JP4443744B2 - レアショート判断装置及びレアショート判断方法 - Google Patents
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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異常電流を検出するレアショート判断装置及びレアショート判断方法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】
又、本発明者は、レアショートを判断する方法として特願平１１−２１５５３３号を出願し、その中で、検出信号にかかる電流が所定電流閾値を越した異常な電流値、所定電流閾値を越した異常な電流値が流れている時間、オンデューティー比、又は所定電流閾値を越した通過回数の４つの特性値を少なくともいずれか１つの特性値に基づいてレアショートを判断することを提案している。
【０００４】
又、特開昭６１−１９１２３１号、特開平７−１３１９２５号にレアショートを判断する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ブレード型ヒューズは、通電電流により、溶断部が発熱し、融点に達することにより溶解し、回路を遮断するメカニズムであるため、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が溶断しないことがある。
【０００６】
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。
【０００７】
又、既に提案されている特開昭６１−１９１２３１号、特開平７−１３１９２５号での判断方法は、電流値だけに着目しており、レアショートでの電線の発煙現象を十分にとらえた判断ではない。
【０００８】
特開平７−１３１９２５号では、ショートの程度に関係なくショート現象が起きた場合を異常とする方法であり、電線のダメージに関係なく回路を遮断してしまう。
【０００９】
特開平７−１３１９２５号は、単位時間当たりの過電流の積算値で異常レベルを判断する方法であり、レアショート現象を十分にとらえられていない。又、単位時間の設定の仕方によっては、異常判断が遅くなったり、短すぎるとランプ負荷で見られる正常な現象であるラッシュ電流値を異常と判断することもある。
【００１０】
又、本発明者が提案した特願平１１−２１５５３３号もレアショート現象をとらえようとしているが十分でない。
本発明者は、長年にわたる試験結果の蓄積により、デッドショート、レアショートの電線の発煙特性を把握することができた。又、この発煙特性を理論的に解析し、経過時間毎に随時計算して判断できる式として式化することができた。この近似式を使用することにより、電源のショート条件に対応する発煙特性に合わせて、ショートである判断を可能にした。
【００１１】
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異常電流から確実に保護できるレアショート判断装置及びレアショート判断方法を提供することにある。
【００１２】
【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の大きさに応じた検出信号を入力し、同検出信号に基づいて過電流検出を行い、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所定時間毎に実行される制御ルーチンにおいて判断する判断手段を備えたレアショート判断装置であって、前記判断手段は、今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、一定値をアーク発生によるアーク熱量として、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、該判断手段は、その算出結果の新たな累積値に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断することを特徴とするレアショート判断装置を要旨とするものである。
【００１４】
請求項２の発明は、自動車用電気回路に流れる検出対象の電流の大きさに関する検出信号に基づいて過電流検出を行い、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所定時間毎に実行される制御ルーチンにおいて判断するレアショート判断方法において、前記異常の判断は、今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、一定値をアーク発生によるアーク熱量として、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、該異常の判断は、その算出結果の新たな累積値に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断することを特徴とするレアショート判断方法を要旨とするものである。
【００１６】
（作用）
請求項１の発明では、判断手段によって、入力した検出信号がレアショートの異常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、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量、及びアーク熱量、オフ時間中の放熱量の加減算を所定経過時間毎に行い、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する。
【００１８】
請求項２の発明では、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に当たって、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量、及びアーク熱量、オフ時間中の放熱量の加減算を所定経過時間毎に行い、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する。
【００２０】
【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４を参照して説明する。
【００２１】
