JP2012029545A - 過電流遮断装置及び過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い過電流遮断が行われる過電流遮断装置、過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子を提供することができる。
【解決手段】車両のバッテリＢから電線を介してモータＭに至る経路に直列に配される発熱部２１とこの発熱部２１から与えられる温度に応じた特性を有する感熱部２４とを備え、感熱部２４から取得される温度に応じた信号に基づいてスイッチング素子１３を動作させて過電流を遮断する過電流遮断装置１０であって、発熱部２１及び感熱部２４が樹脂成形部３０で一体に覆われている過電流検出用素子２０を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、過電流遮断装置及び過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子に関する。

ハイブリット車や電気自動車等の車両の電源から電線を介して負荷に至る経路に過電流が発生すると、電線の温度が上昇して絶縁被覆から発煙する等の不具合が生じうるため、過電流が発生した場合に電流を遮断する過電流遮断装置が設けられている。

従来、この過電流遮断装置は、可溶体のヒューズが用いられていたが、溶融による交換が必要であるため、メンテナンスフリー等を目的として、ヒューズを用いない過電流遮断装置が提案されている。
具体的には、例えば、特許文献１に示すように、回路導体にＰＴＣ素子が巻きつけられており、このＰＴＣ素子は、信号線に接続されている。過電流が流れて回路導体の温度が上昇すると、ＰＴＣ素子の温度が上昇する。すると、ＰＴＣ素子の抵抗値が変化してＰＴＣ素子の両端の電圧（ＰＴＣ素子を流れる電流）が変化するため、この電圧（電流）に基づいて回路を遮断することで過電流の発生を防止するようになっている。

特開平１０−１０８３５７号公報

ところで、電流の増加に伴って電線の温度が上昇するものの、電線が発煙する電流−時間特性は、図１５に示すように、過電流が短時間（突入電流等）であれば発煙温度に達しないため電線が発煙せず、過電流の時間が長くなるにしたがって、発煙温度に達して電線が発煙しやすくなるという特性を有する。
一方、上記した特許文献１の構成では、回路導体を過電流が流れると回路導体が発熱し、この熱によりすぐにＰＴＣ素子が熱せられて抵抗値が変化する。そのため、このＰＴＣ素子の抵抗値に応じて回路を遮断する過電流遮断装置では、電線については発煙温度にまだ余裕があるにもかかわらず、回路を遮断してしまい精度の高い過電流遮断を行うことができないという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、精度の高い過電流遮断が行われる過電流遮断装置、過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子を提供することを目的とする。

本発明に係る過電流遮断装置は、車両の電源から電線を介して負荷に至る経路に直列に配される発熱部とこの発熱部から与えられる温度に応じた特性を有する感熱部とを備え、前記感熱部から取得される温度に応じた信号に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断する過電流遮断装置であって、前記発熱部及び前記感熱部が樹脂成形部で一体に覆われている過電流検出用素子を備えるところに特徴を有する（手段１）。
手段１の構成によれば、前記発熱部及び前記感熱部が樹脂成形部で一体に覆われている過電流検出用素子を備えることにより、樹脂成形部がない場合と比較して、感熱部にて取得される温度−時間特性の熱時定数を、電線に許容される温度−時間特性の熱時定数に近づけることが可能になる。よって、電流変化が過渡的な状況において、電線の許容温度にまだ余裕があるにも関わらず、電流遮断用の素子が動作して電流を遮断することを防止することが可能になるため、精度の高い過電流遮断を行うことができる。

手段１の構成に加えて、前記樹脂成形部は、前記発熱部から生じる熱が、前記電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で前記感熱部に与えられるようにその樹脂量が設定されているようにしてもよい（手段２）。
手段２の構成のようにすれば、発熱部から生じる熱が、電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で感熱部に与えられるため、電線に許容される温度−時間特性に応じて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断することができる。よって、より精度の高い過電流遮断を行うことが可能になる。

なお、ＰＴＣ素子等の感熱部から取得される信号を、制御回路等を用いた演算等により電線の特性に合わせることも考えられる。しかし、その場合には、制御回路等が必要になるため、回路構成が複雑になり製造コスト等の面から望ましくない。一方、手段２によれば、樹脂成形部（モールド樹脂）の樹脂量を変化させるだけで、感熱部から電線の特性に応じた信号を出力させることができるため、過電流遮断回路の構成を簡素化することができる。
電線に許容される電流−時間特性又は温度−時間特性に応じた特性としては、例えば、電線における温度−時間特性の時定数に応じた温度−時間特性の時定数を有する熱が感熱部に与えられるように、樹脂量を設定するようにすればよい。また、電線における電流−時間特性の時定数に応じた温度−時間特性の時定数を有する熱が感熱部に与えられるように、樹脂量を設定してもよい。

手段１又は手段２の構成に加えて、前記樹脂成形部は、前記感熱部から取得される温度−時間特性の熱時定数が、前記電線に許容される温度−時間特性の熱時定数に対して所定の範囲内となるようにその樹脂量が設定されているようにしてもよい（手段３）。
手段３の構成によれば、樹脂成形部の樹脂量の設定について熱時定数を所定の範囲内とすればよいから、樹脂成形部の樹脂量の設定が容易になる。

手段２又は手段３の構成に加えて、前記過電流検出用素子は、前記樹脂成形部の樹脂量に加えて前記発熱部と前記感熱部との間の距離により前記感熱部にて取得される（感知される）温度−時間特性が設定されるようにしてもよい（手段４）。
手段４の構成によれば、より電線の温度−時間特性に対応させて過電流遮断を行うことが可能になる。

