JPH08254553A - 過電流検出装置 - Google Patents

過電流検出装置

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JPH08254553A
JPH08254553A JP5731495A JP5731495A JPH08254553A JP H08254553 A JPH08254553 A JP H08254553A JP 5731495 A JP5731495 A JP 5731495A JP 5731495 A JP5731495 A JP 5731495A JP H08254553 A JPH08254553 A JP H08254553A
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JP
Japan
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overcurrent
current
power supply
detected
supply voltage
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Pending
Application number
JP5731495A
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English (en)
Inventor
Yuichi Ito
友一 伊藤
Masaya Ota
雅也 太田
Susumu Komada
進 駒田
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08254553A publication Critical patent/JPH08254553A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 バッテリ1の正端子から負荷への全負荷電流
が流れる電源線4にホール素子型電流センサ5が設けら
れ、このホール素子型電流センサ5により全負荷電流が
検出されて検出された電流が電圧に変換されてA/Dコ
ンバータ7に出力され、更にアナログ/デジタル変換さ
れて制御部8に出力され、他のA/Dコンバータ9によ
り電源電圧が検出されアナログ/デジタル変換されて制
御部8にデジタル信号として出力され、制御部8では、
A/Dコンバータ9からのデジタル信号による電源電圧
に応じた過電流判定レベルが導出されて電流しきい値と
して設定され、A/Dコンバータ7からのデジタル信号
による全負荷電流値が設定された電流しきい値よりも大
きいか否かが判定され、後者が前者よりも大きい場合に
駆動部10に駆動制御信号が出力される。 【効果】 電源電圧の変動の有無に拘わらず、過電流を
正確に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、直流電源から負荷に
供給される全負荷電流を電流センサにより検出し、検出
された検出電流値が予め設定された電流しきい値よりも
大きいか否かを制御手段により判断し、検出電流値が電
流しきい値よりも大きいときに制御信号を出力する過電
流検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車の電気系統において、短絡
などによる過電流を未然に防止するために過電流検出手
段が設けられており、これはバッテリから負荷への負荷
電流を電流センサにより検出し、検出した電流値が過電
流と判定される電流しきい値よりも大きいか否かによっ
て、負荷に過電流が流れているかどうかを判断し、過電
流であると判断した場合には即座に警報手段を駆動して
警報を発すると共に、ヒューズ等により負荷への通流路
を遮断するというものである。
【0003】ここで、電流センサとしては、例えば特開
昭61−139216号公報に記載のような負荷電流の
流路に配置されたギャップを有する磁心及び前記磁心の
ギャップに配置されたホール素子から成るいわゆるホー
ル素子型のものや、電流トランス等が一般に使用され
る。
【0004】ところで、自動車の電源はバッテリであ
り、消費電流の増大による電圧の低下やオルタネータに
よるバッテリの充電に伴う電圧上昇などがあるため、バ
ッテリの端子電圧,即ち電源電圧は常に一定になるとは
限らず、このように電源電圧が変動すると、負荷への負
荷電流も変動し、電流センサにより検出される電流が過