図２（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２（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及び後記する制御部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。
【００２２】
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，及びＳＷ信号入力用オス端子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。
【００２３】
制御部Ｈの一対の入力端子６ｄ，６ｅ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、制御部Ｈのスイッチ入力端子６ａはＳＷ信号入力用オス端子１０６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（アース端子）６ｃはアース用オス端子１０５と接続されている。又、制御部Ｈの電源入力端子６ｆは前記接続片２ａに接続されている。
【００２４】
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６ｄ，６ｅを介して信号（電圧）が制御部Ｈに対して常に入力（印加）されている。
【００２５】
ここで、前記溶断部２は、電流検出手段、及び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。
【００２６】
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。
ＳＷ信号入力用オス端子１０６に、対象負荷のスイッチ（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、制御部Ｈには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、制御部Ｈにはスイッチオン信号が入力される。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、前記ヒューズ素子Ｆに設けられた制御部Ｈについて説明する。
制御部Ｈは、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）から構成されている。電流センサ２の両端子は制御部Ｈの入力端子６ｄ及び入力端子６ｅに接続されている。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）が流れると、電流センサ２の両端には「インピーダンスＺ×検出電流の電流値ＬＬ」の値を有する電位差（Ｅ１−Ｅ２）が生じる。従って、検出信号としての電圧Ｖと検出電流の電流値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の電流値ＬＬを知ることができる。
【００２９】
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の電流値ＬＬを使用することがある。
制御部Ｈは、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）、及びＲＯＭ、ＲＡＭを備えており、ＲＯＭに格納したレアショート異常電流保護制御プログラムにて、レアーショート判定を行う。制御部Ｈの第１出力端子６ｂは遮断信号用オス端子１０４を介してＦＥＴ４のゲートＧに接続されている。ＦＥＴ４は制御部Ｈ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に検出電流が流れる。又、制御部ＨからＦＥＴオフ信号を入力すると、ＦＥＴ４はドレイン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。
【００３０】
本実施形態では、制御部Ｈにより判断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は制御部ＨのＣＰＵにより実行される前記レアショート異常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。
【００３１】
レアショート異常電流保護制御は、回路に電線が発煙に至るような異常電流が流れているか否かを判断し、電線が発煙に至るような異常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、電線が発煙に至るような異常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。
【００３２】
本フローチャートで示す制御ルーチンは、制御部Ｈにスイッチオン信号が入力された際に、制御部ＨにおけるＣＰＵの初期化が行われた後に起動される。なお、この、初期化後に、ＣＰＵはＦＥＴオン信号をＦＥＴ４のゲートＧを入力し、ＦＥＴ４をオン作動する。以後、ランプ負荷で見られる正常な現象であるラッシュ電流が起きる時間より非常に短い時間（所定時間）間隔、例えば、０．１ｍｓｅｃ間隔で本制御ルーチンは割り込み実行処理される。
【００３３】
ステップ（以下、ステップをＳという）１においては、検出電流の電流値ＬＬを読込み、Ｓ２において過電流（レアショート電流）が通過したか否かを検出する。この過電流の通過の判定は、予め定めた所定閾値以上の電流値ＬＬが通過したか否かを判定する。Ｓ１において、所定閾値以上の電流値ＬＬが通過していない、すなわち、「ノー」と判定した場合には、Ｓ９に移行する。
【００３４】
Ｓ２において、所定閾値以上の電流値ＬＬが通過した場合には、過電流通過があったと判定し、すなわち、「イエス」と判定し、Ｓ３に移行する。
Ｓ３においては、過電流検出フラグＦが０にリセットされているか否かを判定する。過電流検出フラグＦは、今回の過電流検出が、既に検出されたものか否かを判定するためのものであり、過電流検出フラグＦが０にリセットされている場合には、今回の過電流検出が最初に検出したことを意味している。Ｓ３において、過電流検出フラグＦがリセットされている場合には、最初にこの過電流検出を行ったものとして、過電流検出フラグＦを１にセットし（Ｓ４）、オン時間を検出した（Ｓ５）後、Ｓ６に移行する。又、Ｓ３において、過電流検出フラグＦが１にセットされている場合には、最初の検出ではないとしてＳ５にジャンプする。
【００３５】
