JP2996272B2

JP2996272B2 - 電気接続箱

Info

Publication number: JP2996272B2
Application number: JP5233901A
Authority: JP
Inventors: 守澤井; 貢渡辺; 薫栗田; 中村　　剛; 康宏原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH0795720A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に搭載されて、
電源と負荷回路との間に配置される電気接続箱に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は、電気接続箱１と、この電気接続
箱１に接続される電源（バッテリー）３及び負荷回路５
を示す。電気接続箱１は、ブスバーにより分岐回路が形
成されており、ブスバーには、リレー７とヒュージブル
リンク９が接続される。電源３とブスバー１１とはコネ
クタ１３により接続され、リレー７のコイル１５は、ブ
スバー１７、コネクタ１９を介してスイッチ２１の一側
と接続されている。スイッチ２１の他側はアースされて
いる。また、ヒュージブルリンク９の一端は、リレー７
にブスバー２３を介して接続され、他端はコネクタ２５
を介してメータ照明用やテール用のランプＰを有する負
荷回路５と接続されている。

【０００３】そして、ヒュージブルリンク９は、負荷回
路５に所定値以上の電流（過電流）が流れると溶断し
て、電源３と負荷回路５とを遮断し負荷回路５を保護す
るようになっている。また、負荷回路５に過電流が流れ
て、ヒュージブルリンク９が溶断したことを、図示しな
い警報回路が検知して、メーター照明のランプが消える
ことでその異常を運転者が知ることが出来るものも提案
されている（特開昭６２−１５４５２１号、実開昭６０
−１３９５４５号）。

【０００４】ところで、電気接続箱１と負荷回路５とを
接続するワイヤーハーネス２７は、図７（ａ）に示すよ
うに、車の振動でボディ２９と干渉し、図７（ｂ）に示
すように、絶縁被覆２７ａが破けて芯線２７ｂが露出す
ることがある。この露出した芯線２７ｂがボディ２９と
接触すると電流が流れたり、流れなかったりするいわゆ
るレアショートの状態が発生する。この時流れる電流
は、図８のＢ線で示す波形の電流が流れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、レアショー
ト時に流れる電流は、ヒュージブルリンク９が溶断する
電流より低いので、レアショート時には、ヒュージブル
リンク９が溶断することがなく、レアショートの発生を
検出することも出来ない。すなわち、図８に示すよう
に、ヒュージブルリンク９の溶断特性を示すＡ線とレア
ショート時に流れる電流波形を示すＢ線は交差していな
い。このため、上記のようなレアショート発生時には、
図８のＢ線で示す波形の電流が繰り返し流れるので、不
必要な電流が電源３から流れ、無駄に電力が使用される
という問題がある。また、レアショート発生時には、ヒ
ュージブルリンク９が溶断しないのでレアショートが発
生していることを検知することが出来ない。

【０００６】そこで、本発明は、レアショートの発生を
検出することが出来て、無駄に電力を使用することのな
い電気接続箱を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明では、電源と負荷回路との間に配置
された分岐回路にオン状態で電源と負荷回路とを接続す
ると共に、オフ状態で電源と負荷回路とを遮断するリレ
ーと、前記負荷回路に所定値以上に電流が流れたとき負
荷回路と電源とを遮断する負荷回路保護部材とが装着さ
れる電気接続箱において、負荷回路保護部材が負荷回路
と電源とを遮断する所定の値より小さい電流が流れたレ
アショートによる負荷回路の電位の低下を検出する電位
検出部と、この電位検出部による電位の低下を検出した
検出結果が所定の値になると前記リレーをオフ状態にす
るリレー制御部とを有したレアショート検出回路を設
け、前記負荷回路保護部材が負荷回路と電源とを遮断す
る所定の値より小さい電流が前記負荷回路に流れたレア
ショート時に、前記電源と負荷回路とを遮断することを
特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、負荷回路保護部材に、所定値以上の電流
が流れると抵抗が大きくなるＰＴＣ素子を用いたことを
特徴としている。

