JP4153624B2

JP4153624B2 - レアショート判断機能付きヒューズ素子

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Publication number: JP4153624B2
Application number: JP21553399A
Authority: JP
Inventors: 俊典岩田
Original assignee: Pacific Engineering Corp
Current assignee: Pacific Engineering Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2001045651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用の電気回路に流れる過電流を検出するレアショート判断機能付きヒューズ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用としてヒューズボックスに装着される一般的なヒューズとしては、米国特許第４０２３２６４号明細書にて開示された形態のブレード型ヒューズがある。前記従来のブレード型ヒューズは自動車の電気系統中に多数使用されているが、多くの場合スローブロー特性（瞬間的な過電流によってはヒューズの溶断は起こらず、過電流が一定時間継続した場合、すなわち、過電流が継続すると火災等の危険性のある場合に溶断して危険を未然に防止する機能）を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、連続的に大電流が流れるデッドショート時にはヒューズが溶断するが、短時間の断続的なレアショート領域ではヒューズは溶断しないことがある。
【０００４】
このような場合、負荷や回路素子にレアショート領域の電流が流れて、自動車回路の電線が発煙、発火し、車両火災の原因になっている。
従って、レアショート領域において、確実にレアショートを判断できるレアショート判断装置の出現が望まれていた。
【０００５】
本発明の目的は、レアショート時に電線をレアショートの過電流から保護できるレアショート判断機能付きヒューズ素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために請求項１の発明では、自動車用電気回路に流れる検出対象の電流に応じた入力検出信号を入力し、同入力検出信号に基づいて、前記電流が自動車用電気回路に設けられた電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する判断手段を備えたレアショート判断機能付きヒューズ素子であって、前記ヒューズ素子は、ハウジングケースの対向する内面に、互いに離間する一対の導電端子と、両導電端子間に配置されるオス端子と、前記ハウジングケース内に配置される前記判断手段により構成される判断部とが配置され、前記両導電端子及びオス端子は前記ハウジングケースから延出され、前記両導電端子は、ヒューズの通電容量に応じた溶断部にて連結されるとともに、両導電端子の対向する内側であって前記溶断部よりも前記ハウジングケースから延出される側に接続片が設けられ、前記オス端子は前記接続片よりも前記ハウジングから延出される側に配置され、前記判断部は、その入力側に前記接続片が接続されるとともにその出力側に前記オス端子が接続されており、前記判断手段は、前記異常判断を、入力検出信号に係る電流が所定電流閾値を超した異常な電流値、所定電流閾値を超した異常な電流値が流れている時間、オンデューティ比、所定電流閾値を超した通過回数の４つの特性値に基づいて行なうレアショート判断機能付きヒューズ素子を要旨とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記４つの特性値の中の少なくとも２つの特性値が、共に異常レベルとなった場合、異常判断を行なうレアショート判断機能付きヒューズ素子を要旨とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、異常判断の結果に基づいて、前記検出対象の電流が消費される負荷に対する通電を許容する第１モード信号、又は、負荷への通電を遮断するための第２モード信号を出力する出力手段を備えたレアショート判断機能付きヒューズ素子を要旨とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２において、前記判断手段は、互いに異なる複数の電流閾値で区画される所定レベル域毎に、所定電流閾値を超した異常な電流値が流れている時間、オンデューティ比、所定電流閾値を超した通過回数に係る基準値を記憶する記憶部を備え、前記判断手段は、前記入力検出信号に係る電流値が、前記電流閾値で区画される所定レベル域のいずれかに属したとき、その所定レベル域毎に、その所定レベルに応じて設定された前記基準値よりも大きいか否かを判断するレアショート判断機能付きヒューズ素子を要旨とするものである。
【００１３】
（作用）
請求項１の発明では、判断手段によって、入力した入力検出信号がレアショートの過電流であるか否かが判断される。このレアショート判断を、判断手段は、入力検出信号に係る電流が所定電流閾値を超した異常な電流値、所定電流閾値を超した異常な電流値が流れている時間、オンデューティ比、所定電流閾値を超した通過回数の４つの特性値に基づいて行なう。
