JPH09501819A - ワイヤハーネスにおける正特性サーミスタの使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車の配線システムにおけるＰＴＣ回路保護デバイスの使用。該デバイスは従来使用されていたヒューズの幾つかもしくは全てを置換することができる。好ましいデバイスは、ＰＴＣ導電ポリマを含んでいる。これはハーネスの部品の少なくとも幾つかの電流容量を削減し、例えば幾つかの絶縁ワイヤのゲージを１８ＡＷＧから２２ＡＷＧへ削減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ワイヤハーネスにおける正特性サーミスタの使用 本発明は、特に自動車（この用語は全ての車両を含むものとして使用されてい る）の電気ワイヤハーネスにおける正特性サーミスタ（ＰＴＣ）回路保護装置の 使用に関する。ＰＴＣデバイスは正常動作状態では低い抵抗値を有しているが、 過電流や過温度の如き故障状態となると「トリップ」（高抵抗状態に移行）し、 電流を減少させて回路部品を故障させないようにする。 自動車における通常の電気システムは１以上のハーネスとして予め組み立てら れた多数の絶縁ワイヤを含んでいる。ワイヤの絶縁体は通常、ポリ塩化ビニル（ ＰＶＣ）もしくは架橋ポリエチレンであるが、しかしもっと高価な絶縁材料、例 えばポリエステルやフッソ重合体が時々使用される。上記ハーネスはバッテリ（ 通常、公称１２ボルトまたは２４ボルトであり、例えば実際は１２ボルトないし １４．７ボルトまたは２４ボルトないし２９ボルトである）の正極に接続され、 スイッチを通して、ライト、ウインドウ昇降用モータ等の電装品に接続されてい る。上記バッテリからの戻りの接続は自動車の構成部分および別の導体の両方ま たはその一方によりなされる。上記システムは保護デバイス、通常ヒューズを備 えており、該保護デバイスは短絡が発生したときに上記絶縁ワイヤがオーバヒー トする（上記絶縁体が溶ける）のを防止する。上記システムはまたＰＴＣデバイ スを含んでおり、これらＰＴＣデバイスは電装品内もしくはその近くに配置され てオーバヒートもしくはあまりにも長時間にわたる使用により惹起される障害か らそれらを保護する。かかるＰＴＣデバイス（以下では、ＡＰＴＣデバイスと記 す。）は、上記電装品に到る絶縁ワイヤに対する保護を行わない。 ＰＴＣデバイスはヒューズに代わって使用することができ、ＰＴＣデバイスを 使用することの一つの利点は（装着の後もアクセスすることができなければなら ないヒューズとは異なり）任意の都合のよい場所に配置することができるという ことが以前から周知である。このため、自動車のハーネスの幾つかまたは全ての ヒューズをＰＴＣデバイスに取り替え、その結果、上記ハーネスの物理的なレイ アウトを絶縁ワイヤおよび他の接続部品の使用量がより少なくなるように変える ことができるようにすることが提案されている。ハーネスの絶縁ワイヤを保護す るために使用されるＰＴＣデバイスは以下では、ブランチＰＴＣもしくはＢＰＴ Ｃデバイスと呼ばれている。 我々は、本発明によれば、さらなる重要な改善が互いに適合するとともに電装 品に適合するＢＰＴＣデバイスおよび絶縁ワイヤを選択することにより得ること ができることを発見した。我々は、ＢＰＴＣデバイスが電流の増加に対してヒュ ーズよりもよりゆっくりと応答する（したがって、多くの電装品にかかわる高い 過渡注入電流により影響されることが少ない）ので、ヒューズに代えて低い電流 定格値を有するＢＰＴＣデバイスを使用することができ、換言すればこのことは 保護部品の電流容量がまた削減されることを意味しており、このことはコストお よびハーネスの重量が実質的に削減されるという結果を得ることができる。例え ば、従来の自動車用ハーネスでは少なくとも１８ＡＷＧの絶縁ワイヤ（断面積０ ．８２３ｍｍ²）および同様の電流容量を有する他の部品を使用しているのに対 し、本発明では２０ＡＷＧまたは２２ＡＷＧのワイヤ（断面積０．５１９または ０．３２４ｍｍ²）および上記ハーネスの多くの部分の同様の電流容量を有する 例えばスイッチといった他の部品の両方または一方を使用することを可能にする 。 