JP2017139902A - 電流遮断装置及びワイヤハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤハーネスの細径化および重量の低減と共に、外形サイズの増大を抑制することが可能な電流遮断装置を提供する。【解決手段】分流部１１で電流ｉ１の流路を複数に分岐させ、一方の流路１５にはヒュージブルリンクを含む第１の電流遮断回路１２を接続し、他方の流路１６には半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂを含む第２の電流遮断回路１３を接続する。流路１５の電流ｉ２と流路１６の電流ｉ３とが一定の比率になるように、各回路の抵抗値を調整する。ヒュージブルリンクの遮断電流が小さくなるため、この電流と整合させる必要のある上流側電線２２および下流側電線２３の電線径を細径化できる。ヒュージブルリンクと組み合わせて並列回路を構成することにより、第２の電流遮断回路１３における外形サイズの大型化も防止できる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の電源回路で異常な電流を遮断するために利用可能な電流遮断装置及びワイヤハーネスに関する。

一般に、車両には電源としてオルタネータ（発電機）やバッテリーが搭載されており、これらが供給する電源電力をワイヤハーネスを経由して負荷である様々な電装品にそれぞれ給電できるように構成されている。このような電源回路においては、故障の発生や短絡の発生などの際に、電源から負荷へ向かって異常に大きな電流が流れる可能性がある。また、もしも異常に大きな電流が流れ続けると、例えばワイヤハーネスの異常な発熱により、発煙や火災が生じる可能性も考えられる。そのため、例えば大電流が流れた時に溶断するヒューズを電源回路の途中に挿入するのが一般的である。

また、車両の主要な電源回路に関しては、ワイヤハーネスの一部分にヒュージブルリンク（fusible link）と呼ばれる部品を挿入し、ワイヤハーネスの過熱を未然に防止する場合がある。ヒュージブルリンクは、大電流が流れて異常な発熱が生じる時に、ワイヤハーネスの他の箇所で破損が生じる前に溶断し、問題の発生を最小限に食い止めることができる。すなわち、ヒュージブルリンクを採用することにより、特定の部位以外でワイヤハーネスが異常発熱したり、破損するのを防止できるので、故障時のメンテナンスが容易になる。

電源における過大な電流に対する保護のための従来技術として、例えば特許文献１〜特許文献６が知られている。特許文献１に示されたＵＳＢ接続機器の入力保護回路は、抵抗器とヒューズとの直列回路を設けると共に、この直列回路と並列に、半導体スイッチを接続している。この入力保護回路は、突入電流の抑制、および過電流保護を行う機能を有し、電圧降下を減らすことを目的としている。

また、特許文献２に示された限流器は、主回路に半導体スイッチがあり、この主回路から分岐した箇所に１番目のヒューズが接続され、半導体スイッチと１番目のヒューズとが並列に接続されている。また、半導体スイッチがオフした後で、１番目のヒューズが溶断する。１番目のヒューズと並列に、２番目のヒューズと抵抗の回路が接続してある。２番目のヒューズは１番目のヒューズが溶断した後で溶断する。

また、特許文献３に示されたインバータ装置においては、電源ラインに、抵抗器とヒューズとの直列回路と、これに並列に接続された電磁接触器のスイッチがある。そして、故障時にはスイッチを開いてヒューズを溶断させるようになっている。

また、特許文献４に示された車両用電源装置は、オンオフ可能なバイパス回路をヒューズと直列に接続してある。また、バイパス回路の電流容量をヒューズの電流容量よりも小さくするようになっている。

また、特許文献５に示された車両用電源遮断装置は、ヒューズと直列に半導体スイッチを接続している。また、障害発生時に半導体スイッチを制御してヒューズを確実に溶断させるようになっている。

また、特許文献６に示された直流遮断装置は、直流電源の給電部において、正極側ラインに半導体スイッチを接続すると共に、負極側ラインにヒューズを接続するようになっている。

特開２０１１−１０１５１２号公報 特開２０１３−２７３０８号公報 特開２０１３−１９２３９２号公報 特開２０１４−１５１３３号公報 特開２０１４−１７７２０８号公報 特開２０１５−１１９３３号公報

ところで、ヒュージブルリンクを有する電源回路においては、過大な電流が流れた場合にワイヤハーネスの異常な発熱を防止して火災の発生を未然に防ぐために、ヒュージブルリンクが確実に溶断する必要がある。しかしながら、ヒュージブルリンクが溶断した場合には、部品の交換を行わない限り車両の機能を復旧させることができないので、頻繁にヒュージブルリンクが溶断するような事態は避けなければならない。

