JP2005328632A - 過電流保護方法及び過電流保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の動作状態や雰囲気温度等に影響されることなく、過電流を確実に検出することができるようにする。
【解決手段】マイクロコンピュータ１において所定の手順に基づいて決定された過電流検出しきい値がディジタル・アナログ変換器５を介して比較器１２の一方の入力端子に基準電圧Refとして印加され、差動増幅器１１により出力された検出抵抗器１３における電圧降下と比較されて、検出抵抗器１３の電圧降下が基準電圧Refを越えると、比較器１２から出力される論理値Ｈｉｇｈの信号によりスイッチ制御回路３を介して電源用ＦＥＴ２が非導通とされて過電流の遮断がなされるようになっており、過電流しきい値を適切な値に設定して過電流の確実な検出が可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の電源回路における過電流を検出する装置に係り、特に、過電流検出の信頼性の向上等を図ったものに関する。

従来、この種の回路としては、例えば、負荷電流を検出し、それが予め設定された所定値に達して、しかも、所定時間以上経過した場合に負荷への電流供給を遮断するよう構成されたものが公知・周知となっている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、車両における負荷への電源供給、例えば、ランプや電磁バルブ等に対する電源供給は、これまでは、接続用の配線を介してバッテリーから直接行われるのが通常であった。このような電源供給においては、例えば、電源ラインとグランドとの短絡や、バッテリーの短絡などが生ずると、バッテリーとランプ等との間に設けられているヒューズが溶断され、過電流からの回路の保護が図られるようになっていた。しかし、電源供給を再開するにはヒューズの交換作業が必要であることに加えて、ヒューズ溶断の原因が不明で、その原因箇所が特定できない場合などには、何度もヒューズが溶断されてしまい、復帰性において満足度の低いものであった。

ところが、近年、電子デバイス技術の発展による小型で、大電流を扱え、しかも比較的安価な電力用半導体素子の普及に伴い、従来のバッテリー直結の電源供給に代えて、このような電力半導体素子を用い、ランプ等の負荷への電流供給を制御できるようにした電源回路を介して負荷への電源供給を行う構成が採用されつつある。そして、このような電源回路は、例えば、車両の動作制御のための電子コントロールユニット（ＥＣＵ）内に設けられることが多い。
このような電源回路においては、回路の安全性、信頼性等の観点から先の特許文献１に示されたような負荷の過電流を検知、遮断する機能が必要となる。

特開平２００３−３２４８４１号公報（第２−６頁、図２及び図３）

ところが、車両においては、ＥＣＵ内に設けられた上述のような電源回路と負荷の間を接続するワイヤーハーネスと称される配線の束が設けられ、このワイヤーハーネスを介して接続される負荷は、単純な抵抗負荷のみではないことや、配線経路が多岐にわたると共に複数の負荷が接続される等のため、例えば、ワイヤーハーネスの一部にグランドとの短絡が生じて過電流の状態となった場合に、電流検出によって過電流を判定しようとしても、雰囲気温度や、短絡箇所によるワイヤーハーネスのインピーダンスの変動により過電流の値そのものが異なるために、一つの閾値を基準として過電流か否かを判定する方式では、本来、過電流と判定されて電流供給の遮断がなされるべきところ、それが行われないことも有り得る。したがって、先の特許文献１のような過電流保護回路は、過電流と判断される値がほぼ一定とすることができるものには適用可能であるが、車両の電源回路には不向きである。
また、上記従来装置において、負荷へ流れる電流の検出は、電流検出用の抵抗器を設け、その電圧降下を測定することで行われるようになっているが、既存の抵抗器は、選択できる抵抗値の範囲、大きさが定まっており、負荷のインピーダンス変化や回路条件等を考慮して抵抗器の値を決定しても、必ずしも満足する値のものを得ることができないことがあり、近傍の値の抵抗器を選択するしかなかった。そのため、過電流の際に、設計通りの電圧降下が得られず、過電流と判定されない事態の発生の可能性もあった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、負荷の動作状態や雰囲気温度、さらには、ワイヤーハーネスの長短などに影響されることなく、過電流を確実に検出することができる過電流検出方法及びその装置を提供するものである。
本発明の他の目的は、過電流発生後の復帰性が良好な過電流検出方法及びその装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、過電流判定の基準値の調整が容易な過電流保護装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、電流検出に用いられる抵抗器の値の調整が容易な過電流保護装置を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る過電流保護方法は、
外部からの制御信号に応じて導通・非導通状態とされる半導体素子であって、その一端が電源に、他端が外部負荷の一端に接続されて前記外部負荷への電源供給を可能とする電源用半導体素子を有する電子機器であって、前記外部負荷の数に応じて設けられ、一端が前記外部負荷の他端にそれぞれ接続され、他端がアース側に接続された負荷制御用半導体素子を有し、当該負荷制御用半導体素子の導通・非導通を制御して、前記外部負荷の駆動を制御するよう構成された外部負荷駆動回路が設けられてなる電子機器において、前記外部負荷の過電流状態の発生の有無を検出し、当該検出結果に応じて前記電源用半導体素子の駆動制御を行う過電流保護方法であって、
前記電源用半導体素子を介して前記外部負荷へ供給される電流を検出し、当該検出電流が、電流検出時における前記外部負荷の駆動状態に応じて定められる過電流検出しきい値より大であるか否かを判定し、前記電流検出値が前記過電流検出しきい値より大であると判定された場合に、前記電源用半導体素子を非導通状態とするよう構成されてなるものである。

また、本発明の目的を達成するため、本発明に係る過電流保護装置は、
外部からの制御信号に応じて導通・非導通状態とされる半導体素子であって、その一端が電源に、他端が外部負荷端に接続されて前記外部負荷への電源供給を可能とする電源用半導体素子を有する電子機器であって、前記外部負荷の数に応じて設けられ、一端が前記外部負荷の他端にそれぞれ接続され、他端がアース側に接続された負荷制御用半導体素子を有し、当該負荷制御用半導体素子の導通・非導通を制御して、前記外部負荷の駆動を制御するよう構成された外部負荷駆動回路を有してなる電子機器に設けられ、前記外部負荷の過電流状態の発生の有無を検出し、当該検出結果に応じて前記電源用半導体素子の駆動制御を行う過電流保護装置であって、
当該過電流保護装置は、前記電源用半導体素子を介して前記外部負荷へ供給される電流を検出し、当該検出電流が、電流検出時における前記外部負荷の駆動状態に応じて定められる過電流検出しきい値より大であるか否かを判定し、前記電流検出値が前記過電流検出しきい値より大であると判定された場合に、前記電源用半導体素子を非導通状態とするよう構成されてなるものである。

本発明によれば、過電流判定の基準を実際の負荷の動作状況等に応じて変更可能としたので、負荷の動作状態や雰囲気温度、さらには、ワイヤーハーネスの長短などに影響されることなく、過電流を確実に検出することができるという効果を奏するものである。
また、復帰の可能性の有無を判定するようにし、復帰の可能性有りと判定される場合には、電源供給を継続するようにしたので、システムの動作に致命的な影響を与えるような事がない一時的な過電流が生じても、従来と異なり、システム動作が即座に完全に停止されるようなことがなく、復帰性の良好なシステムを提供することができるという効果を奏するものである。
さらに、回路基板に導電性部材で形成したパターンを電流検出用の抵抗器として用いることで、過電流検出の際の基準設定が、従来に比して容易となると共に高い精度で可能となることに加えて、通常の抵抗器を実装する場合に比して実装面積が少なくて済み、装置の小型化を図ることができるという効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図１１を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における過電流保護装置の第１の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における過電流保護装置は、車両の動作制御を行う一般にＥＣＵと称される電子制御ユニット内に実現されたものである。すなわち、車両の様々な負荷への電源供給が後述するようにＥＣＵ内に設けられた回路を介して行われる構成であることが前提であり、本発明の実施の形態における過電流保護装置は、そのような構成に適用された例である。