又、Ｓ２からＳ９に移行した場合、Ｓ９では過電流検出フラグＦが１にセットされているか否かを判定する。過電流検出フラグＦが１にセットされている場合には、前回制御ルーチン時には過電流検出がされており、今回は過電流検出がされなかったものとしてＳ１０に移行する。Ｓ１０では過電流検出フラグＦを０にリセットし、アーク熱量をＲＯＭから読込み、Ｓ６に移行する。
【００３６】
又、Ｓ９において、過電流検出フラグＦが０にリセットされている場合には、前回制御ルーチン時には過電流検出が行われていないものとして、Ｓ１２に移行し、オフ時間を検出して放熱量算出を行い、算出した後、Ｓ６に移行する。
【００３７】
次のＳ６においては、総和熱量Ｎの演算を行う。
この総和熱量Ｎの演算について説明する。
総和熱量演算は、前回の制御ルーチンにて算出した前回累積値に対して、ジュール熱量、アーク熱量、又は放熱量を加減算するものである。
【００３８】
ここでの総和熱量Ｎの演算式は関数Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）で表される。Ｊはジュール熱量、Ａはアーク熱量、Ｌは放熱量を示す。
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値＋（Ｊ＋Ａ−Ｌ）
である。
【００３９】
ここでのジュール熱量Ｊは、過電流通過時のオン時間と、検出した過電流の大きさ（検出信号値の大きさ、すなわち、電圧Ｖの大きさ）に関係する。本実施形態では、オン時間と検出信号値の大きさにより生ずるジュール熱量は、予め測定されてマップとして予めＲＯＭに記憶されており、オン時間と過電流の大きさが検出された時点で、前記マップを読み込んで今回検出した過電流通過によるジュール熱量ＪをＳ５において割り出す（算出する）。
【００４０】
そして、オン時間が継続している場合には、この制御ルーチンが実行される毎に、Ｓ５からＳ６に移行して、Ｓ６において過電流の大きさから割り出されたジュール熱量Ｊが加算されることになる。
【００４１】
すなわち、この場合には、アーク熱量Ａ、放熱量Ｌはともに０として、
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値＋Ｊ
の演算が行われる。
【００４２】
又、アーク熱量Ａは過電流通過が通過して、通過を終了した際に発生したアークの熱量をいう。このアークは電線に他のものが触れた際に、電線と、触れたその他のもの間に生ずるアークのことである。そして、アーク熱量Ａは、自動車の回路に印加される電圧が一定の場合に、アーク時間が極めて短時間であるため、１回に生ずるアーク熱量Ａは一定値として考えることができる。
【００４３】
従って、本実施形態では、自動車用のバッテリＢは通常１２Ｖであるため、この１２Ｖのときに、発生するアーク熱量Ａを一定とし、予め測定した値を所定値として定義されている。
【００４４】
従って、過電流検出された後、過電流検出が行われなかった際には、アーク
が発生しているものとして、Ｓ１１からＳ６に移行すると、Ｓ６では、一定値であるアーク熱量Ａが加算される。
【００４５】
すなわち、この場合には、ジュール熱量Ｊ、放熱量Ｌはともに０として、
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値＋Ａ
の演算が行われる。
【００４６】
又、放熱量Ｌは過電流のオフ時間（過電流通過がない時間）の間に放熱される量のことであり、オフ時間に比例する量であって、単位時間（本実施形態では本制御ルーチンが割り込み処理される時間間隔）当たりの放熱量Ｌは予め測定されて所定値として定義されている。そして、オフ時間が継続している場合、この制御ルーチンが実行される毎に、Ｓ１２からＳ６に移行して、Ｓ６において前記放熱量Ｌが減算されることになる。
【００４７】
すなわち、この場合にはジュール熱量Ｊ、アーク熱量Ａはともに０として、
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値−Ｌ
の演算が行われる。
【００４８】
Ｓ６で、前回累積値に加算又は減算された後の値（今回累積値（＝Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ））を一旦ＲＡＭに格納する。
この後、Ｓ７において、今回累積値（＝総和熱量Ｎ）が所定値Ｋを越えているか否かを判定する。なお、前記所定値Ｋは、これ以上の熱量が蓄積された場合には、電線が発煙を生ずるレアショート領域内に達したことを判定するための値である。この値は、予め試験等により測定して得られた値が選定されている。
【００４９】
すなわち、Ｓ７では今回累積値が、レアショート領域であるか否かを判定するのである。
Ｓ７において、所定値Ｋ以下である場合に「ノー」と判定して、このルーチンを一旦終了する。反対に、所定値Ｋを越える場合には「イエス」と判定して、Ｓ８において、制御部ＨからＦＥＴオフ信号を出力し、この制御ルーチンを終了する。一方、ＦＥＴ４はＦＥＴオフ信号により、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。
【００５０】
上記の制御ルーチンが実行される場合の具体的な説明を図４のタイムチャートを参照して説明する。
図４は過電流α，βがあった場合の例を示している。同図において、ｔ０〜ｔ１３は互いに一定時間間隔を有した時間領域を表しており、この各時間領域ｔ０〜ｔ１３内において、図３の制御ルーチンが割り込み処理されているものとする。
【００５１】
又、図４において、ｔ１〜ｔ５の間と、ｔ８〜ｔ９の間において、それぞれ所定閾値以上を越した過電流α，βの通過があったものとする。
過電流αにおいては、ｔ１〜ｔ５の間、過電流βにおいてはｔ８〜ｔ９の間は、制御ルーチンのＳ１〜Ｓ６の処理が行われるため、ジュール熱量Ｊが前回累積値にそれぞれ加算される。
【００５２】
ｔ５〜ｔ６、及びｔ９〜ｔ１０の間では、過電流α，βは電流Ｄ１,Ｄ２が０に変化していることから、アークが発生したものとして、制御ルーチンのＳ２，Ｓ９〜Ｓ１１，Ｓ６の処理が行われるため、アーク熱量Ａが前回累積値に加算される。 又、ｔ６〜ｔ７、ｔ１０〜ｔ１４の間では、オフ時間となっており、この時間領域では、放熱がされているものとして、制御ルーチンのＳ２，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ６の処理が繰り返され、放熱量Ｌが減算される。
【００５３】
