JP2023054609A - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体スイッチにおいて故障が発生した場合であっても、電線の温度が高い温度に上昇することを防止することができる給電制御装置を提供する。【解決手段】給電制御装置１０では、電線Ｗを介した給電を制御する。電線Ｗを介して流れる電線電流の電流経路にヒューズ２０及び半導体スイッチ３０が配置されている。ヒューズ２０及び半導体スイッチ３０は回路基板に取り付けられている。ヒューズ２０が有する複数の端子は、回路基板に半田によって接続されている。複数の端子中の２つの端子間に溶断部が接続されている。２つの端子は、電線電流の電流経路に配置されている。溶断部は、溶断部の温度に応じて溶断される。マイコン２２は、電線Ｗの電線温度に応じて、半導体スイッチ３０のオフへの切替えを指示する。【選択図】図１

Description

本開示は給電制御装置に関する。

特許文献１には、電線の温度が高い温度に上昇することを防止する車両用の装置が開示されている。電流は直流電源の正極から電線を介して流れる。特許文献１に記載の装置では、電線を介して流れる電流の電流経路に半導体スイッチが配置されている。半導体スイッチは制御回路によってオン又はオフに切替えられる。半導体スイッチがオンである場合、電線を介して電流が流れる。電線を介して電流が流れた場合、電線は発熱する。単位時間当たりの電線の発熱量が単位時間当たりの電線の放熱量よりも大きい場合、電線の温度は上昇する。

半導体スイッチがオンである場合において、制御回路は、電線を介して流れる電流の電流値に基づいて電線の温度を算出する。制御回路は、算出した温度が所定温度を超えた場合、半導体スイッチをオフに切替える。これにより、電線を介した電流の通流が停止し、電線の温度は低下する。

特開２０１０－２８３９７７号公報

特許文献１では、半導体スイッチがオンに固定されるオン故障が発生した場合において、算出した電線の温度が所定温度を超えたときに、制御回路は半導体スイッチをオフに切替えることができない。電線の温度が所定温度を大きく超える温度に上昇した場合、電線が劣化する可能性がある。電線の劣化は、例えば、電線の抵抗値の上昇である。電線の抵抗値が上昇した場合、電線において消費される電力が大きい。この場合、電線を介して効率的に電力を供給することができない。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体スイッチにおいて故障が発生した場合であっても、電線の温度が高い温度に上昇することを防止することができる給電制御装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る給電制御装置は、電線を介した給電を制御する給電制御装置であって、前記電線を介して流れる電線電流の電流経路に配置されているヒューズ及び半導体スイッチと、前記ヒューズ及び半導体スイッチが取り付けられる回路基板と、処理を実行する処理部とを備え、前記ヒューズは、前記回路基板に半田によって接続される複数の端子と、前記複数の端子中の２つの端子間に接続される溶断部とを有し、前記複数の端子中の２つの端子は前記電流経路に配置され、前記溶断部は、前記溶断部の温度に応じて溶断され、前記処理部は、前記電線の電線温度に応じて前記半導体スイッチのオフへの切替えを指示する。

上記の態様によれば、半導体スイッチにおいて故障が発生した場合であっても、電線の温度が高い温度に上昇することを防止することができる。

実施形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 ヒューズ、スイッチ器及びマイコンの配置の説明図である。 ヒューズの正面図である。 ヒューズの側面図である。 端子の断面図である。 ヒューズの断面図である。 図３の上側から見た端子及び溶断部の状態の説明図である。 ヒューズが回路基板に取り付けられた状態を示す説明図である。 ヒューズが回路基板に取り付けられた状態を示す他の説明図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 給電制御処理の手順を示すフローチャートである。 電線保護処理の手順を示すフローチャートである。 溶断、遮断及び発煙に関するタイミングの説明図である。 実施形態２における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 実施形態３における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 実施形態４における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 実施形態５における電源システムの要部構成を示すブロック図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る給電制御装置は、電線を介した給電を制御する給電制御装置であって、前記電線を介して流れる電線電流の電流経路に配置されているヒューズ及び半導体スイッチと、前記ヒューズ及び半導体スイッチが取り付けられる回路基板と、処理を実行する処理部とを備え、前記ヒューズは、前記回路基板に半田によって接続される複数の端子と、前記複数の端子中の２つの端子間に接続される溶断部とを有し、前記複数の端子中の２つの端子は前記電流経路に配置され、前記溶断部は、前記溶断部の温度に応じて溶断され、前記処理部は、前記電線の電線温度に応じて前記半導体スイッチのオフへの切替えを指示する。

上記の態様にあっては、半導体スイッチがオンである場合、電線電流は、ヒューズ、半導体スイッチ及び電線を介して流れる。これにより、ヒューズの溶断部と電線とは発熱する。従って、電線温度が上昇した場合、ヒューズの溶断部の温度も上昇する。電線温度が高い場合、半導体スイッチはオフに切替えられる。これにより、電線電流の通流は停止し、電線温度は低下する。

半導体スイッチがオンに固定されるオン故障が発生した場合において、電線温度が高いとき、ヒューズの溶断部が溶断される。これにより、電線電流の通流が停止し、電線温度が低下する。従って、半導体スイッチにおいてオン故障が発生した場合であっても、電線温度が高い温度に上昇することを防止することができる。

（２）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記処理部は、前記電線温度が温度閾値以上の温度となった場合に前記半導体スイッチのオフへの切替えを指示し、前記半導体スイッチがオンである場合にて、前記溶断部が溶断される前に前記電線温度が前記温度閾値以上の温度となる。

上記の態様にあっては、半導体スイッチにおいてオン故障が発生していない限り、溶断部が溶断される前に半導体スイッチがオフに切替わる。

（３）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記ヒューズは、前記複数の端子の一部及び前記溶断部を覆うハウジングを有し、前記ハウジングは、３００度以上の耐熱性を有する。

上記の態様にあっては、リフロー方式でヒューズの複数の端子を回路基板に半田で接続する場合、熱風がハウジングに吹き付けられるか、又は、赤外線がハウジングに照射される。これにより、ハウジングの温度が上昇する。ハウジングの温度がＸ度以下である場合、ハウジングにおいて変形又は溶融は発生することはない。ここで、Ｘは正の実数である。ハウジングにおいて変形又は溶融が発生しない場合、ハウジングの形状が維持される。３００度以上の耐熱性は、Ｘが３００以上であることを意味する。このため、ハウジングにおいては、熱風の吹き付け又は赤外線の照射によって、溶融又は変形が生じることはない。結果、ヒューズは、リフロー方式での回路基板への取り付けに適している。

（４）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板を貫通する複数の貫通孔と、前記絶縁基板を覆う複数の基板メッキとを有し、前記ヒューズが有する複数の端子それぞれは、複数の貫通孔に挿入されており、前記半田によって、前記回路基板が有する前記複数の基板メッキに接続される。

上記の態様にあっては、ヒューズが有する複数の端子それぞれは、複数の貫通孔に挿入される。この状態で、複数の端子それぞれは、半田によって、回路基板が有する複数の基板メッキに接続される。

（５）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記複数の端子それぞれは、金属体と、前記金属体の表面を覆う錫製の端子メッキとを有する。

上記の態様にあっては、各端子では、金属体の表面が錫製の端子メッキで覆われている。半田には、通常、錫成分が含まれている。従って、錫製の端子メッキを有する端子に関して、半田の馴染み易さ、所謂、濡れ性が高い。このため、半田が端子に強力に接着する。

（６）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記半導体スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路を備え、前記切替え回路は、前記ヒューズが有する前記溶断部の両端間の両端電圧値が所定電圧値以上の値となった場合に前記半導体スイッチをオフに切替える。

上記の態様にあっては、電線電流の電流値が大きい程、溶断部の両端電圧値は高い。切替え回路は、溶断部の両端電圧値が所定電圧値以上の値となった場合、即ち、電線電流の電流値が大きい場合、半導体スイッチをオフに切替える。従って、過大な電流が電線を介して流れることが防止される。

（７）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記処理部は、前記ヒューズが有する前記溶断部の両端間の両端電圧値に基づいて、前記電線温度を繰り返し算出する。