【００１４】
請求項２の発明では、判断手段は、レアショート判断を前記４つの特性値の中の少なくとも２つ以上の組み合わされた特性値が、共に異常レベルとなった場合、異常判断を行なう。
【００１５】
請求項３の発明では、判断手段によって、電流がレアショートの過電流ではないと判断されると、出力手段は、負荷への通電を許容する第１モード信号が出力する。又、判断手段によって、前記電流がレアショートの過電流であると判断されると、出力手段は、負荷への通電を遮断する第２モード信号が出力する。
【００１６】
請求項４の発明では、判断手段は、互いに異なる複数の電流閾値で区画される所定のレベル域毎に、異なる基準値を記憶しており、入力検出信号に係る電流値が、電流閾値で区画される所定レベル域のいずれかに属した時、その所定レベル域に対応し、それぞれ異なる前記電流の特性値がその所定レベル域に対応する前記基準値よりも大きいか否かを判断する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレアショート判断装置を、レアショート判断機能付きヒューズ素子Ｆに具体化した一実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。
【００２０】
図６（Ａ）はレアショート機能付きヒューズ素子（以下、ヒューズ素子という）Ｆの一例の正断面図、図６（Ｂ）は側断面図を示している。
同図に示すように、ヒューズ素子Ｆのハウジング１００は、耐熱・絶縁性の合成樹脂等から形成された、２つ割り状のハウジングケース１００ａ，１００ｂからなる。両ハウジングケース１００ａ，１００ｂの対向する内面には、互いに離間された一対の導電端子１０２ａ，１０２ｂ、及び薄肉状のオス端子１０４，１０５，１０６及び後記する判断部Ｈが配置されるとともに、両ハウジングケース１００ａ，１００ｂにてガタつくことなく、挟持されている。
【００２１】
前記両導電端子１０２ａ，１０２ｂは、同一方向に沿ってハウジング１００から下方に延出されている。又、両導電端子１０２ａ，１０２ｂ間に配置されたオス端子１０４，１０５，１０６は下方に延出されている。前両導電端子１０２ａ，１０２ｂの内端間には、ヒューズの通電容量に応じた薄肉状の溶断部２が一体に連結されている。
【００２２】
判断部Ｈの一対の入力端子６ｅ，６ｆは導電端子１０２ａ，１０２ｂの内端側に設けられた接続片２ａ，２ｂに電気的に接続されている。又、判断部Ｈの電源供給端子６ａは導電端子１０２ａから分岐した分岐電極と、第１出力端子６ｂは遮断信号用オス端子１０４と、第２出力端子６ｃはＬＥＤ信号用オス端子１０５と、アース端子６ｄはアース用オス端子１０６と接続されている。
【００２３】
前記ヒューズ素子Ｆは、自動車用の電気回路に設けられた端子台（図示しない）に装着され、ヒューズ素子Ｆに流れる電流に対して、接続片２ａ，２ｂ及び入力端子６ｅ，６ｆを介して信号（電圧）が判断部Ｈに対して常に入力（印加）されている。
【００２４】
ここで、前記溶断部２は、電流検出手段、抵抗素子を構成しており、以下、溶断部２を、電流センサ２という。電流センサ２は、所定のインピーダンスＺを有している。なお、電流センサ２を構成している溶断部は、後記するマイコン８が実行する制御プログラムのフローチャートにおいて、ステップＳ７におけるＡ２アンペア以上の電流（過電流）が流れ、かつ、その電流が流れてからの経過時間がＴ２未満の場合には、溶断しない通電容量を備えている。すなわち、マイコン８が正常に作動している場合のデッドショート判断時において、前記溶断部が溶断するよりも先にマイコン８のデッドショート判断がなされるようにその通電容量が設定されている。
【００２５】
図１は自動車用の電気回路に対して前記レアショート機能付きヒューズ素子Ｆを接続した電気回路図である。
バッテリ電源Ｂと電流センサ２間には、アクセサリスイッチ（以下、単にスイッチという）１５が接続されている。スイッチ１５がオフの状態にあるとき、判断部ＨのＩＣ７及びマイコン８にはそれぞれスイッチオフ信号が入力される。又、スイッチ１５がオン作動されると、ＩＣ７及びマイコン８にはそれぞれスイッチオン信号が入力される。
【００２６】
同図に示すように、自動車用の電気回路を構成しているバッテリＢと接地線間にはヒューズ素子Ｆ、継電器としてのパワーＭＯＳＦＥＴ（以下、単にＦＥＴという）４、負荷５が設けられている。なお、負荷５は、例えば、図示しないヘッドランプ、ラジオ等からなる。
【００２７】
次に、前記ヒューズ素子Ｆを構成している判断部Ｈの詳細について説明する。判断部Ｈは、ＩＣ７とマイコン８とから構成されている。
図２に示すように、ＩＣ７はそれぞれオペアンプからなる差動増幅回路１１、第１コンパレータ回路１２、第２コンパレータ回路１３を備えている。差動増幅回路１１（オペアンプ）の非反転入力端子（以下、「＋」端子という）１１ａは入力端子６ｅに接続されている。そして、電流センサ２の一端側の電位Ｅ１が差動増幅回路１１の「＋」端子１１ａに入力されるようになっている。又、差動増幅回路１１の反転入力端子（以下、「−」端子という）１１ｂは入力端子６ｆに接続されている。そして、電流センサ２の他端側の電位Ｅ２が差動増幅回路１１の「−」端子１１ｂに入力されるようになっている。
【００２８】