以下、具体的に説明すれば、本発明の実施の形態における過電流保護装置Ｓ１は、車両の動作制御を行う電子制御ユニット１０１内に設けられており、後述するような過電流検出処理等を行う公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図１においては「ＣＰＵ」と表記）１と、通電スイッチとしての電源用電界効果トランジスタ（以下、「電源用ＦＥＴ」と言う）２と、マイクロコンピュータ１からの制御信号に応じて電源用電界効果トランジスタ２を導通（オン）又は非導通（オフ）状態に制御するスイッチ制御回路（図１においては「ＳＷ−ＣＯＮＴ」と表記）３と、負荷への供給電流の検出を行う検出回路５１と、比較回路５２と、温度センサ７と、不揮発性メモリ（図１においては「ＭＥＭ」と表記）８とを有して構成されたものとなっている。
また、この電子機器としての電子制御ユニット１０１内には、マイクロコンピュータ１の制御信号に応じて外部負荷１０−１〜１０−ｎの駆動を制御する外部負荷駆動回路９が設けられている。
なお、図１においては、電子制御ユニット１０１が本来の車両の動作制御を行うために必要とされる回路等の構成要素については、説明を簡潔にして理解を容易にするために図示を省略してある。

まず、電源用ＦＥＴ２は、ドレイン（又はソース）の一方が図示されない電源、すなわち、具体的には、車両バッテリーに接続される一方、ソース（又はドレイン）は、後述する検出回路５１を構成する検出抵抗器１３を介して複数の外部負荷１０−１〜１０−ｎへ接続されるものとなっている。
スイッチ制御回路３は、後述する比較回路５２の比較器１２から出力される過電流検出の際の信号とマイクロコンピュータ１からの制御信号に基づいて、電源用ＦＥＴ２の導通、非導通を制御するようになっているものである。
中央処理部としてのマイクロコンピュータ１は、詳細は後述するが、スイッチ制御回路３や外部負荷駆動回路９の動作制御を行う他、比較回路５２のディジタル・アナログ変換器５の出力電圧の設定制御などを行うものである。なお、このマイクロコンピュータ１は、電子制御ユニット１０１内に設けられ、車両の動作制御を行うための図示されないマイクロコンピュータを兼ねるようにしても良い。

検出回路５１は、差動増幅器１１と、検出抵抗器１３と、アナログ・ディジタル変換器（図１においては、「Ａ／Ｄ」と表記）６とを有してなり、電源用ＦＥＴ２を流れる電流に対応した電圧を検出抵抗器１３における電圧降下として検出、出力するよう構成されているものである。
すなわち、差動増幅器１１の一方の入力端子は、電源用ＦＥＴ２の図示されない電源との接続点に接続される一方、差動増幅器１１の他方の入力端子は、検出抵抗器１３の外部接続負荷１０−１〜１０−ｎとの接続点に接続されたものとなっている。そして、この差動増幅器１１の出力端子は、アナログ・ディジタル変換器６の入力段に接続されて、このアナログ・ディジタル変換器６においてディジタル信号に変換されて、後述するようにマイクロコンピュータ１に読み込まれるようになっている。
ここで、検出抵抗器１３は、電子部品としての一般的な抵抗器に限定される必要はなく、例えば、回路基板上にプリント配線技術により、例えば矩形状に形成された導電性プリントパターンであっても良く、この場合、導電性の部材としては、銅箔やアルミニウム、金、半田等を用いるのが好適である。

比較回路５２は、比較器１２とディジタル・アナログ変換器（図１においては、「Ｄ／Ａ」と表記）５とを有してなり、後述するように過電流の判定を行い、過電流発生の際にスイッチ制御回路３へ対して所定の信号を出力するよう構成されてなるものである。
すなわち、比較器１２の一方の入力端子には、先の差動増幅器１１の出力端子が接続される一方、比較器１２の他方の入力端子は、ディジタル・アナログ変換器５の出力端子に接続されている。そして、このディジタル・アナログ変換器５の入力端子には、マイクロコンピュータ１の所定の出力端子が接続されており、マイクロコンピュータ１からディジタル入力される過電流しきい値がアナログ電圧信号に変換されて、比較器１２の他方の入力端子へ、基準電圧Refとして印加されるようになっている。
そして、比較器１２の出力信号は、スイッチ制御回路３へ入力されるようになっており、マイクロコンピュータ１からのスイッチ制御回路３への制御信号と共に、スイッチ制御回路３の動作制御に供されるようになっている。

温度センサ７は、検出抵抗器１３の近傍の回路基板（図示せず）上に設けられ、検出抵抗器１３の実質的な温度を検出するためのもので、その出力はマイクロコンピュータ１に読み込まれるようになっている。この温度センサ７により検出された温度は、後述するようにマイクロコンピュータ１による過電流検出処理において、検出抵抗器１３による検出電流の温度補正に用いられるものとなっている。
また、不揮発性メモリ８は、後述するマイクロコンピュータ１による過電流保護処理において、過電流の発生したことの記憶や、各種のデータの記憶のためのものである。このような不揮発性メモリ８は、具体的には、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等などが好適である。

外部負荷駆動回路９は、外部負荷１０−１〜１０−ｎとアースとの間に直列接続されるスイッチング素子、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を主たる構成要素としてなるもので、具体的には、外部負荷１０−１〜１０−ｎの数に対応して設けられた負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎがマイクロコンピュータ１からの制御信号に応じてオン・オフされるようになっており、これによって外部負荷１０−１〜１０−ｎへの通電が制御されるようになっているものである。

次に、上記構成において、マイクロコンピュータ１を中心に実行される過電流保護処理の手順について、図２乃至図４を参照しつつ説明する。
まず、正常時、すなわち、マイクロコンピュータ１によって過電流発生と判定されていない状態においては、スイッチ制御回路３によって電源用ＦＥＴ２は導通状態とされており、図示されない電源から外部負荷１０−１〜１０−ｎの通電が電源用ＦＥＴ２を介して行われることとなる。ここで、通電状態とされる外部負荷１０−１〜１０−ｎは、マイクロコンピュータ１によって実行される外部負荷制御処理により、外部負荷駆動回路９を介して適宜選択されるようになっている。

最初に、図２を参照しつつ、過電流保護処理の全体的な手順について説明し、その後、適宜詳細な説明が必要な箇所について、図３以降の図面を参照しつつ説明することとする。
処理が開始されると、マイクロコンピュータ１によりシステムスタートがなされ（図２のステップＳ２０２参照）、過電流検出禁止状態とされる（図２のステップＳ２０４参照）。すなわち、システムスタート直後の電圧の不安定等による誤動作防止の観点から、アナログ・ディジタル変換器６を介した検出回路５１の出力のマイクロコンピュータ１への取り込みを禁止し、誤った判定がなされないようにされる。

次いで、マイクロコンピュータ１からの制御信号によって外部負荷駆動回路９の全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎがオン状態とされ、全ての外部負荷１０−１〜１０−ｎが通電状態とされた場合における電流検出値がマイクロコンピュータ１の所定の記憶領域に確保された全ＯＮレジスタ（図示せず）に記憶されることとなる（図２のステップＳ２０６参照）。ここで、電流検出値は、検出抵抗器１３において生ずる電圧降下の値として差動増幅器１１から出力され、次いで、アナログ・ディジタル変換器６でディジタル値に変換されてマイクロコンピュータ１へ読み込まれ、マイクロコンピュータ１によって、検出抵抗器１３の抵抗値と検出された電圧降下との関係から求められる電流値である。