上記の態様にあっては、処理部は、溶断部の両端電圧値に基づいて電線温度を繰り返し算出する。算出した電線温度が温度閾値以上の温度となった場合、半導体スイッチはオフに切替わる。

（８）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記ヒューズは、前記複数の端子の一部及び前記溶断部を覆うハウジングを有し、前記複数の端子それぞれは、一部が前記ハウジングによって覆われている長板状の第１板部分と、前記第１板部分に連結している第２板部分とを有し、前記複数の端子それぞれについて、前記第１板部分の一方の端部は前記ハウジングの共通の一面から突出しており、前記第２板部分は、前記ハウジングから突出している前記第１板部分の先端面の一部分から突出しており、前記回路基板は複数の貫通孔を有し、前記複数の端子それぞれの前記第２板部分は前記複数の貫通孔に挿入され、前記複数の端子それぞれの前記第１板部分は前記回路基板に当たっている。

上記の態様にあっては、ハウジングから突出している第１板部分の先端面から第２板部分が突出しており、段差構造が実現されている。回路基板では、絶縁基板に貫通孔が設けられており、絶縁基板において、貫通孔の内面と、貫通孔の周縁部とを基板メッキが覆っている。例えば、面積が第２板部分の断面積よりも若干大きい貫通孔が設けられる。この場合において、第２板部分が貫通孔に挿入されたとき、第１板部分は、貫通孔を通らず、貫通孔の周縁部を覆っている基板メッキに当たる。このとき、ハウジングは、第１板部分によって回路基板から離れている。この場合においては、半田で端子を回路基板に取り付けたときに、フィレット形状の半田が形成され易い。フィレット形状の半田が形成されることは、良好な取り付けが実現されていることを意味する。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
＜電源システムの構成＞
図１は、実施形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は車両Ｃに搭載されている。電源システム１は、給電制御装置１０、直流電源１１及び負荷１２を備える。給電制御装置１０は、ヒューズ２０、スイッチ器２１及びマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２２を有する。スイッチ器２１は、例えばＩＰＤ(Intelligent Power Device)である。スイッチ器２１は、半導体スイッチ３０及び駆動回路３１を有する。半導体スイッチ３０は、Ｎチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。直流電源１１は、例えばバッテリである。負荷１２は電気機器である。

直流電源１１の負極は接地されている。接地は、例えば、車両Ｃのボディへの接続によって実現される。直流電源１１の正極はヒューズ２０の一端に接続されている。ヒューズ２０の他端は半導体スイッチ３０のドレインに接続されている。半導体スイッチ３０のソースは電線Ｗの一端に接続されている。電線Ｗの他端は負荷１２の一端に接続されている。負荷１２の他端は接地されている。半導体スイッチ３０のゲートは駆動回路３１に接続されている。駆動回路３１は更にマイコン２２に接続されている。

マイコン２２は、駆動回路３１にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。マイコン２２が出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替えた場合、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフからオンに切替える。マイコン２２が出力電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替えた場合、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオンからオフに切替える。駆動回路３１は切替え回路として機能する。

半導体スイッチ３０がオンである場合、半導体スイッチ３０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に小さい。このため、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。半導体スイッチ３０がオフである場合、半導体スイッチ３０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に大きい。このため、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。

駆動回路３１が半導体スイッチ３０をオンに切替えた場合、電流は、直流電源１１の正極からヒューズ２０、半導体スイッチ３０、電線Ｗ及び負荷１２の順に流れる。以下では、電線Ｗを介して流れる電流を電線電流と記載する。電線電流の電流値を電線電流値と記載する。電線電流の電流経路にヒューズ２０及び半導体スイッチ３０は配置されている。電線電流が通流した場合、負荷１２に電力が供給される。負荷１２に電力が供給された場合、負荷１２は作動する。駆動回路３１が半導体スイッチ３０をオフに切替えた場合、電線電流の通流が停止する。これにより、負荷１２への電力供給が停止し、負荷１２は動作を停止する。給電制御装置１０では、駆動回路３１が半導体スイッチ３０をオン又はオフに切替えることによって、電線Ｗを介した負荷１２への給電を制御する。

ヒューズ２０を介して電流が流れた場合、ヒューズ２０は発熱する。ヒューズ２０に関して、単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量を超えている場合、ヒューズ２０のヒューズ温度は上昇する。単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量未満である場合、ヒューズ温度は低下する。同様に、電線電流が通流した場合、電線Ｗは発熱する。電線Ｗに関して、単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量を超えている場合、電線Ｗの電線温度は上昇する。単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量未満である場合、電線温度は低下する。

後述するように、マイコン２２は、電線電流値に基づいて電線温度を繰り返し算出する。マイコン２２は、算出した電線温度が一定の温度閾値以上の温度となった場合、出力電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。これにより、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオンからオフに切替える。

電線電流が通流した場合、ヒューズ２０を介して電流が流れる。従って、電線温度が上昇した場合、ヒューズ温度も上昇する。ヒューズ温度が一定の溶断温度以上の温度となった場合、ヒューズ２０は溶断される。ヒューズ２０が溶断された場合、ヒューズ２０を介した電流の通流が停止する。結果、電線電流の通流が停止する。ヒューズ温度が溶断温度である場合の電線温度を基準温度と記載する。基準温度は温度閾値を超えている。

例えば、半導体スイッチ３０がオンである状態で負荷１２の両端が短絡した場合、電線電流は急速に上昇し、電線温度及びヒューズ温度は上昇する。半導体スイッチ３０がオンに固定されるオン故障が発生していない場合においては、電線温度が温度閾値以上の温度となったとき、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。結果、電線電流の通流は停止し、電線温度は低下する。

オン故障が発生している場合においては、電線温度が基準温度以上の温度となったとき、ヒューズ２０が溶断される。結果、電線電流の通流は停止し、電線温度が低下する。従って、半導体スイッチ３０においてオン故障が発生している場合であっても、電線温度が基準温度を超える高い温度に上昇することを防止することができる。

＜ヒューズ２０、スイッチ器２１及びマイコン２２の配置＞
図２は、ヒューズ２０、スイッチ器２１及びマイコン２２の配置の説明図である。給電制御装置１０は、矩形状の回路基板Ｂを更に有する。図２には、回路基板Ｂの平面が示されている。スイッチ器２１及びマイコン２２は集積回路素子である。回路基板Ｂの板面には、ヒューズ２０、スイッチ器２１及びマイコン２２が取り付けられている。板に関して、板面は、幅が広い面であり、端面とは異なる。スイッチ器２１の取り付けは半導体スイッチ３０の取り付けに相当する。
なお、スイッチ器２１が集積回路素子ではない場合、半導体スイッチ３０と、駆動回路３１を構成する一又は複数の部品とが回路基板Ｂの板面に取り付けられる。また、マイコン２２は回路基板Ｂとは異なる回路基板の板面に配置されてもよい。

＜ヒューズ２０の構成＞
図３はヒューズ２０の正面図である。図４はヒューズ２０の側面図である。ヒューズ２０は、樹脂製のハウジング４０及び２つの端子４１を有する。各端子４１は導電性を有する。ヒューズ２０では、２つの端子４１は、ハウジング４０の共通の一面から突出している。

図５は端子４１の断面図である。各端子４１は長板状の金属体５０を有する。各端子４１では、金属体５０が有する２つの板面は錫（Ｓｎ）製の端子メッキ５１によって覆われている。各端子４１の端面では、金属体５０は露出している。金属体５０及び端子メッキ５１は導電性を有する。金属体５０は、例えば、亜鉛合金を用いて製造される。図５以外の図面では、金属体５０及び端子メッキ５１の記載を省略している。
なお、端子メッキ５１は、板面とは異なる金属体５０の面、例えば、図５の左側又は右側に位置する端面を覆ってもよい。

図６はヒューズ２０の断面図である。図３、図４及び図６に示すように、ハウジング４０は、一面が開放された箱体状をなす。２つの端子４１それぞれの一部は、ハウジング４０によって覆われている。前述したように、ハウジング４０の共通の一面から２つの端子４１が突出している。ここで、共通の一面は開放面である。ハウジング４０において、共通の一面は、図３、図４及び図６の下側に位置する。図６に示すように、ハウジング４０の内部において、２つの端子４１は一列に並べられている。ヒューズ２０は、更に、棒状の溶断部４２を有する。溶断部４２は２つの端子４１間に接続されている。溶断部４２は導電性を有する。溶断部４２もハウジング４０によって覆われている。