差動増幅回路１１は電位Ｅ１及び電位Ｅ２を入力検出信号として入力すると、それらの電位差（Ｅ１−Ｅ２）を所定倍（本実施形態ではＮ（＞０）倍）に増幅し、増幅後の電圧Ｖ（＝Ｎ×（Ｅ１−Ｅ２））を出力端子１１ｃから出力する。ここで、負荷５及び電流センサ２に電流値ＬＬを有する電流（検出電流Ｌ）が流れると、電流センサ２の両端には「インピーダンスＺ×検出電流Ｌの電流値ＬＬ」の値を有する電位差（Ｅ１−Ｅ２）が生じる。即ち、前記電圧Ｖは「Ｖ＝Ｎ×（Ｅ１−Ｅ２）＝Ｎ×Ｚ×ＬＬ」の数式で表すことができる。従って、電圧Ｖと検出電流Ｌの電流値ＬＬとは比例関係にあるため、電圧Ｖを知ることで検出電流Ｌの電流値ＬＬを知ることができる。尚、以下の説明において、説明の便宜上、電圧Ｖの代わりに検出電流Ｌの電流値ＬＬを使用することがある。
【００２９】
前記差動増幅回路１１の出力端子１１ｃは、第１コンパレータ回路１２（オペアンプ）の反転入力端子（以下、「−」端子という）１２ａに接続されている。第１コンパレータ回路１２の非反転入力端子（以下、「＋」端子という）１２ｂは、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との中間点に接続されている。即ち、バッテリ電源Ｂの電圧値をＶＢ、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲＡ、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲＢ、抵抗Ｒ３の抵抗値をＲＣとすると、「＋」端子１２ｂには、（ＶＢ×ＲＣ／（ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣ））の数式で表される電圧ＶＦ１が印加される。
【００３０】
本実施形態では、電圧ＶＦ１の値（所定の電圧閾値）は、負荷５にＡ１アンペア（本発明の電流閾値を構成し、電線に悪影響を与えない電流値）の検出電流Ｌが流れたときの電流センサ２の両端電圧（＝Ａ１×Ｚ）をＮ倍した値と等しくなるように設定されている。
【００３１】
第１コンパレータ回路１２は差動増幅回路１１から増幅後の電圧Ｖを入力すると、電圧Ｖと電圧ＶＦ１とを比較する。即ち、第１コンパレータ回路１２は検出電流Ｌの電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいか否かを判別する。そして、検出電流Ｌの電流値ＬＬ（電圧Ｖ）がＡ１アンペア（電圧ＶＦ１）よりも小さいか又は等しい場合には、第１コンパレータ回路１２はＨレベルの信号を出力端子１２ｃから出力する。又、検出電流Ｌの電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きい場合には、第１コンパレータ回路１２はＬレベルの信号を出力端子１２ｃから出力する。
【００３２】
又、前記差動増幅回路１１の出力端子１１ｃは、第２コンパレータ回路１３（オペアンプ）の反転入力端子（以下、「−」端子という）１３ａに接続されている。第２コンパレータ回路１３の非反転入力端子（以下、「＋」端子という）１３ｂは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との中間点に接続されている。即ち、「＋」端子１３ｂには、（ＶＢ×（ＲＢ＋ＲＣ）／（ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣ））の数式で表される電圧ＶＦ２が印加される。
【００３３】
本実施形態では、電圧ＶＦ２の値（所定の電圧閾値）は、負荷５にＡ２（＞Ａ１）アンペア（本発明の電流閾値を構成する）の検出電流Ｌが流れたときの電流センサ２の両端電圧（＝Ａ２×Ｚ）をＮ倍した値と等しくなるように設定されている。
【００３４】
第２コンパレータ回路１３は差動増幅回路１１から増幅後の電圧Ｖを入力すると、電圧Ｖと電圧ＶＦ２とを比較する。即ち、第２コンパレータ回路１３は検出電流Ｌの電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きいか否かを判別する。そして、検出電流Ｌの電流値ＬＬ（電圧Ｖ）がＡ２アンペア（電圧ＶＦ２）よりも小さいか又は等しい場合には、第２コンパレータ回路１３はＨレベルの信号を出力端子１３ｃから出力する。又、検出電流Ｌの電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きい場合には、第２コンパレータ回路１３はＬレベルの信号を出力端子１３ｃから出力する。
【００３５】
前記第１コンパレータ回路１２の出力端子１２ｃは出力信号線ＯＳ１を介してマイコン８に接続されているとともに、前記第２コンパレータ回路１３の出力端子１３ｃは出力信号線ＯＳ２を介してマイコン８に接続されている。又、ＩＣ７は入力信号線ＩＳ１及び入力信号線ＩＳ２を介してマイコン８に接続されている。
【００３６】
マイコン８は、出力信号線ＯＳ１を介して入力した第１コンパレータ回路１２からのＨレベル又はＬレベルの信号と、出力信号線ＯＳ２を介して入力した第２コンパレータ回路１３からのＨレベル又はＬレベルの信号とに基づいて、検出電流Ｌの特性値が基準値よりも大きいか否かを判別するようになっている。本実施形態では、検出電流Ｌの特性値は、検出電流Ｌの電流値ＬＬのＡ１アンペアを超えた連続時間ＴＡ、検出電流Ｌの電流値ＬＬのＡ２アンペアを超えた連続時間ＴＢ、検出電流Ｌの単位時間当たりのオン時間の割合（オンデュティー比、以下、ＤＵＴＹ比という）Ｄ、検出電流Ｌの電流値ＬＬのＡ２アンペアを上昇側に超えた単位時間当たりの回数Ｋをいう。