手段１ないし手段４のいずれかの構成に加えて、前記過電流検出用素子は、前記発熱部と前記感熱部とが当接しているようにしてもよい（手段５）。
発熱部にて生じた熱を感熱部が受ける時間を遅らせることで電線の発煙特性に応じた過電流遮断を行うことが可能になるが、短期間に大電流が流れると、この時間遅れにより電線の発煙時間の前に過電流遮断を行うことができない（過電流遮断が発煙タイミングに間に合わない）ことや、回路に実装されている素子が破壊されてしまうことが懸念される。
一方、手段５の構成によれば発熱部と感熱部とが当接しているため、短期間に大電流が流れると発熱部の熱が早い時間で（遅れ時間を少なくして）感熱部に伝わる。そのため、短期間に大電流が流れても電線の発煙や素子の破壊を生じさせる前に、電流遮断用の素子が動作して電流を遮断することができる。一方、比較的低電流や、電流の増加が比較的緩やかな場合には、樹脂量に応じた時間遅れにより、適切な過電流遮断を行うことが可能になる。

手段１ないし手段５のいずれかの構成に加えて、前記感熱部から取得される温度に応じた信号を、前記電線に許容される温度に応じて設定される所定の閾値と比較し、比較結果に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断するようにしてもよい（手段６）。
手段６の構成によれば、過電流を遮断するための構成を簡素化することができる。

手段１ないし手段６のいずれかの構成に加えて、前記過電流検出用素子は、回路基板に実装されるものであって、前記回路基板の表面と前記樹脂成形部との間には、ギャップが形成されているようにしてもよい（手段７）。
手段７の構成によれば、回路基板と樹脂成形部との間にギャップを形成することで、回路基板の熱が過電流検出用素子に伝わることを防止することができる。

本発明に係る過電流検出用素子は、車両の電源から電線を介して負荷に至る経路に直列に配される発熱部とこの発熱部から与えられる温度に応じた特性を有する感熱部とを備え、前記感熱部から取得される温度に応じた信号に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断する過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子であって、前記発熱部及び前記感熱部が樹脂成形部で一体に覆われて構成されているところに特徴を有する（手段８）。
手段８の構成によれば、前記発熱部及び前記感熱部が樹脂成形部で一体に覆われている過電流検出用素子を備えることにより、樹脂成形部がない場合と比較して、感熱部にて取得される温度−時間特性の熱時定数を、電線に許容される温度−時間特性の熱時定数に近づけることが可能になる。よって、電流変化が過渡的な状況において、電線の許容温度にまだ余裕があるにも関わらず、電流遮断用の素子が動作して電流を遮断することを防止することが可能になるため、精度の高い過電流遮断を行うことができる。

手段８の構成に加えて、前記樹脂成形部は、前記発熱部から生じる熱が、前記電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で前記感熱部に与えられるようにその樹脂量が設定されているようにしてもよい（手段９）。

手段９の構成のようにすれば、発熱部から生じる熱が、電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で感熱部に与えられるため、電線に許容される温度−時間特性に応じて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断することができる。よって、より精度の高い過電流遮断を行うことが可能になる。

手段８又は手段９の構成に加えて、前記樹脂成形部は、前記感熱部にて取得される温度−時間特性の熱時定数が、前記電線に許容される温度−時間特性の熱時定数に対して所定の範囲内となるようにその樹脂量が設定されているようにしてもよい（手段１０）。
手段１０の構成によれば、樹脂成形部の樹脂量の設定について熱時定数を所定の範囲内とすればよいから、樹脂成形部の樹脂量の設定が容易になる。

手段９又は手段１０の構成に加えて、前記過電流検出用素子は、前記樹脂成形部の樹脂量に加えて前記発熱部と前記感熱部との間の距離により前記感熱部にて取得される温度−時間特性が設定されるようにしてもよい（手段１１）。
手段１１の構成によれば、より電線の温度−時間特性に対応させて過電流遮断を行うことが可能になる。

手段８ないし手段１１のいずれかの構成に加えて、前記過電流検出用素子は、前記発熱部と前記感熱部とが当接しているようにしてもよい（手段１２）。
発熱部にて生じた熱を感熱部が受ける時間を遅らせることで電線の発煙特性に応じた過電流遮断を行うことが可能になるが、短期間に大電流が流れると、この時間遅れにより電線の発煙時間の前に過電流遮断を行うことができない（過電流遮断が発煙タイミングに間に合わない）ことや、回路に実装されている素子が破壊されてしまうことが懸念される。
一方、手段１２の構成によれば発熱部と感熱部とが当接しているため、短期間に大電流が流れると発熱部の熱が早い時間で（遅れ時間を少なくして）感熱部に伝わる。そのため、短期間に大電流が流れても電線の発煙や素子の破壊を生じさせる前に、電流遮断用の素子が動作して電流を遮断することができる。一方、比較的低電流や、電流の増加が比較的緩やかな場合には、樹脂量に応じた時間遅れにより、適切な過電流遮断を行うことが可能になる。

手段１２の構成に加えて、前記感熱部は、一対の電極部を有するものであって、前記発熱部に連なり回路基板の導電路に接続される一対の発熱側端子と、回路基板の導電路に接続される感熱側端子とを備え、前記感熱部の一方の電極部が前記発熱部に載置されて接続され、前記感熱部の他方の電極部が前記感熱側端子に載置されて接続されているようにしてもよい（手段１３）。
手段１３の構成によれば、発熱部の電流を、発熱側端子の他に感熱部に分流させて温度検知に用いることができる。また、感熱部の電極部が前記発熱部に載置されて接続されているため、発熱部の熱が感熱部に伝わりやすくなる。更に、感熱側端子を２本用いなくても検出が可能になるため、感熱側端子を２本用いる場合と比較して、端子の本数を少なくすることができる。

