(57)【要約】  本発明は電気装置を保護するための構成（７）に関する。本発明によれば、前記装置は電極端子（４）によりバッテリ（１）の電極（３）に接続されている。保護接触ユニット（９）は電極端子（４）に直接接続された接続部分（１０）及び、スイッチ（１２）により接続部分（１０）に接続された始動補助接触部分（１１）を有する。評価回路（１５）は、異常電流を該評価回路（１５）が検出すると直ちに始動補助接触部分（１１）と接続部分（１０）との間の電気的接続を断つためにスイッチ（１２）を作動させる。 
2007500496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（１）の１つの電極（３）に接続され、それに電気機器が接続される電極端子（４）と、異常電流を検出すると直ちにスイッチ（１２）を開放する評価回路（１５）とを有する電気機器の保護機構において、
（前記電極端子（４）に直接電気的に接続される）接続部分（１０）、及び閉じた前記スイッチ（１２）を介して前記接続部分（１０）に電気的に接続される始動補助接触部分（１１）を有する保護接触ユニット（９）を有することを特徴とする電気機器の保護構成。
【請求項２】
−少なくとも１つの第２の電気機器に通じ、前記始動補助接触部分（１１）に接続される幹線路（５）が備えられ、
−第１の電気機器が前記幹線路（５）をバイパスして前記電極端子（４）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の保護機構。
【請求項３】
−前記幹線路（５）内の電流レベル及び／又は電流方向を検出し、相当するセンサ信号を伝送するために前記評価回路（１５）に接続される電流センサ（１７）が備えられ、
−前記始動補助接触部分（１１）が前記電流センサ（１７）と前記スイッチ（１２）との間に位置するように、前記電流センサ（１７）が前記幹線路（５）に設けられることを特徴とする請求項２に記載の保護機構。
【請求項４】
第１の機器に通じ前記幹線路（５）と独立して前記電極端子（４）に接続するための第２の線（６）を有することを特徴とする請求項２あるいは３に記載の保護機構。
【請求項５】
少なくとも次の特徴、
−所定の電流が制御線（１３）を通って流れると直ちに前記スイッチ（１２）が前記始動補助接触部分（１１）と前記接続部分（１０）との間の電気的接続を断ち、
−前記制御線（１３）が評価回路（１５）の１つの制御出力部（１４）を前記接続部分（１０）に電気的に接続し、
−前記評価回路（１５）内の前記制御出力部（１４）が、ダイオード構成（１６）を介して前記電極端子（４）の電極（３）の反対である対極（２）に電気的に接続され、
−前記ダイオード構成（１６）が正しい方向に接続されている時に対して、誤って接続されて逆バイアスをかけられた場合に順方向バイアスがかかり、
−始動の間に始動信号を発生し、前記始動信号の伝送のために前記評価回路（１５）に接続されている始動信号伝送器（１８）が備えられ、
−前記評価回路（１５）が異常電流の有無を検出するために前記センサ信号及び前記始動信号を使用し、
−前記評価回路（１５）が前記幹線路（５）内で異常電流を検出すると直ちにスイッチング素子（２０）を制御し、
−前記スイッチング素子（２０）が制御された状態で、前記ダイオード構成（１６）をバイパスして前記制御出力部（１４）を前記対極（２）に電気的に接続し、
−前記スイッチング素子が逆ダイオード（２１）を有するＭＯＳドライバであり、
−前記制御線（１３）内の前記ダイオード構成（１６）が前記逆ダイオード（２１）を備えるか又は前記逆ダイオード（２１）により形成され、
−前記ダイオード構成（１６）が、前記逆ダイオード（２１）ならびに、それと並列に接続されている少なくとも１つの更なるダイオード、特にショットキー・ダイオードを備えること、
のうちの１つを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項６】
電気的絶縁カバー（２２）を設け、前記始動補助接触部分（１１）を除いて前記電極端子（４）を完全に覆うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項７】
前記始動補助接触部分（１１）がバッテリ（１）から前記電極端子（４）及び／又は前記電極（３）を越えて突き出ている延長部分を有することを特徴とする請求項６に記載の保護機構。
【請求項８】
前記評価回路（１５）及び／又は前記電流センサ（１７）が前記カバー（２２）により境界を定められた領域内に配置されることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の保護機構。
【請求項９】
−前記スイッチ（１２）が、前記制御線（１３）を通って電流が流れるときに作動するリレーの形態であるか、又は、