【０００９】

【００１０】

【作用】請求項１の発明によれば、レアショートが発生
すると、負荷回路の電位が低下する。これを電位検出部
が検出して、この検出結果が所定の値になると、リレー
をオフ状態にして、負荷回路と電源とを遮断する。負荷
回路と電源とが遮断された状態は、負荷回路に過電流が
流れて負荷回路保護部材としてヒュージブルリンクを用
いた場合には溶断したか、あるいはレアショートが発生
したかのいずれかであるため、ヒュージブルリンクの溶
断の有無を確認することでレアショートであることを知
ることが出来る。このため、レアショート部分を修理す
ることで、無駄な電力の消費を防止することができる。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、負荷回路の
所定値以上の電流が流れると、ＰＴＣ素子の抵抗が大き
くなるため、このＰＴＣ素子により電圧降下が大きくな
る。このため、負荷回路へ印加される電圧が低くなるの
で、負荷回路に所定値以上の電流が流れることがなくな
る。このＰＴＣ素子は、所定値以上の電流が流れた原
因、例えばショート部分等を修理した後には、そのまま
用いることが出来るため、溶断するヒュージブルリンク
のように交換する必要がなくなる。

【００１２】

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る電気接続箱の実施例につ
いて説明する。

【００１４】図１は、実施例の電気接続箱３１と、この
電気接続箱３１に接続される電源３及び負荷回路５とを
示す。本実施例の電気接続箱３１には、負荷回路５の電
位の低下を検出する電位検出部３３と、この電位検出部
３３が負荷回路５の電位の低下を検出するとリレー７を
オフ状態にするリレー制御部３５とを有したレアショー
ト検出回路３７が設けられて、負荷回路５に所定の値よ
り小さい電流が流れたレアショート時に電源３と負荷回
路５とを遮断するようになっている。

【００１５】図１に示すように、ヒュージブルリンク９
の他端側には、コンデンサ３９の一端側が接続されてい
る。このコンデンサ３９の他端側は、バイアス抵抗４１
とスピードアップコンデンサ４３との並列回路４４の一
側に接続されている。この並列回路４４の一側には、さ
らにトランジスタ４５のエミッタ側４５ａが接続されて
いる。また、並列回路４４の他端側はブスバー１１に接
続されている。また、トランジスタ４５のエミッタ４５
ａ側は、トランジスタ４７のベース４７ｃに接続されて
いる。トランジスタ４７のエミッタ４７ａ側はリレー７
のコイル１５に接続されると共に、バイアス抵抗５３を
介してトランジスタ４５のベース４５ｃに接続されてい
る。また、トランジスタ４７のコレクタ４７ｂ側はコネ
クタ４９を介してスイッチ５１の一端側に接続されてい
る。このスイッチ５１の他端側はアースされている。さ
らに、トランジスタ４５のコレクタ４５ｂ側はトランジ
スタ４７のコレクタ４７ｂに接続されている。なお、レ
アショート検出回路３７は、いわゆるラッチ回路を構成
している。

【００１６】このような電気接続箱において、スイッチ
５１を閉じ状態とすると、トランジスタ４７のベース４
７ｃに、バイアス抵抗４１とスピードアップコンデンサ
４３との並列回路４４により降下した電圧が印加され
て、エミッタ側４７ａからコレクタ４７ｂ側に電流が流
れ、リレー７のコイル１５に電流が流れる。そして、コ
イル１５によりリレー７がオン状態とされて、ヒュージ
ブルリンク９を通って負荷回路５に電流が流れる。この
とき、トランジスタ４７のエミッタ４７ａ側にバイアス
抵抗５３を介して接続されたトランジスタ４５のベース
４５ｃにも電圧が印加されるためトランジスタ４５のエ
ミッタ側４５ａからコレクタ４５ｂ側にも電流が流れ
る。さらに、コンデンサ３９は負荷回路５側がプラス
で、並列回路側がマイナスとなっている。なお、上記ス
ピードアップコンデンサ４３は、トランジスタ４７がト
ランジスタ４５より先に作動するようにしている。