手段１３の構成に加えて、前記一方の電極部と発熱部及び前記他方の電極部と前記感熱側端子との接続は、ろう付け又は導電性接着剤による接着で行われているようにしてもよい（手段１４）。
手段１４のようにすれば、簡易な構成で、電極部と発熱部及び電極部と感熱側端子との接続を確実に行うことができる。

手段１３又は手段１４の構成に加えて、前記一方の電極部は、前記発熱部の折り返し部の上に載置されているようにしてもよい（手段１５）。
発熱部のうち、折り返し部は、発熱部分が密になりやすいため発熱しやすいが、手段１５の構成によれば、一方の電極部が折り返し部の上に載置されるため、より発熱部の熱を感熱部に伝えることができる。

手段８ないし手段１５のいずれかの構成に加えて、前記過電流検出用素子は、回路基板に実装されるものであって、回路基板の導電路に接続される端子部を有し、前記発熱部は、前記端子部と一体に形成され、かつ、前記端子部よりも細径であるようにしてもよい（手段１６）。
手段１６の構成によれば、発熱部と端子部とが一体に形成されるから、過電流検出用素子の製造が容易になる。

手段８ないし手段１６のいずれかの構成に加えて、前記発熱部に連なり回路基板の導電路に接続される一対の発熱側端子と、前記感熱部に連なり回路基板の導電路に接続され、かつ、前記発熱側端子に沿って配される感熱側端子とを有し、前記発熱部は、前記発熱側端子の延出方向に対して前記感熱部側に迂回する形状をなし、かつ、前記発熱部は、少なくとも一部が前記感熱部の下側に配されているようにしてもよい（手段１７）。
手段１７の構成によれば、過電流検出用素子の構成を簡素化することができる。

手段８ないし手段１７のいずれかの構成に加えて、前記過電流検出用素子が回路基板に実装されると、前記回路基板の表面と前記樹脂成形部との間にギャップが形成されるようにしてもよい（手段１８）。
手段１８の構成によれば、回路基板と樹脂成形部との間にギャップを形成することで、回路基板の熱が過電流検出用素子に伝わることを防止することができる。

本発明によれば、精度の高い過電流遮断を行うことが可能な過電流遮断装置及び過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子を提供することができる。

実施形態１に係る過電流遮断装置の電気的構成を表す図 過電流検出用素子が回路基板上に取り付けられた状態を表す図 過電流検出用素子を表す上面図 発熱部及び端子部を表す上面図 感熱部の温度−時間特性を表す図 過電流検出用素子の熱時定数−樹脂体積特性を表す図 回路基板を表す斜視図 組付体を表す斜視図 組付体に感熱部を組み付けた状態を表す斜視図 組付体に樹脂成形体を形成した状態を表す斜視図 実施形態２に係る過電流検出用素子が回路基板上に取り付けられた状態を表す図 過電流検出用素子を表す上面図 発熱部、感熱部及び端子部を表す上面図 端子部にバレル部に電線端末が取り付けられた状態を表す図 電線が発煙する電流−時間特性を表す図 実施形態３に係る過電流検出用素子が回路基板上に取り付けられた状態を表す図 過電流検出用素子を表す上面図 発熱部及び端子部を表す上面図 過電流検出用素子の断面を拡大して表した図 実施形態４に係る過電流検出用素子が回路基板上に取り付けられた状態を表す図 過電流検出用素子を表す上面図 発熱部及び端子部を表す上面図 過電流検出用素子の断面を拡大して表した図

＜実施形態１＞
以下、本発明に係る過電流遮断装置の実施形態１を図１〜図１０を参照して説明する。
過電流遮断装置１０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両において走行用の動力源を構成するバッテリＢ（本発明の構成である「電源」の一例）から電線を介してモータＬ（本発明の構成である「負荷」の一例）に至る経路に配されるものである。

過電流遮断装置１０は、図１に示すように、バッテリＢからモータＭに至る経路に接続される導電路１１を有する回路基板１２と、回路基板１２に実装される過電流検出用素子２０と、導電路１１をオンオフするスイッチング素子１３（本発明の構成である「電流遮断用の素子」の一例）と、スイッチング素子１３のオンオフを制御する制御回路部１４とを有する。

過電流検出用素子２０は、図３に示すように、導電路１１に直列に接続される発熱部２１と、発熱部２１の近傍に配されて発熱部２１の温度を感知（検知）する感熱部２４と、発熱部２１と導電路１１とを接続するとともに感熱部２４と導電路１１を接続する端子部２５と、発熱部２１及び感熱部２４を一体的に覆う樹脂成形部３０（樹脂モールド）とを有し、直方体状の樹脂成形部３０から４本の端子部２５が外部に露出する形状をなしている。

端子部２５は、発熱部２１の両端に接続される一対の発熱側端子２６，２６と、感熱部２４の両端に接続される一対の感熱側端子２７，２７とからなり、発熱側端子２６と感熱側端子２７とは平行に並んで配置されている。感熱側端子２７，２７の感熱部２４側の端部は、やや幅寸法が大きくされた載置部２７Ａとされ、一対の載置部２７Ａ，２７Ａの上に載置部２７Ａ，２７Ａを跨ぐように感熱部２４が配される。端子部２５は、図２に示すように、その側面がクランク状であって、樹脂成形部３０から外部に水平に突出してＬ字状に下方に屈曲され、更に下端部が外方に屈曲されている。端子部２５の下端部は、回路基板１２の表面の導電路１１に接する接点部とされ、半田付け等により導電路１１に接続される。