同じ製造工程により製造されたＰＴＣデバイスのロットにおいて、製造工程に おける制御不可能な変動が個々のデバイスをトリップさせる条件の実質的な変化 を惹起する。上記ロットのいかなるデバイスもトリップさせない最大の定常電流 は以下にＩ_PASSと記す。Ｉ_PASSは十分に大きく、上記システムが許容できないレ ベルの「有害トリップ」、すなわち障害を惹起しない過渡もしくは定常電流によ るトリップを行わないことを保証するようなものでなければならない。上記ロッ トの全デバイスをトリップさせる最小定常電流をＩ_TRIPと記す。一般に、Ｉ_PASS とＩ_TRIPとの差は周囲温度が増加するにつれてゆっくりと減少する。特定のタイ プのデバイスでは、Ｉ_TRIPは、例えば２０℃でＩ_PASSの１．５ないし２．５倍で ある。個々のデバイスに対して、Ｉ_PASSとＩ_TRIPは同じである。しかしながら、 この明細書では、Ｉ_PASSおよび異なったＩ_TRIPを有するＰＴＣデバイスについて 説明しているが、その理由は、実際上はワイヤハーネスにはそのようなデバイス のロットから取り出されたＰＴＣデバイスを使用しなければならないからである 。一般に、周囲温度が高くなればなるほど、流れる電流およびトリップ電流が小 さくなる。 絶縁ワイヤ（および他の電気部品）の電流容量は電流量のみならず、電流の持 続時間および周囲温度にも依存する。それはまた許容範囲内とみなされる絶縁特 性の変化の程度にも依存する。例えば、コーナ部分の周りを通る絶縁ワイヤに対 して、絶縁体が軟化することは許容されない、すなわち「損傷」を受けるとして 許容されないが、同じワイヤが直線状のダクトに挿通されているときには許容さ れる。絶縁ワイヤのユーザ、例えば自動車用ワイヤハーネスの製造者は、ワイヤ の温度が特定の温度を越えてはならないことを規定しており、この規定は絶縁体 に損傷を与えることなく上記ワイヤが特定の温度で流すことができる最大定常電 流を決定するために使用することができる。この明細書において、Ｉ_DAMAGEなる 用語は絶縁ワイヤ（もしくは他の電気部品）に「損傷」を与える最小定常電流を 表わすために使用されており、損傷は上記ハーネスの製造者およびユーザの両方 または一方により決められた規格により規定されている。例えば、損傷は絶縁体 の軟化、絶縁体の発煙もしくはワイヤがある温度を越えることとして定義される 。絶縁ワイヤに対しては、Ｉ_DAMAGEが周囲温度とともに変化する態様は主として 絶縁材料に依存するが、特定の温度におけるＩ_DAMAGEはまたワイヤのサイズに依 存する。Ｉ₂₂なる用語はここではポリ塩化ビニルにより絶縁された２２ＡＷＧ銅 線（断面積０．３２４ｍｍ²）のＩ_DAMAGEを表わすために使用されている。 特定のＢＰＴＣデバイスを通して電源に接続されている電装品により消費され る最大電流は、ここではＩ_LOADと記載されている。 上記ＢＰＴＣデバイスは、関心のある全温度領域、例えば自動車において０℃ ないし８０℃、または−４０℃ないし＋８５℃の温度領域全体にわたってＩ_PASS はＩ_LOADよりも大きく、かつＩ_TRIPはＩ_DAMAGEよりも小さくなるようなものでな ければならない。しかしながら、可能な限り、製造工程と許容誤差、安全マージ ン、および最大定常負荷電流よりも大きい過渡電流に適応する必要性を考慮して 、Ｉ_PASSとＩ_LOADとの間のマージンが小さく、かつ、Ｉ_TRIPとＩ_DAMAGEとの間の マ ージンがまた小さいことが好ましい。このようにして、上記システムはより軽量 および低コストの両方もしくはその一方の部品を使用することができる。 Ｉ_LOADは周囲温度とともにある程度減少してもよいが、かかる減少の程度は一 般にＩ_PASSの減少量よりも少ない。Ｉ_PASSはしたがって、適用することができる 周囲温度範囲の最大付近の値におけるＩ_LOADにより通常決定される。たいていの ＰＴＣ材料では、周囲温度の増加によるＩ_TRIPの減少量は実質的にＩ_DAMAGEの減 少量よりも大きい。Ｉ_DAMAGEはしたがって、適用可能な周囲温度領域の最小値に おけるＩ_TRIPにより通常決定される。