JP4944609B2 - 自動車用コンバータ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの負荷コンセントを備えた自動車用コンバータに関する。現代の自動車は多数の電気部品を有しており、これらの電機部品のおかげで、車両運転者だけでなく他の乗員も多数の快適性機能及び安全性機能を使用することができる。車両乗員が自動車の車載電源に付加的な電気機器を接続したいと思う場合には、通常は車両乗員に自動車の動作電圧が知らされている。これに関連して、シガレットライターに差し込むことにより付加機器の電気エネルギー供給を行う接続プラグを備えた電気機器が知られている。

電圧レベルが比較的低いため、導電部材に車両乗員が触れても危険ではない。しかし、車両内で高電圧（直流及び交流電圧）を用いた機器が動作する場合には、導電部材に思わず触れてしまうのを避けるために保護対策が講じられるべきである。その際、子供保護対策も重要である。

ドイツ実用新案ＤＥ９１ １１ １３５ Ｕ１には、接触防止コンセントにおける子供保護対策が記載されている。この実用新案では、接触ピンによってスイッチング素子がトリガされる。スイッチング素子はコネクタプラグの差し込みによってプラグ接点に電気エネルギーを直通接続する。

公開公報ＤＥ３３ ４３ ２７０ Ａ１からは、コンセントベースに導電及び中性コネクタソケットの配置された切換可能な単相交流電圧コンセントが公知であり、このコンセントでは、ロック可能なスイッチ接点を介してソケットに電源電圧を印加することができる。電源電圧は抵抗閾値を下回ったのに応じて接続され、それに対してこの閾値を上回る場合は接続されない。

本発明の課題は、負荷コネクタプラグを負荷コンセントに差し込んではじめて動作可能状態に切り替わる自動車用コンバータを提供することである。

この課題は、少なくとも１つの負荷コンセントを備えた自動車用コンバータにおいて、自動車用コンバータの負荷コンセントに電気負荷コネクタプラグを差し込むことにより動作可能状態に切り換え可能であるようにすることにより解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項に示されている。

負荷コネクタプラグを負荷コンセントに差し込んではじめて自動車用コンバータが動作可能状態に切り替わることによって、一連の利点が得られる。以下では、自動車用コンバータはインバータ及び／又は整流器、及び／又は、例えば１つ又は複数の異なる電圧を１つ又は複数の別の電圧に変換することのできるステップアップ及び／又はステップダウンコンバータの意味に解釈される。また、電圧は異なる周波数及び／又は電圧の高さ及び／又は電圧形を有していてもよい。

この自動車用コンバータは負荷コネクタプラグが差し込まれたときにしか動作可能状態に切り替わらないので、コンバータに生じる損失電力も比較的小さい。このため、無駄な損失が最小化され、したがって必要な冷却措置を軽減することができる。寿命は何よりも動作可能状態に基づいて計算されるため、自動車におけるコンバータの使用可能時間が延びる。

有利には、自動車用コンバータ又は負荷コンセントは電気負荷センシング手段を有しており、センシングされた電気負荷が自動車用コンバータに接続されると、自動車用コンバータは動作可能状態に切り替わることができる。したがって、例えば、誘導性、容量性、オーム性センシングによって、電気負荷を検出することができる。子供保護対策の実質は、例えば、ある一定の容量性、誘導性、又はオーム性負荷閾値に達してはじめて自動車用コンバータが動作可能状態に切り換えられるようにすることであってよい。

さらに、負荷コネクタプラグの差し込みによりトリガ可能な作動機構によって、負荷コンセントにおいて動作可能状態への切り換えが実行可能であると有利である。これにより、機械的な作動による自動車用コンバータの簡単な接続が可能になる。

負荷コンセントの電気接点が作動機構により引き離し及び／又は解除可能であることによって、さらに、機械的に作動可能な形で電気接点への接触からの保護が保証される。

本発明の別の有利な発展形態は、作動機構及び／又は電気負荷センシング手段により、自動車用コンバータの電気制御回路を活動化させることができることによって与えられる。したがって、負荷電流は直接負荷コネクタプラグによって遮断されるのでなく、間接的に例えばリレー又は半導体スイッチング素子によって遮断される。制御回路は、自動車用コンバータ自体にも自動車用コンバータの外部にも配置することができる。

自動車用コンバータにより少なくとも１つの直流電圧を少なくとも１つの交流電圧に変換することができることによって、自動車用コンバータを種々の入出力電圧に適合させることが可能である。