図７は、図３の上側から見た２つの端子４１及び溶断部４２の状態の説明図である。図６及び図７に示すように、各端子４１は長板状をなす。２つの端子４１の板面は揃っており、図６では２つの端子４１の板面が示されている。各端子４１の一方の端部は、ハウジング４０の共通の一面（開放面）から、図６の下側に向けて突出している。なお、２つの端子４１の板面は同一平面上に位置していることが好ましい。

各端子４１は長板状をなしているので、ヒューズ２０はブレード型のヒューズである。一般的に、ブレード型のヒューズの端子の断面積は、チップ型のヒューズの端子の断面積よりも大きい。このため、状態が正常である場合に大電流が流れる回路のヒューズとして、ブレード型のヒューズを用いることができる。

各端子４１では、長板状の第１板部分６１の端部に長板状の第２板部分６２の端部が連結している。第１板部分６１の一部はハウジング４０によって覆われている。２つの端子４１それぞれについて、第１板部分６１の第１端部は、前述したハウジング４０の共通の一面から、図６の下側に向けて突出している。ハウジング４０の共通の一面と、第１板部分６１の第１端部の先端面は平行である。また、２つの端子４１に関して、２つの第１板部分６１の第１端部の先端面は同一平面上に位置する。

なお、共通の一面及び先端面の平行は、完全な平行のみを意味せず、実質的な平行であればよい。従って、共通の一面及び先端面が平行である状態には、共通の一面及び先端面がなす角度が設計上の誤差範囲内の値である状態も含まれる。また、２つの先端面が同一平面上に位置することは、２つの先端面の段差が実質的にないことを意味する。従って、２つの先端面の段差が設計上の誤差範囲内の値である場合、２つの先端面は同一平面上に位置する。

各端子４１では、第１板部分６１の第１端部の先端面の一部分から、第１板部分６１の長さ方向に沿って、第２板部分６２が突出している。第２板部分６２の断面積は第１板部分６１の断面積よりも小さい。第２板部分６２は第１板部分６１よりも細い。第１板部分６１及び第２板部分６２の厚みは一致している。第１板部分６１及び第２板部分６２の板面は連続している。第１板部分６１及び第２板部分６２の長さ方向は、一致しており、図３、図４及び図６の上下方向である。第１板部分６１及び第２板部分６２の断面積は、第１板部分６１及び第２板部分６２の幅方向、即ち、図３、図４及び図６の左右方向に沿った切断によって得られる断面の面積である。

なお、第１板部分６１及び第２板部分６２の厚みの一致は、完全な一致のみを意味せず、実質的な一致であればよい。従って、第１板部分６１及び第２板部分６２の厚みが一致している状態には、２つの厚みの差が誤差範囲である状態も含まれる。また、２つの長さ方向の一致は、完全な一致のみを意味せず、実質的な一致であればよい。従って、２つの長さ方向が一致している状態には、２つの長さ方向がなす角度が誤差範囲内である状態も含まれる。

２つの端子４１それぞれについて、第２板部分６２は、第１板部分６１の第１端部の先端面において、２つの端子４１の並び方向の中央部分から突出している。並び方向は図６の左右方向である。図３及び図４に示すように、第２板部分６２の先端部分は角錐台状をなす。第２板部分６２の先端部分について、ハウジング４０に近い部分の断面積は大きく、ハウジング４０から遠い部分の断面積は小さい。

図６及び図７に示すように、棒状の溶断部４２は、２つの端子４１の第１板部分６１間に配置されている。溶断部４２の一方の端部は、一方の端子４１の第１板部分６１の端面に接続されている。溶断部４２の他方の端部は、他方の端子４１の第１板部分６１の端面に接続されている。溶断部４２が接続している２つの端面は互いに対向している。溶断部４２は、曲がっており、全体としてＶ字状をなす。図６の例では、溶断部４２は、図６の上側に曲がっている。なお、溶断部４２の形状は、Ｖ字状に限定されず、例えば、Ｓ字状であってもよい。

図６及び図７に示すように、ハウジング４０について、前述した共通の一面の反対側に位置する一面、即ち、図６の上側の一面には、２つの開口４０ａが設けられている。２つの端子４１の第１板部分６１の第２端部それぞれは、２つの開口４０ａと対向している。ヒューズ２０の使用者は、例えば、テスターの２つのリード棒それぞれを２つの開口４０ａに通す。この状態で、使用者は、テスターの２つのリード棒それぞれを、ヒューズ２０が有する２つの端子４１に当てる。テスターは、例えば、２つの端子４１間の抵抗値を測定する。使用者は、測定した抵抗値に基づいて、溶断部４２が溶断しているか否かを確認することができる。

＜ヒューズ２０の取り付け状態＞
図８は、ヒューズ２０が回路基板Ｂに取り付けられた状態を示す説明図である。図９は、ヒューズ２０が回路基板Ｂに取り付けられた状態を示す他の説明図である。回路基板Ｂは、所謂、プリント基板である。ヒューズ２０は、半田Ｈによって回路基板Ｂに取り付けられる。図８及び図９は、ヒューズ２０が半田Ｈによって回路基板Ｂに取り付けられた後の状態を示している。図８及び図９には、回路基板Ｂの断面が示されている。図８及び図９に示すように、回路基板Ｂは絶縁基板７０を有する。絶縁基板７０では、表側板面から裏側板面まで貫通する２つの貫通孔７０ａが設けられている。貫通孔７０ａの数は、ヒューズ２０の端子４１の数以上である。貫通孔７０ａの開口は円形状をなす。絶縁基板７０について、図８及び図９では、上側の板面が表側板面であり、下側の板面が裏側板面である。

絶縁基板７０の表側板面上には、導電性を有する複数の配線パターン７２が配置されている。絶縁基板７０の裏側板面上にも、複数の配線パターン７２が配置されている。回路基板Ｂでは、各貫通孔７０ａの内面は基板メッキ７１によって覆われている。基板メッキ７１は導電性を有する。表側板面及び裏側板面それぞれにおける貫通孔７０ａの周縁部は配線パターン７２によって覆われている。各基板メッキ７１は、貫通孔７０ａの内面に加えて、表側板面及び裏側板面それぞれにおける貫通孔７０ａの周縁部を、配線パターン７２を介して覆っている。図８においては、基板メッキ７１は、配線パターン７２の上側から貫通孔７０ａの周縁部を覆うとともに、配線パターン７２の下側から貫通孔７０ａの周縁部を覆っている。

基板メッキ７１は例えば錫成分を含む。配線パターン７２は、例えば銅製である。基板メッキ７１は、配線パターン７２に接触しており、配線パターン７２と導通している。基板メッキ７１において、貫通孔７０ａの内面及び周縁部を除く他の部分は、絶縁性を有するレジスト７３によって覆われている。

貫通孔７０ａの面積は、端子４１の第２板部分６２の断面積よりも若干大きい。このため、端子４１の第２板部分６２を貫通孔７０ａに挿入することができる。第１板部分６１の幅は十分に長いので、第２板部分６２を貫通孔７０ａに挿入した場合、端子４１の第１板部分６１は、貫通孔７０ａを通らず、貫通孔７０ａの周縁部を覆っている基板メッキ７１に当たる。２つの第１板部分６１の第１端部の先端面は同一平面上に位置するので、ヒューズ２０は、安定した状態で回路基板Ｂによって支持される。

ヒューズ２０を回路基板Ｂに取り付ける場合、絶縁基板７０の表側板面を覆っている基板メッキ７１上にペースト状の半田Ｈを塗布する。基板メッキ７１上に半田Ｈが塗布されている状態で、２つの端子４１の第２板部分６２それぞれを、絶縁基板７０の表側から、即ち、図８及び図９の上側から、２つの貫通孔７０ａに挿入する。このとき、２つの端子４１の第１板部分６１は、表側板面を覆っている基板メッキ７１によって支持される。第２板部分６２の一部は、回路基板Ｂの裏側板面から露出している。