−前記スイッチ（１２）が、前記制御線（１３）を通って電流が流れるときに点火する火花爆発式スイッチの形態であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項１０】
前記制御線（１３）が、それを通って電流が流れるときに加熱され、そして爆発式スイッチ（１２）を点火する加熱部分を含むことを特徴とする請求項９に記載の保護機構。
【請求項１１】
−第１の機器が自動車の車両電源システムであること、及び／又は
−第２の機器が自動車のスタータ及び発電機を備えるか、或いは自動車のスタータ兼発電機であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項１２】
始動補助を提供する際、及び始動補助を受ける際の異常電流に対する自動車の車両電源システム保護用の、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自動車における保護機構の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前段の特徴を有する電気装置の保護機構に関する。本発明はまたこのような保護機構の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
極性を逆に接続された場合に破損しうる多数の電気及び電子構成部品が、電気機器の多くの用途、特に例えばコントローラ等の車両用電源システムに用いられている。例として、電解コンデンサは逆極性の電圧をかけられた場合は爆発的に破壊され得る。更に、ＭＯＳＦＥＴに基づく半導体電源スイッチは逆の極性で接続された場合、通常のＭＯＳトランジスタ又はＭＯＳドライバ内に存在しているそれらの逆ダイオードを介して大電流が流れることある。この望ましくない大電流はそれぞれのスイッチの破壊をもたらし、及び／又は意図しない負荷のスイッチオンをもたらすことがある。ブリッジ回路は特にこれに関連して危険をはらんでいる。
【０００３】
しかしながら、このような電解コンデンサ及び半導体素子の使用は、特に自動車の電源システムにおいて益々重要になっている。一例として、半導体スイッチの助けで実現され得る高いスイッチング周波数が要求されるパルス幅変調によって、開ループ又は閉ループにて制御される電動機が増加している。電解コンデンサは自動車の電源システムにおける損傷の影響を避けるために、これらの用途の中で使用される。
【０００４】
逆極性は、自動車のバッテリが誤って接続されたときに、車両電源システムにおいて発生し得る。しかしながら、バッテリは通常は専門家によって設置されるため、この危険性は比較的小さい。バッテリがあがった車両の始動の補助が行われるとき、逆極性の危険性が非常に大きい。始動の補助は一般に非熟練者により行われるため、この場合バッテリの極性に対して、ジャンパーケーブルの接続ミスが起こり得る。
【０００５】
特許文献１は車両における電源回路の異常電流に対する保護を備えるために自動車に使用できる、最初に述べられたタイプの保護機構について開示している。動力線はこの場合、一般に１つの極の端子を通じて車両バッテリの１つの極に接続されている。既知の保護機構は異常電流を検知すると直ちに火花式スイッチを切り離す評価回路を有する。この保護機構においては、評価回路が異常電流を検知すると、バッテリの電極への接続を直ちに切断するように、スイッチは動力線内に配置されている。
【０００６】
特許文献２は電圧入力、それに接続された電圧出力、接地入力、及び接地出力を有する逆極性保護回路について開示している。この逆極性保護回路は極性反転により引き起こされる破壊に対して保護すべく意図された電気機器の入力側上流に位置している。逆極性保護回路は接地入力と接地出力との間に逆方向に動作しそのゲートが電圧入力に接続されているＭＯＳＦＥＴを有する。正しい極性が逆極性保護回路に適用されたとき、ゲート／ソース電圧はＭＯＳＦＥＴをスイッチオンする。次にソースは接地電位に接続され、一方ゲートは供給電圧から給電される。接地出力と接地入力との間の接地線は、そのとき事実上無視できる抵抗を有する。しかしながら電圧供給が逆極性保護回路に誤った極性で接続された場合、ゲート／ソース電圧は非常に小さいためソース／ドレーンの経路はスイッチオフされる。これは電流が電気機器へ流入するのを確実に防ぐ。しかしながら、このような逆極性保護回路は比較的高価である。
【０００７】
特許文献３は、主に切り替えリレーで動作するバッテリ充電システム用の逆極性保護機構について開示している。しかしながらスイッチオンされたとき、該リレーは比較的大きな駆動電力を要し、その上バッテリが内燃機関の始動に用いられる場合にはシステム特性の劣化が予期されるため、このような逆極性保護機構はスイッチオンのとき比較的大きな抵抗を有し、自動車での使用に適していない。更に、リレーがスイッチオフされるときに自動車において起こり得る大きな電流はスイッチ接点の腐食の危険性を生じる。
【０００８】