さらに、有利には、交流出力電圧を国際的と見なされる定格交流電圧に、とりわけ、２３０Ｖ、１１５Ｖ、及び１００Ｖに設定することができる。これにより、自動車用コンバータを備えた自動車は電力供給定格電圧の異なる国々において動作することができる。自動車用コンバータは、別の定格出力電圧が必要な場合には、単にその定格電圧に設定するだけでよい。その際、複数のプラグ形式を受容できるように負荷コンセントが汎用であるか又は負荷コンセントが交換可能に設計されていると、有利である。

交流電圧の定格周波数を５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに設定することができることによって、国内の電源に関する別の条件、とりわけ定格周波数が設定される。

本発明の１つの有利な発展形態は、電源状態識別部により接続又は遮断されることが可能であることにある。自動車のバッテリ電圧（入力電圧）がより小さな電力しか使用できない場合には、電源状態識別部は、例えば電源電圧の低下によって、エネルギー供給がもはや確保されていないことを識別し、自動車用コンバータを遮断する。バッテリ電圧が前もって決められた値に再び達すれば、電源状態識別部は自動車用コンバータを再び接続する。また、電源状態識別部はエンジンの停止後及び／又は前もって決められた時間の後に自動車用コンバータを遮断することもできる。

自動車用コンバータの別の保護対策は、電源の過電圧又は電圧不足が生じた場合に自動車用コンバータを遮断することができることにある。これにより、接続される電気負荷又は自動車用コンバータ又は電源の損傷を避けることができる。

信号通知のためには、自動車用コンバータ及び／又は電源状態識別部が光学式又は音響式信号装置を有していることが有利である。これにより、ユーザは自動車用コンバータが遮断されているか否かを即座に確認することができる。さらに、強度の変化する状況下ではすでに遮断前の所定時間内に信号を開始することにより、電気負荷を安全に遮断する十分な時間をユーザに残すことも考えられる。

さらに、信号装置により自動車用コンバータの動作可能状態又は電源状態を表示することができると有利である。これにより、ユーザは、電気負荷を無事に自動車用コンバータに接続することができるか否かを即座に識別することができる。

別の有利な実施形態は、電源状態識別部によって又は前記自動車用コンバータによって、実行すべき自動車用コンバータの遮断を知らせる識別信号を生成することができるようにすることで与えられる。識別信号は例えばデータバスを用いて別の機器に伝達され、自動車のエネルギー管理の調整に使用されるようにしてよい。したがって、自動車用コンバータのその時々のスイッチオン時間を延ばすために、優先度に応じて自動車の電気負荷（例えば、ファン、座席ヒータなど）を遮断することが可能である。さらに、実行すべき遮断を計器盤のコンビ計器に表示できるようにすることも考えられる。

自動車用コンバータが過負荷識別手段を有しており、該過負荷識別手段により、少なくとも過負荷が生じている期間のあいだ自動車用コンバータを遮断することができることによって、自動車用コンバータは有利にはこの状態の間遮断される。自動車用コンバータによる定格負荷の制限も同様に可能である。これにより、システムの損傷に抵抗する又は損傷を防止することができる。

温度過昇識別部により、自動車用コンバータは有利には過熱から、したがってまた誤動作及び／又は機器の尚早な破損から保護される。温度過昇は、例えば、太陽放射の強度が高いためにすでに自動車用コンバータに高温が生じている場合に、外的影響によっても促されることがある。したがって、定格負荷よりも低い負荷の接続の際にも、エラーのない自動車用コンバータの動作はもはや保証されない場合がありうる。それゆえ、有利には過負荷識別を温度過昇識別と組み合わせてよい。

自動車用コンバータが自動車制御装置又は自動車コンピュータ又は自動車ディスプレイへの少なくとも１つの信号ラインを有していることにより、自動車内の別の機器に自動車用コンバータの状態を知らせ、場合によっては保護及び／又は警告措置（負荷の遮断、自動車用コンバータの状態データの表示）を講じることができる。

図面の図に基づいて本発明及びその有利な実施例を説明する。

図１は、エネルギー供給源、負荷コンセント、信号装置、及び信号ラインを備えた自動車用コンバータの基本図を示しており、
図２は、自動車用コンバータの活動化機構の基本図を示しており、
図３は、自動車用コンバータの作動機構の断面図を示している。