【００３７】
又、ＩＣ７の１つの出力端子は、判断部Ｈの第１出力端子６ｂに接続されており、同第１出力端子６ｂはＦＥＴ４のゲートＧに接続される。ＩＣ７はマイコン８から通電許容信号を入力するとチャージポンプ１４（図２参照）を充電して、ＦＥＴ４のゲートＧにＦＥＴオン信号を出力する。ＦＥＴ４はＩＣ７からＦＥＴオン信号を入力すると、ドレインＤ・ソースＳ間がオン作動され、その結果、負荷５に検出電流Ｌが流れる。
【００３８】
又、ＩＣ７はマイコン８から通電遮断信号を入力するとチャージポンプ１４を放電して、ＦＥＴ４のゲートＧにＦＥＴオフ信号を出力する。ＦＥＴ４はＩＣ７からＦＥＴオフ信号を入力すると、ドレインＤ・ソースＳ間がオフの状態となり、その結果、負荷５への通電を遮断する。
【００３９】
又、ＩＣ７の他の出力端子は、判断部Ｈの第２出力端子６ｃに接続されており、自動車の電気回路に設けられた発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）９に対して、前記ＬＥＤ信号用オス端子１０５を介して接続されている。ＩＣ７はマイコン８からＬＥＤ点灯信号を入力すると、ＬＥＤ９を点灯する。又、ＩＣ７はマイコン８からＬＥＤ消灯信号を入力すると、ＬＥＤ９を消灯する。このＬＥＤ９は、例えば、自動車の図示しないインストルメントパネルに設けられている。マイコン８は、図示しない中央処理装置、後記するレアショート過電流保護制御プログラムを格納するＲＯＭ、作業用メモリ（ＲＡＭ）を備えている。
【００４０】
本実施形態では、ＩＣ７とマイコン８とにより判断手段及び出力手段が構成されている。又、ＦＥＴ４によりスイッチング手段及び継電器が構成されている。さらに、通電許容信号により第１モード信号が構成されている。又、通電遮断信号により第２モード信号が構成されている。
【００４１】
さて、上記のように構成されたヒューズ素子Ｆの作用を説明する。図３〜図５はマイコン８により実行される前記レアショート過電流保護制御プログラムに基づいた処理動作を示すフローチャート図である。レアショート過電流保護制御は、回路にレアショート過電流が流れているか否かを判別し、レアショート過電流が流れていないと判断すると負荷５への通電を許容するとともに、レアショート過電流が流れていると判断すると負荷５への通電を遮断するためのものである。
【００４２】
マイコン８はバッテリ電源Ｂから所定の電圧ＶＢが供給されると、まず、ステップ（以下、ステップをＳという）１において、カウンタＣＴＡ、ＣＴＢ、Ｃ３〜Ｃ６を「０」にリセットする等の初期セットが行われ、Ｓ２に移る。
【００４３】
Ｓ２では、スイッチオン信号が入力されたか否かが判断される。そして、スイッチオン信号が入力されていないと判断されると、Ｓ１６に移る。一方、スイッチオン信号が入力されたと判断されると、Ｓ３に移る。
【００４４】
次に、Ｓ１６において、通電遮断信号及びＬＥＤ消灯信号がＩＣ７に出力される。ＩＣ７は通電遮断信号を入力するとチャージポンプ１４を放電して、ＦＥＴ４にＦＥＴオフ信号を出力し、ＦＥＴ４をオフの状態とする。又、ＩＣ７はＬＥＤ消灯信号を入力すると、ＬＥＤ９を消灯する。そして、マイコン８はＳ２に戻る。
【００４５】
Ｓ３では、通電許容信号がＩＣ７に出力される。ＩＣ７は通電許容信号の入力に基づきチャージポンプ１４を充電して、ＦＥＴ４にＦＥＴオン信号を出力する。すると、ＦＥＴ４はオン作動される。
【００４６】
次に、Ｓ４において、電流値ＬＬが取り込まれ、Ｓ５に移る。
次に、Ｓ５において、電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいか否かが判別される。即ち、出力信号線ＯＳ１、ＯＳ２からのＬレベル又はＨレベルの信号に基づいて判別される。出力信号線ＯＳ１からの信号と出力信号線ＯＳ２からの信号とが共にＬレベルの信号である場合、電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも小さいか又は等しいと判断される。又、出力信号線ＯＳ１からの信号がＨレベルの信号であり、且つ、出力信号線ＯＳ２からの信号がＬレベルの信号である場合、電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいと判断される。そして、電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいと判断されると、Ｓ６に移る。一方、電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ１７に移る。
【００４７】
Ｓ１７では、通電許容信号及びＬＥＤ消灯信号がＩＣ７に出力される。ＩＣ７は通電許容信号を入力するとチャージポンプ１４を充電して、ＦＥＴ４にＦＥＴオン信号を出力する。すると、ＦＥＴ４はオン作動され、負荷５への通電が許容される。又、ＩＣ７はＬＥＤ消灯信号を入力すると、ＬＥＤ９を消灯する。そして、マイコン８はＳ２に戻る。
【００４８】
次に、Ｓ６において、カウンタＣＴＡが１つインクリメントされ、Ｓ７に移る。このカウンタＣＴＡにより電流値ＬＬのＡ１アンペアを超えた連続時間ＴＡが積算される。
【００４９】