ここで、端子部２５の下方に延びる長さは、その下端部が樹脂成形部３０の下端よりも下方に突出する長さとされており、樹脂成形部３０の下端と回路基板１２の表面との間にギャップＧが生じるようになっている。

発熱部２１は、バッテリＢからモータＭに電力を供給する経路に直列に接続されるものであり、図３に示すように、発熱側端子２６，２６と一体に形成され、一対の発熱側端子２６，２６の間を直列に接続している。
この発熱部２１は、図４に示すように、発熱側端子２６，２６と同方向に延出された延出部２２，２２と、延出部２２，２２の間を迂回して接続する迂回部２３とを有する。

延出部２２は、その幅寸法（図４の上下方向の寸法）が発熱側端子２６，２６の幅寸法に対して段差状に縮径（細径）されている（即ち、延出部２２の断面積は、発熱側端子の断面積に対して段差状に小さくなっている）。

迂回部２３は、その幅寸法（断面積）が延出部２２と同一であって、延出部２２と同一平面上を感熱部２４側にコ字状に迂回している。この迂回部２３の先端部は、感熱部２４のほぼ全幅（図３の上下方向）を横切る位置に配されている。

このように、発熱部２１の幅寸法（断面積）を発熱側端子２６，２６よりも小さくする（細径にする）ことにより、発熱部２１の抵抗値を大きくして、発熱しやすいようになっており、発熱部２１を介してモータＭに電流が供給されると、発熱部２１の抵抗Ｒ１＝抵抗率ρ(長さｌ／断面積Ｓ) に応じて発熱する。したがって、発熱部２１の断面積を定める要素である幅寸法（径）を変えることにより、発熱部２１の抵抗値、即ち、発熱量を任意の値に設定できるようになっている。なお、本実施形態における発熱部２１の抵抗値は、９ｍΩとなっている。

感熱部２４は、ＮＴＣサーミスタが用いられている。
ＮＴＣサーミスタは、温度の上昇に対して抵抗が減少するサーミスタであって、内部電極を有する直方体状のサーミスタ素地の長手方向の端部をＰｂ等からなる金属メッキで覆ったものであり、一端がバッテリＢ側の導電路１１に接続されるとともに、他端側は抵抗Ｒを介して接地されている。

発熱部２１と感熱部２４との間の間隔は、発熱部２１の熱がその間に充填された樹脂成形部３０を介して伝わることにより、後述する電線（本実施形態では「ＣＨＦＵＳ０．１３ｓｑ」を使用）の温度−時間特性に近づけることができる間隔（本実施形態では５０μｍ）が設定される。

樹脂成形部３０は、直方体状であって、内部に発熱部２１及び感熱部２４の全体を含むように隙間なく合成樹脂が充填されている。
この合成樹脂としては、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂等）や、熱可塑性樹脂（ポリエチレン (PE) ，ポリプロピレン (PP））等の種々の公知の材料を用いることができる。

本実施形態では、樹脂成形部３０は、エポキシ樹脂が用いられている。
樹脂成形部３０の形状は、幅方向の寸法（図３の左右方向。本実施形態では、２．４ｍｍ）が最も長く、それよりも奥行方向の寸法（図３の上下方向。本実施形態では、１．８ｍｍ）は短く、上下方向の寸法（図２の上下方向。本実施形態では、１．４３ｍｍ）は、奥行方向の寸法よりも更に短い寸法とされている。

ここで、この樹脂成形部３０の体積（又は樹脂量）は、感熱部２４が感知する温度−時間特性の熱時定数τ１（本実施形態では「６．４ｓｅｃ」。τ１＝｛（１−１／ｅ）ΔＴ｝）が、例えば、ヒューズの温度−時間特性の熱時定数τｈよりも電線の温度−時間特性の熱時定数τ０（本実施形態では「２０ｓｅｃ」）に近くなる値が設定されている。

その理由について説明すると、まずスイッチング素子１３がオンされると、導電路１１に電流が流れて、モータＭに電力が供給され、発熱部２１が発熱する。
このとき、電線の温度は、電気抵抗が小さいため、すぐには電流値に応じた温度まで上昇せず、図５に示すような温度−時間特性を有する。
一方、導電路１１に直列に接続されている発熱部２１の温度は、抵抗値が大きいため導電路１１の電流量に応じて急激に上昇する（図示せず）。

ここで、発熱部２１で生じた熱は、樹脂成形部３０を介して感熱部２４に伝わる。このとき感熱部２４が感知する温度は、樹脂成形部３０の体積（発熱部２１、感熱部２４、及び端子部２５のうち、樹脂成形部３０内に埋設された部分を含む体積）に応じた温度−時間特性を有する。

具体的には、図５に示すように、本実施形態の樹脂体積６．１７７６ｍｍ３（２．４×１．８×１．４３）では、感熱部２４の温度−時間特性（の熱時定数τ１）がヒューズの温度−時間特性（の熱時定数τｈ）よりも電線の温度−時間特性（の熱時定数τ０）に近づいている。

なお、更に、樹脂体積を増やし、樹脂成形部３０の体積を７０ｍｍ３とすると、図５にて更に感熱部２４の温度−時間特性（の熱時定数τ２）が電線の温度−時間特性（の熱時定数τ０）に近づく。図６は、樹脂成形部３０の体積−熱時定数特性の実験データである。樹脂体積にほぼ比例して、熱時定数τが大きくなっていることが明らかになっている。