この状態で、ヒューズ２０及び回路基板Ｂはリフロー炉に通される。リフロー炉内では、ヒューズ２０及び回路基板Ｂに熱風が吹き付けられるか、又は、ヒューズ２０及び回路基板Ｂに赤外線が照射される。これにより、ペースト状の半田Ｈが溶ける。半田Ｈは端子４１を回路基板Ｂの基板メッキ７１に接続している。具体的には、図８及び図９に示すように、半田Ｈの一部は、第１板部分６１の軸回りに沿って、ハウジング４０から露出している端子４１の第１板部分６１の板面及び端面に接着するとともに、絶縁基板７０の表側板面を覆っている基板メッキ７１に接着する。

更に、溶けた半田Ｈの一部は、貫通孔７０ａ内に入り込み、貫通孔７０ａの内面を覆っている基板メッキ７１と、端子４１の第２板部分６２の板面及び端面とに接着する。半田Ｈは導電性を有する。半田Ｈによって、端子４１及び基板メッキ７１は導通する。ヒューズ２０が有する２つの端子４１それぞれは、半田Ｈによって、回路基板Ｂが有する２つの基板メッキ７１に接続される。

以上のように、給電制御装置１０では、ヒューズ２０が回路基板Ｂに取付けられている。２つの端子４１それぞれは、２つの貫通孔７０ａに挿入されている。この状態で、２つの端子４１それぞれは、半田Ｈによって２つの基板メッキ７１に接続される。

ヒューズ２０に関して、一方の端子４１は、直流電源１１の正極に接続されている一端に対応する。他方の端子４１は、半導体スイッチ３０のドレインに接続される一端に対応する。前述したように、電線電流はヒューズ２０を介して流れる。ヒューズ２０では、電線電流は、端子４１、溶断部４２及び端子４１の順に流れる。２つの端子４１及び溶断部４２は電線電流の電流経路に配置されている。

溶断部４２を介して電流が流れた場合、溶断部４２は発熱する。ヒューズ２０の発熱は溶断部４２の発熱である。ヒューズ温度は溶断部４２の温度である。溶断部４２に関して、単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量を超えている場合、ヒューズ温度は上昇する。単位時間当たりの発熱量が単位時間当たりの放熱量未満である場合、ヒューズ温度は低下する。ヒューズ温度が溶断温度以上の温度となった場合、溶断部４２は溶断される。結果、ヒューズ２０を介した電流の通流が停止する。

＜ハウジング４０の耐熱性＞
リフロー方式の一例では、ヒューズ２０が配置されている回路基板Ｂは、リフロー炉内において、第１領域及び第２領域の順に通過する。第１領域の温度は１７０度から１９０度までの範囲内の温度である。回路基板Ｂは、８０秒から１４０秒の間、第１領域内に位置している。第２領域の温度は、２３０度から２５０度までの範囲内の温度である。回路基板Ｂは、６０秒から９０秒の間、第２領域内に位置している。

リフロー方式でヒューズ２０を回路基板Ｂに取り付ける場合、熱風がハウジング４０に吹き付けられるか、又は、赤外線がハウジング４０に照射される。このとき、ハウジング４０の温度は上昇する。ハウジング４０の温度がＸ度以下である場合、ハウジング４０において変形又は溶融が発生することはない。ここで、Ｘは正の実数である。ハウジング４０において変形又は溶融が発生しない場合、ハウジング４０の形状が維持される。ハウジング４０は２５０度以上の耐熱性を有する。ハウジング４０に関して、２５０度以上の耐熱性はＸが２５０以上であることを意味する。

ハウジング４０が２５０度以上の耐熱性を有する場合、ハウジング４０では、熱風の吹き付け又は赤外線の照射によって変形又は溶融が生じず、ハウジング４０の形状が維持される。このため、ヒューズ２０は、リフロー方式での回路基板Ｂへの取り付けに適している。ハウジング４０の製造に用いられる耐熱性の樹脂として例えばナイロン樹脂が挙げられる。

なお、ハウジング４０は、３００度以上の耐熱性を有することが好ましい。ハウジング４０に関して、３００度以上の耐熱性は、Ｘが３００以上であることを意味する。ハウジング４０が３００度以上の耐熱性を有する場合、ヒューズ２０は、リフロー方式での回路基板Ｂへの取り付けにより適している。

＜ヒューズ２０の耐熱性＞
ヒューズ２０の温度がＹ度以下である場合、ヒューズ２０に関しては、溶断特性（図１３参照）が実質的に変化せず、かつ、長期信頼性が実質的に低下しない。ヒューズ２０は、２５０度以上の耐熱性を有する。ヒューズ２０に関して、２５０度以上の耐熱性は、Ｙが２５０以上であることを意味する。ハウジング４０だけではなく、ヒューズ２０も２５０度以上の耐熱性を有する。従って、ヒューズ２０の温度が２５０度以下である場合、溶断特性は実質的に変化せず、かつ、長期信頼性は実質的に低下しない。溶断特性は、ヒューズ２０を介して流れる電流の電流値と、電流が流れてから溶断部４２の溶断が発生するまでの溶断時間との関係を示す。溶断特性では、種々の電流値に対応する溶断時間が示されている。長期信頼性は、ヒューズ２０が仕様書の規格通りに正常に機能する寿命である。リフロー方式で取り付けを行うことによって、ヒューズ２０の寿命が低下することは好ましくない。

なお、ヒューズ２０も、３００度以上の耐熱性を有することが好ましい。ヒューズ２０に関して、３００度以上の耐熱性はＹが３００以上であることを意味する。ヒューズ２０が３００度以上の耐熱性を有する場合、ヒューズ２０の構成は、リフロー方式での回路基板Ｂへの取り付けにより適した構成である。

＜ヒューズ２０の効果＞
前述したように、各端子４１では、金属体５０の表面が錫製の端子メッキ５１で覆われている。半田Ｈには、通常、錫成分が含まれている。従って、錫製の端子メッキ５１を有する端子４１に関して、半田Ｈの馴染み易さ、所謂、濡れ性が高い。このため、半田Ｈが端子４１に強力に接着する。
なお、端子メッキ５１は、錫製に限定されず、例えば、錫成分を含む合金製であってもよい。

前述したように、各端子４１では、第１板部分６１の先端面から第２板部分６２が突出しており、段差構造が実現されている。２つの端子４１それぞれについて、第１板部分６１は、貫通孔７０ａを通らず、絶縁基板７０上の基板メッキ７１に当たっている。このため、ハウジング４０は、回路基板Ｂから離れている。この場合においては、半田Ｈで端子４１を回路基板Ｂに取り付けたときに、フィレット形状の半田Ｈが形成され易い。フィレット形状の半田Ｈが形成されることは、良好な取り付けが実現されていることを意味する。

また、基板メッキ７１上にペースト状の半田Ｈを塗布した状態で貫通孔７０ａに端子４１が挿入される。前述したように段差構造が実現されているため、貫通孔７０ａに端子４１が挿入された場合、ハウジング４０がペースト状の半田Ｈに接触することはない。このため、リフロー方式で半田Ｈを溶かした場合に、ボール状の半田Ｈが形成される可能性は低い。

前述したように、端子４１について、第２板部分６２の断面積は第１板部分６１の断面積よりも小さく、第２板部分６２は第１板部分６１よりも細い。このため、貫通孔７０ａとして、面積が小さい貫通孔を用いることができる。この場合において、第２板部分６２と貫通孔７０ａとの間の隙間が小さい。このため、例えば、ハウジング４０に熱風が吹き付けられた場合であっても、第２板部分６２、即ち、ヒューズ２０が大きく傾くことはなく、ハウジング４０は、回路基板Ｂの板面に対して略垂直に立っている。結果、リフロー方式で実装を行う場合に、治具によってハウジング４０を、略垂直に立っている状態で固定する必要がなく、安価な実装を実現することができる。