次に、Ｓ７において、電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きいか否かが判別される。即ち、出力信号線ＯＳ１、ＯＳ２からのＬレベル又はＨレベルの信号に基づいて判別される。出力信号線ＯＳ１からの信号と出力信号線ＯＳ２からの信号とが共にＬレベルの信号である場合、電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも小さいか又は等しいと判断される。又、出力信号線ＯＳ１からの信号がＨレベルの信号であり、且つ、出力信号線ＯＳ２からの信号がＬレベルの信号である場合、電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも小さいか又は等しいと判断される。
【００５０】
さらに、出力信号線ＯＳ１からの信号と出力信号線ＯＳ２からの信号とが共にＨレベルの信号である場合、電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きいと判断される。そして、電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きいと判断されると、Ｓ８に移る。一方、電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ１８に移る。
【００５１】
Ｓ１８では、連続時間ＴＡがＴ２ｓｅｃ（本発明の基準値を構成する）よりも大きいか否かが判別される。そして、連続時間ＴＡがＴ２ｓｅｃよりも大きいと判断されると、デッドショートになる可能性があるとしてＳ１９に移る。一方、連続時間ＴＡがＴ２ｓｅｃよりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ１７に移る。
【００５２】
次に、Ｓ１９において、通電遮断信号及びＬＥＤ点灯信号がＩＣ７に出力される。ＩＣ７は通電遮断信号を入力するとチャージポンプ１４を放電して、ＦＥＴ４にＦＥＴオフ信号を出力する。すると、ＦＥＴ４はオフの状態となり、負荷５への通電が遮断される。この結果、デッドショートが防止される。又、ＩＣ７はＬＥＤ点灯信号を入力すると、ＬＥＤ９を点灯する。そして、マイコンはＳ２０に移る。
【００５３】
Ｓ２０では、ＤＩＡＧ信号が出力され、自己診断が行われる。そして、マイコンはＳ２１に移る。
次に、Ｓ２１において、自動車のＩＧ（イグニッション）信号が入力されたか否かが判断される。そして、ＩＧ信号が入力されていないと判断されると、Ｓ１９に移る。一方、ＩＧ信号が入力されたと判断されると、Ｓ１に移る。
【００５４】
一方、Ｓ７からＳ８に移ると、Ｓ８では、カウンタＣＴＢが１つインクリメントされ、Ｓ９に移る。このカウンタＣＴＢにより電流値ＬＬのＡ２アンペアを超えた連続時間ＴＢが積算される。
【００５５】
Ｓ９では、オン時間カウンタＣ３及びオフ時間カウンタＣ４がそれぞれ１つインクリメントされ、Ｓ１０に移る。オン時間カウンタＣ３は、検出電流Ｌのオン時間を積算するためのものである。又、オフ時間カウンタＣ４は、検出電流Ｌのオフ時間を積算するためのものである。
【００５６】
次に、Ｓ１０において、回数カウンタＣ５及び時間カウンタＣ６がそれぞれ１つインクリメントされ、Ｓ１１に移る。回数カウンタＣ５は、電流値ＬＬのＡ２アンペアを超えた回数を積算するためのものである。
【００５７】
Ｓ１１では、連続時間ＴＢがＴ１（＜Ｔ２）ｓｅｃ（本発明の基準値を構成する）よりも大きいか否かが判別される。そして、連続時間ＴＢがＴ１ｓｅｃよりも大きいと判断されると、レアショートになる可能性があるとしてＳ１９に移る。従って、Ｓ１９に移行した後は、通電遮断信号が出力されるため，ＦＥＴ４がオフ状態となり、レアショートが防止される。一方、連続時間ＴＢがＴ１ｓｅｃよりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ１２に移る。
【００５８】
次に、Ｓ１２において、オン時間カウンタＣ３の値とオフ時間カウンタＣ４の値とによって、検出電流Ｌの単位時間当たりのオン時間の割合（ＤＵＴＹ比）Ｄが演算される。
【００５９】
次に、Ｓ１３において、ＤＵＴＹ比ＤがＤ１％（本発明の基準値を構成する）よりも大きいか否かが判別される。そして、ＤＵＴＹ比ＤがＤ１％よりも大きいと判断されると、レアショートになる可能性があるとしてＳ１９に移る。従って、Ｓ１９に移行した後は、通電遮断信号が出力されるため，ＦＥＴ４がオフ状態となり、レアショートが防止される。一方、ＤＵＴＹ比ＤがＤ１％よりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ１４に移る。
【００６０】
Ｓ１４では、回数カウンタＣ５の値と時間カウンタＣ６の値とによって、電流値ＬＬのＡ２アンペアを超えた単位時間当たりの回数Ｋが演算される。
Ｓ１５では、前記単位時間当たりの回数ＫがＫ１回／ｓｅｃ（本発明の基準値を構成する）よりも大きいか否かが判別される。そして、単位時間当たりの回数ＫがＫ１回／ｓｅｃよりも大きいと判断されると、レアショートになる可能性があるとしてＳ１９に移る。従って、Ｓ１９に移行した後は、通電遮断信号が出力されるため，ＦＥＴ４がオフ状態となり、レアショートが防止される。一方、単位時間当たりの回数ＫがＫ１回／ｓｅｃよりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ１７に移る。
【００６１】