理想的には（特定の絶縁ワイヤに対して） 関心のある周囲温度の全領域にわたってトリップ電流デレーティング曲線がワイ ヤ損傷曲線よりも少し下にあるＢＰＴＣデバイスを使用することである。 一つの好ましい観点では、本発明は自動車、飛行機もしくは船舶に装着する、 もしくは装着するのに適した電気ハーネスを提供するものであって、 （１）上記ハーネスが装着されているときに、電源の第１極に電気的に接続さ れ、その最も弱い電流通過点にてＩ_LINKの電流容量を有している電源接続手段と 、 （２）互いに並列に上記電源手段に電気的に接続されてなる複数のＰＴＣ保護 ブランチ回路であって、その各々が （ａ）上記電源接続手段に電気的に接続されているブランチＰＴＣ回路保護デ バイス（ＢＰＴＣデバイス）と、 （ｂ）少なくとも一つの延伸ＰＴＣ保護ブランチ接続手段であって、（ｉ）上 記ＢＰＴＣデバイスに接続された第１端部と上記ハーネスが装着されているとき に少なくとも一つの電装品に接続されている第２端部とを有するとともに、（ii ）その最も弱い電流通過点にてＩ_DAMAGEの電流容量を有し、Ｉ_DAMAGEが０℃と８ ０℃との間の全ての温度においてＩ_LINKよりも小さい、上記延伸ＰＴＣ保護ブラ ンチ接続手段と を備え、 上記ＢＰＴＣデバイスが（ｉ）上記ハーネスが装着されたときに、上記ＢＰＴ Ｃデバイスを通して電源に電気的に接続される全ての電装品により消費される合 計の定常電流（Ｉ_LOAD）よりも大きい通過電流（Ｉ_PASS）と、（ii）０℃と８０ ℃との間の全ての温度にてＩ_DAMAGEよりも小さいトリップ電流（Ｉ_TRIP）とを有 しており、もしも一つの上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段が上記電装品の一つを 含んでいない接続により電源の第１極および第２極に偶然に接続されたときに、 上記ＢＰＴＣ回路保護デバイスを含む障害回路が形成されるものにおいて、 以下の条件 （Ａ）少なくとも一つのＰＴＣ保護ブランチ回路において、０℃と８０℃の全 ての温度でＩ_PASSがＩ_LOADの少なくとも１．１倍であり、−４０℃と８５℃との 間の少なくとも一つの温度においてＩ_PASSが高々Ｉ_LOADの１．３倍である、 （Ｂ）少なくとも一つのＰＴＣ保護ブランチ回路において、０℃と８０℃との 間の全ての温度でＩ_DAMAGEがＩ_TRIPの少なくとも１．１倍であり、−４０℃と８ ５℃との間の少なくとも一つの温度でＩ_DAMAGEが高々Ｉ_TRIPの１．５倍であり、 （Ｃ）ＰＴＣ保護ブランチ回路の総数がｐで、かつ０℃と８０℃との間の全て の温度において、上記ＰＴＣ保護ブランチ回路のｑ、ここでｑは少なくとも０． １ｐである、において、Ｉ_DAMAGEがＩ₂₂以下であり、ここでＩ₂₂は０．３２４ｍ ｍ²（２２ＡＷＧ）の断面積を有するＰＶＣ絶縁銅線のＩ_DAMAGEである、 または （Ｄ）上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段の幾つかはＩ₂₂以下のＩ_DAMAGEを有す る絶縁銅線であり、上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段の幾つかはＩ₂₂よりも大き いＩ_DAMAGEを有する絶縁銅線であり、ここでＩ₂₂は０．３２４ｍｍ²（２２ＡＷ Ｇ）の断面積を有するＰＶＣ絶縁銅線のＩ_DAMAGEであり、０℃と８０℃との間の 全ての温度において、Ｉ₂₂よりも大きいＩ_DAMAGEを有するＰＴＣ保護ブランチ接 続手段の全長はＩ_DAMAGEがＩ₂₂以下である上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段の全 長のｘ倍よりも長くはなく、ここでｘは１０である、 のうちの少なくとも一つを満足することを特徴とする。 上記条件（Ａ）において、Ｉ_PASSは０℃と８０℃との間の全ての温度において 、好ましくは−４０℃と８５℃との間の全ての温度において少なくともＩ_LOADの １．１倍、好ましくは少なくともＩ_LOADの１．