更に、特許文献４は車両の電源システムと並列に接続され、電圧極性が正しくない場合に車両の電源システム電圧を所定の値に制限する、制限要素を提案した電気機器用の保護機構を開示している。更に、大電流が該制限要素を通って流れたときに始動するトリップ装置が設けられている。このトリップ装置はこの場合断路要素用のトリガーと同様にバイポーラ・トランジスタを有してもよい。バイポーラ・トランジスタのコレクタは車両バッテリの＋極の端子に接続され、一方バイポーラ・トランジスタのエミッタはトリガーに接続されている。バイポーラ・トランジスタのベースはダイオードのカソードに接続され、そのアノードはトリガーも接続されている車両バッテリの−極の端子に抵抗を介して接続されている。極性反転の場合には、トランジスタのコレクタ‐エミッタの経路にわたる電圧低下は最小であるため、バイポーラ・トランジスタは反転モードで動作する。これは制限要素にかかる僅かなマイナス電圧がそこにある場合でも、トリガーが十分大きな電流を供給されることを可能にする。この構成はまた比較的複雑である。
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０  ７２５  ４１２  Ａ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３９  ３０  ８９６  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第２９  １９  ０２２  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９７  １９  ９１９  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は特に低価格で実施可能で、それぞれの電気機器のための特に良好な保護を確実にする、導入部に述べられているタイプの改善された保護機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この問題は独立請求項の主題により解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。
【００１２】
本発明は、スイッチをバッテリ端子に接続された接続部分と、ジャンパーケーブルを接触可能な接触部分との間の電極端子設けられるスイッチを、バッテリ端子に隣接して配置するという全体的考えに基づき、評価回路が異常電流を検出すると直ちに、スイッチが、ジャンパーケーブルが接触する部分と、バッテリ端子への接続部分の間の電気的接続を遮断する。この場合、複数の電気機器が電極端子に別々のラインで接続される、すなわちスイッチをバイパスするラインがあることが重要である。極性が誤っている場合、ジャンパーケーブルが接触する部分とバッテリ端子への接続部分との間の電気的接続を切断させるスイッチを動作させるように、評価回路が識別する異常電流が流れる。始動補助接触部分に極性を逆に接続された場合は、直ちに電極端子への接続が遮断され、各々の機器への接続も切り離される。
【００１３】
その結果、異常電流は車載用電気機器に一切到達しない。このような構成は低価格で実施可能であり、従って特に大量生産の用途に適している。該構成が依然としてバッテリの電極に接続され、従ってスイッチが開放された後でもまだ動作可能であることは又、特に重要である。
【００１４】
１つの好都合な展開において、評価装置は対応するセンサ信号を伝送するために幹線路の電流レベル及び／又は電流の方向を検出し、評価回路に接続されている電流センサと相互作用できる。始動の間に、始動信号伝送器は始動信号を発生し、そしてこの始動信号を伝送するため評価回路に接続されている。評価回路は異常電流が存在するか否かを検出し、適切であれば、幹線路において異常電流を検出すると直ちにスイッチを開放するために、センサ信号及び始動信号を用いることができる。この設計は１２Ｖの電源システムを有する車両に始動補助を提供するため、例えば２４Ｖの電源システムを使用する試みがなされるときに、例えば車両の電源システムを損傷から保護することを可能にする。
【００１５】
本実施形態において、幹線路は少なくとも１つの第２の電気機器、例えばスタータ及び発電機、又はスタータ兼発電機に導き、そして始動補助接触部分に接続される。その場合、第１の機器、例えば車両の電源システムは幹線路をバイパスして電極端子に接続される。
【００１６】
この改良は、これがスイッチの作動に導くことなく、特定の動作条件のために幹線路において異なる電流の方向を許容できるようにする。例えば、電流は車両の通常の運転操作、すなわち発電機の作動中は幹線路を通って一方向に流れ、一方、電流は車両の始動の間、すなわちスタータの作動中は幹線路を通って反対方向に流れる。評価回路が反対方向に流れる電流を、極性反転を示すものとして評価しないことを確実にするために、追加の始動信号が提供される。