次に、先のステップＳ２０６で全ＯＮレジスタに記憶された値が、予め定められている設定下限値より大であるか否かの判定が行われ（図２のステップＳ２０８参照）、全ＯＮレジスタの値が設定下限値より大であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、全ＯＮレジスタの値が過電流検出のしきい値の初期値として設定されて（図２のステップＳ２１２参照）、ステップＳ２１４の処理へ進むこととなる。ここで、設定下限値は、外部負荷駆動回路９の全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎがオン状態とされた場合に、電源用ＦＥＴ２を通して外部負荷１０−１〜１０−ｎへ流れる負荷電流の下限値として予め設定された値である。負荷電流は、雰囲気温度や負荷の動作状態によって変動するものであるが、雰囲気温度や外部負荷が極端な状態になければ、平均的な変動の範囲が実験やシュミレーションによって求められるので、そのようなデータを基に、設定下限値を求めることが可能であり、また、そのようにして設定するのが好適である。
このような設定下限値を用いるのは、外部要因によるノイズの影響や、外部負荷１０−１〜１０−ｎに誘導性のものがある場合に発生するノイズ等を考慮したためである。

一方、ステップＳ２０８において、全ＯＮレジスタの値は設定下限値より大ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、設定下限値が過電流検出のしきい値の初期値として設定され（図２のステップＳ２１０参照）、ステップＳ２１４の処理へ進むこととなる。ここで、過電流検出のしきい値の設定は、マイクロコンピュータ１からディジタル・アナログ変換器５を介して、比較器１２の一方の入力端子にしきい値に対応する基準電圧Ｒｅｆが印加されることを意味する。
ステップＳ２１４においては、過電流検出が開始され、それに伴いシステムの初期化が実行されることとなる（図２のステップＳ２１６参照）。ここで、システムの初期化は、過電流保護装置Ｓ１のみの初期化ではなく、過電流保護装置Ｓ１を含む電子制御ユニット１０１全体としての初期化である。
以上、このステップＳ２１６までが、全体の処理手順の中の初期化段階のルーチン、すなわち、いわば初期化ルーチンと称することのできる部分である。

次に、上述の初期化ルーチンを経て、いわば通常ルーチンへ進むこととなり、その最初の処理として、外部負荷１０−１〜１０−ｎの駆動状態に応じた過電流検出しきい値の設定処理が行われる（図２のステップＳ２１８参照）。なお、この過電流検出しきい値の設定処理の具体的な手順については、図３を参照しつつ後述する。
次いで、検出回路５１によって検出された電流値（電流検出値）がステップＳ２１８で設定された過電流検出しきい値より大であるか否かの判定が行われ（図２のステップＳ２２２参照）、電流検出値が過電流検出しきい値より大であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ２２４の処理へ進む一方、電流検出値が過電流検出しきい値より大でなないと判定された場合（ＮＯの場合）には、過電流は生じておらず、システム全体が正常な動作状態であるとして、システムの通常動作が維持され（図２のステップＳ２２０参照）、先のステップＳ２１８の処理から再度繰り返されることとなる。

次に、ステップＳ２２４においては、ステップＳ２２２において電流検出値が過電流検出しきい値より大であると判定されたこと、すなわち、換言すれば、過電流が検出されたことに対応して、マイクロコンピュータ１からの制御信号に応じてスイッチ制御回路３によって電源用ＦＥＴ２がオフ状態とされて、図示されない電源から外部負荷１０−１〜１０−ｎへの電流供給が遮断されることとなる。
そして、過電流が発生したことが、不揮発性メモリ８に記憶され（図２のステップＳ２２６参照）、次いで、復帰の可能性の有無が判定されることとなる（図２のステップＳ２２８参照）。ここで、復帰の可能性の有無の判定基準は、外部負荷１０−１〜１０−ｎの具体的な特性等を考慮して選定されるべきもので、一義的には定められず、また、特定の判定基準に限定される必要はないものである。ここで、基本的な判定基準の例を挙げれば、電源用ＦＥＴ２をオン状態として過電流が再度発生するか否かを判定し、過電流が再度発生しない場合は、復帰の可能性有りとすることが考えられる。また、復帰しても過電流が比較的短時間で複数回発生するような場合や、所定時間以上過電流が継続するような場合には、復帰の可能性無しと判定する等を判定基準とすることが考えられる。

そして、ステップＳ２２８において、復帰の可能性有りと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電源用ＦＥＴ２がスイッチ制御回路３により再びオン状態とされ（図２のステップＳ２３２参照）、先のステップＳ２２０の処理へ進むこととなる。
一方、ステップＳ２２８において、復帰の可能性無しと判定された場合（ＮＯの場合）には、電源用ＦＥＴ２がオフ状態とされたままでシステムの動作状態が維持されることとなる。

次に、先のステップＳ２１８の過電流検出しきい値の設定処理の具体的手順について、図３を参照しつつ説明する。
最初に、外部負荷駆動回路９においていずれかの負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎがオン、又は、オフとされるタイミングであるか否かが判定され（図３のステップＳ３０２参照）、オン又オフのタイミングであると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、以下に説明するようにして過電流検出しきい値の決定（変更）が行われる一方、オン又はオフのタイミングではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、過電流検出しきい値の決定は行われず、先の図２で説明した次のステップＳ２２２の処理へ進むこととなる。

ステップＳ３０４においては、外部負荷駆動回路９の負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの内、この時点でオン状態とされているものについて、それぞれを流れる電流の最大値（電流ＭＡＸ値）の合計が算出される。
ここで、各々の負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎにおける電流ＭＡＸ値は、例えば、動作する外部負荷が常に決まっており、しかも、そこに流れる電流値が明らかであるような場合には、その電流値に予め定めた温度補正等の補正を施して電流ＭＡＸ値とし、不揮発性メモリ８に記憶しておき、これを読み出して用いるようにすると良い。
しかしながら、外部負荷１０−１〜１０−ｎの電流値が計算では一義的に求められない場合や経年変化等によって変動要素が大きい場合等においては、実測値を基にいわゆる学習処理によって電流ＭＡＸ値を求めるようにするのが好適である。この学習処理により電流ＭＡＸ値を求める処理手順については後述することとする。

次に、ステップＳ３０６においては、この時点でオン状態又はオフ状態とされる外部負荷駆動回路９の負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの電流ＭＡＸ値と、そのオン又はオフ直前の電流ＭＡＸ値合計との加減算が行われる。
すなわち、負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの中で新たにオン状態とされるものがある場合、そのオン状態とされる負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの電流ＭＡＸ値を、直前の電流ＭＡＸ値合計、すなわち、ステップＳ３０４で算出された電流ＭＡＸ値合計に加算し、電流ＭＡＸ値合計の更新を行う。また、負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの中で新たにオフ状態とされるものがある場合、直前の電流ＭＡＸ値合計からそのオフ状態とされる負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの電流ＭＡＸ値を減算し、電流ＭＡＸ値合計の更新を行う。