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） 本実施形態でのレアショート判断機能付きヒューズ素子Ｆでは、制御部Ｈ（判断手段）は、電流の大きさに応じた検出信号、検出信号のオン時間、オフ時間に関係する熱量（パラメータ）の累積値を、所定経過時間毎に算出し、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断するようにした。
【００５４】
すなわち、Ｓ６において総和熱量演算式（関数Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ））にて、その都度、そのときの過電流通過に伴うジュール熱量Ｊ、アーク熱量Ａ、放熱量Ｌを、前回の過電流通過時の前回累積値に対して加減算して、今回の過電流通過時の累積値を算出する。
【００５５】
このため、本実施形態では、下記の場合に、電線の蓄熱量に合わせて電線が発煙に至るようなレアショートであるかどうかの判定ができ、負荷５への通電を遮断することができる。
【００５６】
（ア） ジュール熱の発生量が多い場合。
例えば、１回当たりの過電流通過時のオン時間が長い場合、又は短時間当たりにおいて、過電流通過回数が多く、実質的に過電流通過のオン時間が長くなる場合。これらの場合には、ジュール熱の発生量が多くなる。
【００５７】
（イ） アーク熱量の発生が多い場合
例えば、短時間当たりの、過電流通過回数の割合が多いと、アーク熱量は、その過電流通過の回数に比例して多くなる。
【００５８】
（ウ） 上記（ア）と（イ）の組み合わせが生じた場合。
従って、このような場合には、電線が発煙に至るようなレアショートであるかどうかを電線の蓄熱量に合わせて判定でき、負荷５への通電を遮断することができ、自動車回路の負荷５等を保護できる。
【００６０】
（２） 本実施形態では、電流の大きさに応じた検出信号、検出信号のオン時間、オフ時間に関係するパラメータを熱量とし、制御部Ｈは、今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、アーク発生によるアーク熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、或いは、前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、制御部Ｈは、その算出結果の新たな累積値に基づいて電線を発煙させない程度の異常か否かを判断するようにした。
【００６１】
この結果、過電流通過に起因して発生した熱量が電線に蓄積されることにより、発煙が生ずることになるので、熱量をレアショートの判定に使用することは、総和熱量Ｎの把握がしやすくなり、レアショート領域に達しているか否かの判定を確実に行うことができる。
【００６２】
（３） 本実施形態では、溶断部２を電流検出手段、及び抵抗素子として構成し、溶断部２を、電流センサ２としたヒューズ素子Ｆに組み込みした。
こうすると、制御部Ｈが取り込む検出信号は、ヒューズ素子Ｆが備えている溶断部２の両端電圧を検出する構成として、採用することができ、検出のための構成を複雑化することがなく、簡単な構成とすることができる。
【００６３】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
（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も、前記実施形態における（１）に記載の効果が得られる。
【００６４】
次に、上記した実施の形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。
（１） 請求項１又は請求項２に記載のレアショート判断装置において、判断手段をヒューズ素子に組み込みしたことを特徴とするレアショート判断装置。
【００６５】
こうすると、判断手段が取り込む検出信号は、ヒューズ素子が備えているヒューズの両端電圧として、採用することができ、検出のための構成を複雑化することがなく、簡単な構成とすることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、レアショート時に電線をレアショートの過電流から確実に保護できる効果を奏する。
【００６７】
又、請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、過電流通過に起因して発生した熱量が電線に蓄積されることにより、発煙が生ずることになるので、熱量をレアショートの判定に使用することは、総和熱量Ｎの把握がしやすくなり、レアショート領域に達しているか否かの判定を確実に行うことができる。
さらに、ジュール熱とアーク熱とが組み合っている場合にも、電線が発煙に至るようなレアショートであるかどうかを電線の蓄熱量に合わせて判定できる。
【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】 （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。
【図３】 マイコンにより実行されるレアショート異常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】 過電流通過が生じた場合のタイムチャート。
【符号の説明】
Ｈ…制御部（判断手段）、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。
【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異常電流を検出するレアショート判断装置及びレアショート判断方法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】
又、本発明者は、レアショートを判断する方法として特願平１１−２１５５３３号を出願し、その中で、検出信号にかかる電流が所定電流閾値を越した異常な電流値、所定電流閾値を越した異常な電流値が流れている時間、オンデューティー比、又は所定電流閾値を越した通過回数の４つの特性値を少なくともいずれか１つの特性値に基づいてレアショートを判断することを提案している。
【０００４】
又、特開昭６１−１９１２３１号、特開平７−１３１９２５号にレアショートを判断する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ブレード型ヒューズは、通電電流により、溶断部が発熱し、融点に達することにより溶解し、回路を遮断するメカニズムであるため、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が溶断しないことがある。