そのため、例えば図３に示す例のように、オルタネータ（ＡＬＴ）と、負荷およびバッテリーとの間にヒュージブルリンク（ＦＬ）が接続されている状況において、オルタネータの定格最大電流が１５０［Ａ］の場合を想定すると、その２倍の３００［Ａ］の電流が流れたときに溶断するように、ヒュージブルリンクの遮断電流の仕様を決定し、ワイヤハーネスにおける火災の発生だけは確実に防ぐようになっている。

また、図３に示す例のように、ヒュージブルリンクの上流側とオルタネータとを接続する上流側電線１０１と、ヒュージブルリンクの下流側と負荷との間を接続する下流側電線１０２の各々の導電体の断面積については、ヒュージブルリンク以外の箇所でワイヤハーネスが溶断するのを避けるために、ヒュージブルリンクの電流仕様に合わせて決定する必要がある。もしも、ヒュージブルリンク以外の箇所が破損すると、ワイヤハーネス全体を交換しなければならず、メンテナンスのために大きな労力とコストがかかる。

具体的には、ヒュージブルリンクの遮断電流の仕様が３００［Ａ］の場合には、上流側電線１０１および下流側電線１０２の各々の導電体の断面積を、６０［ｍｍ^２］にする必要がある。つまり、非常に太く、しかも重い電線を上流側電線１０１および下流側電線１０２として採用しなければならない。したがって、ワイヤハーネスを車両上で配索する際の作業性が悪くなり、車両の燃費性能の低下にも繋がる。

一方、特許文献１〜特許文献６に示されているような半導体スイッチや電磁接触器を、従来の機械的なヒュージブルリンクの代わりに利用することも考えられる。このような半導体スイッチ等を利用する場合には、過大電流に対して回路を遮断した後で、簡単に元の状態に復旧させることが可能である。したがって、遮断する電流値に大きな余裕を持たせる必要性がなくなる。

例えば、図３に示した回路構成において、ヒュージブルリンクの代わりに半導体スイッチを利用する場合には、オルタネータ（ＡＬＴ）の定格最大電流（１５０［Ａ］）に合わせて、半導体スイッチが遮断する定格電流を、１５０［Ａ］にすることができる。また、その場合は、半導体スイッチの定格電流（１５０［Ａ］）に合わせて、上流側電線１０１および下流側電線１０２の各々の導電体の断面積を決定することになる。具体的には、導電体の断面積が３０［ｍｍ^２］の上流側電線１０１および下流側電線１０２を用いることができる。つまり、図３に示したように機械的なヒュージブルリンクを利用する場合と比べると、上流側電線１０１および下流側電線１０２の断面積を半分にできるので、ワイヤハーネスの細径化および重量の低減が見込まれる。

しかし、実際に機械的なヒュージブルリンクの代わりに半導体スイッチを利用した電源回路を設計すると、新たな課題が生じることが判明した。具体的には、大電流の通電および遮断を許容できるように、多数の半導体スイッチを接続しなければならず、装置全体として、機械的なヒュージブルリンクを採用した場合よりも外形サイズが５倍程度に大きくなるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤハーネスの細径化および重量の低減と共に、外形サイズの増大を抑制することが可能な電流遮断装置及びワイヤハーネスを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流遮断装置及びワイヤハーネスは、下記（１）〜（５）を特徴としている。

（１） 所定以上の電流に対して物理的に回路を遮断する第１の電流遮断回路と、
少なくとも１つの半導体スイッチデバイスを有し、所定以上の電流に対して回路を遮断する第２の電流遮断回路と、を備え、
前記第１の電流遮断回路と前記第２の電流遮断回路とが並列に接続され、
所定の状況下において、前記第１の電流遮断回路に流れる電流と、前記第２の電流遮断回路に流れる電流との比率が、予め定めた規定値になるように構成されている、
電流遮断装置。
（２） 前記第１の電流遮断回路が、車両上に搭載されるワイヤハーネスに用いられるヒュージブルリンクである、
上記（１）に記載の電流遮断装置。
（３） 前記第２の電流遮断回路の電気抵抗値が、前記第１の電流遮断回路の電気抵抗値及び前記比率に基づいて決定される、
上記（２）に記載の電流遮断装置。
（４） 前記第２の電流遮断回路は、複数組の半導体スイッチデバイスが並列に接続された並列スイッチ回路により構成される、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の電流遮断装置。
（５） 上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の電流遮断装置と、
車両に搭載された発電機と前記電流遮断装置とを接続する第１の電線と、
前記電流遮断装置と前記車両に搭載された負荷またはバッテリーと接続される第２の電線と、を備え、
前記第１の電線の導体の断面積及び前記前記第２の電線の導体の断面積が、前記第１の電流遮断回路における定格遮断電流に応じて決定される、
ワイヤハーネス。