図１には、エネルギー供給部、負荷コンセント、信号装置、及び信号ラインを備えた自動車用コンバータの基本図を見ることができる。自動車用コンバータ１は、詳細には示されていないエネルギー供給ラインを介して電源状態識別部１４と接続されている。この電源状態識別部１４は、例えば、バッテリ１５又は電源の電圧不足又は過電圧を識別する。バッテリ１５は通常は自動車の図示されていない発電機によって給電される。電源状態識別部１４はクリティカルな状態を識別すると、それを信号ライン１０を介して自動車用コンバータ１に通知する。信号装置１６も信号ライン１１を介して電源状態識別部１４により制御することができる。したがって、自動車運転者又は自動車制御装置２２も、電源又はバッテリ１５が欠陥のない状態にあるか否かに関してつねに情報を得ることができる。自動車用コンバータ１は、信号ライン１１，１２を介して制御可能な独自の信号ライン１６を使用することができる。欠陥のない動作状態では、自動車用コンバータ１は負荷コンセント２に出力電圧を供給する。この出力電圧は、直流もしくは交流電圧又は重畳直流電圧であってよい。また、異なる出力周波数及び出力電圧を直接自動車用コンバータ１において又は自動車制御装置２２を介して設定できるようにすることも考えられる。

機械装置あるいはまた電気負荷センシング手段２５によって、電気負荷コネクタプラグ２０が差し込まれたことが確認されると、自動車用コンバータ１は信号ライン９を介して動作可能状態に切り換えられる。したがって、電気負荷２１にもエネルギーを供給しなければならない場合になってはじめて自動車用コンバータ１は電力損失を生じる。本発明によれば、自動車用コンバータ１がアイドル状態においても不必要に電力損失を生じること、またそれにより不必要にエネルギー供給回路に負荷がかかる（バッテリが放電する）ことが防止される。また、電気負荷センシング手段２５により又は負荷コネクタプラグ２０の差し込みにより、動作要求（負荷コネクタプラグ２０の差し込み）があってはじめて電気接点２４に電圧が印加されることが保証される。したがって、有利には、導電部材にうっかり触れてしまっても安全である。負荷コンセント２が車両後部にある場合には、子供が負荷コンセントにものを差し込むことは容易に可能である。自動車用コンバータ１は動作可能状態に切り換えられないので、人体にとって危険な高電圧を防ぐことができる。負荷コンセント２は動作電圧（自動車用コンバータ１の出力電圧）から確実に切り離されている。

図２には、自動車用コンバータ１の活動化機構の基本図が示されている。電気負荷コネクタプラグ２０が負荷コンセント２に挿入されると、作動機構４によってスイッチ６が閉じるように、保護カバー３が機械的に動かされる。これにより、電気信号を介して自動車用コンバータ１に動作可能状態への切り換えの指令が与えられる。電気負荷コネクタプラグ２０が再び負荷コンセント２から引き抜かれると、バネ５が作動機構４を元の位置に戻そうとする。保護カバー３は、導電部材がもはや外部から触れられないように、負荷コンセント３を閉じる。スイッチ６は開き、自動車用コンバータ１は遮断される。

図３には、自動車用コンバータ１の活動化機構の断面図が示されている。電気負荷コネクタプラグ２０は、ラッチ機構がスライドピン７内へ押し込まれることによってスライドピン７が矢印方向に負荷コンセント２内へずらされるように、保護カバー３を動かす。これにより、バネ５が緊張し、作動機構４を介してスイッチ６が閉じられる。電気負荷コネクタプラグ２０のプラグ接点２４はスライドピン７がずらされた後に負荷コンセント２の開口部を通して押し込むことができる。さらに差し込むと、市販のコンセントから周知のように、プラグ接点２４は電気接点を形成し、機械的に留められる。負荷コネクタプラグ２０が負荷コンセント２から引き抜かれると、電気接点は解除され、スライドピン７もバネ５の復元力により再び矢印方向とは反対に元の位置に戻される。ラッチ機構が保護カバー３内で負荷コンセント２の開口部に達すると、ラッチ機構はそこに留まり、スライドピン７をロックする。同時にスイッチ６により電気接続が解除され、制御回路２８により図示されていない信号ラインを介して自動車用コンバータ１がスイッチオフされる。したがって、バッテリ電圧はもはや変換されず、自動車用コンバータ１に電気損失も生じない。

自動車用コンバータ１は２つ又はそれより多くの負荷コンセント２を有していてよい。その場合、自動車用コンバータ１は第１の負荷コネクタプラグ２０の差し込みによって動作可能状態に切り換えることができる。この文脈では、動作可能状態とは、自動車用コンバータ１が出力電圧を発生させる又は出力電圧が電気接点２４に印加される又はそもそも出力電圧を発生させるために自動車用コンバータ１に電気エネルギーが供給されることを意味している。