２倍であり、−４０℃と８５℃と の間の少なくとも一つの温度において、好ましくは０℃と８０℃との間の少なく とも 一つの温度において、Ｉ_PASSは高々Ｉ_LOADの１．３倍であり、好ましくは高々Ｉ_ROAD の１．１倍である。上記条件（Ｂ）において、０℃と８０℃との間の全ての 温度で、好ましくは−４０℃と８５℃との間の全ての温度で、Ｉ_DAMAGEは少なく ともＩ_TRIPの１．１倍であり、好ましくはＩ_TRIPの少なくとも１．２倍であり、 −４０℃と８５℃との間の少なくとも一つの温度で、好ましくは０℃と８０℃と の間の少なくとも一つの温度で、Ｉ_DAMAGEはＩ_TRIPの高々１．５倍で、好ましく はＩ_TRIPの１．３倍である。上記条件（Ｃ）では、０℃と８０℃との間の全ての 温度で、好ましくは、−４０℃と８５℃との間の全ての温度でｑは少なくとも０ ．１ｐであり、好ましくは少なくとも０．２ｐであり、特に少なくとも０．３ｐ であり、特別には少なくとも０．５ｐである。上記条件（Ｄ）では、０℃と８０ ℃との間の全ての温度で、好ましくは−４０℃と８５℃との間の全ての温度で、 ｘは１０であり、好ましくは５で、特に２である。 第２の観点によれば、本発明は、バッテリを含む直流電源の正極に接続される 電源接続手段、および該電源接続手段と上記電源の他極に接続される戻り接続手 段との間に接続された各ＰＴＣ保護ブランチ回路とともに自動車、飛行機または 船舶に装着されるハーネスを提供する。上記戻り接続手段は、ハーネスの一部ま たは別の部材、例えば自動車、飛行機もしくは船舶のシャーシおよびボデイの両 方またはその一方であってもよい。 本発明にかかるハーネスは、複数のブランチ回路を含んでおり、その少なくと も一つ、および好ましくはその多くのものもしくはその全てのものでさえが上記 したＰＴＣ保護ブランチ回路である。他のブランチ回路（もしあるなら）は、通 常他の手段、例えばヒューズ、サーキットブレーカ、または上記で与えた定義に より規定されないＰＴＣデバイスにより保護される。上記電源から上記ＢＰＴＣ デバイスを切断するための処置がなされなければならない。これは好ましくは少 なくとも一つのＰＴＣ保護ブランチ回路で切断されるように動作するスイッチに よりなされる。上記スイッチなる用語はここでは広い意味で使用されており、接 続および切断を行う任意の電気デバイスを表しており、またはその逆に、上記障 害が除去された後に上記ＢＰＴＣデバイスを非トリップ状態に戻すことを可能に する電気デバイスを表しており、開閉スイッチ、リレー、ＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥ Ｔ，ＬＦＥＴおよびＰＦＥＴを含む電界効果トランジスタ、ダーリントン接続、 ｐｎｐトランジスタおよびｎｐｎトランジスタおよびシリコン制御整流器（ＳＣ Ｒ）を含むバイポーラデバイスを含んでいる。上記ＢＰＴＣデバイスは上記スイ ッチに流すことができる最大電流を削減することができ、したがって安価および 小型の両方またはその一方のスイッチを使用することを可能にする。 本発明にかかる上記ハーネスは一般に電源入力ラインと複数の出力ラインを有 する少なくとも一つの電源分配節点を有しており、各出力ラインはＢＰＴＣデバ イスを介して上記入力ラインに電気的に接続されている。上記ＢＰＴＣデバイス は好ましくは、回路基板、フレキシブルプリント基板またはメタルフレット（ｍ ｅｔａｌ ｆｒｅｔｔ）に実装される。上記ＢＰＴＣデバイス、それらの間の接 続部分、上記入力ラインおよび上記出力ラインは上記ＢＰＴＣデバイスがトリッ プするのに要する時間に影響する通気孔および断熱材の両方またはその一方を含 む容器内に収容することができる。上記ＢＰＴＣデバイスは熱がそれらの間で伝 送される割合を小さくするためにオフセットさせることができる。例えば、上記 ＢＰＴＣデバイスが平坦なもので、空間的に余裕があれば、それらは互いに平行 となるように配置して実装することができ、その結果、デバイスの面に対して直 角に見たときに、隣接するデバイスは（それらの面積が異なっていれば）より小 さいデバイスの面積の高々７５％、好ましくは高々５０％だけオーバラップし、 例えばその結果それらは全くオーバラップしない。 