上記（１）の構成の電流遮断装置によれば、第１の電流遮断回路と第２の電流遮断回路とが並列回路を構成しているので、電源側から流入する電流は、第１の電流遮断回路の経路と、第２の電流遮断回路の経路とに分流した後、合流して、負荷側に流れる。したがって、例えば第１の電流遮断回路の経路に流れる電流が全体の５０％であり、第２の電流遮断回路の経路に流れる電流も全体の５０％であるような場合には、第１の電流遮断回路の電流の最大値（遮断電流の定格値）、および第２の電流遮断回路の電流の最大値（遮断電流の定格値）がそれぞれ半分になる。この場合、電流遮断装置全体の外形サイズは、第１の電流遮断回路だけの場合に比べて大きくなるが、第２の電流遮断回路だけの場合に比べて十分小さくなる。また、この電流遮断装置の上流側に接続する電線、および下流側に接続する電線の導電体の断面積は、第１の電流遮断回路の電流の最大値（遮断電流の定格値）により決まるので、第１の電流遮断回路だけの場合と比べて半分程度に削減できる。このような外形サイズと電線の導電体の断面積とを総合的に評価すると、第１の電流遮断回路、および第２の電流遮断回路のいずれか一方だけを用いて構成する場合と比べて顕著な優位性が認められる。
上記（２）の構成の電流遮断装置によれば、ヒュージブルリンクを用いるので、過電流が流れて回路の溶断が生じた時に、ワイヤハーネス上で遮断された箇所および部品の交換が必要な箇所を特定することが容易になる。また、ヒュージブルリンク以外の箇所で異常な発熱が生じるのを防止できる。
上記（３）の構成の電流遮断装置によれば、第１の電流遮断回路に流れる電流と、前記分流部から第２の電流遮断回路に流れる電流との比率を予め定めた規定値に定めることができる。したがって、第１の電流遮断回路における遮断電流の定格値、および第２の電流遮断回路における遮断電流の定格値を適切に定めることが可能である。更に、第１の電流遮断回路における遮断電流の定格値に基づき、電流遮断装置の上流側および下流側の電線の導電体の断面積を適切に定めることができる。
上記（４）の構成の電流遮断装置によれば、複数組の半導体スイッチデバイスを並列に接続することにより、第２の電流遮断回路を通過する電流に対する電気抵抗値を調整することが可能である。したがって、電流遮断装置を通過する全体の電流のうち、各々の経路に分流して流れる電流の比率を調整できる。
上記（５）の構成のワイヤハーネスによれば、ヒュージブルリンク以外の箇所で第１の電線および第２の電線に異常な発熱が生じたり、第１の電線および第２の電線が溶断することを防止できる。

本発明の電流遮断装置及びワイヤハーネスによれば、ワイヤハーネスの細径化および重量の低減と共に、外径サイズの増大を抑制することが可能な電流遮断装置を実現できる。すなわち、第１の電流遮断回路と第２の電流遮断回路とで並列回路を構成することにより、これらの各々の経路に流れる電流の最大値が減るので、上流側および下流側に接続する電線を細径化することができ、第２の電流遮断回路に関する外形サイズの増大を抑制できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態における電流遮断装置の構成例を示す電気回路図である。 図２は、図１に示した電流遮断装置に含まれる第２の電流遮断回路の構成例を示すブロック図である。 図３は、ヒュージブルリンクを用いて構成した一般的な電流遮断装置の構成例を示す電気回路図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
まず、電流遮断装置の構成について説明する。