本実施形態では、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ１８、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５により判断手段が構成されている。尚、前記ＲＯＭは基準値としての連続時間、ＤＵＴＹ比、単位時間当たりの回数を記憶する記憶手段に相当する。
【００６２】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、Ｓ５にて電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいと判断され、且つ、Ｓ７にて電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも小さいか又は等しいと判断され、且つ、Ｓ１８にて電流値ＬＬのＡ１アンペアを超えた連続時間ＴＡがＴ２ｓｅｃよりも大きいと判断されると、ＦＥＴ４はオフの状態となり、負荷５への通電が遮断される。従って、この場合には、デッドショートの過電流から、自動車回路の負荷５等を保護できる。
【００６３】
（２）本実施形態では、Ｓ７にて電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きい（異常レベル）と判断され、且つ、Ｓ１１にて電流値ＬＬのＡ２アンペアを超えた連続時間ＴＢがＴ１ｓｅｃよりも大きい（異常レベル）と判断されると、ＦＥＴ４はオフの状態となり、負荷５への通電が遮断される。従って、この場合には、レアショート時の過電流から電線を保護できる。
【００６４】
（３）本実施形態では、Ｓ７にて電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きい（異常レベル）と判断され、且つ、Ｓ１１にて前記連続時間ＴＢがＴ１ｓｅｃよりも小さいか又は等しいと判断され、且つ、Ｓ１３にて検出電流ＬのＤＵＴＹ比ＤがＤ１％よりも大きい（異常レベル）と判断されると、ＦＥＴ４はオフの状態となり、負荷５への通電が遮断される。従って、この場合においても、レアショート時の過電流から電線を保護できる。
【００６５】
（４）本実施形態では、Ｓ７にて電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きい（異常レベル）と判断され、且つ、Ｓ１１にて前記連続時間ＴＢがＴ１ｓｅｃよりも小さいか又は等しいと判断され、且つ、Ｓ１３にて前記ＤＵＴＹ比ＤがＤ１％よりも小さいか又は等しいと判断され、且つ、Ｓ１５にて電流値ＬＬのＡ２アンペアを超えた単位時間当たりの回数ＫがＫ１回／ｓｅｃよりも大きい（異常レベル）と判断されると、ＦＥＴ４はオフの状態となり、負荷５への通電が遮断される。従って、この場合においても、レアショート時の過電流から電線を保護できる。
【００６６】
（５）本実施形態では、ヒューズを電流センサ２として使用することにより、て電流値ＬＬに比例した電圧Ｖを検出することができる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００６７】
（Ａ）前記実施形態では、電流センサ２としてヒューズを用いたが、ヒューズの代わりに抵抗器やサーミスタ等の他の抵抗素子を用いてもよい。このようにした場合には、前記実施形態における（１）〜（５）に記載の効果が得られる。
【００６８】
（Ｂ）又、前記実施形態では、電流センサ２（ヒューズ）の両端の電位差（Ｅ１−Ｅ２）に基づいて、検出電流Ｌがレアショートの過電流か否かを判別したが、ヒューズの代わりに電流計を用いて次のようにしてもよい。
【００６９】
即ち、電流センサ２として内部抵抗ＲＩＮを有する電流計を用い、電流計によって検出電流Ｌを測定する。そして、電流計にて測定された検出電流Ｌを用いて「内部抵抗ＲＩＮ×検出電流Ｌ×検出電流Ｌ」の値を有する抵抗損を演算する。そして、マイコン８によって電流計に生じた抵抗損が予め定められた抵抗損よりも大きいか否かを判別し、電流計に生じた抵抗損が予め定められた抵抗損よりも大きい場合、検出電流Ｌがレアショートの過電流であると判断するようにしてもよい。このようにした場合には、前記実施形態における（１）〜（５）に記載の効果が得られる。
【００７０】
又、電流センサ２に生じた抵抗損による温度上昇値が予め定められた温度上昇値よりも大きいと判断されると、検出電流Ｌがレアショートの過電流であると判断するようにしてもよい。このようにした場合には、前記実施形態における（１）〜（５）に記載の効果が得られる。
【００７１】
（Ｃ）さらに、Ｓ５にて電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいと判断されると、Ｓ１８にて電流値ＬＬのＡ１アンペアを超えた連続時間ＴＡがＴ２ｓｅｃよりも大きいか否かが判別されるようにする。そして、Ｓ１８にて前記連続時間ＴＡがＴ２ｓｅｃよりも小さいか又は等しいと判断されると、Ｓ７にて電流値ＬＬがＡ２アンペアよりも大きいか否かが判別されるようにしてもよい。
【００７２】