電流であるかどうかを判定する基準となる電流しきい値
も電源電圧に応じて変更する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の過電流
検出装置では、通常電流しきい値が一定値に固定されて
いるため、何らかの原因で電源電圧の変動があったとき
に、電流しきい値の設定の仕方によっては、過電流であ
ると判定すべきであるにも拘わらず過電流ではないと判
定されたり、逆に過電流ではないと判定すべきであるに
も拘わらず過電流であると判定されるといった、いわゆ
る誤判定が生じる場合がある。
【0006】即ち、図3に示すように、バッテリ+Bか
ら電流センサSを介してn個の負荷Lに電流供給されて
いる場合を考えると、簡単のために各負荷Lの抵抗をR
L、電流センサSから各負荷Lまでの配線抵抗をRA、そ
の他の部分の抵抗をゼロとし、バッテリ+Bの電源電圧
をEとした場合、各負荷ラインでの短絡もない正常状態
で、電源電圧EHのときに電流センサSに流れる正常電
流値ILは数式1により表され、一方図3中のP点で短
絡が生じたときに電流センサSに流れる短絡電流値IS
は数式2で表される。
【0007】
【数1】
【0008】
【数2】
【0009】ここで、上記したようにバッテリ+Bの電
圧上昇によって起こりうる電源電圧の最高値EHになっ
たときの正常電流値ILH、及びP点で短絡が生じたとき
の短絡電流値ISHはそれぞれ数式1,2の演算により求
められ、同様にバッテリ+Bの電圧低下によって起こり
うる電源電圧の最低値ELになったときの正常電流値IL
L、及びP点で短絡が生じたときの短絡電流値ISLもそ
れぞれ数式1,2の演算により求められる。
【0010】従って、過電流であるかどうかを判定する
基準となる電流しきい値が、特に電源電圧最高の状態
(EH)における過電流を検出できるように、例えば数
式1の演算で得られる正常電流値ILHよりも高い一定値
に設定されている場合には、電源電圧が低下して最低値
ELとなりしかも図3中のP点で短絡が生じたときに、
数式2の演算で得られる短絡電流値ISLが上記正常電流
値ILHよりも小さければ(ISL<ILH)、電源電圧が低
下している状態での短絡による過電流を電流センサSに
より検出できないことになる。
【0011】また、電流しきい値が上記したように一定
であると、配線抵抗RAの設定の仕方によっても過電流
を検出できないことがあり、即ち上記のISL<ILHの条
件下で、これらに数式1,2を代入して整理すると数式
3に示すようになり、配線抵抗RAが数式3の条件を満
たす場合には過電流検出できないことになる。
【0012】
【数3】
【0013】さらに、この配線抵抗RAの条件と過電流
検出との関係について、具体的数値を使って説明すると
以下のようになる。
【0014】いま、負荷Lの数が4個(n=4)であ
り、負荷の定格電流を5Aとしたときの各配線に使用す
べき材料の固有抵抗は0.05Ω/mとなり、各配線の
長さが6mであるとすると、ひとつの配線の抵抗RAは
0.3Ω(=0.05×6)となるが、更にバッテリ+Bの
定格電圧を12Vとしたときの定格電流5Aの負荷の抵
抗RLは2.1Ω{=(12−5×0.3)/5}であり、電源
電圧の最高値EHを18V、最低値ELを6Vとして、こ
れらの値を上記した数式3の右辺に代入して得られる値
は約0.26Ω{=2.1×6/4×(18-6)}となって、
上記した0.3Ωよりも小さくなるため、このような場
合には過電流検出できないことになる。
【0015】また、このような具体的数値の条件下で、
各電源電圧に対する電流センサSを流れる正常電流値及
び1本の配線が短絡したときの電流センサSを流れる短
絡電流値をまとめると、表1に示すようになり、電流セ
ンサSによる過電流検出のための電流しきい値を、電源
電圧が最大の18Vのときの正常電流値30Aよりも高
い一定値に設定している場合には、電流しきい値が電源
電圧6Vのときの短絡電流値(27.5A)よりも高い
ために過電流検出できないことになる。
【0016】
【表1】
【0017】このように、自動車のバッテリのような電
源電圧が変動し易い場合には、過電流と判断する基準と
なる電流しきい値を電源電圧に応じて変更する必要があ
ることは明らかである。
【0018】そこで、この発明は、上記のような問題点
を解消するためになされたもので、過電流と判断する基
準となる電流しきい値を電源電圧に応じて変更し、電源
電圧の変動の有無に拘わらず、過電流を正確に検出でき