＜給電制御装置１０の詳細な構成＞
図１に示す半導体スイッチ３０に関して、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧以上である場合、状態はオンである。基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧未満である場合、状態はオフである。駆動回路３１は、マイコン２２の出力電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、基準電位が接地電位であるゲートの電圧を上昇させる。これにより、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧以上の電圧に上昇し、半導体スイッチ３０はオンに切替わる。

駆動回路３１は、マイコン２２の出力電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、基準電位が接地電位であるゲートの電圧を低下させる。これにより、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧未満の電圧に低下し、半導体スイッチ３０はオフに切替わる。

スイッチ器２１は、更に、電流検出部３２を有する。電流検出部３２は、半導体スイッチ３０のドレインに接続されている。電流検出部３２は、更に、マイコン２２及び駆動回路３１に各別に接続されている。

電流検出部３２は電線電流値を検出する。具体的には、電流検出部３２は、半導体スイッチ３０のドレインから電流を引き込む。電流検出部３２が引き込む電流の電流値は（電線電流値）／（所定数）で表される。電流検出部３２は、引き込んだ電流に基づいて、電線電流値を示すアナログの電流値情報を生成する。アナログの電流値情報は、例えば、電線電流値に比例する電圧値である。電流検出部３２は、アナログの電流値情報をマイコン２２及び駆動回路３１に出力する。

駆動回路３１は、電線電流値が一定の電流閾値未満である場合、前述したように、マイコン２２の出力電圧に応じて、半導体スイッチ３０をオン又はオフに切替える。駆動回路３１は、電線電流値が電流閾値以上の電流値となった場合、マイコン２２の出力電圧に無関係に半導体スイッチ３０をオフに切替える。従って、電線電流値が電流閾値を超えることが防止される。駆動回路３１は、マイコン２２の出力電圧に無関係に半導体スイッチ３０をオフに切替えた後、所定の条件が満たされるまで、半導体スイッチ３０のオフを維持する。所定の条件は、例えば、マイコン２２の出力電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わることである。

図１０はマイコン２２の要部構成を示すブロック図である。マイコン２２は、出力部８０、Ａ／Ｄ変換部８１、記憶部８２及び制御部８３を有する。これらは、内部バス８４に接続されている。出力部８０は、更に、駆動回路３１に接続されている。Ａ／Ｄ変換部８１は、更に、電流検出部３２に接続されている。

出力部８０は、駆動回路３１にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。前述したマイコン２２の出力電圧は出力部８０の出力電圧である。制御部８３は、半導体スイッチ３０のオンへの切替えを出力部８０に指示する。この場合、出力部８０は、出力電圧をハイレベル電圧に切替える。結果、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオンに切替える。制御部８３は、半導体スイッチ３０のオフへの切替えを出力部８０に指示する。この場合、出力部８０は、出力電圧をローレベル電圧に切替える。結果、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。

Ａ／Ｄ変換部８１には、電線電流値を示すアナログの電流値情報が入力される。Ａ／Ｄ変換部８１は、アナログの電流値情報をデジタルの電流値情報に変換する。Ａ／Ｄ変換部８１が変換したデジタルの電流値情報は制御部８３によって取得される。制御部８３が取得した電流値情報が示す電線電流値は、取得時点の電線電流値に実質的に一致する。

記憶部８２は、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリによって構成される。記憶部８２には、コンピュータプログラムＰが記憶されている。制御部８３は、処理を実行する処理素子を有し、処理部として機能する。制御部８３の処理素子は、コンピュータプログラムＰを実行することによって、給電制御処理及び電線保護処理等を実行する。給電制御処理は、電線Ｗを介した負荷１２への給電を制御する処理である。電線保護処理は、電線Ｗを発煙から保護する処理である。

なお、コンピュータプログラムＰは、制御部８３の処理素子が読み取り可能に記憶媒体Ａに記憶されていてもよい。この場合、図示しない読み出し装置によって記憶媒体Ａから読み出されたコンピュータプログラムＰが記憶部８２に書き込まれる。記憶媒体Ａは、光ディスク、フレキシブルディスク、磁気ディスク、磁気光ディスク又は半導体メモリ等である。光ディスクは、ＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、又は、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等である。磁気ディスクは、例えばハードディスクである。また、図示しない通信網に接続されている図示しない装置からコンピュータプログラムＰをダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムＰを記憶部８２に書き込んでもよい。

制御部８３が有する処理素子の数は、１に限定されず、２以上であってもよい。この場合、複数の処理素子がコンピュータプログラムＰに従って、給電制御処理及び電線保護処理等を協同で実行してもよい。

記憶部８２には、禁止フラグの値が記憶されている。禁止フラグの値は、０又は１であり、制御部８３によって変更される。禁止フラグの「０」は、半導体スイッチ３０のオン又はオフへの切替えが許可されている状態を示す。半導体スイッチ３０がオフである状態で禁止フラグの値は０から１に変更される。禁止フラグの「１」は、半導体スイッチ３０のオンへの切替えが禁止されている状態を示す。

＜給電制御処理＞
図１１は給電制御処理の手順を示すフローチャートである。給電制御処理では、制御部８３は、禁止フラグの値が１であるか否かを判定する（ステップＳ１）。禁止フラグの値が１ではない場合、禁止フラグの値は０である。制御部８３は、禁止フラグの値が１であると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ１を再び実行し、禁止フラグの値が０となるまで待機する。

制御部８３は、禁止フラグの値が１ではないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、負荷１２を作動させるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、例えば、負荷１２の作動を示す作動信号がマイコン２２の入力部に入力された場合、制御部８３は、負荷１２を作動させると判定する。作動信号が入力部に入力されていない場合、制御部８３は、負荷１２を作動させないと判定する。

制御部８３は、負荷１２を作動させないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）、負荷１２の動作を停止させるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、例えば、負荷１２の動作の停止を示す停止信号がマイコン２２の入力部に入力された場合、制御部８３は、負荷１２の動作を停止させると判定する。停止信号が入力部に入力されていない場合、制御部８３は、負荷１２の動作を停止させないと判定する。

制御部８３は、負荷１２の動作を停止させないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ１を再び実行する。禁止フラグの値が０である場合、負荷１２を作動させるタイミング、又は、負荷１２の動作を停止させるタイミングが到来するまで待機する。

制御部８３は、負荷１２を作動させると判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、半導体スイッチ３０のオンへの切替えを出力部８０に指示する（ステップＳ４）。半導体スイッチ３０がオフに固定されているオフ故障が発生していない場合において、制御部８３がステップＳ４を実行したとき、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオンに切替える。これにより、電線電流が通流し、負荷１２は作動する。

制御部８３は、負荷１２の動作を停止させると判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、半導体スイッチ３０のオフへの切替えを出力部８０に指示する（ステップＳ５）。半導体スイッチ３０においてオン故障が発生していない場合において、制御部８３がステップＳ５を実行したとき、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。これにより、電線電流の通流が停止し、負荷１２は動作を停止する。

制御部８３は、ステップＳ４又はステップＳ５を実行した後、制御部８３は給電制御処理を終了する。その後、制御部８３は、給電制御処理を再び実行する。以上のように、給電制御装置１０では、駆動回路３１が半導体スイッチ３０をオン又はオフに切替えることによって、電線Ｗを介した負荷１２への給電を制御する。禁止フラグの値が１である場合、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオンに切替えず、半導体スイッチ３０のオフが維持される。

＜電線温度の算出＞
電線保護処理では、制御部８３は、電線電流値に基づいて電線温度を算出する。以下では、電線温度の算出方法を説明する。制御部８３は、電線Ｗについて、電線温度と、電線Ｗが配置されている環境の環境温度とのの温度差を繰り返し算出する。具体的には、制御部８３は、先行して算出した先行温度差、環境温度及び電線電流値に基づいて、温度差を算出する。制御部８３は、環境温度に、算出した温度差を加算することによって、電線温度を算出する。環境温度を示す環境温度情報は予め記憶部８２に記憶されている。電線温度の算出では、環境温度は一定値であると見なす。