【００１７】
特に有利な展開によれば、始動補助接触部分が電流センサとスイッチとの間に位置するような方法で、幹線路に電流センサを配置することができる。基本的に、電流センサが幹線路に沿って電極とスタータ及び／又は発電機との間に配置される位置は、電流センサにとっては無関係である。しかしながら、本発明による構成は、本発明に従う保護機構を備えた車両が他の車両のための始動補助を提供することを可能にする。これは選ばれた配置は、始動の補助を提供する場合たとえ始動信号伝送器が始動信号を発生していない場合でもスイッチが作動しないように、電流センサの領域において電流が幹線路を通って反対方向に流れないことを意味するからである。
【００１８】
１つの特に有利な実施形態において、評価回路におけるスイッチング素子は逆ダイオードを有するＭＯＳドライバであり、その場合制御線を制御するダイオード構成は逆ダイオードを備えるか、又は逆ダイオードそのものにより形成される。この実施形態において、評価回路は高められた機能密度を備え、その場合保護機構は個々の構成部品、すなわちこの場合逆ダイオードの多重使用の結果として特に低価格で生産可能である。
【００１９】
始動補助接触部分を除いて電極端子を完全に覆う電気的絶縁カバーを実用的に設けることができる。この手段は始動補助プロセスの間に、ユーザーが始動補助接触部分を介してバッテリの電極と接触するようにさせる。これは本発明による保護機構が不測の誤った接続によってバイパスされないことを確実にする。これは各々の機器のための保護を更に強化することを可能にする。
【００２０】
本発明の更なる重要な特徴及び利点は従属項、図面、及び図面に基づいた関連する図の説明の中に開示されている。
【００２１】
上に述べられた、また以下の文章中で更に説明される特徴は個々に述べられた組み合わせにおいてのみならず、本発明の範囲から逸脱しない、その他の組合せ又はそれ単独においても使用出来ることは自明である。
【００２２】
本発明の１つの好適な例示的実施形態は図面に例示されており、同一か、機能的に同じ、又は類似の構成要素に関して同じ参照記号を伴って、次の記述の中で更に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１から見られるように、従来のバッテリ１、この場合一例として別個には示されていない自動車用の車両バッテリ１は２つの電極、具体的には−極２及び＋極３を有する。いわゆる電極端子４は通常、電極２、３に電線を接続するために使用され、ここではその内１つだけが例示されている。この場合、２つの線５、６は互いに独立して、図示された電極端子４に接続されている。本発明は＋極３に基づき図２及び３に関して、以下の文章においてより詳細に説明される。しかしながら原則的に、本発明はふさわしく適合した方法で−極２にも実施可能なことは明らかである。
【００２４】
図２から見られるように、本発明による保護機構７は電極端子、この場合バッテリ１の＋極３に接続された電極端子４を有する。電極端子４に接続された２つの線５、６は、この場合幹線路５及び二次線、又は車両電源システム線６により形成される。二次線又は車両電源システム線６は、何ら詳細が示されておらず車両の場合に実用的に車両電源システムによって形成される第１の電気機器に通じる。車両電源システム線６は接続要素８を介して電極端子４に直接接続され、すなわち幹線路５をバイパスしている。これに反して幹線路５は保護接触ユニット９を介して電極端子４に間接的に接続されている。幹線路５は車両の場合、図示されていない第２の電気機器、車両内のスタータ又は発電機に実用的に通じる。幹線路５は同様に、スタータモード及び発電機モードの両方で動作できるスタータ兼発電機に通じることが可能である。
【００２５】
保護接触ユニット９は接続部分１０、始動補助接触部分１１、及びスイッチ１２を備える。接続部分１０は一方は導電性で直接電極端子４に接続され、他方はスイッチ１２を介して始動補助接触部分１１に接続されている。幹線路５は導電性で始動補助接触部分１１に接続されている。スイッチ１２は動作したときに始動補助接触部分１１と接続部分１０との間の電気的接続を断つように設計されている。スイッチ１２はこのために、異常電流を識別し異常電流が存在するときはスイッチ１２を開放するように設計された評価回路１５に連結されている。
【００２６】
スイッチ１２は一方で接続部分１０に接続され、他方で評価回路１５の制御出力部１４に接続されている制御線１３と関連している。スイッチ１２は所定の電流が制御線１３を通って流れると直ちに始動補助接触部分１１と接続部分１０との間の電気的接続を断つように設計されている。所定の電流の大きさはこの場合、寄生効果がスイッチ１２の作動を開始しないよう実用的に選択される。例えば、スイッチ１２は電流が制御線１３を流れているときに作動するリレーの形であってもよい。一例として、そこでソレノイドがこのために制御線１３に配置され、リレーの接点を所望される他のスイッチ位置に切り替える。