（Ｄ）さらに又、前記実施形態では、第１コンパレータ回路１２及び第２コンパレータ回路１３の２つのコンパレータ回路を有するＩＣ７としたが、１つのコンパレータ回路を有するＩＣ７としてもよい。又、３つ以上のコンパレータ回路を有するＩＣ７としてもよい。この場合、検出電流Ｌの電流値ＬＬと各コンパレータ回路の電流閾値とを比較した後、検出電流Ｌの特性値と、電流閾値で区画される所定レベル域に対応する基準値とを比較して、検出電流Ｌがレアショートの過電流であるか否かを判別する。尚、前記特性値及び基準値は、前記実施形態と同様に、電流閾値を超えた連続時間、ＤＵＴＹ比、電流閾値を超えた単位時間当たりの回数をいう。
【００７３】
（Ｅ）又、Ｓ５にて電流値ＬＬがＡ１アンペアよりも大きいと判断されると、Ｓ１９に移るようにしてもよい。この場合、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ１８、Ｓ８〜Ｓ１５を省略する。
【００７４】
（Ｆ）前記実施形態では、ＬＥＤ９を自動車のインストルメントパネルに設けたが、ヒューズ素子Ｆ自体に設けてもよい、この場合、ＬＥＤ信号用オス端子１０５は省略するものとする。
【００７５】
（Ｇ）前記実施形態では、通電許容信号とＦＥＴオン信号とにより第１モード信号を構成し、通電遮断信号とＦＥＴオフ信号とにより第２モード信号を構成した。この代わりに、通電許容信号のみで第１モード信号を構成し、通電遮断信号のみで第２モード信号を構成してもよい。
【００７６】
（Ｈ）前記実施形態では、異なる電流閾値をＡ１とＡ２（＞Ａ１）にして、Ｔ１をＡ２（所定電流閾値）を超した異常な電流値が流れている時間とし，Ｄ１をオンデューティ比とし，Ｋ１をＡ２（所定電流閾値）を超した通過回数とした。従って、本実施形態では、Ａ２を超えた場合において、前記各４つの特性値のいずれかに基づいてレアショートを判断している。
【００７７】
この構成に代えて、互いに異なる電流閾値を複数設定し、各電流閾値間の領域において、それぞれ異なる特性値において、それぞれ基準値を設けて、それぞれの基準値に基づいて、レアショート判断を行ってもよい。なお、この場合は、前記（Ｄ）のように複数のコンパレータを使用するものとする。
【００７８】
下記表は、レアショート判断する場合の組み合わせ例を示している。下記の表１、又は表２、又は表３に示した組合わせによってレアショート判断を行ってもよい。各欄の組み合わせ例は、それぞれがともに異常レベルとなった場合を示している。
【００７９】
表１は電流値Ａ１〜Ａ５（なお、Ａ1＜Ａ２＜Ａ３＜Ａ４＜Ａ５）までの各電流閾値で区画されるレベルとデューティ比Ｄ１〜Ｄ５（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５）で区画されるレベルを組み合わせた場合を示す。なお、表の各欄は、隣接した下に位置する欄の値までのレベルを示している。例えば、「Ａ１≦」の欄は「Ａ１以上Ａ２未満のレベル」を示している。なお、末尾の欄だけは、その値以上の場合を示している。例えば「Ａ５≦」はＡ５以上を示している。
【００８０】
表２は電流値Ａ１〜Ａ５で区画されるレベルと通過回数Ｋ１〜Ｋ５（なお、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３＜Ｋ４＜Ｋ５）で区画されるレベルを組み合わせた場合を示す。表３は電流値Ａ１〜Ａ５、デューティ比Ｄ６〜Ｄ１０（なお、Ｄ５＜Ｄ６＜Ｄ７＜Ｄ８＜Ｄ９＜Ｄ１０）、及び通過回数Ｋ６〜Ｋ１０てせ区画されるレベル同士を組み合わせた場合を示す。
【００８１】
前記電流値Ａ１〜Ａ５はそれぞれ所定電流閾値であり、Ｄ１〜Ｄ１０、Ｋ１〜Ｋ１０はそれぞれ基準値である。
【００８２】
【表１】

【００８３】
【表２】

【００８４】
【表３】

従って、上記の各表１乃至表３の組合わせにおいては、これらの電流閾値、及び基準値が記憶部としてのROMに記憶され、これらの電流閾値で区画されるレベルに対応した基準値が設定されていることになる。そして、マイコン８は、入力した電流値がこれらの電流閾値で区分されるいずれかのレベルに属した場合、そのレベルに対応した特性値がどのレベルのものかが判定され、上記各表１乃至表３のいずれかの組合わせに該当する場合、レアショート判断がなされる。
【００８５】
次に、前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
（１）請求項３において、出力手段は、第１モード信号の出力時には、警告手段オン信号を出力し、第２モード信号の出力時には、警告手段オフ信号を出力する出力手段含むレアショート判断装置。この場合、警告手段オン信号により、警告手段をオン作動させ、警告手段オフ信号により、警告手段をオフ作動することができ、警告手段のオンオフ作動により、レアショートがあったか否かを知ることができる。
【００８６】
前記実施形態において、ＬＥＤ９は警告手段に相当し、Ｓ１９にで出力されるＬＥＤ点灯信号が警告手段オン信号に相当し、Ｓ１６，Ｓ１７において出力されるＬＥＤ消灯信号が警告手段オフ信号に相当する。
【００８７】
（２）前記判断手段は、前記入力検出信号に係る電流が、予め定められた第１電流値よりも大きいか否かを判別する第１比較手段を含むことを特徴とする。従って、この（２）に記載の発明によれば、第１比較手段によって、入力された入力検出信号に係る電流の電流値が、予め定められた第１電流値よりも小さいか又は等しいと判断されると、レアショートの過電流ではないと判断される。又、第１比較手段によって前記電流の電流値が前記第１電流値よりも大きいと判断されると、レアショートの過電流であると判断される。前記実施形態においてマイコン８は第１比較手段を構成する。又、Ｓ５は第１比較手段を構成する。さらに、Ａ１アンペアは第１電流値を構成する。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように各請求項に記載の発明によれば、判断手段によって、入力検出信号に係る電流がレアショートの過電流であるか否かが判別されるため、レアショート時に電線をレアショートの過電流から保護できる。