次いで、上述のようにして新たに求められた電流ＭＡＸ値合計が過電流検出しきい値よりも大であるか否かが判定され（図３のステップＳ３０８参照）、電流ＭＡＸ値合計が過電流検出しきい値よりも大であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、過電流検出しきい値が適切ではないことを意味するため、過電流検出しきい値の引き上げが行われる（図３のステップＳ３１０参照）。ここで、この過電流検出しきい値の引き上げの仕方は、特定の方法などに限定される必要はなく、所望に応じて種々選択されるべきものである。
かかる過電流検出しきい値の引き上げの仕方として具体例を挙げれば、例えば、複数の過電流検出しきい値を予め定めて、不揮発性メモリ８などの記憶素子に記憶しておき、このステップＳ３１０又は後述するステップＳ３１８で昇順に一つ読み込むようにしておき、以下説明する処理において適正な設定値であるか否かが定まるようにすることが考えられる。また、電流ＭＡＸ値合計と過電流検出しきい値との差に応じて新たな過電流検出しきい値を設定する式を定めておき、この式を用いて演算算出するようにしても好適である。

上述のようにして過電流検出しきい値の引き上げがなされた後は、電流ＭＡＸ値合計がこの新たに設定された過電流検出しきい値より大であるか否かの判定が再び行われ（図３のステップＳ３１２参照）、電流ＭＡＸ値合計が新たな過電流検出しきい値より大であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、再び先のステップＳ３１０が実行されることとなる一方、電流ＭＡＸ値合計が新たな過電流検出しきい値より大ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、適正な過電流検出しきい値が設定されたとして、ステップＳ２０９の一連のサブルーチン処理が終了し、先に述べたステップＳ２２２の処理へ進むこととなる。

一方、先のステップＳ３０８において、電流ＭＡＸ値合計が過電流検出しきい値よりも大ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、過電流検出しきい値の引き下げが行われる（図３のステップＳ３１４参照）。なお、ここで、過電流検出しきい値の引き上げの仕方は、特定の方法に限定される必要はないが、例えば、複数の過電流しきい値を予め定めて、不揮発性メモリ８などの記憶素子に記憶しておき、その値を降順に一つづつ読み込むような方法が考えられる。
次いで、新たな過電流検出しきい値が電流ＭＡＸ値合計より大きいか否かの判定が行われ（図３のステップＳ３１６参照）、新たな過電流検出しきい値が電流ＭＡＸ値合計より大ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、引き下げが大きすぎたことを意味するので、逆に過電流検出しきい値の引き上げが先のステップＳ３１０の処理と同様に行われて（図３のステップＳ３１８参照）、ステップＳ２０９の一連のサブルーチン処理が終了し、先に述べたステップＳ２２２の処理へ進むこととなる。
また、ステップＳ３１６において、新たな過電流検出しきい値が電流ＭＡＸ値合計より大と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、未だ過電流検出しきい値が大きすぎることを意味することから、再び先のステップＳ３１４へ戻り、ステップＳ３１６で新たな過電流検出しきい値が電流ＭＡＸ値合計より大ではないと判定されるまで一連の処理が繰り返されることとなる。

次に、電流ＭＡＸ値をいわゆる学習処理により決定する場合の処理手順について、図４を参照しつつ説明する。
この学習処理は、先に図２を参照しつつ説明した過電流保護処理の初期化ルーチンにおいて実行されるのが好適であり、図４はその場合の処理手順の例を示すものである。
まず、図２で説明したステップＳ２０４の処理が実行された後、学習処理の最初のステップであるステップＳ４０２が実行されることとなる。すなわち、外部負荷駆動回路９の全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎがオフ状態、換言すれば、全ての外部負荷１０−１〜１０−ｎが非駆動状態とされる。
次いで、負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの一つがオン状態とされ（図４のステップＳ４０４参照）、そのオン状態の負荷制御用電界効果トランジスタを流れる電流、換言すれば、検出抵抗器１３を流れる電流が検出される（図４のステップＳ４０６参照）。
すなわち、具体的には、まず、検出抵抗器１３における電圧降下の大きさが、アナログ・ディジタル変換器６を介してマイクロコンピュータ１に読み込まれる。次いで、予めマイクロコンピュータ１の記憶領域又は不揮発性メモリ８等に記憶されている検出抵抗器１３の例えば、常温（基準温度）における抵抗値と上述のように読み込まれた電圧値とから検出抵抗器１３に流れる電流が算出され、先のオン状態の負荷制御用電界効果トランジスタの電流値とされる。

次に、温度補正が施された電流ＭＡＸ値の算出が行われる（図４のステップＳ４０８参照）。
すなわち、先のステップＳ４０６で算出された電流値は、検出抵抗器１３が基準となる温度、例えば、常温にあるとして算出されたものである。一方、検出抵抗器１３の抵抗値は温度係数を有しており、検出抵抗器１３の温度によってその抵抗値が変化する。したがって、検出抵抗器１３の実際の温度における電流値を、温度センサ７により得られた実際の温度と検出抵抗器１３の温度係数とから算出し、その算出値が電流ＭＡＸ値とされることとなる。
この演算算出された電流ＭＡＸ値は、先のステップＳ４０６においてオン状態とされた負荷制御用ＦＥＴの電流ＭＡＸ値として、不揮発性メモリ８に記憶され（図４のステップＳ４１０参照）、全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎについて電流ＭＡＸ値が求められたか否かが判定されることとなる（図４のステップＳ４１２参照）。

そして、ステップＳ４１２において、未だ全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎについて電流ＭＡＸ値が求められていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの内、まだ、電流ＭＡＸ値が決定されていない負荷制御用電界効果トランジスタの一つが選択され（図４のステップＳ４１４参照）、先のステップＳ４０４以降の処理が繰り返されることとなる。

一方、ステップＳ４１２において、全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎについて電流ＭＡＸ値が求められたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、全ての負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎがオン状態とされて全ての外部負荷１０−１〜１０−ｎが通電状態とされた場合における電流検出値がマイクロコンピュータ１の所定の記憶領域に確保された全ＯＮレジスタ（図示せず）に記憶されることとなる（図４のステップＳ２０６参照）。
次いで、不揮発性メモリ８に記憶された負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの各々の電流ＭＡＸ値の合計が算出される（図４のステップＳ４１６参照）。そして、電流ＭＡＸ値の合計値から、先に全ＯＮレジスターに記憶された電流値（図４のステップＳ２０６参照）が減算され、その値が所定値より小さいか否かが判定されることとなる（図４のステップＳ４１８参照）。

ステップＳ４１８において、電流ＭＡＸ値の合計値から全ＯＮレジスターの電流値を減算した値が所定値より小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電流ＭＡＸ値の学習が正常になされたとされて（図４のステップＳ４２６参照）、図２のステップＳ２０６の処理へ進むこととなる。
一方、ステップＳ４１８において、電流ＭＡＸ値の合計値から全ＯＮレジスターの電流値を減算した値が所定値より小さくないと判定された場合（ＮＯの場合）には、電流ＭＡＸ値の学習が未だ不十分であることを意味するので、ステップＳ４０２〜Ｓ４２２のループを所定回数通過したか否かが判定されることとなる（図４のステップＳ４２０参照）。

そして、ステップＳ４２０において、ループを所定回数通過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、何らかの原因により電流ＭＡＸ値の学習値が得られない状態であるので、各々の負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎについて予め定めた電流ＭＡＸ値の初期値が不揮発性メモリ８に記憶され（図４のステップＳ４２４参照）、図２のステップＳ２０６の処理へ進むこととなる。ここで、電流ＭＡＸ値の初期値としては、例えば、負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎの定格電流などを用いるのが好適である。
また、ステップＳ４２０において、ループを所定回数通過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、不揮発性メモリ８に記憶されている各々の電流ＭＡＸ値が消去され（図４のステップＳ４２２参照）、先のステップＳ４０２へ戻り、一連の学習処理が再び繰り返されることとなる。