るようにすることを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
直流電源から負荷に供給される全負荷電流を電流センサ
により検出し、検出された検出電流値が予め設定された
電流しきい値よりも大きいか否かを判定手段により判定
し、前記検出電流値が前記電流しきい値よりも大きいと
きに過電流であるとして制御信号を後段に出力する過電
流検出装置において、前記直流電源の電源電圧を検出し
検出した電圧に応じた過電流判定レベルを導出し導出し
た過電流判定レベルを前記電流しきい値として前記判定
手段に設定する導出手段を設けたことを特徴としてい
る。
【0020】また、請求項2記載のように、前記導出手
段が、前記直流電源の電源電圧を検出する検出部と、各
電源電圧値に応じた過電流判定レベルをそれぞれ記憶し
た記憶部と、検出部による検出電圧に対応する前記過電
流判定レベルを前記記憶部から読み出して前記電流しき
い値として前記制御手段に設定する設定部とにより構成
されていると効果的である。
【0021】
【作用】請求項1記載の発明においては、導出手段によ
り電源電圧を検出し、その電源電圧に応じた過電流判定
レベルを導出してこれを電流しきい値とするため、電源
電圧の変動があっても、過電流の誤判定を生じることが
ない。
【0022】また、請求項2記載のように、各電源電圧
値に応じた過電流判定レベルをそれぞれROM等の記憶
部に予め記憶しておくことにより、電源電圧に応じた過
電流判定レベルの演算処理が不要となるため、演算手段
も不要で応答時間も短くなり、高速応答が可能となる。
【0023】
【実施例】図1はこの発明の一実施例の結線図、図2は
動作説明用のフローチャートである。
【0024】図1に示すように、負端子がボディアース
されたバッテリ1の正端子にヒューズ2を介してオルタ
ネータ3が接続され、オルタネータ3からの充電電流に
よりバッテリ1の充電が行われる一方、バッテリ1の正
端子から負荷への全負荷電流が流れる通流路である電源
線4に、この電源線4がほぼ中心軸を通るように配置さ
れたギャップを有する磁心及びこの磁心のギャップに配
置されたホール素子とから成るホール素子型電流センサ
5が設けられ、このホール素子型電流センサ5により全
負荷電流が検出されて検出された電流が電圧に変換され
てA/Dコンバータ7に出力され、更にA/Dコンバー
タ7によりアナログ/デジタル変換されて制御部8にデ
ジタル信号として出力され、もう一つのA/Dコンバー
タ9により電源線4から取り込まれた電源電圧がアナロ
グ/デジタル変換されて制御部8にデジタル信号として
出力される。
【0025】ところで、制御部8は、A/Dコンバータ
9と共に導出手段としての機能を有する他に判定手段と
しての機能をも有しており、A/Dコンバータ9からの
デジタル信号により上記したように電源電圧を検出し、
検出した電源電圧を既知の配線抵抗で割って更に所定の
係数を掛けるという演算により過電流判定レベルを導出
し、このようにして導出した過電流判定レベルを電流し
きい値として設定し、設定された電流しきい値とA/D
コンバータ7からのデジタル信号による全負荷電流値と
を比較し、後者が前者よりも大きいか否かを判定して、
後者が前者よりも大きい場合に過電流が発生したと判定
して駆動部10に駆動制御信号を出力するようになって
おり、この駆動制御信号の入力により駆動部10から図
示しない後段の警報回路や遮断回路に駆動信号が出力さ
れ、警報回路により過電流の発生を知らせる旨の警報が
発せられると共に、遮断回路により負荷への通流路であ
る電源線4が遮断されて負荷電流の供給が停止される。
【0026】このとき、図1において、11は電源電圧
を制御部8の駆動電圧に変換して制御部8に供給する電
源部であり、両A/Dコンバータ7,9,制御部8,駆
動部10及び電源部11が制御ユニット12としてユニ
ット化されている。
【0027】つぎに、過電流検出の手順について図2の
フローチャートを参照しつつ説明する。
【0028】まず、図2に示すように、各部の初期設定
がなされた後(ステップS1)、制御部8によりA/D
コンバータ9からのデジタル信号に基づき電源電圧が検
出され(ステップS2)、検出された電源電圧の高,低
それぞれに応じて大,小の過電流判定レベルが制御部8
により演算,導出され、導出された過電流判定レベルが
電流しきい値Ithとして設定される(ステップS3)。
【0029】そして、ホール素子型電流センサ5により