上記ＰＴＣ保護ブランチ回路は直接、または互いに並列となった上記主電源手 段に電気的に接続された複数の副電源手段の一つを通して、電源接続部に接続さ れる。これらの副電源手段は、特に上記電装品が異なった位置で発生される信号 に応答するリレーにより制御されるときに、相対的に長い距離にわたって配線し なければならない多数のワイヤを無くすことを可能にする。しばしば少なくとも 一つの上記副電源手段は、 （ｉ）上記副電源手段の最小の通電点であり、かつ上記副電源手段の電流がＩ_SUB アンペアを越えて実質的にＩ_SUBよりも低い値に電流を削減すると高抵抗状態 に変化する副回路保護デバイスを含み、 （ii）各々においてＩ_PTCがＩ_SUBよりも小さい複数のＰＴＣ保護ブランチ回路 に接続されている。 上記保護ＰＴＣブランチ回路の電装品は好ましくは、該電装品と直列に接続さ れるとともに上記電装品に隣接する（もしくは一部を形成する）ＡＰＴＣデバイ スによる損傷に対して好ましくは保護される。 本発明にかかるハーネスはまた、ＢＰＴＣデバイスがトリップ状態にあるおよ びそれがトリップ状態となりしかし通常動作状態に復帰したときの両方または一 方を表示する診断手段を含むことができる。 上記ＢＰＴＣデバイスは好ましくは導電性ポリマ（すなわち、高分子成分、該 高分子成分に分散された特別の導電性フィラー、好ましくはカーボンブラックか らなるもの）からなり、３オームよりも小さい抵抗、好ましくは１オームよりも 小さい抵抗、２３℃で０．２５オームよりも小さい抵抗を有するＰＴＣエレメン トを含んでいる。好ましくはそれらは２つの層状電極、一般に、金属箔電極を有 しており、層状のＰＴＣエレメントがこれら電極の間にサンドイッチされている 。適当なＢＰＴＣのさらに詳細については、米国特許第４，２３７，４４１号、 第４，２３８，８１２号、第４，３１５，２３７号、第４，３２９，７２６号、 第４，４２６，６６３号、第４，６８５，０２５号、第４，６８９，４７５号、 第４，７７４，０２４号、第４，８００，２５３号、第４，９３５，１６６号、 第５，０８９，８０１号および第５，１７８，７９７号参照。 図面を参照すると、図１は周知のタイプの自動車の電気システムの概念的な回 路図１である。バッテリ１が自動車の前部に配置され、戻り接続手段８により自 動車のボデイに接続されるとともに、電源接続手段７により上記回路の残りの部 分に接続されている。ヒューズ２およびイグイッションスイッチ３は接続手段７ の一部を構成している。電源供給手段７はヒューズ１１，１２，１３，１４，１ ５，１６および１７を介して上記回路の残りの部分に接続されており、それらの 全ては上記図面において点線により示された容易にアクセス可能なヒューズボッ クス内に配置されている。ヒューズ１１は上記イグイッションスイッチ３がオン であるときにはいつもオンである電装品１０１，１０２（例えばセンサ）に到る 配線を保護し、それはまたスイッチ１６０により制御されるとともに指定された ＰＴＣデバイス（「ＡＰＴＣデバイス」）１７３および１７４により過電流から 保護される電装品１１４および１１５に到る配線を保護する。ヒューズ１２は自 動車の前部の電装品１０６および１０７に到る配線、およびスイッチ１５０によ り制御される自動車の後部の電装品１１７および１１８（例えば駐車ランプ）を 保護する。ヒューズ１２はまた、スイッチ１５１により制御されるとともにＡＰ ＴＣデバイス１７０により保護される電装品１０３（例えば、ホーン）に到る配 線を保護する。ヒューズ１３はスイッチ１５２により制御される電装品１０４お よび１０５（例えば、ヘッドライト）に到る配線を保護する。ヒューズ１４は自 動車の前部の電装品１０８および１０９に到る配線を保護するとともに、自動車 の後部の電装品１１９および１２０（例えば、点滅エマージェンシーライト）に 到る配線を保護し、その全てがスイッチ１５３により制御される。ヒューズ１４ はまたスイッチ１５４により制御されるとともにＡＰＴＣデバイス１７５により 保護される電装品１２１（例えば、リアウインドウヒータ）に到る配線を保護す る。