【００８９】
請求項２に記載の発明によれば、判断手段は、レアショート判断を４つの特性値の中の少なくとも２つ以上の組み合わされた特性値同士が、共に異常レベルとなった場合、異常判断を行なうことができる、より精度が高いレアショート判断が可能となる。
【００９０】
請求項３に記載の発明によれば、判断手段によって、入力検出信号に係る電流がレアショートの過電流であると判断されると、負荷への通電を遮断する第２モード信号が出力手段から出力されるため、請求項１に記載の発明の効果を実現することができる。
【００９１】
請求項４に記載の発明によれば、異なるパターンのレアショートに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のレアショート判断機能付きヒューズ素子を含む自動車の電気回路図。
【図２】ＩＣの概略構成を示す電気回路図。
【図３】マイコンにより実行されるレアショート過電流保護制御プログラムに基づいた処理動作を示すフローチャート図。
【図４】マイコンにより実行されるレアショート過電流保護制御プログラムに基づいた処理動作を示すフローチャート図。
【図５】マイコンにより実行されるレアショート過電流保護制御プログラムに基づいた処理動作を示すフローチャート図。
【図６】（Ａ）はレアショート機能付きヒューズ素子（以下、ヒューズ素子という）の一例の正断面図、（Ｂ）は側断面図。
【符号の説明】
１…レアショート判断装置、
２…電流検出手段、抵抗素子及びヒューズ素子としての電流センサ、
４…継電器としてのＦＥＴ、５…負荷、
７…判断手段及び出力手段を構成するＩＣ、
８…判断手段及び出力手段を構成するマイコン、Ｌ…電流としての検出電流、
ＬＬ…電流値、
ＴＡ…電流の特性値を構成する、電流値のＡ１アンペアを超えた連続時間、
ＴＢ…電流の特性値を構成する、電流値のＡ２アンペアを超えた連続時間、
Ｄ…電流の特性値を構成する、検出電流の単位時間当たりのオン時間の割合（ＤＵＴＹ比）、
Ｋ…電流の特性値を構成する、電流値のＡ２アンペアを超えた単位時間当たりの回数、
Ｓ５…判断手段を構成するステップ５、
Ｓ７…判断手段を構成するステップ７、
Ｓ１８…判断手段を構成するステップ１８、
Ｓ１１…判断手段を構成するステップ１１、
Ｓ１３…判断手段を構成するステップ１３、
Ｓ１５…判断手段を構成するステップ１５。

Claims

自動車用電気回路に流れる検出対象の電流に応じた入力検出信号を入力し、同入力検出信号に基づいて、前記電流が自動車用電気回路に設けられた電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する判断手段を備えたレアショート判断機能付きヒューズ素子であって、
前記ヒューズ素子は、ハウジングケースの対向する内面に、
互いに離間する一対の導電端子と、
両導電端子間に配置されるオス端子と、
前記ハウジングケース内に配置される前記判断手段により構成される判断部と
が配置され、前記両導電端子及びオス端子は前記ハウジングケースから延出され、
前記両導電端子は、ヒューズの通電容量に応じた溶断部にて連結されるとともに、両導電端子の対向する内側であって前記溶断部よりも前記ハウジングケースから延出される側に接続片が設けられ、前記オス端子は前記接続片よりも前記ハウジングから延出される側に配置され、前記判断部は、その入力側に前記接続片が接続されるとともにその出力側に前記オス端子が接続されており、
前記判断手段は、
前記異常判断を、入力検出信号に係る電流が所定電流閾値を超した異常な電流値、所定電流閾値を超した異常な電流値が流れている時間、オンデューティ比、所定電流閾値を超した通過回数の４つの特性値に基づいて行なうことを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズ素子。
請求項１において、前記４つの特性値の中の少なくとも２つの特性値が、共に異常レベルとなった場合、異常判断を行なうことを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズ素子。
請求項１又は請求項２において、異常判断の結果に基づいて、前記検出対象の電流が消費される負荷に対する通電を許容する第１モード信号、又は、負荷への通電を遮断するための第２モード信号を出力する出力手段を備えたレアショート判断機能付きヒューズ素子。
請求項１又は請求項２において、
前記判断手段は、互いに異なる複数の電流閾値で区画される所定レベル域毎に、所定電流閾値を超した異常な電流値が流れている時間、オンデューティ比、所定電流閾値を超した通過回数に係る基準値を記憶する記憶部を備え、
前記判断手段は、前記入力検出信号に係る電流値が、前記電流閾値で区画される所定レベル域のいずれかに属したとき、その所定レベル域毎に、その所定レベルに応じて設定された前記基準値よりも大きいか否かを判断することを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズ素子。