スイッチング素子１３は、図１に示すように、回路基板１２に実装される半導体素子であって、本実施形態では、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴが用いられている。この場合、モータＭに電力を供給する導電路１１にソース−ドレイン間を接続し、制御回路部１４からゲートに信号を与えることにより、モータへの電力の供給を遮断することができる。
制御回路部１４は、感熱部２４から出力される電圧を所定の閾値と比較し、電圧が所定の閾値を超えていればスイッチング素子１３をオフするように制御する。

次に、過電流検出用素子２０の製造方法について説明する。
平板の金属板材４１（図７）にエッチングを施して、打ち抜き加工をし、平板の端子部２５及び発熱部２１を残した組付体４２を作製する（図８）。次に、組付体４２の感熱側端子２７，２７の載置部２７Ａ，２７Ａの上にハンダを印刷し、載置部２７Ａ，２７Ａを跨ぐように感熱部２４を載置してリフローを行う（図９）。次に、組付体４２を金型内に配し、エポキシ樹脂を流し込んで固めた樹脂成形部３０（モールド樹脂）を成形する（図１０）。次に、組付体４２から端子部２５を切り離すとともに、端子部２５をクランク状に屈曲させて回路基板１２の導電路１１にリフロー半田付けにより実装する（図２）。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、過電流検出用素子２０は、発熱部２１及び感熱部２４が樹脂成形部３０で一体に覆われている過電流検出用素子２０を備えることにより、樹脂成形部３０がない場合と比較して、感熱部２４にて取得される温度−時間特性の熱時定数τ１を、電線に許容される温度−時間特性の熱時定数τ０に近づけることが可能になる。よって、電流変化が過渡的な状況において、電線の許容温度にまだ余裕があるにも関わらず、電流遮断用の素子が動作して電流を遮断することを防止することが可能になるため、精度の高い過電流遮断を行うことができる。

（２）樹脂成形部３０は、発熱部２１から生じる熱が、電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で感熱部２４に与えられるようにその樹脂量が設定されていることにより、発熱部２１から生じる熱が、電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で感熱部２４に与えられるため、電線に許容される温度−時間特性に応じて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断することができる。よって、より精度の高い過電流遮断を行うことが可能になる。

なお、ＰＴＣ素子等の感熱部２４から取得される信号を、制御回路等を用いた演算等により電線の特性に合わせることも考えられる。しかし、その場合には、制御回路等が必要になるため、回路構成が複雑になり製造コスト等の面から望ましくない。一方、本実施形態によれば、樹脂成形部３０（モールド樹脂）の樹脂量を変化させるだけで、感熱部２４から電線の特性に応じた信号を出力させることができるため、過電流遮断回路の構成を簡素化することができる。

電線に許容される電流−時間特性又は温度−時間特性に応じた特性としては、例えば、電線における温度−時間特性の時定数に応じた温度−時間特性の時定数を有する熱が感熱部２４に与えられるように、樹脂量を設定するようにすればよい。また、電線における電流−時間特性の時定数に応じた温度−時間特性の時定数を有する熱が感熱部２４に与えられるように、樹脂量を設定してもよい。

（３）樹脂成形部３０は、感熱部２４から取得される温度−時間特性の熱時定数τが、電線に許容される温度−時間特性の熱時定数τ０に対して所定の範囲内となるようにその樹脂量が設定されているため、樹脂成形部３０の樹脂量の設定について熱時定数τ１を所定の範囲内とすればよいから、樹脂成形部３０の樹脂量の設定が容易になる。

（４）感熱部２４から取得される温度に応じた信号を、電線に許容される温度に応じて設定される所定の閾値と比較し、比較結果に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断するため、過電流を遮断するための構成を簡素化することことができる。

（５）過電流検出用素子２０は、回路基板１２に実装されるものであって、回路基板１２の表面と樹脂成形部３０との間には、ギャップＧが形成されているため、回路基板１２の熱が過電流検出用素子２０に伝わることを防止することができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１１ないし図１３を参照して説明する。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態１では、感熱部２４を感熱側端子２７，２７を跨ぐように配置したが、実施形態２では、図１２に示すように、一方の感熱側端子５１に感熱部５７を配し、他方の感熱側端子５２と感熱部２４との間をワイヤボンディングにより接続したものである。

具体的には、一方の感熱側端子５１のうち、樹脂成形体３０の内部に配される感熱部２４が載置される載置部５１Ａを、感熱部２４の全体が収まる大きさとし、他方の感熱側端子５２の樹脂成形体３０の内部に配される部分は、載置部を有さず、樹脂成形体３０の外部に延出される部分と同形状とし、ワイヤ５６の一端側を感熱側端子５２の樹脂成形体３０の内部に配される部分の上にボンディングにより接続し、ワイヤ５６の他端側を、感熱部５７の上にボンディングにより接続する。

発熱部５８は、感熱側端子５１，５２の間に迂回部５３が配されるように、一方の延出部５４が長く、他方の延出部５５が短くなっている。

＜実施形態３＞
実施形態３の過電流検出用素子７０を図１６〜図１９を参照して説明する。
上記実施形態の過電流検出用素子２０は、発熱部２１と感熱部２４との間が所定間隔（５０μｍ）が離れているとしたが、実施形態３の過電流検出用素子７０（図１６）は、図１９に示すように、発熱部７１と感熱部７２の電極部８０とが当接した構成となっている。