負荷コンセント２は自動車用コンバータ１の構成部材であってもよいが、接続端子、接続プラグなどを介して、自動車用コンバータと接続してもよい。後者は、特に、所要面積の理由から自動車用コンバータ１を負荷コンセント２とは別にしなければならない場合に有利である。

エネルギー供給源、負荷コンセント、信号装置、及び信号ラインを備えた自動車用コンバータの基本図を示す。 自動車用コンバータの活動化機構の基本図を示す。 自動車用コンバータの作動機構の断面図を示す。

１ 自動車用コンバータ
２ 負荷コンセント
３ 保護カバー
４ 作動機構
５ バネ
６ スイッチ
７ スライドピン
８ 機械装置
９〜１３ 信号ライン
１４ 電源状態識別部
１５ バッテリ
１６ 信号装置
２０ 負荷コネクタプラグ
２１ 電気負荷
２２ 自動車制御装置
２３ 自動車ディスプレイ
２４ 電気接点
２５ 電気負荷センシング手段
２６ 過負荷識別手段
２７ 温度過昇識別手段
２８ 制御回路

Claims (12)

1. 少なくとも１つの負荷コンセント（２）を備えた自動車用コンバータ（１）において、
   自動車用コンバータ（１）の負荷コンセント（２）に電気負荷コネクタプラグ（２０）を差し込むことにより動作可能状態に切り換え可能であり、
   前記電気負荷コネクタプラグ（２０）が前記負荷コンセント（２）に差し込まれると、ラッチ機構がスライドピン（７）の中へ押し込まれて前記スライドピン（７）がずらされることによりバネ（５）が緊張し、前記スライドピン（７）と一体に形成された作動機構（４）によって、前記自動車用コンバータ（１）を動作可能状態に切り換えるためのスイッチ（６）が閉じられる、その際、前記負荷コネクタプラグ（２０）は、前記スライドピン（７）がずらされた後に、前記負荷コンセント（２）の開口部を通って前記負荷コンセント（２）のプラグ接点（２４）に達し、機械的な締結によって電気接点が形成される、ただし、ラッチ機構は前記負荷コンセント（２）の各開口部において前記スライドピン（７）に設けられている、ことを特徴とする自動車用コンバータ（１）。
2. 前記作動機構（４）により、前記自動車用コンバータ（１）の電気制御回路（２８）を活動化させることができる、請求項１記載の自動車用コンバータ（１）。
3. 前記自動車用コンバータ（１）により少なくとも１つの直流電圧を少なくとも１つの交流電圧に変換することができる、請求項１又は２記載の自動車用コンバータ（１）。
4. 前記交流電圧の定格周波数を５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに設定することができる、請求項３記載の自動車用コンバータ（１）。
5. 前記自動車用コンバータ（１）は電源状態識別部（１４）により接続又は遮断されることが可能である、請求項１から４のいずれか１項記載の自動車用コンバータ（１）。
6. 前記自動車用コンバータ（１）は電源の過電圧又は電圧不足が生じた場合に遮断されることが可能である、請求項１から５のいずれか１項記載の自動車用コンバータ（１）。
7. 前記自動車用コンバータ（１）及び／又は前記電源状態識別部（１４）は光学式又は音響式信号装置（１６）を有している、請求項５記載の自動車用コンバータ（１）。
8. 前記信号装置（１６）により前記自動車用コンバータ（１）の動作可能状態又は電源状態を表示することができる、請求項７記載の自動車用コンバータ（１）。
9. 実行されるべき前記自動車用コンバータ（１）の遮断を知らせる識別信号を前記電源状態識別部（１４）によって又は前記自動車用コンバータ（１）により生成することができる、請求項５又は７記載の自動車用コンバータ（１）。
10. 前記自動車用コンバータ（１）は過負荷識別手段（２６）を有しており、該過負荷識別手段（２６）により、少なくとも過負荷が生じている期間のあいだ前記自動車用コンバータ（１）を遮断することができる、請求項１から９のいずれか１項記載の自動車用コンバータ（１）。
11. 前記自動車用コンバータ（１）は温度過昇識別部（２６）を有しており、該温度過昇識別部（２６）により、少なくとも温度過昇が生じている期間のあいだ前記自動車用コンバータ（１）を遮断することができる、請求項１から１０のいずれか１項記載の自動車用コンバータ（１）。
12. 前記自動車用コンバータ（１）は、自動車制御装置（２２）又は自動車コンピュータ又は自動車ディスプレイ（２３）への少なくとも１つの信号ライン（１３）を有している、請求項１から１１のいずれか１項記載の自動車用コンバータ（１）。

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