【０００６】
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。
【０００７】
又、既に提案されている特開昭６１−１９１２３１号、特開平７−１３１９２５号での判断方法は、電流値だけに着目しており、レアショートでの電線の発煙現象を十分にとらえた判断ではない。
【０００８】
特開平７−１３１９２５号では、ショートの程度に関係なくショート現象が起きた場合を異常とする方法であり、電線のダメージに関係なく回路を遮断してしまう。
【０００９】
特開平７−１３１９２５号は、単位時間当たりの過電流の積算値で異常レベルを判断する方法であり、レアショート現象を十分にとらえられていない。又、単位時間の設定の仕方によっては、異常判断が遅くなったり、短すぎるとランプ負荷で見られる正常な現象であるラッシュ電流値を異常と判断することもある。
【００１０】
又、本発明者が提案した特願平１１−２１５５３３号もレアショート現象をとらえようとしているが十分でない。
本発明者は、長年にわたる試験結果の蓄積により、デッドショート、レアショートの電線の発煙特性を把握することができた。又、この発煙特性を理論的に解析し、経過時間毎に随時計算して判断できる式として式化することができた。この近似式を使用することにより、電源のショート条件に対応する発煙特性に合わせて、ショートである判断を可能にした。
【００１１】
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異常電流から確実に保護できるレアショート判断装置及びレアショート判断方法を提供することにある。
【００１２】
【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の大きさに応じた検出信号を入力し、同検出信号に基づいて過電流検出を行い、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所定時間毎に実行される制御ルーチンにおいて判断する判断手段を備えたレアショート判断装置であって、前記判断手段は、今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、一定値をアーク発生によるアーク熱量として、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、該判断手段は、その算出結果の新たな累積値に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断することを特徴とするレアショート判断装置を要旨とするものである。
【００１４】
請求項２の発明は、自動車用電気回路に流れる検出対象の電流の大きさに関する検出信号に基づいて過電流検出を行い、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所定時間毎に実行される制御ルーチンにおいて判断するレアショート判断方法において、前記異常の判断は、今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、一定値をアーク発生によるアーク熱量として、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、該異常の判断は、その算出結果の新たな累積値に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断することを特徴とするレアショート判断方法を要旨とするものである。
【００１６】
（作用）
請求項１の発明では、判断手段によって、入力した検出信号がレアショートの異常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、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量、及びアーク熱量、オフ時間中の放熱量の加減算を所定経過時間毎に行い、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する。
【００１８】
請求項２の発明では、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に当たって、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量、及びアーク熱量、オフ時間中の放熱量の加減算を所定経過時間毎に行い、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断する。
【００２０】
【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４を参照して説明する。
【００２１】
図２（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２（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及び後記する制御部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。
【００２２】
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，及びＳＷ信号入力用オス端子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。
【００２３】
制御部Ｈの一対の入力端子６ｄ，６ｅ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、制御部Ｈのスイッチ入力端子６ａはＳＷ信号入力用オス端子１０６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（アース端子）６ｃはアース用オス端子１０５と接続されている。又、制御部Ｈの電源入力端子６ｆは前記接続片２ａに接続されている。
【００２４】
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６ｄ，６ｅを介して信号（電圧）が制御部Ｈに対して常に入力（印加）されている。