具体的には、発熱部７１は、図１８に示すように、発熱側端子２６，２６と同方向に延出された延出部７３，７４と、延出部７３，７４の間を迂回して接続する迂回部７５とを有する。
延出部７３，７４は、その幅寸法（図１８の上下方向の寸法）が発熱側端子２６，２６の幅寸法に対して段差状に縮径（細径）されている（即ち、延出部７３，７４の断面積は、発熱側端子の断面積に対して段差状に小さくなっている）。
迂回部７５は、その幅寸法（断面積）が延出部７３，７４と同一であって、延出部７３，７４と同一平面上を感熱部７２側に迂回しており、同一幅寸法（断面積）で両延出部７３，７４間を接続する主導電路７６と、主導電路７６から感熱側端子２７，２７側に延出されて感熱部７２の電極部７７が載置される載置部を形成する副導電路７７とからなる。

主導電路７６は、延出部７３から感熱側端子２７側に直角に屈曲し、そこから右方（下流側）の発熱側端子２６側に直角に屈曲している。そして、副導電路７７の右方（下流側）で、後方側（副導電路７７とは反対側）に向けてクランク状をなしており、その終端が延出部７４に連なるように接続されている。
副導電路７７は、長方形状をなし、その先端は、感熱側端子２７，２７のほぼ全幅（図１８の上下方向）を横切る位置まで延出されている。

感熱部７２は、幅方向に長い直方体状の周知のＮＴＣサーミスタであって、図１９に示すように、積層サーミスタ素地７３の幅方向の両端部に電極部８０，８１を有し、この電極部８０，８１がＰｂ等のメッキで覆われており、このうち一方の電極部８０は、発熱部７１の副導電路７７の上に載置される（当接している）とともに、他方の電極部８１が右側（下流側）の感熱側端子２７の上に載置されている。この感熱部７２は、実施形態１の感熱部２４よりも小型のものが用いられる。
電極部８０，８１と発熱部７１（の副導電路７７）及び感熱側端子２７との接続は、導電性材料（ハンダ等）を高温で溶かしペースト状にして接続部分に塗布して固化させる（発熱部７１及び電極部７７よりも融点の低い合金を溶かして接着剤とする、ろう付けを行う）ことにより、発熱部７１と感熱部７２の電極部８０とを金属結合させている。なお、ろう付けに代えて、固着を担う樹脂と導電を担う金属（導電性フィラー）とを混合することで、電気を通し、かつ、物質同士を固着する性質の導電性接着剤により電極部８０，８１と発熱部７１（の副導電路７７）及び感熱側端子２７とを接続するようにしてもよい。この導電性接着剤の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を用い、金属としては、例えば、Ag（銀）を用いることができる。
これら発熱部７１及び感熱部７２は、樹脂成形部３０により（隙間なく樹脂が充填された状態で）一体に覆われている。

このように構成することで、電源から供給された電流は、左側（上流側）の発熱側端子２６から発熱部７１を通って右側（下流側）の発熱側端子２６に流れるとともに、電流の一部は、発熱部７１から副導電路７７及び感熱部７２を通って右側（下流側）の感熱側端子２７に至るため、この電流や電圧降下を利用して温度検知が可能となっている。そのため、過電流検出用素子７０の左側（上流側）の感熱側端子２７は、電気的に接続されていない構成になっている。

実施形態３によれば以下の効果を奏する。
実施形態１及び実施形態２によれば、発熱部２１にて生じた熱が感熱部２４にて検知される時間を遅らせることで電線の発煙特性に応じた過電流遮断を行うことが可能になるが、短期間に大電流が流れると、時間遅れのために電線の発煙時間の前に過電流遮断を行うことができない（過電流遮断が発煙タイミングに間に合わない）ことや、回路に実装されている素子が破壊されてしまうことが懸念される。
一方、実施形態３によれば発熱部７１と感熱部７２とが当接しているため、短期間に大電流が流れると発熱部７１の熱が早い時間で（遅れ時間を少なくして）感熱部７２に伝わり、短期間に大電流が流れても、電線の発煙や素子の破壊を生じさせる前に、スイッチング素子１３（電流遮断用の素子）を動作させて過電流を遮断することが可能になる。一方、比較的低電流や、電流の増加が比較的緩やかな場合には、樹脂量に応じた時間遅れにより、適切な過電流遮断を行うことができる。

＜実施形態４＞
実施形態４の過電流検出用素子９０を図２０〜図２３を参照して説明する。なお、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態３では、発熱部７１の迂回部７５に主導電路７６と副導電路７７とを設けたが、実施形態４では、発熱部９１の迂回部９５に副導電路を設けず、迂回部９５が主導電路のみから構成されている。また、実施形態３では電気的に接続されていない一本の感熱側端子２７を含めて４本の端子を備える構成であったが、実施形態４における過電流検出用素子９０は、３本の端子で構成されており、電気的に接続されていない端子は備えられていない。なお、この実施形態４においても実施形態３と同様に発熱部と感熱部とが当接した構成である。

過電流検出用素子９０は、図２１に示すように、発熱部９１と、感熱部９６と、３本の端子２６，２６，９９と、発熱部９１及び感熱部９６を（端子の基端部を含むように）ほぼ隙間なく一体的に覆う樹脂成形部１００とを備えている。
３本の端子２６，２６，９９は、左右一対の発熱側端子２６，２６と、１本の感熱側端子９９とからなる。感熱側端子９９の構成は、上記実施形態における一方（右側）の感熱側端子２７と同一である。

発熱部９１は、図２２に示すように、発熱側端子２６，２６と同方向に延出された延出部９３，９４と、延出部９３，９４の間を迂回して接続する迂回部９５とを有する。
延出部９３，９４は、その幅寸法（図２２の上下方向の寸法）が発熱側端子２６，２６の幅寸法に対して段差状に縮径（細径）されている（即ち、延出部９３，９４の断面積は、発熱側端子２６の断面積に対して段差状に小さくなっている）。
迂回部９５は、その幅寸法（断面積）が延出部９３，９４と同一であって、延出部９３，９４と同一平面上を感熱部９６側に迂回しており、同一幅寸法（断面積）で両延出部９３，９４間を接続する。