なお、上述した構成例においては、比較器１２において、過電流の発生の有無を判定するようにしたが、差動増幅器１１の出力電圧を基にマイクロコンピュータ１内で過電流発生の有無を判定し、マイクロコンピュータ１からの制御信号によりスイッチ制御回路３を介して電源用ＦＥＴ２による電流供給を遮断するようにしても勿論良いものである。
また、上述した構成例における電源用ＦＥＴ２は、電界効果トランジスタに限定される必要はなく、パワーＭＯＳ−ＦＥＴやＭ、ＮＰＮ又はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ、さらには、サイリスタ等を用いるようにしても良いものである。
さらに、上述した構成例は、電源ラインが一系統である場合の例を示したが、複数系統ある場合に、それぞれの系統毎に過電流保護装置Ｓ１が構成されるようにしても勿論良いものである。

次に、過電流保護装置の第２の構成例について、図５乃至図１１を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の構成例における過電流保護装置Ｓ２は、特に、過電流発生とされる検出電圧のレベル調整が容易となるように過電流検出回路２２を構成した点に特徴を有するものである。
この過電流保護装置Ｓ２は、図１に示された構成例と同様に、車両の動作制御を行う電子制御ユニット１０１内に設けられのが好適であり、後述するような過電流保護処理等を行う公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図５においては「ＣＰＵ」と表記）１と、通電スイッチとしての電源用ＦＥＴ２と、マイクロコンピュータ１からの制御信号に応じて電源用ＦＥＴ２を導通又は非導通状態に制御する制御回路（図５においては「ＣＯＮＴ」と表記）２１と、負荷電流の過電流状態の検出を行う過電流検出回路２２とを有して構成されたものとなっている。

また、この電子制御ユニット１０１内には、マイクロコンピュータ１の制御信号に応じて外部負荷１０−１〜１０−ｎの駆動を制御する外部負荷駆動回路９Ｂが設けられている。
なお、図５においては、電子制御ユニット１０１が本来の車両の動作制御を行うために必要とされる回路等の構成要素については、説明を簡潔にして理解を容易にするために図示を省略してある。

まず、この構成例における電源用ＦＥＴ２には、特に、ＮチャンネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴが用いられており、そのドレインが図示されない車両バッテリーに接続される一方、ソースは、後述する過電流検出回路２２を構成する検出抵抗器１３ａ，１３ｂを介して複数の外部負荷１０−１〜１０−ｎへ接続されるものとなっている。
マイクロコンピュータ１は、詳細は後述するが、制御回路２１や外部負荷駆動回路９Ｂの動作制御などを行うものである。なお、このマイクロコンピュータ１は、電子制御ユニット１０１内に設けられ車両の動作制御を行うための図示されないマイクロコンピュータを兼ねるようにしても良い。
なお、この構成例における外部負荷駆動回路９Ｂは、負荷制御用ＦＥＴ１４−１〜１４−ｎとしてＮチャンネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴを用いたものとなっているが、その基本的な回路構成や動作は、図１における外部負荷駆動回路９と同一のものである。

過電流検出回路２２は、抵抗検出部２２Ａと判定部２２Ｂとに大別されてなるものである。
抵抗検出部２２Ａは、電流に応じた電圧降下を得るための複数の抵抗体（素子）からなるもので、まず、電源用ＦＥＴ２ソースと外部負荷１０−１〜１０−ｎとの間において、検出抵抗器としての第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂが直列接続されて設けられている。
この第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂは、抵抗検出部２２Ａが形成される回路基板（図示せず）上にいわゆるプリントパターン技術により形成されたものである。このような抵抗体を用いるのは、抵抗値の選択範囲が定まっている通常の抵抗器では得られない所望の抵抗値を実現し、過電流検出のしきい値設定を容易にするためである。
なお、第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂの抵抗値は、その幅、長さ、さらには、銅箔の厚みを種々組み合わせて、所望の抵抗値とすることができることは公知・周知の通りであり、第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂの抵抗値はそのように設定されるものである。また、銅箔に変えてアルミニウムや金、半田等の材料を用いたものとしても良い。

また、検出抵抗部２２Ａには、第１の電流制限用抵抗器２３ａが、電源用ＦＥＴ２のドレインに一端が、後述する判定部２２Ｂに他端が、それぞれ接続されるうようにして設けられている。
この抵抗検出部２２Ａが形成される回路基板（図示せず）には、過電流装置の最終調整の段階、例えば、製造メーカにおける出荷直前の調整段階において、過電流検出のしきい値を好ましい値に設定できるように抵抗器の半田付けの位置を選択できるように三箇所の調整抵抗取付部２４ａ〜２４ｃが形成されている。すなわち、過電流保護装置Ｓ２に接続される外部負荷１０−１〜１０−ｎ等を考慮して、第１乃至第３の調整抵抗取付部２４ａ〜２４ｃのいずれかの箇所に第２の電流制限用抵抗器（図示せず）が半田付けできるようになっている。

この構成例では、第１の調整抵抗取付部２４ａの一端が電源用ＦＥＴ２のソースと第１の銅箔パターン抵抗体１３ａとの接続点に、第２の調整抵抗取付部２４ｂの一端が第１の銅箔パターン抵抗体１３ａと第２の銅箔パターン抵抗体１３ｂとの接続点に、第３の調整抵抗取付部２４ｃの一端が第２の銅箔パターン抵抗体１３ｂの他端に、それぞれ接続される一方、第１乃至第３の調整抵抗取付部２４ａ〜２４ｃの他端は、共に後述する判定部２２Ｂに接続されたものとなっている。

判定部２２Ｂは、上述した抵抗検出部２２Ａからの電圧と過電流しきい値との比較を行い、比較の結果、過電流発生と判定された場合に所定の信号をマイクロコンピュータ１へ出力するよう構成されてなるものである。
図６には、判定部２２Ｂの具体回路構成例が示されており、以下、同図を参照しつつこの具体回路構成例について説明する。
この判定部２２Ｂは、二つの演算増幅器３１，３２とタイマ回路（図６においては「ＤＥＬＡＹ」と表記）３３とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
まず、第１の演算増幅器３１を中心とした部分は、次述するように減算回路が構成されたものとなっている。
すなわち、第１の演算増幅器３１の非反転入力端子には、減算回路用第１の抵抗器３４ａの一端及び減算回路用第３の抵抗器３４ｃの一端が接続されており、減算回路用第１の抵抗器３４ａの他端は、先の第１の電流制限用抵抗器２３ａの一端に、減算回路用第３の抵抗器３４ｃの他端は、アースに、それぞれ接続されたものとなっている。

また、第１の演算増幅器３１の反転入力端子には、減算回路用第２の抵抗器３４ｂの一端及び減算回路用第４の抵抗器３４ｄの一端が接続されており、減算回路用第２の抵抗器３４ｂの他端は、第２の電流制限抵抗器２３ｂの一端に、減算回路用第４の抵抗器３４ｄの他端は、第１の演算増幅器３１の出力端子に、それぞれ接続されたものとなっている。
そして、第１の演算増幅器３１の出力端子は、比較器用第１の抵抗器３５ａを介して第２の演算増幅器３２の非反転入力端子に接続されている。
かかる構成の減算回路においては、第１の演算増幅器３１の非反転入力端子に印加された電圧と、反転入力端子に印加された電圧の差分、換言すれば、第１の銅箔パターン抵抗体１３ａにおける電圧降下が出力されるようになっている。
なお、この回路構成例においては、第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂの相互の接続点に第２の電流制限用抵抗器２３ｂが接続された例が示されている。