【００１７】このような状態から、負荷回路５に所定値
以上の過電流が流れると、ヒュージブルリンク９が溶断
することで、負荷回路５への電流の供給が停止される。

【００１８】また、レアショートが発生した場合には、
負荷回路５の負荷が若干増えて、ヒュージブルリンク９
と負荷回路５との間の電位が低下する。この電位の低下
によりコンデンサ３９の負荷回路５側がマイナスとな
り、並列回路４４側がプラスとなる。このため、トラン
ジスタ４７のベース４７ｃに逆バイアス電位が印加され
るので、トランジスタ４７がオフ状態となり、コイル１
５への電流の供給が停止されて、リレー７がオフ状態と
なる。これにより、スイッチ５１がオン状態であって
も、リレー７内を流れる電流が遮断されるので、負荷回
路５への電流の供給が停止される。

【００１９】従って、レアショートの発生を検出するこ
とが出来て、負荷回路５への電流の供給を停止するの
で、無駄に電力を使用することがない。また、レアショ
ートによる他の不具合を未然に防止することが出来る。

【００２０】次に他の実施例について図２を用いて説明
する。上記実施例では、負荷回路保護部材としてヒュー
ジブルリンク９を用いたが、本実施例は、ＰＴＣ素子５
５を用いた例である。

【００２１】ここで、ＰＴＣ素子について図３及び図４
を用いて説明する。なお、図３はＰＴＣ素子の一般的な
特性を示し、図４は、動作を示す。

【００２２】ＰＴＣ素子は、カーボンとポリマ（ポリオ
レフィン、ハロゲン系樹脂）とを適性混合し成形したも
のである。カーボンは高導電材料として導体として用い
られ、ポリオレフィン、ハロゲン系樹脂は絶縁体として
用いられることは周知である。しかし、そのカーボンと
ポリマを適性混合し成形したものは、適度な導電性を持
ち、しかも正の温度特性（ＰＴＣ特性：温度の上昇と共
に抵抗値が増加する）を有する材料となる。

【００２３】このようなＰＴＣ素子において、平衡状態
では、ポリマ中に分散されたカーボンが無数の導電性バ
スを形成し低い固有抵抗値を示す。その値は、ポリマ、
添加物の種類と量によって決定するが、電気回路の保護
素子としての機能を考えた場合、抵抗から高いＰＴＣ特
性を得る必要性と素子の熱拡散係数を低くする目的から
適度な値に設計されている。

【００２４】そして、平衡状態から徐々にＰＴＣ素子の
温度を上昇させると、カーボンよりポリマの熱膨脹率が
高いためカーボン・バスが次第に切断されて、緩やかな
ＰＴＣ特性を示す。この特性は図３に示すように、ある
値Ｔ１を過ぎたあたりから顕著なＰＴＣ効果が見られ
る。このような抵抗変化は、ＢａＴｉＯ₃系セラミック
がキューリ点に基くのに対してＰＴＣポリマではポリマ
の融点に依存する。すなわち、ポリマの融解による数十
％にも及び体積変化がカーボンの導電性バスを次々に切
断し、ＰＴＣポリマの固有抵抗値を数桁上昇させる。

【００２５】そして、このようなＰＴＣ素子を回路に直
列に入れると、過電流、過熱から回路を保護することが
出来る。その動作原理を図４に従い説明する。

【００２６】図４（ａ）に示す回路には一定の電圧がか
かっているものとする。回路の負荷抵抗が素子の定常状
態での抵抗値より十分大きいとすると、素子の放熱温度
曲線は図４（ａ）のグラフＡで示す極大値を持つ曲線で
表される。また、環境温度をＴ２とすると、素子の放熱
量は素子温度と環境温度の差に比例するので、素子の発
熱−温度特性はグラフＢとなる。

【００２７】ＰＴＣ素子は、放熱量と発熱量等しくなる
ところで平衡状態になる。グラフＡとグラフＢとが３点
（（１）、（２）、（３））で交わる場合、安定平衡点
は、（１）、（３）にできる。（２）は山にあたり
（１）か（３）に転がり落ちる不安定な点である。

【００２８】平常時、ＰＴＣ素子は（１）の点で平衡を
保つが、何らかの異常が起こることによって（３）の平
衡点に達する。このとき素子は高抵抗となり、回路に流
れる電流を制限する。この（１）から（３）に平衡点が
移動する現象をトリップと呼ぶ。