【００２７】
しかしながら、１つの好適な実施形態において、スイッチ１２は電流が制御線１３を流れるときに点火する火花爆発式スイッチの形態である。この実施形態においては加熱部分、特に加熱フィラメント又は白熱フィラメントが制御線１３内に配置されることができ、この加熱部分は電流が制御線１３を通って流れるときに加熱されて、熱的に爆発スイッチ１２を点火させる。しかしながら、基本的に他の適切な改良もまたスイッチ１２に対して可能である。
【００２８】
評価回路１５内において、制御出力部１４はダイオード１６を介して電極端子４の極に対して反対の、バッテリ１の対極すなわちこの場合−極２に接続されている。ダイオード構成１６はこの場合、電極端子４の極性が正しいときは逆バイアスをかけられ、極性が誤っているときは順方向バイアスをかけられるように選択される。
【００２９】
更に、ここに示される本発明による保護機構７の好適な実施形態においては、電流センサ１７が備えられ、それが幹線路５において電流方向及び実用的に電流レベルも検出し、そして対応するセンサ信号を発生するように設計されている。電流センサ１７は電流信号を伝送するために評価回路１５に接続されている。一例として、電流センサ１７はホールセンサの形態であってもよい。
【００３０】
更に、始動信号伝送器１８が備えられ、例えば車両始動システムの構成要素を形成する。始動信号伝送器１８は車両の始動、すなわちスタータの作動中において始動信号を発生し、そしてこの始動信号を評価回路１５に伝えるように設計されている。このため、評価回路１５は始動信号伝送器１８に接続されている。その上、更なる機器が評価回路１５に接続されても良く、例えば図示されていない衝突センサシステムが衝突信号を評価回路１５に伝送するために使用可能である。
【００３１】
評価回路１５は到着信号を評価する評価ユニット１９を含み、例えばセンサ信号及び始動信号を、正しい電流か又は異常電流のどちらが存在するかの検出に使用する。同様に、評価ユニット１９は例えば衝突状況などの、スイッチ１２の動作に関係する更なる出来事の存在をチェックすることができる。
【００３２】
評価回路１９は、異常電流又はスイッチ１２の動作を要する何か他の出来事が発生したときに、この場合評価ユニット１９により制御されるスイッチング素子２０を含む。制御された状態のとき、スイッチング素子２０はダイオード構成１６をバイパスして制御出力部１４を電気的に対極、すなわちこの場合−極２に接続することが可能である。スイッチング素子２０が動作したとき、次にそれに応じて電流が制御線１３を通って流れる。
【００３３】
スイッチング素子２０は逆ダイオード２１を有するＭＯＳドライバであることが望ましい。本発明の場合、いずれの場合もＭＯＳドライバ２０内に存在する逆ダイオード２１は、ダイオード構成１６を形成するため有利に使用される。最も単純な場合、ダイオード構成１６は逆ダイオード２１自身で形成される。しかしながら、より低い極性反転電圧が望ましい場合、ダイオード構成１６は逆ダイオード２１に加えて、該逆ダイオード２１と並列に接続されている少なくとも１つの更なるダイオードを有してもよい。このような追加のダイオードは実用的にショットキー・ダイオードの形態であってもよい。
【００３４】
原則として、電流センサ１７はそれに流れ込む電流の大きさ及び方向を検出するために、幹線路５に沿って電極端子４とスタータ又は発電機との間のあらゆる所望ポイントに配置されることが可能である。しかしながら、本発明による保護機構７の場合、始動補助接触部分１１に対してここで選ばれる電流センサ１７の位置決めは特に重要である。これは、本発明によればこの位置決めは始動補助接触部分１１が電流センサ１７と、電極端子４が接続される電極、すなわちこの場合＋極３との間に位置するような方法で設計されるためである。
【００３５】
図３から見られるように、本発明による保護機構７の１つの好適な展開もまたバッテリ１の各々の電極２、３用に形成された窪み２３（図１参照）の中へ実用的に取り付けられている、電気的絶縁カバー２２を有する。カバー２２はこの場合始動補助接触部分１１を除いて、電極端子４全体と同様に各々の電極２、３も完全に覆うように形作られている。カバー２２は始動補助接触部分１１用の切欠き２４を含み、切欠き２４はジャンパー線の端末が始動補助接触部分１１にアクセスできるような寸法を有する。例えば、始動補助接触部分１１は切欠き２４を通ってカバー２２の上方に上向きに突き出ている。始動補助接触部分１１は同様に、ここには何ら詳細を示されていないが、該始動補助接触部分１１に取り外せるように接続され、特にプラグで接続又は取外し可能で、バッテリ１から電極端子４、電極３、及び接続部分１０を越えて突き出るような、延長部分を備えることができる。
【００３６】
