中の測定要素によって測定され、次いで評価器で評価される。このような評価結果に応じて、分離要素を始動して配線を遮断することができる。このようなヒューズ要素は、前述の従来式の溶断性接続と置き換えるのに適切であり、かつ知的ヒューズ特徴を実現する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来技術から開始するとき、本発明の目的は、好ましくは配電系統全体に知的ヒューズ要素が設けられている自動車の新規な実施形態を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本目的は、２つの独立主要請求項における教示による自動車によって達成される。
【００１０】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１１】
一方で、本発明は、異なる電力消費機器に給電するために、ヒューズ要素の背後にある幾つかの局部配線に分岐するヒューズ配線に、知的ヒューズ要素を使用するという基本的な着想に基づく。この場合の基本的な出発点は、電力消費機器の動作状態、例えば、ランプ点灯のオンオフに関する情報をヒューズ要素に戻るように中継することである。局部配線に接続された電力消費機器の動作状態に関する情報は、主配線で測定された電流の推移を評価する間に考慮される。これによって、局部配線に接続された電力消費機器の動作状態の機能として、ヒューズ要素の特徴、例えば、どの負荷閾値でヒューズ要素が分離要素をトリップしかつ配線が遮断されるかを変更することが可能になる。例えば、配線が４本の局部配線に分岐し、それぞれが特定の電力を消費するランプに接続されている場合、主配線の電流負荷を測定するときに、これら４つのランプのどれが現時点で活動化されているかを考慮に入れることが可能である。次いで、分離要素をトリップする閾値が、活動化されるランプの数の機能として調整される。したがって、このような局部配線で接続された電力消費機器を考慮に入れた主配線の知的ヒューズによって、必要なヒューズ要素の数を削減することが可能になる。
【００１２】
本発明の別の態様は、測定電流の推移を評価する間に、特定の時間間隔Δｔにおいて経時的な電流推移が常に考慮されることである。経時的に記録された電流推移は、適切な評価方式で、例えば、短絡電流、駆動モータの始動挙動、またはポリスイッチの応答挙動を特徴とする既知の電流推移パターンと、パターンを比較すること等によって、臨界的または非臨界的な負荷条件として分類されかつ認識され得る。
【００１３】
さらには、溶断性接続に較べて、配線に対する可能電流負荷を遙かに厳密に再生できるので、分岐電流路における配線の最適化が可能になり、重量を大幅に削減することができる。
【００１４】
図面に基づいて、本発明による１つの例としての実施形態をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、車輪を有する自動車の概略図を示す。車両１は、その電力消費機器に給電するための発電機３およびバッテリ４を有する。消費電流は、知的電流分配器として設計されている電流分配器５に中継される。
【００１６】
その電流分配器は、例えば、マイクロコンピュータ６（ＭＣ）の形態にある評価器を内蔵する。供給電流は、コンタクト７を介して、例えば、継電器８から、また半導体スイッチ９を介して、１つまたは複数の電力消費機器が接続されている複数の供給配線１０に中継される。簡略のために、図１は、電流測定要素、例えば、分流器１１ａが接続されている、供給分岐１０ａのためのコンタクト７のみを示す。結果的に形成された分流器を使用して、電流測定要素で開放された回路は、マイクロコンピュータ６によって測定されかつ処理される。残りの供給配線１０も、継電器および抵抗器１１または再生式ヒューズ１２のような、分離要素に割り付けられる（図示せず）。この分離要素を流れる電流は、例えば、分流器１１または１２によって測定され、かつ抵抗器出力に小さい矢印によって示すようにマイクロコンピュータ６に中継される。継電器および分流器も電流測定要素を有する半導体回路と置き換え可能である。
【００１７】
図２は、供給分岐１０ａのみを示すために拡大した構成図である。バッテリ接続２０、マイクロコンピュータ６、継電器８およびそのコンタクト７、抵抗器１１ａ、ならびにＭＣ６につながる帰還ループ１１ｂが明らかである。この供給分岐１０ａは車両の左側に給電する。その分岐は、再生式ヒューズ２１および２２（例えば、ＰＴＣポリスイッチ）を介して、ランプ２３ａおよび前照灯調整用モータ２３ｂに給電する左前部のコントローラ２３に接続され、さらに対応するランプおよび電動モータまたは他の電力消費機器に給電する左後部のコントローラ２４に接続されているばかりでなく、同じくコントローラまたは他の電力消費機器であるブロック２６ａおよび２６ｂにも接続されている。