【００２５】
ここで、前記溶断部２は、電流検出手段、及び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。
【００２６】
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。
ＳＷ信号入力用オス端子１０６に、対象負荷のスイッチ（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、制御部Ｈには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、制御部Ｈにはスイッチオン信号が入力される。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、前記ヒューズ素子Ｆに設けられた制御部Ｈについて説明する。
制御部Ｈは、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）から構成されている。電流センサ２の両端子は制御部Ｈの入力端子６ｄ及び入力端子６ｅに接続されている。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）が流れると、電流センサ２の両端には「インピーダンスＺ×検出電流の電流値ＬＬ」の値を有する電位差（Ｅ１−Ｅ２）が生じる。従って、検出信号としての電圧Ｖと検出電流の電流値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の電流値ＬＬを知ることができる。
【００２９】
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の電流値ＬＬを使用することがある。
制御部Ｈは、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）、及びＲＯＭ、ＲＡＭを備えており、ＲＯＭに格納したレアショート異常電流保護制御プログラムにて、レアーショート判定を行う。制御部Ｈの第１出力端子６ｂは遮断信号用オス端子１０４を介してＦＥＴ４のゲートＧに接続されている。ＦＥＴ４は制御部Ｈ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に検出電流が流れる。又、制御部ＨからＦＥＴオフ信号を入力すると、ＦＥＴ４はドレイン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。
【００３０】
本実施形態では、制御部Ｈにより判断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は制御部ＨのＣＰＵにより実行される前記レアショート異常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。
【００３１】
レアショート異常電流保護制御は、回路に電線が発煙に至るような異常電流が流れているか否かを判断し、電線が発煙に至るような異常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、電線が発煙に至るような異常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。
【００３２】
本フローチャートで示す制御ルーチンは、制御部Ｈにスイッチオン信号が入力された際に、制御部ＨにおけるＣＰＵの初期化が行われた後に起動される。なお、この、初期化後に、ＣＰＵはＦＥＴオン信号をＦＥＴ４のゲートＧを入力し、ＦＥＴ４をオン作動する。以後、ランプ負荷で見られる正常な現象であるラッシュ電流が起きる時間より非常に短い時間（所定時間）間隔、例えば、０．１ｍｓｅｃ間隔で本制御ルーチンは割り込み実行処理される。
【００３３】
ステップ（以下、ステップをＳという）１においては、検出電流の電流値ＬＬを読込み、Ｓ２において過電流（レアショート電流）が通過したか否かを検出する。この過電流の通過の判定は、予め定めた所定閾値以上の電流値ＬＬが通過したか否かを判定する。Ｓ１において、所定閾値以上の電流値ＬＬが通過していない、すなわち、「ノー」と判定した場合には、Ｓ９に移行する。
【００３４】
Ｓ２において、所定閾値以上の電流値ＬＬが通過した場合には、過電流通過があったと判定し、すなわち、「イエス」と判定し、Ｓ３に移行する。
Ｓ３においては、過電流検出フラグＦが０にリセットされているか否かを判定する。過電流検出フラグＦは、今回の過電流検出が、既に検出されたものか否かを判定するためのものであり、過電流検出フラグＦが０にリセットされている場合には、今回の過電流検出が最初に検出したことを意味している。Ｓ３において、過電流検出フラグＦがリセットされている場合には、最初にこの過電流検出を行ったものとして、過電流検出フラグＦを１にセットし（Ｓ４）、オン時間を検出した（Ｓ５）後、Ｓ６に移行する。又、Ｓ３において、過電流検出フラグＦが１にセットされている場合には、最初の検出ではないとしてＳ５にジャンプする。
【００３５】
又、Ｓ２からＳ９に移行した場合、Ｓ９では過電流検出フラグＦが１にセットされているか否かを判定する。過電流検出フラグＦが１にセットされている場合には、前回制御ルーチン時には過電流検出がされており、今回は過電流検出がされなかったものとしてＳ１０に移行する。Ｓ１０では過電流検出フラグＦを０にリセットし、アーク熱量をＲＯＭから読込み、Ｓ６に移行する。
【００３６】
又、Ｓ９において、過電流検出フラグＦが０にリセットされている場合には、前回制御ルーチン時には過電流検出が行われていないものとして、Ｓ１２に移行し、オフ時間を検出して放熱量算出を行い、算出した後、Ｓ６に移行する。
【００３７】
次のＳ６においては、総和熱量Ｎの演算を行う。
この総和熱量Ｎの演算について説明する。
総和熱量演算は、前回の制御ルーチンにて算出した前回累積値に対して、ジュール熱量、アーク熱量、又は放熱量を加減算するものである。
【００３８】
ここでの総和熱量Ｎの演算式は関数Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）で表される。Ｊはジュール熱量、Ａはアーク熱量、Ｌは放熱量を示す。
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値＋（Ｊ＋Ａ−Ｌ）
である。
【００３９】