ヒューズ１５は自動車の後部の電装品１２２（例えば、リアウインドウのワ イパ）に到る配線を保護する。ヒューズ１６は自動車の後部の電装品１２３，１ ２４および１２５に到る配線を保護し、電装品１２３（例えば、トランクライト ）はスイッチ１６２により制御され、電装品１２４および１２５（例えば、後部 コーテシライト）はスイッチ１６３により制御される。ヒューズ１６はまたスイ ッチ１５６および１５７によりそれぞれ制御される電装品１１０および１１１（ 例えば、シートモータ）に到る配線を保護する。ヒューズ１６はまたスイッチ１ ６１により制御される電装品１１６（例えば、前部コーテシライト）に到る配線 を保護する。ヒューズ１７はスイッチ１５８および１５９によりそれぞれ制御さ れるとともに、ＡＰＴＣデバイス１７１および１７２によりそれぞれ保護される 電装品１１２および１１３（例えば、ウインドウ昇降モータ）に到る配線を保護 する。 図１のワイヤのゲージ（例えば、断面積）がワイヤを描くために使用された平 行線の数により表されている。したがって、電源接続手段が最大サイズを有して おり、上記電装品１２２への配線は最小サイズを有しており、全ての他の配線は 中間サイズを有している。上記電装品１２２への配線は電装品１２２の所要電流 量に対して最小の適宜のサイズのものであるが、その理由は上記デバイスだけに 対応する電流容量を有しているヒューズ１５により保護される唯一の配線である からである。他の電装品に到る上記配線およびヒューズはサイズが大きくなけれ ばならないが、その理由はそれらのものが使われている上記電装品の所要量の和 によりそれらが決定されるからである。 図２は本発明にかかる電気システムの概念的な回路図で図１の周知のシステム に対応しているが、しかし上記ヒューズの多くはブランチＰＴＣデバイス（「Ｂ ＰＴＣデバイス」）により置換されており、多くの場合、上記配線は低いゲージ のワイヤにより置換されている。ヒューズ１１は３つのＢＰＴＣデバイスにより 置換されており、ＢＰＴＣデバイス２０９は電装品１１４および１１５への配線 を保護しており、ＢＰＴＣデバイス２１０は電装品１０２への配線を保護してお り、ＢＰＴＣデバイス２１１は電装品１０１への配線を保護している。ヒューズ １２は変更されていない。ヒューズ１３はヒューズ１３を切断する電流よりも低 い通過電流を有するＢＰＴＣデバイス２０３により置換されているが、その理由 は上記ヘッドライト１０４，１０５が最初にオンされたときに発生される過渡電 流に上記ＢＰＴＣデバイスがゆっくりと応答するからである。ヒューズ１４は２ つのＢＰＴＣデバイスにより置換されており、ＢＰＴＣデバイス２１２は電装品 １１９および１２０への配線を保護しており、ＢＰＴＣデバイス２１３は電装品 １２１への配線を保護している。ヒューズ１５は単一のＢＰＴＣデバイス２０１ により置換されている。ヒューズ１６は４つのＢＰＴＣデバイスにより置換され ており、ＢＰＴＣデバイス２０４は電装品１１６，１２３，１２４および１２５ への配線を保護しており、ＢＰＴＣデバイス２０５は電装品１１０への配線を保 護しており、ＢＰＴＣデバイス２０６は電装品１１１への配線を保護しており、 ＢＰＴＣデバイス２０７は電装品１１２への配線を保護している。ヒューズ１７ は電装品１１３への配線を保護しているＢＰＴＣデバイス２０８により置換され ている。 図１のように、ワイヤのサイズは、ワイヤを描くために使用された平行線の数 により示されている。本発明によれば、ワイヤのサイズは、１対１のベースで置 換されるヒューズの定格よりも低いＩ_TRIPを有するＢＰＴＣデバイスを使用する ことにより削減することができる。加えて、ヒューズが幾つものＢＰＴＣデバイ スにより置換されたときには、ＢＰＴＣデバイスのＩ_PASSおよびＢＰＴＣデバイ スにより保護される配線のサイズが削減されるが、その理由は配線の各ブランチ によりサービスを受ける電装品の数が削減されているからである。 