電線Ｗについて、電線電流値、算出対象の温度差、先行温度差及び環境温度それぞれを、Ｉｗ、ΔＴｗ、ΔＴｐ及びＴａと記載する。制御部８３は、先行温度差ΔＴｐ、電線電流値Ｉｗと、環境温度Ｔａとを以下に示す［１］式及び［２］式に代入することによって、温度差ΔＴｗを算出する。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ・ｅｘｐ（－Δｔ／τｒ）＋Ｒｔｈ・Ｒｗ
・Ｉｗ² ・（１－ｅｘｐ（－Δｔ／τｒ））・・・［１］
Ｒｗ＝Ｒｏ・（１＋κ・（Ｔａ＋ΔＴｐ－Ｔｏ）・・・［２］

［１］式及び［２］式で用いられている変数及び定数を説明する。変数及び定数の説明では、変数又は定数の単位も併せて示している。電線電流値Ｉｗの単位はアンペアである。温度差ΔＴｗ、先行温度差ΔＴｐ及び環境温度Ｔａの単位は度である。Ｒｗは電線Ｗの電線抵抗値（Ω）である。Ｒｔｈは電線Ｗの電線熱抵抗値（℃／Ｗ）である。Δｔは、制御部８３が電流値情報を取得する周期（ｓ）である。τｒは電線Ｗの電線放熱時定数（ｓ）である。Ｔｏは、予め決められている温度（℃）である。Ｒｏは温度Ｔｏにおける電線抵抗値（Ω）である。κは電線Ｗの電線抵抗温度係数（／℃）である。

温度差ΔＴｗ、先行温度差ΔＴｐ、電線電流値Ｉｗ及び環境温度Ｔａは変数であり、周期Δｔ、電線放熱時定数τｒ、電線熱抵抗Ｒｔｈ、電線抵抗Ｒｏ、電線抵抗温度係数κ及び温度Ｔｏは、予め設定されている定数である。

［１］式の第１項の値は、周期Δｔが長い程、低下するので、［１］式の第１項は電線Ｗの放熱を表す。また、［１］式の第２項の値は、周期Δｔが長い程、上昇するので、［１］式の第２項は電線Ｗの発熱を表す。第２項の値は、電線電流値Ｉｗが大きい程、大きい。

制御部８３は、算出した温度差ΔＴｗに環境温度Ｔａを加算することによって、電線Ｗの電線温度を算出する。マイコン２２が起動した後に制御部８３が最初に実行する電線Ｗの温度差ΔＴｗの算出では、電線Ｗの電線温度は環境温度Ｔａと一致しているとして、先行温度差ΔＴｐをゼロとみなす。

＜電線保護処理＞
図１２は電線保護処理の手順を示すフローチャートである。制御部８３は、電線保護処理を周期的に実行する。記憶部８２には、制御部８３が先行して算出した先行温度差が記憶されている。記憶部８２に記憶されている先行温度差は、制御部８３によって変更される。

電線保護処理では、制御部８３は、まず、Ａ／Ｄ変換部８１から電流値情報を取得する（ステップＳ１１）。制御部８３は、ステップＳ１１を実行した後、記憶部８２から先行温度差を読み出す（ステップＳ１２）。次に、制御部８３は、ステップＳ１１で取得した電流値情報が示す電線電流値と、ステップＳ１２で読み出した先行温度差と、記憶部８２に記憶されている環境温度情報が示す環境温度とを［１］式及び［２］式に代入することによって、電線Ｗの電線温度と環境温度との温度差を算出する（ステップＳ１３）。

次に、制御部８３は、記憶部８２に記憶されている先行温度差を、ステップＳ１３で算出した温度差に変更する（ステップＳ１４）。変更後の先行温度差は、次回の温度差の算出で用いられる。制御部８３は、ステップＳ１４を実行した後、ステップＳ１３で算出した温度差を、記憶部８２に記憶されている環境温度情報が示す環境温度に加算することによって、電線温度を算出する（ステップＳ１５）。

次に、制御部８３は、ステップＳ１５で算出した電線温度が温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。制御部８３は、算出した電線温度が温度閾値以上であると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、出力部８０に、半導体スイッチ３０のオフへの切替えを指示する（ステップＳ１７）。半導体スイッチ３０においてオン故障が発生していない場合において、制御部８３がステップＳ１７を実行したとき、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。これにより、電線電流の通流は停止し、電線温度は低下する。

制御部８３は、ステップＳ１７を実行した後、禁止フラグの値を１に変更する（ステップＳ１８）。これにより、半導体スイッチ３０のオンへの切替えが禁止される。制御部８３は、電線温度が温度閾値未満であると判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、又は、ステップＳ１８を実行した後、電線保護処理を終了する。次の周期が到来した場合、制御部８３は、電線保護処理を再び実行する。

以上のように、制御部８３は、電線電流値に基づいて電線温度を繰り返し算出する。制御部８３は、電線温度が温度閾値以上の温度となった場合、半導体スイッチ３０のオフへの切替えを出力部８０に指示し、半導体スイッチ３０のオンへの切替えを禁止する。半導体スイッチ３０がオフに切替わった場合、電線温度は低下する。電線Ｗから発煙した場合における電線温度を発煙温度と記載する。温度閾値は発煙温度未満である。このため、電線Ｗは発煙から保護される。

制御部８３は、禁止フラグの値を１に変更した場合、禁止フラグの値を０に戻す解除処理を実行してもよい。制御部８３は、禁止フラグの値が１である場合に解除処理を周期的に実行する。解除処理でも、制御部８３は、電線温度と環境温度との温度差を算出する。制御部８３は、例えば、算出した温度差が所定値以下であるか否かを判定する。制御部８３は、算出した温度差が所定値以下であると判定した場合、禁止フラグの値を１から０に変更する。所定値は０℃又は５℃等である。

＜溶断、遮断及び発煙に関するタイミング＞
図１３は、溶断、遮断及び発煙に関するタイミングの説明図である。図１３には、半導体スイッチ３０の遮断特性、ヒューズ２０の溶断特性、電線Ｗの発煙特性が示されている。これらの特性について、縦軸には電線電流値が示され、横軸には期間、即ち、時間の長さが示されている。Ｉｓは、任意の電線電流値を示す。Ｔ１は、遮断特性においてＩｓに対応する期間を示す。Ｔ２は、溶断特性においてＩｓに対応する期間を示す。Ｔ３は、発煙特性においてＩｓに対応する期間を示す。

遮断特性は、制御部８３が算出した電線温度が温度閾値以上の温度に上昇したために、駆動回路３１が半導体スイッチ３０をオフに切替えるタイミングを示している。電線電流値がＩｓである電線電流が流れ続けた期間がＴ１となった場合、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。電線電流値Ｉｓが小さい程、期間Ｔ１は長い。

溶断特性は、ヒューズ２０の溶断部４２が溶断されるタイミングを示している。電線電流値がＩｓである電線電流が流れ続けた期間がＴ２となった場合、ヒューズ温度が溶断温度に到達し、ヒューズ２０が溶断される。前述したように、ヒューズ温度が溶断温度に到達した場合、電線温度は基準温度に到達する。電線電流値Ｉｓが小さい程、期間Ｔ２は長い。

定格電流値が２０Ａであるヒューズがヒューズ２０として用いられた場合、ヒューズ２０の溶断部４２は、例えば、以下のタイミングで溶断される。電流値が２７Ａである電流がヒューズ２０を介して６０秒間流れ続けた場合、ヒューズ２０の溶断部４２は溶断される。電流値が４０Ａである電流がヒューズ２０を介して１．５秒間流れ続けた場合、ヒューズ２０は溶断される。

発煙特性は電線Ｗから発煙するタイミングを示している。電線電流値がＩｓである電流が電線Ｗを流れ続けた期間がＴ３となった場合、電線温度が発煙温度に到達し、電線Ｗから発煙する。電線電流値Ｉｓが小さい程、期間Ｔ３は長い。

図１３に示すように、任意の電線電流値Ｉｓについて、期間Ｔ３は、期間Ｔ１及び期間Ｔ２よりも長い。これは、電線Ｗの発煙温度がヒューズ２０の基準温度及び温度閾値よりも高いことを意味する。前述したように、基準温度は、ヒューズ温度が溶断温度である場合の電線温度である。発煙温度が基準温度及び温度閾値よりも高いので、電線温度が発煙温度に電線温度が到達する前に、半導体スイッチ３０がオフに切替わるか、又は、ヒューズ２０が溶断される。このため、電線Ｗが発煙から保護される。