【００１８】
供給分岐１０ａはドア用コントローラ２５ａおよび２５ｂに直接給電するが、このコントローラは次いでサイドミラー２５ｃならびにドアロック２５ｄおよび２５ｅ（いわゆるイーロック）に給電する。
【００１９】
コントローラ２３、２４、２５ａ、および２５ｂは、バス接続２７およびカン受信器２７ａによってマイクロコンピュータ６に接続されている。このようなバス接続は、どの電力消費機器が活動化されているのかをマイクロコンピュータ６に知らせるので、このマイクロコンピュータは分流器１１ａを流れる電流が適正であるかどうかさえも確認可能である。
【００２０】
ＰＴＣ２１／２２は、配電箱２１ａまたは２２ａの中に有利に配置され、かつケーブル配管に直接組み込まれている。これは、場合によって、プラグコネクタを使用して実施可能であるし、または絶縁穿孔接続デバイス技術によって接続されたケーブルを使用しても実施可能である。
【００２１】
図３は、様々な状況下における電流の推移を示す。曲線ａは、追加的なランプまたはモータが活動化されるときの電流変化を示す。遮断は起こらない。再生式ヒューズ、例えば、ＰＴＣを有する回路中で、短絡が発生した場合に生じる曲線ｂに追従する推移が認識されるときも、非活動化は起こらない。このような回路は、ここではヒューズによって非活動化される。曲線ｃの場合には、マイクロコンピュータ６が短絡を検出し、それに対応する分岐は、その対応する継電器によってｔ＝１の時点で非活動化される。曲線の推移は定性的にのみ示されている。
【００２２】
発生する短絡は、直にマイクロコンピュータ中の診断記憶装置か、または中央診断記憶装置に格納され、故障検査時に貴重な情報として整備員によって利用される。臨界的な短絡、例えば、図３の曲線ｃの場合のように、配線分岐が非活動化される短絡は、バス接続を介して車両表示器の１つに最適に表示される。時々起きる短絡がしばしば発生するので、回復時間の経過後または車両始動時ごとに、そのような配線分岐を再活動化することは意味がある。典型的な電流低下によって、既にｔ＝２の時点で短絡を検出しかつ格納することが可能である。
【００２３】
供給分岐１０ａに加えて、図１は、最も変化が多い電力消費機器１８用の継電器（図示せず）を有する一連の追加的な供給配線１０を示す。安全装置１４（例えば、エアバッグ）および低水準の電流しか必要としない盗難防止装置１３に割り付けられる、半導体スイッチ９を有する２つの供給回路１０も設けられている。
【００２４】
分散型の分離要素が備わっていない電力消費機器もＰＴＣを介して接続可能である。この場合には、バッテリから電流分配器５までの供給配線中の電流測定要素（図示せず）も活動化し、かつ内部電流分配器を設けることが有利である。このような電流測定要素は、例えば、配線分岐用の電流測定要素に対する冗長として本質的に使用可能である。
【００２５】
下表に実施可能な供給分岐の分類を列挙する。
【００２６】
回路    １：車両右側
２：車両左側
３：運転席
４：屋根
５：モータコントローラ
６：動的駆動システム（ＥＨＢ、ＥＳＰ、ＡＢＳ）
７：パワーステアリング
８：盗難防止装置
９：エアバッグおよび安全装置
１０：遠隔測定
遠隔作動からの信号を電流分配器５に直接経由させるように、ＨＦアンテナもマイクロコンピュータ６に接続されている。これは、いわゆるキーなし始動システムでは特に重要であり、このシステムは非常に短い応答時間で信号通信を行う必要があり、その際にドア用ハンドルの始動後、ネットワークに応答させることがクリティカルである。この場合には、例えば、ドア用ハンドル（接続２７）からの時間制約的な割込み信号を電流分配器５のマイクロコンピュータ６に直接経由させることが可能である。図１は、自復ヒューズ１２が供給配線１０の分岐中に好ましく組み込まれていることを示す。既に述べたように、継電器は、少なくとも閉路電流消費機器が接続されている場合に、設計上、双安定である。
【００２７】
このような構想では、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）からマイクロコンピュータ６において同様に制御される閉路電流管理を組み込むことは意味がある。電流全体が配電系統で監視されているので、いわゆるＳＯＣ、ＳＯＨに基づくバッテリ監視方式の実現が特に容易である。これは、バッテリ上がりによって生じる遊休時間を著しく削減することができる。
【００２８】
図１および上表は、供給配線の数が相対的に少なく保たれていることを示す。供給配線１０を流れる電流の経時推移はマイクロコンピュータ６によって監視される。典型的な短絡電流を検出すると非活動化が行われる。短絡電流の大きさを測定する間に、コントローラが返信した活動化電力消費機器の数が考慮される。不適切な電流に応答して開始された非活動化は、いずれも診断記憶装置に送信される。