図３は、周囲温度と（ａ）約４アンペアの典型的なブランチ回路における定常 電流Ｉ_LOAD，（ｂ）ＢＰＴＣデバイスの通過電流Ｉ_PASSおよびトリップ電流Ｉ_{TR IP} ，および（ｃ）１８ＡＷＧ，２０ＡＷＧおよび２２ＡＷＧの典型的なＰＶＣ絶 縁ワイヤの損傷電流との間の関係を示している。−４０℃と約７５℃との間の全 ての周囲温度において、上記ＢＰＴＣデバイスはＩ_LOADによりトリップされず、 約７５℃を越えると、周囲温度が９０℃を越えないと上記絶縁ワイヤはＩ_LOADに より損傷を受けることはないけれども、上記デバイスはＩ_LOADによりトリップさ れる、ということが分かるであろう。−４０℃と約９０℃との間の全ての周囲温 度において、上記ＢＰＴＣデバイスは１８ＡＷＧワイヤを保護する（なぜなら、 それは上記１８ＡＷＧワイヤに損傷を与える損傷電流によりトリップされるから である）のが分かるであろう。しかしながら、それは約−２０℃と約９０℃との 間でのみ上記２０ＡＷＧワイヤを保護し、約５０℃と８５℃との間でのみ上記２ ２ＡＷＧワイヤを保護する。 図３から明らかなように、熱デレーティング曲線が低いスロープを有している か、Ｉ_PASSとＩ_TRIPとの間の間隔が小さいときには、これはさらに要求されるワ イヤのサイズを削減する。 約４アンペアの定常負荷電流を有する回路を保護するために従来技術において 典型的に使用されている種類のヒューズを切断させるのに要求される電流（Ｉ_{FU SE} ）が図３にまた示されているが、それはもっと高い過渡注入電流に従う。Ｉ_{FU SE} は例えば１２アンペアであり、その理由は上記ヒューズがそれらの注入電流を 受け入れなければならないからである。このことは、次いでもし周囲温度が約８ ０℃よりも高いときに１８ＡＷＧワイヤを使用することが必要であることを意味 する。 図４は、時間（対数スケールの）と（ａ）注入電流を引き込むモータもしくは ランプまたは他のデバイスを含む回路の負荷電流値、（ｂ）かかる回路において 従来技術で使用されていた種類のヒューズを切断させる電流値（Ｉ_FUSE(1)）、 （ｃ）定常状態において、ＰＴＣデバイスと同様の電流容量を有するヒューズを 切断させる電流値（Ｉ_FUSE(2)）、（ｄ）絶縁されて１８，２０および２２ＡＷ Ｇワイヤに損傷を与えるのに必要な過渡電流値、（ｅ）常に（Ｉ_PASS）が流れる とともに、（Ｉ_TRIP）のトリップを常に生起させる過渡電流との間の関係を図式 的に示しており、デバイスはＰＴＣデバイスの特定のタイプの典型的なロットの ものである。過渡電流に対する上記ヒューズの非常に迅速な応答は正常な過渡注 入電流を通過させるヒューズがまた相対的に高い定常電流（図３のように、定常 負荷電流よりも十分に大きい）を通過させることを意味しており、これが次に上 記回路における配線が１８ＡＷＧのサイズもしくはより大きい直径のものでなけ ればならないことを意味することが分かるであろう。上記ＰＴＣデバイスは対照 的に、ヒューズよりももっとゆっくりと反応し、したがって、２０ＡＷＧのワイ ヤもしくは２２ＡＷＧのワイヤの使用さえも許容する。定常状態において、上記 ＰＴＣデバイスと同様の電流容量を有するヒューズは、上記ＰＴＣデバイスをト リップさせない過渡注入電流により切断される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ， ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＶ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車、飛行機もしくは船舶に装着する、もしくは装着するのに適した電 気ハーネスであって、 （１）上記ハーネスが装着されているときに、電源の第１極に電気的に接続さ れ、その最も弱い電流通過点にてＩ_LINKの電流容量を有している電源接続手段と 、 （２）互いに並列に上記電源手段に電気的に接続されてなる複数のＰＴＣ保護 ブランチ回路であって、その各々が （ａ）上記電源接続手段に電気的に接続されているブランチＰＴＣ回路保護デ バイス（ＢＰＴＣデバイス）と、 （ｂ）少なくとも一つの延伸ＰＴＣ保護ブランチ接続手段であって、（ｉ）上 記ＢＰＴＣデバイスに接続された第１端部と上記ハーネスが装着されているとき