本発明の実施形態における電流遮断装置１０の構成例を図１に示す。また、図１に示した電流遮断装置１０に含まれる第２の電流遮断回路１３の構成例を図２に示す。

図１に示した電流遮断装置１０は、例えば車両に搭載され、車両上の各種電装品の間を電気接続するために配索されるワイヤハーネスの一部分に挿入した状態で使用される。すなわち、図１に示した例では、電流遮断装置１０の上流側の端子１０ａが上流側電線２２を経由してオルタネータ（発電機）２１の正極側電極２１ａと接続され、下流側の端子１０ｂが下流側電線２３を経由して負荷２４およびバッテリー２５の正極側電極と接続されている。オルタネータ２１、負荷２４、およびバッテリー２５の負極側電極は、それぞれアースに接続されている。

つまり、電流遮断装置１０の端子１０ａと端子１０ｂとの間は通常は電気的に導通状態であるが、過電流が流れると回路を遮断し、オルタネータ２１と負荷２４およびバッテリー２５との間で電流が流れなくなるように制御する。電流遮断装置１０、上流側電線２２、および下流側電線２３はワイヤハーネスの一部分として構成される。

図１に示した構成においては、電流遮断装置１０は、分流部１１、第１の電流遮断回路１２、第２の電流遮断回路１３、および合流部１４を有している。オルタネータ２１から上流側電線２２を通り端子１０ａに向かって流れる電流ｉ１は、分流部１１で流路１５、および流路１６の２つの経路に分流する。流路１５の電流ｉ２は第１の電流遮断回路１２を通過する経路を通り、流路１６の電流ｉ３は第２の電流遮断回路１３を通過する経路を通る。また、流路１５の電流ｉ２と、流路１６の電流ｉ３は、合流部１４で合流して端子１０ｂから負荷２４側に流れる。

第１の電流遮断回路１２は、機械的なヒュージブルリンク（fusible link）により構成されている。このヒュージブルリンクは、一般的な電線と同様の導電材料により構成されているが、その前後に接続される他の電線と比べて非常に細い導電体として形成されている。したがって、一般的なヒューズの場合と同様に、規定の大電流が流れた時にヒュージブルリンクが溶断して物理的に回路を遮断する。

ヒュージブルリンクは、回路ショートなどの異常発生時に、ワイヤハーネスに過電流が流れると他の箇所よりも早く溶断し、ワイヤハーネスの異常発熱に起因する発煙や発火を防止することができる。また、発熱する箇所および溶断する箇所がヒュージブルリンクの部位のみに限定されるため、車両のメンテナンスや修理が容易になる。

一方、第２の電流遮断回路１３は、半導体スイッチを用いて構成してある。また、図１および図２に示した例では、２つの半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂを並列に接続してある。また、半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂの各々は、直列に接続した２つのスイッチング素子１７、１８を備えている。

スイッチング素子１７および１８は、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、お互いの寄生ダイオードが反対極性になる状態で直列に接続してある。例えば、図２に示すように半導体スイッチ回路１３ａについては、スイッチング素子１８のドレイン端子（Ｄ）を流路１６ａと接続し、スイッチング素子１７のソース端子（Ｓ）とスイッチング素子１８のソース端子（Ｓ）を互いに接続し、スイッチング素子１７のドレイン端子（Ｄ）を流路１６ｃと接続してある。これにより、通常と逆の極性の電圧が印加された場合でも、意図しない電流が流れたり半導体等が破壊されるのを防ぐことができる。

図１および図２に示すように、複数の半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂを並列に接続してある理由は、大きな電流の通過を許容するため、およびこの経路を通過する電流に対する抵抗値を調整するためである。なお、図１および図２に示した例では２つの半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂを並列に接続してあるが、状況に応じて３つ、またはそれ以上の数の半導体スイッチ回路を並列に接続する場合もある。

第２の電流遮断回路１３は、図２に示すように、電流遮断制御部３１および電流検出部３２を備えている。電流検出部３２は、例えば上流側電線２２に流れる直流電流ｉ１の電流値を検出することができる。電流遮断制御部３１は、各半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂ内のスイッチング素子１７および１８の制御入力であるゲート端子（Ｇ）をオンオフするための制御信号を出力する。

具体的には、正常な状況であれば、半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂ内の各スイッチング素子１７および１８のドレイン−ソース間が導通するオン状態に制御し、電流検出部３２が事前に定めた所定以上の過電流を検知した時には、半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂ内の各スイッチング素子１７および１８のドレイン−ソース間が非導通になるオフ状態に制御する。