１つの実用的な実施形態においては、評価回路１５全体及び、特に、そしてそれに加えて、電流センサ１７がカバー２２に一体化されるか又はカバーに取り付けられることができる。これは評価回路１５及び電流センサ１７が省スペース及び保護された形を提供される結果となる。
【００３７】
本発明による保護配置７は次のように動作する。
【００３８】
自動車の通常の運転中、発電機は車両電源システムに給電し、そしてバッテリ１を充電するために幹線路５を介して電流を供給する。これは直流であるため、特定の電流の方向がある。この電流方向は電流センサ１７により決定され、評価回路１５に信号で伝えられる。該車両は発電機モードで運転されているため、始動プロセスは行なわれず、始動信号伝送器１８は始動信号を何も発生しない。評価ユニット１９は現在の電流方向が発電機の運転に要する電流方向に合っていることをこの事実により識別し、従ってスイッチング素子２０を作動させない。
【００３９】
車両が始動するとき、始動信号伝送器１８が一般に「端子５０信号」と呼ばれる始動信号を発生し、これを評価回路１５に伝送するように始動モードが実行される。始動動作の間、スタータはバッテリ１から電流を供給され、発電モードによる運転中に対して、電流は反対方向に流れる。電流センサ１７は異なる電流方向を識別し、これを評価回路１５に信号で伝える。評価ユニット１９は幹線路５における電流が発電機の運転に対して逆の電流方向に流れていることを識別し、また適用された始動信号を介してこれは発電機運転よりむしろ始動動作であることを知る。評価ユニット１９は従って再びスイッチング素子２０を駆動しない。
【００４０】
損傷等の結果として、車両の各々の動作状態に対する逆の電流方向及び／又は、正しくない電流レベルが幹線路５に存在する場合は、評価ユニット１９によって識別され評価ユニットは次にスイッチング素子２０を作動させる。駆動されたスイッチング素子２０は制御出力部１４と対極、すなわちこの場合−極２との間に電気的接続を生じる。その結果、電流は制御線１３を通って始動補助接触部分１１と接続部分１０との間の電気的接続を断つためにスイッチ１２を作動させる。結果として、幹線路５は車両電源システム線６から接続を断たれ、それにより車両電源システムは幹線路５中の異常電流に対して保護される。同様に衝突の場合、スイッチング素子２０は評価ユニット１９によって作動し、従ってスイッチ１２を開放する。
【００４１】
この場合の１つの重要な要素は、車両電源システムがバッテリ１に接続されたままであり、従ってスイッチ１２が切られる又は開放されても完全に動作可能に留まっていることである。
【００４２】
始動補助に関しては、保護機構７を備えた車両が他の車両に始動補助を提供する能動的な始動補助と、保護機構７を備えた車両が他の車両から始動補助を提供される受動的な始動補助との間で区別される。
【００４３】
能動的な始動補助の場合、一般に、より強力なバッテリにより電流方向が定まるため、誤った極性は始動補助を提供する車両にとって比較的問題がない。能動的な始動補助の間に極性が正しいとき、ここで選択された始動補助接触部分１１に対する電流センサ１７の特別な配置が生み出される。能動的な始動補助の場合、保護機構７を備えた車両はスイッチオフされるか又は発電機モードにある。いずれにしても、それは始動モードではないので始動信号は存在しない。電流が能動的な始動補助の間に、始動補助接触部分１１を通じて流れるとき、電流センサ１７の選択された配置及び始動補助接触部分１１は、幹線路５における電流センサ１７が電流方向の反転を検知できないことを確実にする。評価ユニット１９は結果として車両がスイッチオフされているか又は発電機モードにあると見なす。
【００４４】
受動的な始動補助に際し、正しい極性で接続された状態は、車両が充電されたバッテリ１を有し始動補助なしに始動する場合と同じである。しかしながら、受動的な始動補助に際し、誤って極性が逆に接続された場合、ダイオード構成１６は電流が制御線１３を通って流れるように順方向にバイアスされ、従ってスイッチ１２を作動させて車両電源システムからの始動補助接触部分１１の接続を断つ。逆極性による電流は幹線路５を通って発電機又はスタータに流れることが可能であるが、これらの構成要素は一般に十分頑丈であり、又はそれら自体の保護手段によって逆方向の電流に対し保護されている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明による保護機構７は、このように車両の電源システムなどの電気機器用に特に低価格で導入できる、極性反転保護及び異常電流保護を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
図において、各々の場合に概略的に
【図１】車両用バッテリの平面図の外形図解を示す。
【図２】バッテリの１つの電極の、配線図の形の拡大図を示す。
【図３】電極の領域にカバーを配置した、図２に対応する視図を示す。
【図１】
2007500496.tif 000003
【図２】