具体的には、迂回部９５は、延出部９３から感熱側端子９９側にＬ字状に屈曲して延出された第一経路部９５Ａと、第一経路部９５Ａの終端でＬ字状に屈曲し感熱側端子９９に沿う方向に延出された第二経路部９５Ｂと、第二経路部９５Ｂの終端で発熱側端子２６，２６側にＬ字状に屈曲して延出された第三経路部９５Ｃと、第三経路部９５Ｃの終端でＬ字状に第一経路部９５Ａ側に所定寸法戻る第四経路部９５Ｄと、第四経路部９５Ｄの終端にて延出部９４側にＬ字状に屈曲されて延出部９４に一体に連なる第五経路部９５Ｅとから構成されている。

感熱部９６は、幅方向に長い直方体状の周知のＮＴＣサーミスタであって、図２３に示すように、積層サーミスタ素地の幅方向の両端部に電極部９７，９８を有し、この電極部９７，９８がＰｂ等のメッキで覆われており、このうち一方の電極部９７は、発熱部９１のうち第二経路部９５ＢのＬ字と第四経路部９５ＤのＬ字との間の折り返し部分を構成する第三経路部９５Ｃ（折り返し部）の上に載置される（当接している）とともに、他方の電極部９８が右側（下流側）の感熱側端子９９の上に載置されている。この感熱部９６は、実施形態１の感熱部２４よりも小型のものが用いられる。

電極部９７，９８と発熱部９１及び感熱側端子９９との接続は、例えば、導電性材料（ハンダ等）を高温で溶かしペースト状にして接続部分に塗布して固化させる（発熱部及び電極部よりも融点の低い合金を溶かして接着剤とする、ろう付けを行う）ことにより、発熱部９１と感熱部９６の一方の電極部９７とを金属結合させるとともに、発熱部９１と他方の電極部９８とを金属結合させている。なお、ろう付けに代えて、固着を担う樹脂と導電を担う金属（導電性フィラー）とを混合することで、電気を通し、かつ、物質同士を固着する性質の導電性接着剤により電極部９７，９８と発熱部９１及び感熱側端子９９とを接続するようにしてもよい。この導電性接着剤の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を用い、金属としては、例えば、Ａｇ（銀）を用いることができる。
これら発熱部９１及び感熱部９６は、樹脂成形部１００により（隙間なく樹脂が充填された状態で）一体に覆われている。

このように構成することで、電源から供給された電流は、左側（上流側）の発熱側端子２６から発熱部９１を通って右側（下流側）の発熱側端子２６に流れるとともに、電流の一部は、発熱部９１から感熱部９６を通って右側（下流側）の感熱側端子９９に至るため、この電流や電圧降下を利用して温度検知が可能となっている。

このように、実施形態４では、感熱部９６は、一対の電極部９７，９８を有するものであって、発熱部９１に連なり回路基板１２の導電路１１に接続される一対の発熱側端子２６と、回路基板１２の導電路１１に接続される感熱側端子９９とを備え、感熱部９６の一方の電極部９７が発熱部９１に載置されて接続され、感熱部９６の他方の電極部９８が感熱側端子９９に載置されて接続されている。このようにすれば、発熱部９１の電流を、発熱側端子２６の他に感熱部９６に分流させて温度検知に用いることができる。また、感熱部９６の電極部９７が発熱部９１に載置されて接続されているため、発熱部９１の熱が感熱部９６に伝わりやすくなる。更に、感熱側端子を２本用いなくても検出が可能になるため、感熱側端子を２本用いる場合と比較して、端子の本数を少なくすることができる。

また、一方の電極部９７と発熱部９１及び他方の電極部９８と感熱側端子９９との接続は、ろう付けで行われているため、簡易な構成で、電極部９７と発熱部９１及び電極部９８と感熱側端子９９との接続を確実に行うことができる。
さらに、一方の電極部９７が発熱部分が密になりやすい第３経路９５Ｃ（折り返し部）の上に載置されるため、より発熱部９１の熱を感熱部９６に伝えることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態によれば、樹脂成形部３０の材料としてはエポキシ樹脂としたが、これに限らず、他の樹脂であってもよい。

（２）感熱部２４は、ＮＴＣサーミスタとしたが、ＰＴＣサーミスタ等の他のサーミスタでもよい。また、サーミスタに限らず、ダイオード等の温度により特性の変化する素子を用いて温度を検出するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、発熱部２１と感熱部２４との間の距離は一定（５０μｍ）又は接しているとしたが、これに限らず、過電流検出用素子２０は、樹脂成形部３０の樹脂量（体積）に加えて発熱部２１と感熱部２４との間の距離（距離が大きくなるほど時定数が大きくなる）により感熱部２４から取得される温度−時間特性が設定されるようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、端子部２５は、回路基板１２の導電路１１に接続されるものであったが、これに限らず、図１４に示すように、端子部にバレル部６０を設け、バレル部６０に電線の端末部が圧着されるようにしてもよい。また、図示はしないが、一方の端子部にバレル部６０を設け、他方の端子部を回路基板１２の導電路１１に接続するように構成してもよい。

（５）上記実施形態では、感熱部２４の温度−時間特性の熱時定数τ１を電線の温度−時間特性の熱時定数τ０に近づけるようにしたが、これに限られず、感熱部２４の温度−時間特性が電線の温度−時間特性に対応するように構成してもよい。