ここでのジュール熱量Ｊは、過電流通過時のオン時間と、検出した過電流の大きさ（検出信号値の大きさ、すなわち、電圧Ｖの大きさ）に関係する。本実施形態では、オン時間と検出信号値の大きさにより生ずるジュール熱量は、予め測定されてマップとして予めＲＯＭに記憶されており、オン時間と過電流の大きさが検出された時点で、前記マップを読み込んで今回検出した過電流通過によるジュール熱量ＪをＳ５において割り出す（算出する）。
【００４０】
そして、オン時間が継続している場合には、この制御ルーチンが実行される毎に、Ｓ５からＳ６に移行して、Ｓ６において過電流の大きさから割り出されたジュール熱量Ｊが加算されることになる。
【００４１】
すなわち、この場合には、アーク熱量Ａ、放熱量Ｌはともに０として、
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値＋Ｊ
の演算が行われる。
【００４２】
又、アーク熱量Ａは過電流通過が通過して、通過を終了した際に発生したアークの熱量をいう。このアークは電線に他のものが触れた際に、電線と、触れたその他のもの間に生ずるアークのことである。そして、アーク熱量Ａは、自動車の回路に印加される電圧が一定の場合に、アーク時間が極めて短時間であるため、１回に生ずるアーク熱量Ａは一定値として考えることができる。
【００４３】
従って、本実施形態では、自動車用のバッテリＢは通常１２Ｖであるため、この１２Ｖのときに、発生するアーク熱量Ａを一定とし、予め測定した値を所定値として定義されている。
【００４４】
従って、過電流検出された後、過電流検出が行われなかった際には、アーク
が発生しているものとして、Ｓ１１からＳ６に移行すると、Ｓ６では、一定値であるアーク熱量Ａが加算される。
【００４５】
すなわち、この場合には、ジュール熱量Ｊ、放熱量Ｌはともに０として、
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値＋Ａ
の演算が行われる。
【００４６】
又、放熱量Ｌは過電流のオフ時間（過電流通過がない時間）の間に放熱される量のことであり、オフ時間に比例する量であって、単位時間（本実施形態では本制御ルーチンが割り込み処理される時間間隔）当たりの放熱量Ｌは予め測定されて所定値として定義されている。そして、オフ時間が継続している場合、この制御ルーチンが実行される毎に、Ｓ１２からＳ６に移行して、Ｓ６において前記放熱量Ｌが減算されることになる。
【００４７】
すなわち、この場合にはジュール熱量Ｊ、アーク熱量Ａはともに０として、
Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ）＝前回累積値−Ｌ
の演算が行われる。
【００４８】
Ｓ６で、前回累積値に加算又は減算された後の値（今回累積値（＝Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ））を一旦ＲＡＭに格納する。
この後、Ｓ７において、今回累積値（＝総和熱量Ｎ）が所定値Ｋを越えているか否かを判定する。なお、前記所定値Ｋは、これ以上の熱量が蓄積された場合には、電線が発煙を生ずるレアショート領域内に達したことを判定するための値である。この値は、予め試験等により測定して得られた値が選定されている。
【００４９】
すなわち、Ｓ７では今回累積値が、レアショート領域であるか否かを判定するのである。
Ｓ７において、所定値Ｋ以下である場合に「ノー」と判定して、このルーチンを一旦終了する。反対に、所定値Ｋを越える場合には「イエス」と判定して、Ｓ８において、制御部ＨからＦＥＴオフ信号を出力し、この制御ルーチンを終了する。一方、ＦＥＴ４はＦＥＴオフ信号により、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。
【００５０】
上記の制御ルーチンが実行される場合の具体的な説明を図４のタイムチャートを参照して説明する。
図４は過電流α，βがあった場合の例を示している。同図において、ｔ０〜ｔ１３は互いに一定時間間隔を有した時間領域を表しており、この各時間領域ｔ０〜ｔ１３内において、図３の制御ルーチンが割り込み処理されているものとする。
【００５１】
又、図４において、ｔ１〜ｔ５の間と、ｔ８〜ｔ９の間において、それぞれ所定閾値以上を越した過電流α，βの通過があったものとする。
過電流αにおいては、ｔ１〜ｔ５の間、過電流βにおいてはｔ８〜ｔ９の間は、制御ルーチンのＳ１〜Ｓ６の処理が行われるため、ジュール熱量Ｊが前回累積値にそれぞれ加算される。
【００５２】
ｔ５〜ｔ６、及びｔ９〜ｔ１０の間では、過電流α，βは電流Ｄ１,Ｄ２が０に変化していることから、アークが発生したものとして、制御ルーチンのＳ２，Ｓ９〜Ｓ１１，Ｓ６の処理が行われるため、アーク熱量Ａが前回累積値に加算される。 又、ｔ６〜ｔ７、ｔ１０〜ｔ１４の間では、オフ時間となっており、この時間領域では、放熱がされているものとして、制御ルーチンのＳ２，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ６の処理が繰り返され、放熱量Ｌが減算される。
【００５３】
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） 本実施形態でのレアショート判断機能付きヒューズ素子Ｆでは、制御部Ｈ（判断手段）は、電流の大きさに応じた検出信号、検出信号のオン時間、オフ時間に関係する熱量（パラメータ）の累積値を、所定経過時間毎に算出し、その算出結果に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断するようにした。
【００５４】
すなわち、Ｓ６において総和熱量演算式（関数Ｆ（Ｊ，Ａ，Ｌ））にて、その都度、そのときの過電流通過に伴うジュール熱量Ｊ、アーク熱量Ａ、放熱量Ｌを、前回の過電流通過時の前回累積値に対して加減算して、今回の過電流通過時の累積値を算出する。
【００５５】
このため、本実施形態では、下記の場合に、電線の蓄熱量に合わせて電線が発煙に至るようなレアショートであるかどうかの判定ができ、負荷５への通電を遮断することができる。
【００５６】
（ア） ジュール熱の発生量が多い場合。
例えば、１回当たりの過電流通過時のオン時間が長い場合、又は短時間当たりにおいて、過電流通過回数が多く、実質的に過電流通過のオン時間が長くなる場合。これらの場合には、ジュール熱の発生量が多くなる。
【００５７】
（イ） アーク熱量の発生が多い場合