【００２９】一度ＰＴＣ素子がトリップ状態になると回
路の異常を取り除いても回路は復帰しない。回路を正常
に働かせるには曲線Ｃ以下まで電圧を下げるか、電源を
切って素子が冷えるのを待つ必要がある。

【００３０】このようなトリップ現象は、過電流または
過熱によって発生する。図４（ｂ）において、（１）に
おいて平衡が保たれている回路に過電流が流れたとす
る。その時の発熱−温度特性をグラフＡとすると平衡点
は（４）しか存在しないので、素子は発熱しながら高抵
抗となり（４）に落ち着く。その後回路を正常に戻して
も平衡点は（４）から（３）に移動するだけで（１）に
は復帰しない。素子が動作し、トリップ現象を起こす臨
界は、グラフＣに示される発熱−温度曲線から求められ
る。

【００３１】図４（Ｃ）は環境温度の上昇によって素子
がトリップする例である。（１）で安定している素子の
周囲温度が上昇し、発熱−温度特性がＤからＥに変化し
たとすると、素子は低温時の平衡点を失って（５）に落
ち着く。そして高抵抗となった素子が電流を制限し、回
路の過熱を防止する。その後、周囲温度が正常になった
としても、平衡の移動は（５）から（３）へのみ行われ
る。この動作が起こる臨界温度は、グラフＦから得られ
るＴ３となる。

【００３２】以上のように、ＰＴＣ素子は過電流、過熱
あるいはその両方から回路を保護する働きがある。そし
て、トリップ現象を起こす臨界の電流値は周囲温度が高
くなるほど減少する。

【００３３】このような、原理、特性を有するＰＴＣ素
子５５は、回路に過電流が流れると、上述したトリップ
現象が生じて抵抗が大きくなり、その分電源の電圧を降
下させるため、負荷回路５への電流の供給を停止する。
一旦トリップ現象が生じると、上述したように、トリッ
プ状態が保持されるので、負荷回路５への電流の供給を
停止し続ける。

【００３４】また、ヒュージブルリンク９を用いた場合
には、一旦ヒュージブルリンクを溶断させると、ヒュー
ジブルリンク９を交換する必要があるが、このＰＴＣ素
子を用いることにより、交換作業が不要になる。そし
て、過電流が流れた原因を直し、上述したように、電圧
を図４（ａ）の曲線Ｃ以下まで下げるか、あるいはＰＴ
Ｃ素子の温度が下がるのを待つことにより、そのまま交
換することなく再び使用することが出来る。従って、メ
ンテナンスが容易になる。

【００３５】次に図５に示す実施例について説明する。

【００３６】図５に示すように、本実施例の電気接続箱
５７は、リレー７のコイル１５がスイッチ５９の一側に
接続されている。またコイル１５はＡＮＤ回路６１にも
接続されている。このＡＮＤ回路６１にはダイオード６
３を介して他の論理回路６５と接続されると共にスイッ
チ６７の一側に接続されている。上記スイッチ５９、６
７の他側はいずれもアースされている。また、ＡＮＤ回
路６１はトランジスタ６９のベース６９ａに接続されて
いる。このトランジスタ６９のエミッタ６９ｂ側にはワ
ーニングブザー７１が接続されており、コレクタ６９ｃ
側はアースされている。そして、ＡＮＤ回路６１、トラ
ンジスタ６９、ワーニングブザー７１とで警報回路７３
が形成されている。また、この電気接続箱５７では、リ
レー７と負荷回路５との間に、ＰＴＣ素子５５が接続さ
れている。ＰＴＣ素子５５の他端側は、ダイオード７５
を介してＡＮＤ回路６１と接続されている。このダイオ
ード７５は、スイッチ６７の閉じ状態のときトランジス
タ６３を通して負荷回路５側からアース側に電流が流れ
るのを防止するためである。

【００３７】このような電気接続箱において、スイッチ
５９を閉じ状態とすると、コイル１５に電流が流れると
共にＡＮＤ回路６１に信号が入力される。そして、ＰＴ
Ｃ素子５５を介して負荷回路５と電源３とが接続され
て、電流が供給される。