2007500496.tif 000004
【図３】
2007500496.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月28日(2005.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
―バッテリ（１）の１つの電極（３）に接続され、それに前記電気機器が接続される電極端子（４）と、
―（前記電極端子（４）に電気的に直接接続される）接続部分（１０）及び始動補助接触部分（１１）を備え、そこで前記接続部分（１０）及び前記始動補助接触部分（１１）が中間の閉じたスイッチ（１２）により電気的に直列に接続される保護接触ユニット（９）と、
―異常電流を検出すると直ちに前記スイッチ（１２）を開放する評価回路（１５）と、
―スイッチ（１２）の切り替え位置に応じて前記始動補助接触部分（１１）に電気的に接続され、少なくとも１つの第２の電気機器に通じる幹線路（５）と、を有し、
―前記第１の機器が前記幹線路（５）をバイパスして、前記スイッチ（１２）の切り替え位置と無関係に前記電極端子（４）に電気的に接続されることを特徴とする電気機器の保護。
【請求項２】
−前記幹線路（５）内の電流レベル及び／又は電流方向を検出し、相当するセンサ信号を伝送するために前記評価回路（１５）に接続されている電流センサ（１７）が備えられ、
−前記始動補助接触部分（１１）が前記電流センサ（１７）と前記スイッチ（１２）との間に位置するように、前記電流センサ（１７）が前記幹線路（５）に設けられることを特徴とする請求項１に記載の保護機構。
【請求項３】
第１の機器に通じ前記幹線路（５）と独立して前記電極端子（４）に接続するための第２の線（６）を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の保護機構。
【請求項４】
少なくとも次の特徴、
−所定の電流が制御線（１３）を通って流れると直ちに前記スイッチ（１２）が前記始動補助接触部分（１１）と前記接続部分（１０）との間の電気的接続を断ち、
−前記制御線（１３）が評価回路（１５）の１つの制御出力部（１４）を前記接続部分（１０）に電気的に接続し、
−前記評価回路（１５）内の前記制御出力部（１４）が、ダイオード構成（１６）を介して前記電極端子（４）の電極（３）の反対である対極（２）に電気的に接続され、
−前記ダイオード構成（１６）が正しい方向に接続されている時に対して、誤って接続されて逆バイアスをかけられた場合に順方向バイアスがかかり、
−始動の間に始動信号を発生し、前記始動信号の伝送のために前記評価回路（１５）に接続されている始動信号伝送器（１８）が備えられ、
−前記評価回路（１５）が異常電流の有無を検出するために前記センサ信号及び前記始動信号を使用し、
−前記評価回路（１５）が前記幹線路（５）内で異常電流を検出すると直ちにスイッチング素子（２０）を制御し、
−前記スイッチング素子（２０）が制御された状態で、前記ダイオード構成（１６）をバイパスして前記制御出力部（１４）を前記対極（２）に電気的に接続し、
−前記スイッチング素子が逆ダイオード（２１）を有するＭＯＳドライバであり、
−前記制御線（１３）内の前記ダイオード構成（１６）が前記逆ダイオード（２１）を備えるか又は前記逆ダイオード（２１）により形成され、
−前記ダイオード構成（１６）が、前記逆ダイオード（２１）ならびに、それと並列に接続されている少なくとも１つの更なるダイオード、特にショットキー・ダイオードを備えること、
のうちの１つを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項５】
電気的絶縁カバー（２２）を設け、前記始動補助接触部分（１１）を除いて前記電極端子（４）を完全に覆うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項６】
前記始動補助接触部分（１１）がバッテリ（１）から前記電極端子（４）及び／又は前記電極（３）を越えて突き出ている延長部分を有することを特徴とする請求項５に記載の保護機構。
【請求項７】
前記評価回路（１５）及び／又は前記電流センサ（１７）が前記カバー（２２）により境界を定められた領域内に配置されることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の保護機構。
【請求項８】
−前記スイッチ（１２）が、前記制御線（１３）を通って電流が流れるときに作動するリレーの形態であるか、又は、
−前記スイッチ（１２）が、前記制御線（１３）を通って電流が流れるときに点火する火花爆発式スイッチの形態であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項９】
前記制御線（１３）が、それを通って電流が流れるときに加熱され、そして爆発式スイッチ（１２）を点火する加熱部分を含むことを特徴とする請求項８に記載の保護機構。