【００２９】
コントローラ出力は本来的に短絡保護的であると想定可能である。半導体スイッチ９を低電流で使用した。
【００３０】
電力消費機器配線の活動化は、車両の状態（ブロック１５経由）、例えば、車両が開閉されているかまたは使用中であるかどうかに依存し得る。例えば、車両のドアを開けているかまたはアンテナ１４を介してドアを開けるために遠隔制御を使用している間は、アクセス認証システム（例えば、セントラルロッキングなど）のみが最初に始動されることが好ましい。
【００３１】
完全にＳＯＣを監視するには、単に電力消費機器全体の電流を測定するだけでなく、発電機によって供給される電流も測定する必要がある。この場合には、電流測定要素（図示せず）は発電機のレギュレータに内蔵可能である。測定電流値は、バスシステムを介して電流レギュレータに送信可能である。この場合にマイクロコンピュータ６がＳＯＣの演算を引き継ぐこともできる。
【００３２】
重要なバッテリ状態は、バスシステムを介して、例えば、組合せ測定デバイスに送信される。
【００３３】
図４は、異なる配線２８、２９、および３０を有する回路の別の実施形態を示し、この実施形態は、電流測定要素３１’、３１ａ’、および３１ｂ’と一緒に分離要素３１、３１ａ、および３１ｂを設ける。配線中の電流は、評価器の役割を果たす中央マイクロコンピュータ３２によって評価される。分離要素３１、３１ａ、および３１ｂは、主配線２８、２９、３０から分岐する幾本かの局部配線用の中央監視装置として使用される。主配線中の電流路は、特定の車両部分、例えば、左前部、右前部、左後部、または右後部用に組合せ可能である。
【００３４】
分離要素３１は、回路ブレーカ３３、例えば、モータまたは電力出力ステージ用の継電器を組み込む電流路用の監視装置である。分離要素３１の役割は、臨界的な場合に非活動化を招く、配線または配線ポジションスイッチにおける短絡を防止することである。回路ブレーカ３３はマイクロコンピュータ３２によって始動されるので、その動作状態はマイクロコンピュータ３２に知られている。
【００３５】
配線２８に電流が流れると直ちに、この電流は測定デバイス３１’によって測定され、その測定結果がマイクロコンピュータ３２に中継される。マイクロコンピュータ３２では、この測定結果が、マイクロコンピュータ３２によって始動される回路ブレーカ３３の数に応じた期待電流水準と比較される。測定電流信号が期待電流信号から逸脱すると、マイクロコンピュータ３２は、配線または電気的構成要素に対する損傷を回避するために、分離要素３１を始動して配線２８全体に対する電力を遮断する。
【００３６】
図４の中央には、分離要素３１ａが数多くのポリスイッチ３４に割り付けられており、これらのポリスイッチは、短絡が生じると非常に高抵抗になり、それによって対応する下流側の局部配線を短絡から保護する。
【００３７】
この図の底部は、上流側コントローラを有する電力消費機器３８、３９、および４０を示し、そこでは、異なる時間の間に同じように活動化される様々な電力消費機器が非常に異なる電流を必要とする。この場合には、分離要素３１ｂ、測定要素３１ｂ’、およびマイクロコンピュータ３２を備える知的ヒューズが知的溶断を確実化するので、引込み配線３８ａ、３９ａ、および４０ａの断面を最適化することが可能である。信号処理は、この場合にはＡＳＩＣ４１によって補助され、それは、例えば、中央評価回路３２のために経時的な電流評価および電流路非活動化を準備する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による自動車電子機器の１つの可能な構成を示す図である。
【図２】時間遅延分岐を示す拡大構成図である。
【図３】本発明を説明する図である。
【図４】本発明による自動車電子機器の別の可能な構成を示す図である。
【図１】
2005538894.tif 000003
【図２】
2005538894.tif 000004
【図３】
2005538894.tif 000005
【図４】
2005538894.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月18日(2005.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005538894.tif 000007
【国際調査報告】
2005538894.tif 000008
2005538894.tif 000009
2005538894.tif 000010
2005538894.tif 000011
2005538894.tif 000012
2005538894.tif 000013