例えば、短時間当たりの、過電流通過回数の割合が多いと、アーク熱量は、その過電流通過の回数に比例して多くなる。
【００５８】
（ウ） 上記（ア）と（イ）の組み合わせが生じた場合。
従って、このような場合には、電線が発煙に至るようなレアショートであるかどうかを電線の蓄熱量に合わせて判定でき、負荷５への通電を遮断することができ、自動車回路の負荷５等を保護できる。
【００６０】
（２） 本実施形態では、電流の大きさに応じた検出信号、検出信号のオン時間、オフ時間に関係するパラメータを熱量とし、制御部Ｈは、今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、アーク発生によるアーク熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、或いは、前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、制御部Ｈは、その算出結果の新たな累積値に基づいて電線を発煙させない程度の異常か否かを判断するようにした。
【００６１】
この結果、過電流通過に起因して発生した熱量が電線に蓄積されることにより、発煙が生ずることになるので、熱量をレアショートの判定に使用することは、総和熱量Ｎの把握がしやすくなり、レアショート領域に達しているか否かの判定を確実に行うことができる。
【００６２】
（３） 本実施形態では、溶断部２を電流検出手段、及び抵抗素子として構成し、溶断部２を、電流センサ２としたヒューズ素子Ｆに組み込みした。
こうすると、制御部Ｈが取り込む検出信号は、ヒューズ素子Ｆが備えている溶断部２の両端電圧を検出する構成として、採用することができ、検出のための構成を複雑化することがなく、簡単な構成とすることができる。
【００６３】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
（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も、前記実施形態における（１）に記載の効果が得られる。
【００６４】
次に、上記した実施の形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。
（１） 請求項１又は請求項２に記載のレアショート判断装置において、判断手段をヒューズ素子に組み込みしたことを特徴とするレアショート判断装置。
【００６５】
こうすると、判断手段が取り込む検出信号は、ヒューズ素子が備えているヒューズの両端電圧として、採用することができ、検出のための構成を複雑化することがなく、簡単な構成とすることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、レアショート時に電線をレアショートの過電流から確実に保護できる効果を奏する。
【００６７】
又、請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、過電流通過に起因して発生した熱量が電線に蓄積されることにより、発煙が生ずることになるので、熱量をレアショートの判定に使用することは、総和熱量Ｎの把握がしやすくなり、レアショート領域に達しているか否かの判定を確実に行うことができる。
さらに、ジュール熱とアーク熱とが組み合っている場合にも、電線が発煙に至るようなレアショートであるかどうかを電線の蓄熱量に合わせて判定できる。
【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】 （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。
【図３】 マイコンにより実行されるレアショート異常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】 過電流通過が生じた場合のタイムチャート。
【符号の説明】
Ｈ…制御部（判断手段）、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。
Claims (2)
- 自動車用電気回路に流れる検出対象の電流の大きさに応じた検出信号を入力し、同検出信号に基づいて過電流検出を行い、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所定時間毎に実行される制御ルーチンにおいて判断する判断手段を備えたレアショート判断装置であって、
前記判断手段は、
今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、
前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、一定値をアーク発生によるアーク熱量として、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、
前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、
該判断手段は、その算出結果の新たな累積値に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断することを特徴とするレアショート判断装置。 - 自動車用電気回路に流れる検出対象の電流の大きさに関する検出信号に基づいて過電流検出を行い、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所定時間毎に実行される制御ルーチンにおいて判断するレアショート判断方法において、
前記異常の判断は、
今回の制御ルーチンで前記検出信号に基づく過電流検出があった場合、前記検出信号のオン時間中に生ずるジュール熱量を前回までの制御ルーチンにおける累積値に加算し、
前回の制御ルーチンで過電流検出があり、今回の制御ルーチンでは過電流検出がなかった場合には、一定値をアーク発生によるアーク熱量として、前回までの制御ルーチンの累積値に加算し、
前回及び今回の制御ルーチンで過電流検出がなかった場合には、過電流通過がない時間中の放熱量を、前回までの制御ルーチンの累積値から減算し、
該異常の判断は、その算出結果の新たな累積値に基づいて、電線を発煙させない程度の異常か否かを判断することを特徴とするレアショート判断方法。
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