【請求項１０】
−第１の機器が自動車の車両電源システムであること、及び／又は
−第２の機器が自動車のスタータ及び発電機を備えるか、或いは自動車のスタータ兼発電機であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の保護機構。
【請求項１１】
始動補助を提供する際、及び始動補助を受ける際に異常電流に対する自動車の電源システム保護のために、前記保護機構が自動車において使用されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の保護方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は電気装置の保護機構に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
更に、特許文献４は車両の電源システムと並列に接続され、電圧極性が正しくない場合に車両の電源システム電圧を所定の値に制限する、制限要素を提案した電気機器用の保護機構を開示している。更に、大電流が該制限要素を通って流れたときに始動するトリップ装置が設けられている。このトリップ装置はこの場合断路要素用のトリガーと同様にバイポーラ・トランジスタを有してもよい。バイポーラ・トランジスタのコレクタは車両バッテリの＋極の端子に接続され、一方バイポーラ・トランジスタのエミッタはトリガーに接続されている。バイポーラ・トランジスタのベースはダイオードのカソードに接続され、そのアノードはトリガーも接続されている車両バッテリの−極の端子に抵抗を介して接続されている。極性反転の場合には、トランジスタのコレクタ‐エミッタの経路にわたる電圧低下は最小であるため、バイポーラ・トランジスタは反転モードで動作する。これは制限要素にかかる僅かなマイナス電圧がそこにある場合でも、トリガーが十分大きな電流を供給されることを可能にする。この構成はまた比較的複雑である。
特許文献５は自動車における逆極性保護のための構成を開示している。この場合、接続部分は車両電源システムの＋極及び／又はバッテリに接続されている。この接続部分及び外部始動電極は、外部始動が正しい極性で行なわれているときに中間のリレー閉接点により電気的に直列に接続される。反対に、外部電源が外部始動電極に誤った極性で接続されている場合は、リレー接点は開放のまま留まる。
特許文献６はそれによってバッテリ、車両電源システム、及びスタータと発電機のような更なる電気装置要素が保護されることを意図している、車両用の安全装置について開示している。このために、切り替えロジックはモータ・スイッチの様々なスイッチ位置が、車両電源システムの接続、スタータ又は発電機、或いは外部始動補助サポート点にも１つのバッテリ電極の電位が加圧されることを可能にしつつ、モータ・スイッチを受信信号に応じて制御する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０  ７２５  ４１２  Ａ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３９  ３０  ８９６  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第２９  １９  ０２２  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９７  １９  ９１９  Ａ１号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１００  ４７  ７９１  Ａ号明細書
【特許文献６】独国特許発明第１９９  ２２  ３３２  Ｃ号明細書
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
その結果、異常電流は該機器に一切到達しない。このような構成は低価格で実施可能であり、従って特に大量生産の用途に適している。該構成が依然としてバッテリの電極に接続され、従ってスイッチが開放された後でもまだ動作可能であることは又、特に重要である。
請求項１によれば、幹線路は少なくとも１つの第２の電気機器、例えばスタータ及び発電機、又はスタータ兼発電機に通じ、また始動補助接触部分に接続されて、その場合第１の機器、例えば車両電源システムは幹線路をバイパスしてそこで電極端子に接続される。
この改善はスイッチの作動に至ることなく、特定の動作状態のために幹線路における異なった電流方向を許容できるようにする。
【国際調査報告】
2007500496.tif 000006
2007500496.tif 000007
2007500496.tif 000008
2007500496.tif 000009
2007500496.tif 000010
2007500496.tif 000011