第２の演算増幅器３２は比較器用第１及び第２の抵抗器３５ａ，３５ｂと共に比較器を構成するものとなっており、その反転入力端子には、比較器用第２の抵抗器３５ｂを介して、過電流発生の判定基準となる過電流しきい値としての所定のしきい値電圧Ｖthが、図示されない電圧発生回路から印加されるようになっている。
そして、この第２の演算増幅器３２は、その非反転入力端子へ第１の演算増幅器３１から印加された電圧と、しきい値電圧Ｖthの大小に応じて後述するような電圧信号を出力するようになっている。

タイマ回路３３は、例えば、論理値Ｌｏｗに相当する入力信号が所定時間ｔｄの間入力された場合に、その入力信号の印加時点から時間ｔｄ後に、論理値Ｈｉｇｈに相当する信号を出力する公知・周知の構成を有してなるものである。
なお、説明の便宜上、第１の演算増幅器３１の出力電圧をＶａ、第２の演算増幅器３２の出力電圧をＶｂ、そして、タイマ回路３３の出力電圧をＶｃとする。
制御回路２１は、上述した過電流検出回路２２から過電流が検出された際に出力される信号及びマイクロコンピュータ１からの制御信号に基づいて、電源用ＦＥＴ２の導通、非導通を制御するよう構成されてなるものである。

次に、かかる構成における過電流保護装置Ｓ２の動作について、図７乃至図１０を参照しつつ説明する。
ここで、図７は、この第２の実施例における過電流保護装置Ｓ２の動作の流れを示したフローチャートであり、この過電流保護装置Ｓ２の動作について同図を参照すると共に、正常時、過電流発生時及びノイズ混入時の主要部における波形についてそれぞれ示された図８乃至図１０を適宜参照しつつ以下説明することとする。
まず、図示されない車両のイグニッションスイッチがオン（閉成状態）とされることで装置が始動し、制御回路２１により電源用ＦＥＴ２が導通状態とされる。これと同時に、マイクロコンピュータ１による外部負荷駆動回路９Ｂを介しての外部負荷１０−１〜１０−ｎの制御が開始され、外部負荷１０−１〜１０−ｎへ適宜負荷電流の通電がなされることとなる。

そして、電源用ＦＥＴ２の導通に伴い、第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂに電圧降下が生ずるが、図６に示された構成の場合には、第１の銅箔パターン抵抗体１３ａにおける電圧降下に相当する電圧が過電流検出回路２２において第１の演算増幅器３１から検出電圧Ｖａとして出力され、しきい値電圧Ｖｔｈを越えるか否かが判定されることとなる（図７のステップＳ５０２参照）。
ここで、検出電圧Ｖａがしきい値電圧Ｖｔｈを越えていないと判定された場合（ＮＯの場合）、すなわち、換言すれば、外部負荷１０−１〜１０−ｎへの電源供給が正常である場合の過電流検出回路２２におけるＶａ、Ｖｂ及びＶｃ並びに電源用ＦＥＴ２を流れる電流Ｉについて、図８（Ａ）乃至図８（Ｄ）を参照しつつ説明する。
図８において、「メインリレーＯＮ」は、図示されないイグニッションキーのオンに連動してオンとなる電源ラインに設けられたリレーであり（図示せず）、このリレーのオンと共に、電源用ＦＥＴ２が導通するものとする。

電源用ＦＥＴ２の導通に伴い、第１及び第２の銅箔パターン抵抗体１３ａ，１３ｂに適切な大きさの電流Ｉが流れ（図８（Ｄ）参照）、電圧降下が生じ、それに相当する電圧が第１の演算増幅器３１から検出電圧Ｖａとして出力されるが、電源ラインの短絡等が生じていない正常な動作状態においては、この電圧Ｖａは、しきい値電圧Ｖthを下回るものとなる（図８（Ａ）参照）。
そして、第２の演算増幅器３２においては、非反転入力端子の電圧Ｖａが反転入力端子のしきい値電圧Ｖthを下回ることとなるため、出力電圧Ｖｂは論理値Ｌｏｗに相当する電圧となる（図８（Ｂ）参照）。タイマ回路３３は、第２の演算増幅器３２から所定時間ｔｄの間、論理値Ｈｉｇｈに相当する信号が出力された場合に、論理値Ｈｉｇｈの信号を出力するようになっているため、このように第２の演算増幅器３２の出力が論理値Ｌｏｗに維持される状態においては、タイマ回路３３の出力は、過電流が発生していないとして論理値Ｌｏｗの状態となる（図８（Ｃ）参照）。
その結果、外部負荷１０−１〜１０−ｎは、マイクロコンピュータ１からの制御に応じてオン・オフされる通常動作が継続されることとなる（図７のステップＳ５０４参照）。

次に、図７のステップＳ５０２において、検出電圧Ｖａがしきい値電圧Ｖｔｈを越えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）、すなわち、換言すれば、電源ラインの短絡等による過電流が発生した場合の動作について、図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）を参照しつつ説明する。
検出電圧Ｖａがしきい値電圧Ｖｔｈを越える（図９（Ａ）参照）ことで、第２の演算増幅器３２の出力は、論理値Ｈｉｇｈに相当する電圧となり（図９（Ｂ）参照）、これに伴い、タイマ回路３３のタイマが始動されることとなる（図７のステップＳ５０６参照）。

そして、タイマ始動時から所定時間ｔｄの間、第２の演算増幅器３２の出力が論理値Ｈｉｇｈである場合、すなわち、換言すれば、過電流状態が継続した場合（図７のステップＳ５０８において、ＹＥＳの場合に対応）には、タイマ回路３３から論理値Ｈｉｇｈに相当する信号が出力されることとなる（図９（Ｃ参照））。すなわち、過電流状態と判定されることとなる（図７のステップＳ５１０参照）。そして、タイマ回路３３からの論理値Ｈｉｇｈの信号が制御回路２１に入力されることで、制御回路２１によって電源用ＦＥＴ２がオフとされて過電流が遮断されることとなる（図７のステップＳ５１２及び図９（Ｄ）参照）。

次に、電源ラインにタイマ回路３３の遅延時間ｔｄより短いノイズが混入して、一時的に，過電流が流れた場合の動作について、図１０（Ａ）乃至図１０（Ｄ）を参照しつつ説明する。
電源用ＦＥＴ２がオンとされて外部負荷１０−１〜１０−ｎへ適宜負荷電流が供給されている状態において、比較的短時間の間だけ、検出電圧Ｖａがしきい値電圧Ｖthを越えるような過電流状態が生ずると（図１０（Ａ）及び図１０（Ｄ）参照）、第２の演算増幅器３２の出力電圧Ｖｂは論理値Ｈｉｇｈに相当する電圧となり、同時にタイマ回路３３のタイマが始動されることとなる（図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）参照）。

しかし、検出電圧Ｖａがしきい値電圧Ｖthを越える時間が遅延時間ｔｄより短い時間で終了すると、第２の演算増幅器３２の出力は、論理値Ｌｏｗの状態に戻ることとなる（図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｄ）参照）。そして、タイマ回路３３においては、タイマ始動後、所定時間ｔｄ経過した時点で第２の演算増幅器３２の出力が論理値Ｈｉｇｈの状態に維持されていないため、タイマ回路３３の出力は論理値Ｈｉｇｈとなることなく論理値Ｌｏｗの状態が維持されることとなる（図１０（Ｃ）参照）。
したがって、電源用ＦＥＴ２がオフとされることなく負荷電流の供給が継続されることとなる。

なお、上述した構成例においては、検出電圧Ｖａとしきい値電圧Ｖthとの比較、判定を第２の演算増幅器３２を用いて行うようにしたが、検出電圧Ｖａをディジタル変換してマイクロコンピュータ１に読み込むようにし、マイクロコンピュータ１により図７のステップＳ５０２以降が実行されるようにして、マイクロコンピュータ１からの制御信号によって制御回路２１を介して電源用ＦＥＴ２のオン・オフがなされるようにしても良い。