また、任意の電線電流値Ｉｓについて、期間Ｔ２は期間Ｔ１よりも長い。期間Ｔ２が期間Ｔ１よりも長いことは、ヒューズ２０の基準温度が電線温度の温度閾値を超えていることを意味する。半導体スイッチ３０がオンである場合において、半導体スイッチ３０においてオン故障が発生していない限り、ヒューズ２０の溶断部４２が溶断される前に電線温度が温度閾値以上の温度となる。電線温度が温度閾値以上の温度となったとき、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。従って、半導体スイッチ３０においてオン故障が発生していない場合、ヒューズ２０の溶断部４２が溶断されることはない。半導体スイッチ３０においてオン故障が発生している場合においては、電線温度が発煙温度に到達する前にヒューズ２０が溶断される。

（実施形態２）
実施形態１においては、電線電流の電流経路において、ヒューズ２０は半導体スイッチ３０の上流側に配置されている。しかしながら、ヒューズ２０が配置される場所は、半導体スイッチ３０の上流側に限定されない。
以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜電源システム１の構成＞
図１４は、実施形態２における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。実施形態２では、直流電源１１の正極は、半導体スイッチ３０のドレインに接続されている。半導体スイッチ３０のソースは、ヒューズ２０の一方の端子４１に接続されている。ヒューズ２０の他方の端子４１は、電線Ｗの一端に接続されている。半導体スイッチ３０がオンである場合、電線電流は、直流電源１１の正極から、半導体スイッチ３０、ヒューズ２０、電線Ｗ及び負荷１２の順に流れる。電線電流の電流経路において、半導体スイッチ３０の下流側にヒューズ２０が配置されている。電流経路において、ヒューズ２０の下流側に電線Ｗが配置されている。

実施形態２における給電制御装置１０は、実施形態１における給電制御装置１０が奏する効果を同様に奏する。

（実施形態３）
実施形態２において、電流検出部３２がアナログの電流値情報を生成する方法は、半導体スイッチ３０のドレインから引き込んだ電流を用いる方法に限定されない。
以下では、実施形態３について、実施形態２と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態２と共通している。このため、実施形態２と共通する構成部には実施形態２と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜電源システム１の構成＞
図１５は、実施形態３における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。実施形態２，３を比較した場合、スイッチ器２１の構成が異なる。実施形態３におけるスイッチ器２１は、半導体スイッチ３０、駆動回路３１及び電流検出部３２に加えて、シャント抵抗３３を有する。シャント抵抗３３は、半導体スイッチ３０のソースと、上流側に配置されているヒューズ２０の端子４１との間に接続されている。電流検出部３２は、半導体スイッチ３０のドレインの代わりに、シャント抵抗３３の一端及び他端に各別に接続されている。

半導体スイッチ３０がオンである場合、電線電流は、直流電源１１の正極から、半導体スイッチ３０、シャント抵抗３３、ヒューズ２０、電線Ｗ及び負荷１２の順に流れる。電流検出部３２は、シャント抵抗３３の両端間の電圧値を検出する。シャント抵抗３３の両端間の電圧値は、（電線電流値）・（シャント抵抗３３の抵抗値）表される。「・」は積を示す。シャント抵抗３３の抵抗値は一定値である。このため、シャント抵抗３３の両端間の電圧値は、電線電流値を示す。電流検出部３２は、シャント抵抗３３の両端間の電圧値に基づいて、電線電流値を示すアナログの電流値情報を生成する。電流検出部３２は、実施形態２と同様に、アナログの電流値情報を、マイコン２２のＡ／Ｄ変換部８１と、駆動回路３１とに出力する。

実施形態３における給電制御装置１０は、実施形態２における給電制御装置１０が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施の形態１における給電制御装置１０のスイッチ器２１は、実施の形態３と同様に構成されていてもよい。実施形態３におけるスイッチ器２１は、ＩＰＤの構成とは異なる。

（実施形態４）
実施形態３において、電流検出部３２が検出する電圧値は、シャント抵抗３３の両端間の電圧値に限定されない。
以下では、実施形態４について、実施形態３と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態３と共通している。このため、実施形態３と共通する構成部には実施形態３と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜電源システム１の構成＞
図１６は、実施形態４における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。実施形態３，４を比較した場合、給電制御装置１０が有するスイッチ器２１の構成が異なる。実施形態４におけるスイッチ器２１は、実施形態３と同様に、半導体スイッチ３０、駆動回路３１及び電流検出部３２を有する。実施形態４におけるスイッチ器２１は、シャント抵抗３３を有していない。電流検出部３２は、ヒューズ２０が有する２つの端子４１に各別に接続されている。

実施形態１の説明で述べたように、ヒューズ２０では、電流は、端子４１、溶断部４２及び端子４１の順に流れる。溶断部４２は抵抗成分を有する。溶断部４２の両端間の電圧値を両端電圧値と記載する。電流検出部３２は、溶断部４２の両端電圧値を検出する。ヒューズ２０は、実施形態３におけるシャント抵抗３３の機能を兼ねている。溶断部４２の両端電圧値は、（電線電流値）・（溶断部４２の抵抗値）によって表される。このため、溶断部４２の両端電圧値は電線電流値を示す。電流検出部３２は、溶断部４２の両端電圧値に基づいて、電線電流値を示すアナログの電流値情報を生成する。電流検出部３２は、実施形態３と同様に、アナログの電流値情報を、マイコン２２のＡ／Ｄ変換部８１と、駆動回路３１とに出力する。

電線電流値が大きい程、溶断部４２の両端電圧値は高い。電線電流値が電流閾値である場合における溶断部４２の両端電圧値を所定電圧値と記載する。溶断部４２の両端電圧値が所定電圧値未満である場合、電線電流値は電流閾値未満である。溶断部４２の両端電圧値が所定電圧値以上である場合、電線電流値は電流閾値以上である。

従って、駆動回路３１は、溶断部４２の両端電圧値が所定電圧値未満である場合、実施形態２、即ち、実施形態１と同様に、マイコン２２の出力部８０の出力電圧に応じて半導体スイッチ３０をオン又はオフに切替える。駆動回路３１は、溶断部４２の両端電圧値が所定電圧値以上の電圧値となった場合、出力部８０の出力電圧に無関係に半導体スイッチ３０をオフに切替える。従って、過大な電線電流が通流することが防止される。駆動回路３１は、マイコン２２の出力電圧に無関係に半導体スイッチ３０をオフに切替えた後、実施形態２、即ち、実施形態１と同様に、所定の条件が満たされるまで、半導体スイッチ３０のオフを維持する。

実施形態４では、電流値情報が示す電線電流値は、溶断部４２の両端電圧値に基づく値である。従って、電線保護処理のステップＳ１３では、制御部８３は、溶断部４２の両端電圧値に基づいて温度差を算出する。電線保護処理のステップＳ１５では、制御部８３は、ステップＳ１３で算出した温度差に基づいて電線温度を算出する。実施形態１の説明で述べたように、制御部８３は、電線保護処理を周期的に実行する。結果、制御部８３は、溶断部４２の両端電圧値に基づいて、電線温度を繰り返し算出する。

制御部８３は、算出した電線温度が温度閾値以上の温度となった場合、ステップＳ１７を実行する。半導体スイッチ３０においてオン故障が発生していない場合において、制御部８３がステップＳ１７を実行したとき、駆動回路３１は半導体スイッチ３０をオフに切替える。実施形態４における給電制御装置１０は、実施形態２における給電制御装置１０が奏する効果を同様に奏する。なお、実施形態４におけるスイッチ器２１はＩＰＤの構成とは異なる。

（実施形態５）
実施形態１では、マイコン２２は、給電制御装置１０に含まれている。しかしながら、給電制御装置１０の構成は、マイコン２２が含まれない構成であってもよい。
以下では、実施形態５について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜電源システム１の構成＞
図１７は、実施形態５における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。実施形態５における電源システム１は、実施形態１と同様に、給電制御装置１０、直流電源１１及び負荷１２を備える。実施形態５における電源システム１は、更に、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１３を備える。実施形態５では、マイコン２２は、給電制御装置１０に含まれておらず、ＥＣＵ１３に含まれている。マイコン２２の接続は実施形態１と同様である。