＜電流遮断装置１０における特別な制御の説明＞
本発明の実施形態では、図１に示した電流遮断装置１０において、分流部１１で分流して流路１５側に流れる電流ｉ２、および流路１６側に流れる電流ｉ３の比率が、少なくとも通常の使用状態において、事前に定めた規定値になるように制御する。例えば、（ｉ２／ｉ１）の比率、（ｉ３／ｉ１）の比率がいずれも５０％になるように制御する。

実際には、第１の電流遮断回路１２におけるヒュージブルリンクを主体とする電気抵抗と、第２の電流遮断回路１３における電気抵抗との関係を相対的に調整することで、前記比率を特定できる。

例えば、第１の電流遮断回路１２におけるヒュージブルリンクを主体とする回路の電気抵抗値がＲ１２、第２の電流遮断回路１３の電気抵抗値がＲ１３の場合に、「Ｒ１２＝Ｒ１３」の関係を満たすように事前に調整されていれば、以下に示す状態になる。
ｉ２＝ｉ３
ｉ２／ｉ１＝５０［％］
ｉ３／ｉ１＝５０［％］

つまり、第１の電流遮断回路１２内のヒュージブルリンクに流れる電流ｉ２を、全体の電流（ｉ１）の半分にすることができる。また、第２の電流遮断回路１３に流れる電流ｉ３も全体の電流（ｉ１）の半分にすることができる。

電気抵抗値Ｒ１２については、ヒュージブルリンクを構成する導電体の材質、太さなどにより決まる。電気抵抗値Ｒ１３については、スイッチング素子１７、１８のオン抵抗、半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂの並列接続数などにより決まる。したがって、「Ｒ１２＝Ｒ１３」の関係を満たすように回路を設計することが可能である。

次に、仕様および設計手順の具体例を説明する。
オルタネータ２１の仕様の具体例として、ここでは定格最大電流が１５０［Ａ］の場合を想定する。但し、瞬間的には前記定格最大電流よりも大きい電流が流れることを許容するものとする。したがって、この場合はオルタネータ２１から上流側電線２２に流れる電流ｉ１が規定値の１５０［Ａ］以上になった場合に、過電流とみなして通電を遮断する必要がある。

この電流ｉ１の規定値（１５０［Ａ］）に基づいて、電流遮断装置１０を設計する。電流ｉ１は、電流遮断装置１０内では分流部１１で、電流ｉ２、およびｉ３に分流する。ここで、上記のようにｉ２／ｉ１＝５０［％］、ｉ３／ｉ１＝５０［％］の条件を想定すると、電流ｉ２の規定値は１５０［Ａ］の半分の７５［Ａ］になる。また、電流ｉ３の規定値も１５０［Ａ］の半分の７５［Ａ］になる。

一方、ヒュージブルリンクを使う場合には、溶断により回路が遮断された場合に部品を交換しない限り元の状態に復旧することができない。したがって、頻繁に溶断が生じるような事態を避け、しかもワイヤハーネスからの火災の発生を確実に防止できるように、ヒュージブルリンクの仕様を決定する必要がある。具体的には、規定値の２倍の電流が流れた時にヒュージブルリンクが溶断するように設計する。

つまり、図１に示した電流遮断装置１０の場合には、第１の電流遮断回路１２のヒュージブルリンクに流れる電流ｉ２の規定値が７５［Ａ］であるので、このヒュージブルリンクが溶断する電流の基準値は、前記規定値の２倍の１５０［Ａ］に定める。つまり、遮断電流の定格値が１５０［Ａ］のヒュージブルリンクを採用することに決定する。

次に、ｉ２／ｉ１＝５０［％］、ｉ３／ｉ１＝５０［％］の条件を満たすように、第２の電流遮断回路１３を設計する。つまり、電流ｉ３が流れる流路１６の抵抗値を代表する第２の電流遮断回路１３の電気抵抗値が、第１の電流遮断回路１２のヒュージブルリンクの抵抗値とほぼ同じになるように設計する。具体的には、スイッチング素子１７、１８として適切な特性の半導体デバイスを選定したり、並列に接続する半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂの回路数を調整する。

次に、上流側電線２２および下流側電線２３における導電体の断面積（ｍｍ^２）を決定する。導電体の断面形状が円形の場合は断面積の代わりに電線径（直径）を規定してもよい。これらの電線の断面積を決める際には、第１の電流遮断回路１２のヒュージブルリンクが正しく動作するようにマッチングを考慮する。つまり、大電流が流れた時に、確実にヒュージブルリンクの箇所で溶断が発生し、上流側電線２２および下流側電線２３の箇所で溶断や異常な発熱が生じないように設計する。