（６）感熱部２４の温度−時間特性の熱時定数τ１の設定については、例えば、樹脂成形部３０の上部を切り欠くことにより樹脂量（体積）を減少させて熱時定数τ１を任意の値に設定するようにしてもよい。

（７）樹脂成形部３０の樹脂量（体積）に加えて、発熱部２１（５８）や感熱部２４（５７）の設定を変更することにより、感熱部の温度−時間特性（の熱時定数）を電線の温度−時間特性（の熱時定数）に近づけるようにしてもよい。

１０…過電流遮断装置
１１…導電路
１２…回路基板
１３…スイッチング素子（電流遮断用の素子）
１４…制御回路部
２０，７０，９０…過電流検出用素子
２１，５８，７１，９１…発熱部
２２，５４，５５，７３，７４，９３，９４…延出部
２３，５３，７５，９５…迂回部
２４，５７，７２，９６…感熱部
２５…端子部
２６…発熱側端子
２７，５１，５２，９９…感熱側端子
３０，１００…樹脂成形部
５６…ワイヤ
６０…バレル部
９５Ｃ…第３経路（折り返し部）
Ｂ…バッテリ（電源）
Ｍ…モータ（負荷）
Ｇ…ギャップ

Claims (18)

1. 車両の電源から電線を介して負荷に至る経路に直列に配される発熱部とこの発熱部から与えられる温度に応じた特性を有する感熱部とを備え、前記感熱部から取得される温度に応じた信号に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断する過電流遮断装置であって、
   前記発熱部及び前記感熱部が樹脂成形部で一体に覆われている過電流検出用素子を備えることを特徴とする過電流遮断装置。
2. 前記樹脂成形部は、前記発熱部から生じる熱が、前記電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で前記感熱部に与えられるようにその樹脂量が設定されていることを特徴とする請求項１記載の過電流遮断装置。
3. 前記樹脂成形部は、前記感熱部にて取得される温度−時間特性の熱時定数が、前記電線に許容される温度−時間特性の熱時定数に対して所定の範囲内となるようにその樹脂量が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の過電流遮断装置。
4. 前記過電流検出用素子は、前記樹脂成形部の樹脂量に加えて前記発熱部と前記感熱部との間の距離により前記感熱部にて取得される温度−時間特性が設定されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の過電流遮断装置。
5. 前記過電流検出用素子は、前記発熱部と前記感熱部とが接していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の過電流遮断装置。
6. 前記感熱部から取得される温度に応じた信号を、前記電線に許容される温度に応じて設定される所定の閾値と比較し、比較結果に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の過電流遮断装置。
7. 前記過電流検出用素子は、回路基板に実装されるものであって、前記回路基板の表面と前記樹脂成形部との間には、ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の過電流遮断装置。
8. 車両の電源から電線を介して負荷に至る経路に直列に配される発熱部とこの発熱部から与えられる温度に応じた特性を有する感熱部とを備え、前記感熱部から取得される温度に応じた信号に基づいて電流遮断用の素子を動作させて過電流を遮断する過電流遮断装置に用いられる過電流検出用素子であって、
   前記発熱部及び前記感熱部が樹脂成形部で一体に覆われて構成されていることを特徴とする過電流検出用素子。
9. 前記樹脂成形部は、前記発熱部から生じる熱が、前記電線に許容される温度−時間特性に応じた特性で前記感熱部に与えられるようにその樹脂量が設定されていることを特徴とする請求項８記載の過電流検出用素子。
10. 前記樹脂成形部は、前記感熱部にて取得される温度−時間特性の熱時定数が、前記電線に許容される温度−時間特性の熱時定数に対して所定の範囲内となるようにその樹脂量が設定されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の過電流検出用素子。
11. 前記樹脂成形部の樹脂量に加えて前記発熱部と前記感熱部との間の距離により前記感熱部にて取得される温度−時間特性が設定されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の過電流検出用素子。
12. 前記発熱部と前記感熱部とが当接していることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の過電流検出用素子。
13. 前記感熱部は、一対の電極部を有するものであって、前記発熱部に連なり回路基板の導電路に接続される一対の発熱側端子と、回路基板の導電路に接続される感熱側端子とを備え、前記感熱部の一方の電極部が前記発熱部に載置されて接続され、前記感熱部の他方の電極部が前記感熱側端子に載置されて接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の過電流検出用素子。
14. 前記一方の電極部と発熱部及び前記他方の電極部と前記感熱側端子との接続は、ろう付け又は導電性接着剤による接着で行われていることを特徴とする請求項１３に記載の過電流検出用素子。
15. 前記一方の電極部は、前記発熱部の折り返し部の上に載置されていることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の過電流検出用素子。
16. 前記過電流検出用素子は、回路基板に実装されるものであって、
    回路基板の導電路に接続される端子部を有し、前記発熱部は、前記端子部と一体に形成され、かつ、前記端子部よりも細径であることを特徴とする請求項８ないし請求項１５のいずれか一項に記載の過電流検出用素子。
17. 前記発熱部に連なり回路基板の導電路に接続される一対の発熱側端子と、前記感熱部に連なり回路基板の導電路に接続され、かつ、前記発熱側端子部に沿って配される感熱側端子とを有し、
    前記発熱部は、前記発熱側端子の延出方向に対して前記感熱部側に迂回する形状をなし、かつ、前記発熱部は、少なくとも一部が前記感熱部の下側に配されていることを特徴とする請求項８ないし請求項１６いずれか一項に記載の過電流検出用素子。
18. 前記過電流検出用素子が回路基板に実装されると、前記回路基板の表面と前記樹脂成形部との間にギャップが形成されることを特徴とする請求項８ないし請求項１７のいずれか一項に記載の過電流検出用素子。

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