【００３８】このような状態において、負荷回路に過電
流が流れると、ＰＴＣ素子５５は、自分自身の抵抗が増
大して、過電流を抑制し、負荷回路への電流の供給が停
止されて、負荷回路５が保護される。このとき、ＡＮＤ
回路６１には、電位の変化が入力され、リレー７のコイ
ル１５からの入力とにより、トランジスタ６９のベース
６９ａに出力する。トランジスタ６９のベース６９ａに
入力されるとブザー７１の電流が流れてブザー７１が作
動し、警報を発する。

【００３９】この場合、負荷回路５にレアショートが発
生すると、負荷回路５の電位の変化がＡＮＤ回路６１に
入力されて、ブザー７１が作動し、レアショートの発生
を知ることが出来る。また、従来では、ランプの点灯、
あるいは消灯といった視覚によって過電流が流れたこと
を告知していたが、本実施例では、ブザーという聴覚に
よって告知するので、レアショートの発生や、過電流が
流れた異常状態を確実に知ることが出来る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電気接
続箱によれば、負荷回路５の電位の低下を検出する電位
検出部３３と、この電気検出部３３が負荷回路５の電位
の低下を検出するとリレー７をオフ状態にするリレー制
御部３５とを有したレアショート検出回路３７を設け、
負荷回路５に所定の値より小さい電流が流れたレアショ
ート時に電源３と負荷回路５とを遮断するので、レアシ
ョートの発生を検出することが出来て、無駄に電力を使
用することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気接続箱の実施例を示す回路図
である。

【図２】本発明に係る電気接続箱の他の実施例を示す回
路図である。

【図３】ＰＴＣ素子の温度と抵抗値の関係の一般的な特
性を示す図である。

【図４】ＰＴＣ素子の動作特性を説明するための図であ
り、（ａ）はＰＴＣ素子の発熱−温度特性と放熱−温度
特性との関係を示す線図、（ｂ）はトリップ現象が生じ
る場合の素子の発熱−温度特性と放熱−温度特性との関
係を示す線図、（ｃ）は環境温度によりＰＴＣ素子がト
リップする例を示す線図である。

【図５】本発明に係る電気接続箱のさらに他の実施例を
示す回路図である。

【図６】従来の電気接続箱とこの電気接続箱に接続され
る電源及び負荷回路を示す回路図である。

【図７】ボディと電線との関係を示し、（ａ）は電線が
ボディに干渉している状態を示す側面図、（ｂ）は電線
の絶縁被覆が破れて芯線が露出した状態を示す正面図で
ある。

【図８】ヒュージブルリンクの溶断特性と、レアショー
ト発生時に流れる電流の波形を示す図である。

【符号の説明】

３電源５負荷回路７リレー９ヒュージブルリンク３１、５７電気接続箱３３電位検出部３５リレー制御部３７レアショート検出回路５５ＰＴＣ素子７３警報回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村剛静岡県湖西市鷲津2464−48 矢崎部品株式会社内 (72)発明者原康宏静岡県湖西市鷲津2464−48 矢崎部品株式会社内 (56)参考文献特開平６−104711（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−44134（ＪＰ，Ｕ) 実開平４−108336（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02H 3/08 - 3/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電源と負荷回路との間に配置された分岐
回路にオン状態で電源と負荷回路とを接続すると共に、
オフ状態で電源と負荷回路とを遮断するリレーと、前記
負荷回路に所定値以上に電流が流れたとき負荷回路と電
源とを遮断する負荷回路保護部材とが装着される電気接
続箱において、負荷回路保護部材が負荷回路と電源とを
遮断する所定の値より小さい電流が流れたレアショート
による負荷回路の電位の低下を検出する電位検出部と、
この電位検出部による電位の低下を検出した検出結果が
所定の値になると前記リレーをオフ状態にするリレー制
御部とを有したレアショート検出回路を設け、前記負荷
回路保護部材が負荷回路と電源とを遮断する所定の値よ
り小さい電流が前記負荷回路に流れたレアショート時
に、前記電源と負荷回路とを遮断することを特徴とする
電気接続箱。
【請求項２】前記負荷回路保護部材に、所定値以上の
電流が流れると抵抗が大きくなるＰＴＣ素子を用いて、
所定値以上の電流が流れたとき電源と負荷回路とを遮断
することを特徴とする請求項１記載の電気接続箱。