実施形態５における給電制御装置１０及びＥＣＵ１３は、実施形態１における給電制御装置１０が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施形態１～４それぞれにおける電源システム１は、ＥＣＵ１３を備えてもよい。この場合、実施形態５と同様に、マイコン２２は、給電制御装置１０に含まれておらず、ＥＣＵ１３に含まれている。

＜変形例＞
実施形態１～５において、ヒューズ２０、スイッチ器２１、電線Ｗ及び負荷１２を含む回路の数は、１に限定されず、２以上であってもよい。回路の数が２以上である場合において、全てのスイッチ器２１の半導体スイッチ３０がオンであるとき、直流電源１１の正極から出力された電流は、複数の電流に分けられる。複数の電流それぞれは複数のスイッチ器２１に入力される。各回路では、電流は、ヒューズ２０、半導体スイッチ３０及び電線Ｗを介して流れる。

複数のスイッチ器２１それぞれは、電線電流値を示す電流情報をマイコン２２に出力する。マイコン２２の制御部８３は、複数の回路それぞれについて、給電制御処理及び電線保護処理を実行する。

実施形態１において、ヒューズ２０が有する端子４１の数は、２に限定されず、３以上であってもよい。例えば、ヒューズ２０が３つの端子４１を有する場合、３つの端子４１は、板面が揃っている状態で、左右方向に一列に並べられる。左側の端子４１及び中央の端子４１に１つの溶断部４２が接続される。中央の端子４１及び右側の端子４１に他の溶断部４２が接続される。中央の端子４１に直流電源１１の正極が接続される。ヒューズ２０が３つの端子４１を有する場合、電源システム１は２つの負荷１２を有する。２つの負荷１２それぞれに２つの電線Ｗが接続されている。給電制御装置１０は、２つの半導体スイッチ３０及び２つの駆動回路３１を有する。

一方の半導体スイッチ３０のドレイン、ソース及びゲートそれぞれは、ヒューズ２０の左側の端子４１、一方の電線Ｗの一端及び一方の駆動回路３１に接続される。電線Ｗの他端は一方の負荷１２の一端に接続されている。他方の半導体スイッチ３０のドレイン、ソース及びゲートそれぞれは、ヒューズ２０の右側の端子４１、他方の電線Ｗの一端及び他方の駆動回路３１に接続される。電線Ｗの他端は他方の負荷１２の一端に接続されている。２つの負荷１２の他端は接地される。

一方の半導体スイッチ３０がオンである場合、電流は、直流電源１１の正極から、ヒューズ２０の一方の溶断部４２、一方の半導体スイッチ３０、一方の電線Ｗ及び一方の負荷１２の順に流れる。他方の半導体スイッチ３０がオンである場合、電流は、直流電源１１の正極から、ヒューズ２０の他方の溶断部４２、他方の半導体スイッチ３０、他方の電線Ｗ及び他方の負荷１２の順に流れる。マイコン２２は、ハイレベル電圧又はローレベル電圧を２つの駆動回路３１それぞれに出力する。２つの駆動回路３１それぞれは、マイコン２２の出力電圧に応じて、２つの半導体スイッチ３０をオン又はオフに切替える。これにより、２つの負荷１２への給電が各別に制御される。２つの駆動回路３１それぞれは、２つの電線Ｗの電線電流値に基づいて２つの半導体スイッチ３０をオフに切替える。マイコン２２それぞれは、２つの電線Ｗそれぞれの電線温度に応じて、２つの駆動回路３１に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。

実施形態１～５において、半導体スイッチ３０は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されない。半導体スイッチ３０は、Ｐチャネル型のＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ等であってもよい。実施形態３，４において、ヒューズ２０は、実施形態１と同様に、直流電源１１の正極と、半導体スイッチ３０のドレインとの間に配置されてもよい。

実施形態１～５において、電線Ｗの電線温度を、例えばセンサを用いて検出してもよい。この場合、マイコン２２の制御部８３は電線温度を算出する必要はない。電線保護処理では、制御部８３は、電線温度が温度閾値以上である場合、半導体スイッチ３０のオフへの切替えを出力部８０に指示して、禁止フラグの値を１に変更する。

開示された実施形態１～５はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電源システム
１０ 給電制御装置
１１ 直流電源
１２ 負荷
２０ ヒューズ
２１ スイッチ器
２２ マイコン
３０ 半導体スイッチ
３１ 駆動回路（切替え回路）
３２ 電流検出部
３３ シャント抵抗
４０ ハウジング
４０ａ 開口
４１ 端子
４２ 溶断部
５０ 金属体
５１ 端子メッキ
６１ 第１板部分
６２ 第２板部分
７０ 絶縁基板
７０ａ 貫通孔
７１ 基板メッキ
７２ 配線パターン
７３ レジスト
８０ 出力部
８１ Ａ／Ｄ変換部
８２ 記憶部
８３ 制御部（処理部）
８４ 内部バス
Ａ 記憶媒体
Ｂ 回路基板
Ｃ 車両
Ｈ 半田
Ｐ コンピュータプログラム

Claims (8)

1. 電線を介した給電を制御する給電制御装置であって、
   前記電線を介して流れる電線電流の電流経路に配置されているヒューズ及び半導体スイッチと、
   前記ヒューズ及び半導体スイッチが取り付けられる回路基板と、
   処理を実行する処理部と
   を備え、
   前記ヒューズは、
   前記回路基板に半田によって接続される複数の端子と、
   前記複数の端子中の２つの端子間に接続される溶断部と
   を有し、
   前記複数の端子中の２つの端子は前記電流経路に配置され、
   前記溶断部は、前記溶断部の温度に応じて溶断され、
   前記処理部は、前記電線の電線温度に応じて前記半導体スイッチのオフへの切替えを指示する
   給電制御装置。
2. 前記処理部は、前記電線温度が温度閾値以上の温度となった場合に前記半導体スイッチのオフへの切替えを指示し、
   前記半導体スイッチがオンである場合にて、前記溶断部が溶断される前に前記電線温度が前記温度閾値以上の温度となる
   請求項１に記載の給電制御装置。
3. 前記ヒューズは、前記複数の端子の一部及び前記溶断部を覆うハウジングを有し、
   前記ハウジングは、３００度以上の耐熱性を有する
   請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。
4. 前記回路基板は、
   絶縁基板と、
   前記絶縁基板を貫通する複数の貫通孔と、
   前記絶縁基板を覆う複数の基板メッキと
   を有し、
   前記ヒューズが有する複数の端子それぞれは、複数の貫通孔に挿入されており、前記半田によって、前記回路基板が有する前記複数の基板メッキに接続される
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給電制御装置。
5. 前記複数の端子それぞれは、
   金属体と、
   前記金属体の表面を覆う錫製の端子メッキと
   を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給電制御装置。
6. 前記半導体スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路を備え、
   前記切替え回路は、前記ヒューズが有する前記溶断部の両端間の両端電圧値が所定電圧値以上の値となった場合に前記半導体スイッチをオフに切替える
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給電制御装置。
7. 前記処理部は、前記ヒューズが有する前記溶断部の両端間の両端電圧値に基づいて、前記電線温度を繰り返し算出する
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の給電制御装置。
8. 前記ヒューズは、前記複数の端子の一部及び前記溶断部を覆うハウジングを有し、
   前記複数の端子それぞれは、
   一部が前記ハウジングによって覆われている長板状の第１板部分と、
   前記第１板部分に連結している第２板部分と
   を有し、
   前記複数の端子それぞれについて、前記第１板部分の一方の端部は前記ハウジングの共通の一面から突出しており、
   前記第２板部分は、前記ハウジングから突出している前記第１板部分の先端面の一部分から突出しており、
   前記回路基板は複数の貫通孔を有し、
   前記複数の端子それぞれの前記第２板部分は前記複数の貫通孔に挿入され、
   前記複数の端子それぞれの前記第１板部分は前記回路基板に当たっている
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の給電制御装置。

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