全負荷電流ILが検出され(ステップS4)、制御部8
により全負荷電流ILと電流しきい値Ithとが比較さ
れ、全負荷電流ILが電流しきい値Ithよりも大きいか
否かの判定がなされ(ステップS5)、この判定結果が
NOであればステップS2に戻り、判定結果がYESで
あれば制御部8により過電流が発生したと判定されて駆
動部10に駆動制御信号が出力され、警報回路による警
報が発せられると共に、遮断回路による負荷電流の遮断
が行われ(ステップS6)、その後動作は終了する。
【0030】従って、上記実施例によれば、制御部8に
より検出した電源電圧に応じた過電流判定レベルを電流
しきい値とするため、電源電圧の変動があっても、過電
流の誤判定を生じることがなく、電源電圧の変動の有無
に拘わらず過電流を正確に検出することができる。
【0031】なお、他の実施例として、各電源電圧値に
応じた過電流判定レベルをそれぞれROM等の記憶部に
予め記憶しておき、検出部により検出した電源電圧に対
する過電流判定レベルを読み出して設定部により電流し
きい値として設定するようにしてもよく、これにより電
源電圧に応じた過電流判定レベルの演算処理が不要とな
るため、演算手段も不要で応答時間も短くなり、高速対
応が可能となる。
【0032】また、電流センサは、上記したホール素子
型のものに限らず、シャント抵抗であってもよい。
【0033】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、直流電源の電源電圧を検出し検出した電圧に応じ
た過電流判定レベルを導出し導出した過電流判定レベル
を電流しきい値として設定する導出手段を設けたため、
電源電圧の変動があっても、過電流の誤判定を生じるこ
とがなく、電源電圧の変動の有無に拘わらず過電流を正
確に検出することができ、電源電圧の変動し易い自動車
の電気回路における過電流検出に好適である。
【0034】また、請求項2記載のように、各電源電圧
値に応じた過電流判定レベルそれぞれを記憶部に予め記
憶しておくと、電源電圧に応じた過電流判定レベルの演
算処理が不要となるため、演算手段も不要で応答時間も
短くなって高速応答が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の結線図である。
【図2】一実施例の動作説明用フローチャートである。
【図3】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
1 バッテリ 4 電源線 5 ホール素子型電流センサ 8 制御部(判定手段,導出手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源から負荷に供給される全負荷電
    流を電流センサにより検出し、検出された検出電流値が
    予め設定された電流しきい値よりも大きいか否かを判定
    手段により判定し、前記検出電流値が前記電流しきい値
    よりも大きいときに過電流であるとして制御信号を後段
    に出力する過電流検出装置において、 前記直流電源の電源電圧を検出し検出した電圧に応じた
    過電流判定レベルを導出し導出した過電流判定レベルを
    前記電流しきい値として前記判定手段に設定する導出手
    段を設けたことを特徴とする過電流検出装置。
  2. 【請求項2】 前記導出手段が、前記直流電源の電源電
    圧を検出する検出部と、各電源電圧値に応じた過電流判
    定レベルをそれぞれ記憶した記憶部と、検出部による検
    出電圧に対応する前記過電流判定レベルを前記記憶部か
    ら読み出して前記電流しきい値として前記判定手段に設
    定する設定部とにより構成されていることを特徴とする
    請求項1記載の過電流検出装置。
  3. 【請求項3】 前記電流センサが、全負荷電流の通流路
    に配置されたギャップを有する磁心及び前記磁心のギャ
    ップに配置されたホール素子から成ることを特徴とする
    請求項1または2記載の過電流検出装置。
  4. 【請求項4】 前記直流電流が、自動車のバッテリであ
    ることを特徴とする請求項1,2または3記載の過電流
    検出装置。
JP5731495A 1995-03-16 1995-03-16 過電流検出装置 Pending JPH08254553A (ja)

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