また、上述した構成例においては、電源用ＦＥＴ２としてＮチャンネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴを用いたが、勿論これに限定される必要はなく、例えばＰチャンネルパワーＭＯＳ−ＦＥＴの他、ＮＰＮ又はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ、さらには、サイリスタ等を用いるようにしても良いものである。
さらに、外部負荷１０−１〜１０−ｎは、ランプやリレーなどを想定しているが、勿論これらに限定される必要はなく、他にに、燃料噴射ポンプの電気部品や、他の電気部品、電気回路であっても良いものである。

またさらに、上述した構成例は、電源ラインが一系統である場合の例を示したが、複数系統ある場合に、それぞれの系統毎に過電流保護装置Ｓ２が構成されるようにしても勿論良いものである。なお、図５に示された構成例における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
図１１には、電源ラインが２系統ある場合の構成例が示されており、以下、同図を参照しつつこの構成例について説明する。
同図において、便宜的に外部負荷１０−１〜１０−ｎが一つの電源系統を、外部負荷１０Ｂ−１〜１０Ｂ−ｎがもう一つの電源系統を形成しているものとする。

そして、それぞれの電源系統で上述したような過電流検出が可能なように、回路が構成されている。なお、この構成例では、マイクロコンピュータ１は、２つの電源系統に対して共通となっており、他の過電流検出回路２２や制御回路２１が電源系統に応じて設けられたものとなっている。
かかる構成における動作は、先に説明したものと基本的に同一であるので、ここでの詳細な説明は省略することとする。

上述の第２の構成例における過電流保護装置は、次述するように総括することができるものである。
外部からの制御信号に応じて導通・非導通状態とされる半導体素子であって、その一端が電源に、他端が外部負荷端に接続されて前記外部負荷への電源供給を可能とする電源用半導体素子を有する電子機器であって、前記外部負荷の数に応じて設けられ、一端が前記外部負荷の他端にそれぞれ接続され、他端がアース側に接続された負荷制御用半導体素子を有し、当該負荷制御用半導体素子の導通・非導通を制御して、前記外部負荷の駆動を制御するよう構成された外部負荷駆動回路を有してなる電子機器に設けられ、前記外部負荷の過電流状態の発生の有無を検出し、当該検出結果に応じて前記電源用半導体素子の駆動制御を行う過電流保護装置であって、
当該過電流保護装置は、前記電源用半導体素子と前記外部負荷との間に直列接続された検出抵抗器を有し、当該検出抵抗器の電圧降下を検出することによって、前記電源用半導体素子を介して前記外部負荷へ供給される電流の検出を可能に構成される一方、
前記検出抵抗器は、回路基板上に導電性部材を用いたプリントパターン形成によって設けられたものであることを特徴とする過電流保護装置である。
そして、検出抵抗器は、複数直列に設けられる一方、所望する検出抵抗器の端部から電流制限用抵抗器を介して検出抵抗器の電圧降下の検出を可能とするため、各々の検出抵抗器の端部には、それぞれ前記電流制限用抵抗器を取り付け可能とする調整抵抗取付部が形成されてなる過電流保護装置である。

なお、本発明の実施の形態においては、電子機器として、車両の動作制御を行う電子制御ユニットの例を挙げたが、勿論これに限定される必要はなく、他の電子機器にも同様に適用できることは勿論である。

本発明の実施の形態における過電流保護装置の構成例を示す構成図である。 図１に示された過電流保護装置のマイクロコンピュータにおいて実行される過電流保護処理の全体の手順を示すメインフローチャートである。 図１に示された過電流保護装置のマイクロコンピュータにおいて実行される過電流検出しきい値設定処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図１に示された過電流保護装置のマイクロコンピュータにおいて実行される電流ＭＡＸ値の学習処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態における過電流保護装置の第２の構成例を示す構成図である。 図５に示された過電流検出回路の具体回路構成例を示す回路図である。 図５に示された過電流保護装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図５に示された過電流保護装置の正常時における主要部の波形を示す波形図であって、図８（Ａ）は過電流検出回路の判定部を構成する第１の差動増幅器から得られる検出電圧Ｖａの変化を示す波形図、図８（Ｂ）は過電流検出回路の判定部を構成する第２の差動増幅器の出力電圧Ｖｂの変化を示す波形図、図８（Ｃ）は過電流検出回路の判定部を構成するタイマ回路電圧の出力電圧Ｖｃの変化を示す波形図である。 図５に示された過電流保護装置の過電流発生時における主要部の波形を示す波形図であって、図８（Ａ）は過電流検出回路の判定部を構成する第１の差動増幅器から得られる検出電圧Ｖａの変化を示す波形図、図８（Ｂ）は過電流検出回路の判定部を構成する第２の差動増幅器の出力電圧Ｖｂの変化を示す波形図、図８（Ｃ）は過電流検出回路の判定部を構成するタイマ回路電圧の出力電圧Ｖｃの変化を示す波形図である。 図５に示された過電流保護装置のノイズ発生時における主要部の波形を示す波形図であって、図８（Ａ）は過電流検出回路の判定部を構成する第１の差動増幅器から得られる検出電圧Ｖａの変化を示す波形図、図８（Ｂ）は過電流検出回路の判定部を構成する第２の差動増幅器の出力電圧Ｖｂの変化を示す波形図、図８（Ｃ）は過電流検出回路の判定部を構成するタイマ回路電圧の出力電圧Ｖｃの変化を示す波形図である。 電源ラインが２系統ある場合の過電流保護装置の構成例を示す構成図である。

符号の説明

１…マイクロコンピュータ
２…電源用電界効果トランジスタ
３…スイッチ制御回路
７…温度センサ
１３…検出抵抗器
５１…検出回路
５２…比較回路

Claims (14)