実際には、ヒュージブルリンクの遮断電流の定格値と整合するように、上流側電線２２および下流側電線２３の断面積を決定する。上記の条件では、ヒュージブルリンクの遮断電流の定格値が１５０［Ａ］であるので、これと整合するように、上流側電線２２および下流側電線２３の各々の断面積を３０［ｍｍ^２］に決定する。この断面積の数値は、計算式または一覧表を用いることにより、遮断電流の定格値に基づいて容易に特定できる。

＜構成が異なる複数種類の電流遮断装置の対比＞
図１に示した電流遮断装置１０の優位性を評価できるように、構成の異なる３種類の構成（構成Ａ、構成Ｂ、構成Ｃ）の電流遮断装置について対比する。ここで、「構成Ａ」の電流遮断装置は、図３に示すように、機械的なヒュージブルリンクだけを用いて構成した場合を想定している。また、「構成Ｂ」の電流遮断装置は、図１中の第２の電流遮断回路１３のような半導体スイッチだけで構成し、ヒュージブルリンクを含まない場合を想定している。また、「構成Ｃ」は、図１に示した本発明の電流遮断装置１０に相当する。

ここで、「構成Ａ」、「構成Ｂ」、「構成Ｃ」のいずれについても、電流遮断装置全体の遮断電流の定格値が１５０［Ａ］である場合を想定して設計した電流遮断装置を比較する。「構成Ａ」、「構成Ｂ」、「構成Ｃ」の各々の電流遮断装置について、上流側電線２２および下流側電線２３の電線径（断面積［ｍｍ^２］）と、外形サイズと、総合的評価との一覧を次の表１に示す。「外形サイズ」については、「構成Ｂ」の寸法を１００とした場合の相対値を示してある。

「構成Ａ」の電流遮断装置の場合には、ヒュージブルリンクの遮断電流の定格値が３００［Ａ］（電流ｉ１の定格値の２倍）になるため、このヒュージブルリンクの仕様とマッチングさせるために、上流側電線２２および下流側電線２３の電線径（断面積）が表１に示すように６０になる。

「構成Ｂ」の電流遮断装置の場合には、ヒュージブルリンクを用いないので、半導体スイッチを用いて遮断する電流ｉ１の定格値（１５０［Ａ］）に合わせて、上流側電線２２および下流側電線２３の電線径を決定する。したがって、表１に示すように電線径（断面積）が３０になる。

「構成Ｃ」の電流遮断装置の場合には、ヒュージブルリンクの遮断電流の定格値が１５０［Ａ］（電流ｉ２の定格値の２倍）になるため、このヒュージブルリンクの仕様とマッチングさせるために、上流側電線２２および下流側電線２３の電線径（断面積）が表１に示すように３０になる。また、第２の電流遮断回路１３の遮断電流は７５［Ａ］であるので、全体の電流ｉ１の定格値（１５０［Ａ］）を考慮しても、電線径（断面積）は３０のままで構わない。

一方、外形サイズについては、ヒュージブルリンクだけを用いる「構成Ａ」の場合が最も小さい値（２０）になる。「構成Ｃ」の電流遮断装置の場合には、ヒュージブルリンクの他に第２の電流遮断回路１３も搭載する必要があるため、外形サイズは、「構成Ａ」と比べて少し大きい値（３０）になる。一方、「構成Ｂ」の電流遮断装置の場合には、大電流（１５０［Ａ］）の通電および遮断を可能にするために、多数の半導体スイッチを並列に接続しなければならず、結果的に外形サイズが非常に大きい値（１００）になってしまうことが判明した。

したがって、表１に示したように、上流側電線２２および下流側電線２３の電線径と、「外形サイズ」とを総合的に評価すると、「構成Ｃ」、すなわち本発明の電流遮断装置１０の顕著な優位性が認められる。すなわち、「構成Ａ」の場合は、上流側電線２２および下流側電線２３の電線径が大きすぎるため、ワイヤハーネスの配索作業性や重量の点で大きく劣ることになる。また、「構成Ｂ」の場合は、搭載する半導体スイッチの個数が増えるだけでなく、十分な放熱空間を確保しなければならないため電流遮断装置自体が大型化し、ワイヤハーネスを配索するために余分な空間の確保が必要になる。