1. 外部からの制御信号に応じて導通・非導通状態とされる半導体素子であって、その一端が電源に、他端が外部負荷の一端に接続されて前記外部負荷への電源供給を可能とする電源用半導体素子を有する電子機器であって、前記外部負荷の数に応じて設けられ、一端が前記外部負荷の他端にそれぞれ接続され、他端がアース側に接続された負荷制御用半導体素子を有し、当該負荷制御用半導体素子の導通・非導通を制御して、前記外部負荷の駆動を制御するよう構成された外部負荷駆動回路が設けられてなる電子機器において、前記外部負荷の過電流状態の発生の有無を検出し、当該検出結果に応じて前記電源用半導体素子の駆動制御を行う過電流保護方法であって、
   前記電源用半導体素子を介して前記外部負荷へ供給される電流を検出し、当該検出電流が、電流検出時における前記外部負荷の駆動状態に応じて定められる過電流検出しきい値より大であるか否かを判定し、前記電流検出値が前記過電流検出しきい値より大であると判定された場合に、前記電源用半導体素子を非導通状態とすることを特徴とする過電流保護方法。
2. 過電流検出しきい値は、複数の外部負荷全てに電源供給がなされた際の前記電源用半導体素子を介して流れる電流を初期値とし、電流検出の際に実際に前記複数の外部負荷の全てが駆動状態とされて電源供給がなされている場合には、前記初期値を過電流検出しきい値とすることを特徴とする請求項１記載の過電流保護方法。
3. 電流検出時に負荷制御用半導体素子のいずれかが導通又は非導通とされるタイミングにある場合には、その負荷制御用半導体素子の導通又は非導通後における電源用半導体素子を介して流れる電流を検出する一方、
   当該時点で導通状態にある負荷制御用半導体素子のそれぞれを流れる電流の最大値の合計を求め、当該合計値がその時点における過電流検出しきい値より大であるか否かを判定し、
   合計値が過電流しきい値より大であると判定された場合には、前記過電流検出しきい値の引き上げを、当該引き上げ後の新たな過電流検出しきい値が前記合計値より大であると判定されるまで所定手順に基づいて行う一方、
   合計値が過電流しきい値より大ではないと判定された場合には、前記過電流検出しきい値の引き下げを、当該引き下げ後の新たな過電流検出しきい値が前記合計値より大となるまで所定手順に基づいて行うことを特徴とする請求項２記載の過電流保護方法。
4. 各々の負荷制御用半導体素子を流れる電流の最大値は、過電流検出の開始前に行われる学習処理によって求められ、当該学習処理は、前記各々の負荷制御用半導体素子を一つずつ順に単独で導通状態とした場合に電源用半導体素子を介して外部負荷へ流れる電流を検出し、当該検出された電流に温度補正を施して求めることを特徴とする請求項３記載の過電流保護方法。
5. 学習処理において、全ての負荷制御用半導体素子について、それぞれを流れる電流の最大値が求められた後、前記全ての負荷制御用半導体素子を導通状態とし、その際、電源用半導体素子を介して外部負荷へ流れる電流を検出し、前記負荷制御用半導体素子の各々の最大電流値の合計から、前記検出された電源用半導体素子を介して外部負荷へ流れる電流を減算し、その演算値が所定範囲内にある場合に、前記負荷制御用半導体素子のそれぞれの最大電流値を以後の過電流検出に用いる一方、前記演算値が所定の範囲内に無い場合に、学習処理を最初から繰り返し、所定回数内に前記演算値が所定範囲内とならない場合に、各々の負荷制御用半導体素子の最大電流値としてそれぞれ所定値を設定することを特徴とする請求項４記載の過電流保護方法。
6. 検出電流が過電流検出しきい値より大であると判定されて、電源用半導体素子が非導通状態とされた場合、復帰の可能性の有無を判定し、復帰の可能性有りと判定された場合に前記電源用半導体素子を導通状態とすることを特徴とする請求項５記載の過電流保護方法。
7. 外部からの制御信号に応じて導通・非導通状態とされる半導体素子であって、その一端が電源に、他端が外部負荷端に接続されて前記外部負荷への電源供給を可能とする電源用半導体素子を有する電子機器であって、前記外部負荷の数に応じて設けられ、一端が前記外部負荷の他端にそれぞれ接続され、他端がアース側に接続された負荷制御用半導体素子を有し、当該負荷制御用半導体素子の導通・非導通を制御して、前記外部負荷の駆動を制御するよう構成された外部負荷駆動回路を有してなる電子機器に設けられ、前記外部負荷の過電流状態の発生の有無を検出し、当該検出結果に応じて前記電源用半導体素子の駆動制御を行う過電流保護装置であって、
   当該過電流保護装置は、前記電源用半導体素子を介して前記外部負荷へ供給される電流を検出し、当該検出電流が、電流検出時における前記外部負荷の駆動状態に応じて定められる過電流検出しきい値より大であるか否かを判定し、前記電流検出値が前記過電流検出しきい値より大であると判定された場合に、前記電源用半導体素子を非導通状態とするよう構成されてなることを特徴とする過電流保護装置。
8. 過電流保護装置は、
   前記電源用半導体素子と外部負荷との間に直列接続された検出抵抗器と、
   前記検出抵抗器における電圧降下を検出する検出回路と、
   前記電源用半導体素子の動作制御を行うスイッチ制御回路と、
   前記検出回路及び温度センサの出力を基に、前記スイッチ制御回路を介して前記電源用半導体素子の導通・非導通を制御する中央処理部とを具備し、
   前記中央処理部は、
   前記検出回路によって検出された検出抵抗器における電圧降下を電流値に変換し、当該変換値を検出電流の値とすることで電源用半導体素子を介して外部負荷へ供給される電流の検出を行うよう構成されてなることを特徴とする請求項７記載の過電流保護装置。
9. 過電流検出しきい値は、複数の外部負荷全てに電源供給がなされた際の前記電源用半導体素子を介して流れる電流を初期値とし、電流検出の際に実際に前記複数の外部負荷の全てが駆動状態とされて電源供給がなされている場合には、前記初期値を過電流検出しきい値とすることを特徴とする請求項８記載の過電流保護装置。
10. 電流検出時に負荷制御用半導体素子のいずれかが導通又は非導通とされるタイミングにある場合には、その負荷制御用半導体素子の導通又は非導通後における電源用半導体素子を介して流れる電流を検出する一方、
    当該時点で導通状態にある負荷制御用半導体素子のそれぞれを流れる電流の最大値の合計を求め、当該合計値がその時点における過電流検出しきい値より大であるか否かを判定し、
    合計値が過電流しきい値より大であると判定された場合には、前記過電流検出しきい値の引き上げを、当該引き上げ後の新たな過電流検出しきい値が前記合計値より大であると判定されるまで所定手順に基づいて行う一方、
    合計値が過電流しきい値より大ではないと判定された場合には、前記過電流検出しきい値の引き下げを、当該引き下げ後の新たな過電流検出しきい値が前記合計値より大となるまで所定手順に基づいて行うよう構成されてなることを特徴とする請求項９記載の過電流保護装置。
11. 前記検出抵抗器の実質的温度を検出する温度センサを具備すると共に、
    各々の負荷制御用半導体素子を流れる電流の最大値は、過電流検出の開始前に行われる学習処理によって求められ、当該学習処理は、前記各々の負荷制御用半導体素子を外部負荷制御回路を介して一つずつ順に単独で導通状態とした場合に電源用半導体素子を介して外部負荷へ流れる電流を検出し、当該検出された電流に前記温度センサにより検出された温度を基に温度補正を施して求められるよう構成されてなることを特徴とする請求項１０記載の過電流保護装置。
12. 学習処理において、全ての負荷制御用半導体素子について、それぞれを流れる電流の最大値が求められた後、前記全ての負荷制御用半導体素子を導通状態とし、その際、電源用半導体素子を介して外部負荷へ流れる電流を検出し、前記負荷制御用半導体素子の各々の最大電流値の合計から、前記検出された電源用半導体素子を介して外部負荷へ流れる電流を減算し、その演算値が所定範囲内にある場合に、前記負荷制御用半導体素子のそれぞれの最大電流値を以後の過電流検出に用いる一方、前記演算値が所定の範囲内に無い場合に、学習処理を最初から繰り返し、所定回数内に前記演算値が所定範囲内とならない場合に、各々の負荷制御用半導体素子の最大電流値としてそれぞれ所定値を設定することを特徴とする請求項１１記載の過電流保護装置。
13. 検出電流が過電流しきい値を越えると判定された場合に、スイッチ制御回路へ対して電源用半導体素子を非導通とするべく制御信号を出力する比較回路を具備し、
    当該比較回路は、中央処理部から過電流しきい値を入力して電圧信号に変換し、検出回路の出力電圧との比較を行い、当該検出回路の電圧が前記過電流しきい値に相当する電圧信号を越えた場合に、電源用半導体素子を非導通とするべく制御信号をスイッチ制御回路へ出力するよう構成されてなることを特徴とする請求項１２記載の過電流保護装置。
14. 検出電流が過電流検出しきい値より大であると判定されて、電源用半導体素子が非導通状態とされた場合、復帰の可能性の有無を判定し、復帰の可能性有りと判定された場合に前記電源用半導体素子を導通状態とすることを特徴とする請求項１３記載の過電流保護装置。

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