＜変形の可能性＞
図２に示した第２の電流遮断回路１３においては、電流検出部３２が上流側電線２２を流れる電流ｉ１を検出しているが、その他の箇所、例えば下流側電線２３の電流や、流路１６の電流ｉ３を検出しても良い。また、図２の例では複数の半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂを１つの電流遮断制御部３１が共通の制御信号を用いてオンオフ制御しているが、半導体スイッチ回路毎に個別に制御しても良い。また、スイッチング素子１７、１８などのデバイス自体に電流検出機能や過電流遮断機能が内蔵されているような場合には、その機能を利用して電流遮断制御部３１や電流検出部３２を省略することもできる。

ここで、上述した本発明に係る電流遮断装置及びワイヤハーネスの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 所定以上の電流に対して物理的に回路を遮断する第１の電流遮断回路（１２）と、
少なくとも１つの半導体スイッチデバイスを有し、所定以上の電流に対して回路を遮断する第２の電流遮断回路（１３）と、を備え、
前記第１の電流遮断回路（１２）と前記第２の電流遮断回路（１３）とが並列に接続され、
所定の状況下において、前記第１の電流遮断回路（１２）に流れる電流（ｉ２）と、前記第２の電流遮断回路（１３）に流れる電流（ｉ３）との比率が、予め定めた規定値になるように構成されている、
電流遮断装置。

［２］ 前記第１の電流遮断回路（１２）が、車両上に搭載されるワイヤハーネスに用いられるヒュージブルリンクである、
上記［１］に記載の電流遮断装置。

［３］ 前記第２の電流遮断回路の電気抵抗値が、前記第１の電流遮断回路の電気抵抗値及び前記比率に基づいて決定される、
上記［１］又は［２］に記載の電流遮断装置。

［４］ 前記第２の電流遮断回路は、複数組の半導体スイッチデバイス（半導体スイッチ回路１３ａ、１３ｂ）が並列に接続された並列スイッチ回路により構成される、
上記［３］に記載の電流遮断装置。

［５］ 上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の電流遮断装置と、
車両に搭載された発電機と前記電流遮断装置とを接続する第１の電線（上流側電線２２）と、
前記電流遮断装置と前記車両に搭載された負荷またはバッテリーと接続される第２の電線（下流側電線２３）と、を備え、
前記第１の電線の導体の断面積及び前記前記第２の電線の導体の断面積が、前記第１の電流遮断回路における定格遮断電流に応じて決定される、
ワイヤハーネス。

１０ 電流遮断装置
１０ａ，１０ｂ 端子
１１ 分流部
１２ 第１の電流遮断回路
１３ 第２の電流遮断回路
１３ａ，１３ｂ 半導体スイッチ回路
１４ 合流部
１５，１６，１６ａ，１６ｂ 流路
１７，１８ スイッチング素子
２１ オルタネータ
２２ 上流側電線
２３ 下流側電線
２４ 負荷
２５ バッテリー
３１ 電流遮断制御部
３２ 電流検出部

Claims (5)

1. 所定以上の電流に対して物理的に回路を遮断する第１の電流遮断回路と、
   少なくとも１つの半導体スイッチデバイスを有し、所定以上の電流に対して回路を遮断する第２の電流遮断回路と、を備え、
   前記第１の電流遮断回路と前記第２の電流遮断回路とが並列に接続され、
   所定の状況下において、前記第１の電流遮断回路に流れる電流と、前記第２の電流遮断回路に流れる電流との比率が、予め定めた規定値になるように構成されている、
   電流遮断装置。
2. 前記第１の電流遮断回路が、車両上に搭載されるワイヤハーネスに用いられるヒュージブルリンクである、
   請求項１に記載の電流遮断装置。
3. 前記第２の電流遮断回路の電気抵抗値が、前記第１の電流遮断回路の電気抵抗値及び前記比率に基づいて決定される、
   請求項１又は請求項２に記載の電流遮断装置。
4. 前記第２の電流遮断回路は、複数組の半導体スイッチデバイスが並列に接続された並列スイッチ回路により構成される、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電流遮断装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電流遮断装置と、
   車両に搭載された発電機と前記電流遮断装置とを接続する第１の電線と、
   前記電流遮断装置と前記車両に搭載された負荷またはバッテリーと接続される第２の電線と、を備え、
   前記第１の電線の導体の断面積及び前記前記第２の電線の導体の断面積が、前記第１の電流遮断回路における定格遮断電流に応じて決定される、
   ワイヤハーネス。

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