に少なくとも一つの電装品に接続されている第２端部とを有するとともに、（ii ）その最も弱い電流通過点にてＩ_DAMAGEの電流容量を有し、Ｉ_DAMAGEが０℃と８ ０℃との間の全ての温度においてＩ_LINKよりも小さい、上記延伸ＰＴＣ保護ブラ ンチ接続手段と を備え、 上記ＢＰＴＣデバイスが（ｉ）上記ハーネスが装着されたときに、上記ＢＰＴ Ｃデバイスを通して電源に電気的に接続される全ての電装品により消費される合 計の定常電流（Ｉ_LOAD）よりも大きい通過電流（Ｉ_PASS）と、（ii）０℃と８０ ℃との間の全ての温度にてＩ_DAMAGEよりも小さいトリップ電流（Ｉ_TRIP）とを有 しており、もしも一つの上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段が上記電装品の一つを 含んでいない接続により電源の第１極および第２極に偶然に接続されたときに、 上記ＢＰＴＣ回路保護デバイスを含む障害回路が形成されるものにおいて、 以下の条件 （Ａ）少なくとも一つのＰＴＣ保護ブランチ回路において、０℃と８０℃の全 ての温度でＩ_PASSがＩ_LOADの少なくとも１．１倍であり、−４０℃と８５℃との 間の少なくとも一つの温度においてＩ_PASSが高々Ｉ_L0ADの１．３倍である、 （Ｂ）少なくとも一つのＰＴＣ保護ブランチ回路において、０℃と８０℃との 間の全ての温度でＩ_DAMAGEがＩ_TRIPの少なくとも１．１倍であり、−４０℃と８ ５℃との間の少なくとも一つの温度でＩ_DAMAGEが高々Ｉ_TRIPの１．５倍であり、 （Ｃ）ＰＴＣ保護ブランチ回路の総数がｐで、かつ０℃と８０℃との間の全て の温度において、上記ＰＴＣ保護ブランチ回路のｑ、ここでｑは少なくとも０． １ｐである、において、Ｉ_DAMAGEがＩ₂₂以下であり、ここでＩ₂₂は０．３２４ｍ ｍ²（２２ＡＷＧ）の断面積を有するＰＶＣ絶縁銅線のＩ_DAMAGEである、 または （Ｄ）上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段の幾つかはＩ₂₂以下のＩ_DAMAGEを有す る絶縁銅線であり、上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段の幾つかはＩ₂₂よりも大き いＩ_DAMAGEを有する絶縁銅線であり、ここでＩ₂₂は０．３２４ｍｍ²（２２ＡＷ Ｇ）の断面積を有するＰＶＣ絶縁銅線のＩ_DAMAGEであり、０℃と８０℃と間の全 ての温度において、Ｉ₂₂よりも大きいＩ_DAMAGEを有するＰＴＣ保護ブランチ接続 手段の全長はＩ_DAMAGEがＩ₂₂以下である上記ＰＴＣ保護ブランチ接続手段の全長 のｘ倍よりも長くはなく、ここでｘは１０である、 のうちの少なくとも一つを満足することを特徴とする電気ハーネス。 ２．請求の範囲第１項に記載の電気ハーネスにおいて、−４０℃と８５℃との 間の全ての温度で、Ｉ_LINK，Ｉ_DAMAGE，Ｉ_PASS，Ｉ_LOAD，Ｉ_TRIPおよびＩ₂₂の間 に少なくとも幾つかの所定の関係を有しているハーネス。 ３．請求の範囲第１項または第２項に記載のハーネスにおいて、Ｉ_PASSが０℃ と８０℃との間の全ての温度でＩ_LOADの１．１倍から１．３倍であるハーネス。 ４．前記請求の範囲のいずれか一に記載のハーネスにおいて、Ｉ_DAMAGEが０℃ と８０℃との間の全ての温度でＩ_TRIPの高々１．３倍であるハーネス。 ５．前記請求の範囲のいずれか一に記載のハーネスにおいて、ｑが０．３ｐよ りも大きいハーネス。 ６．前記請求の範囲のいずれか一に記載のハーネスにおいて、ｘが５であるハ ーネス。 ７．前記請求の範囲のいずれか一に記載のハーネスにおいて、少なくとも幾つ かのＰＴＣ保護ブランチ接続手段が０．３２４ｍｍ²以下の断面を有している絶 縁ワイヤを含むハーネス。 ８．前記請求の範囲のいずれか一に記載のハーネスにおいて、上記ブランチＰ ＴＣデバイスがＰＴＣ導電ポリマからなるＰＴＣエレメントを含むハーネス。 ９．請求の範囲８項に記載のハーネスにおいて、上記ＰＴＣエレメントが２枚 の金属箔電極の間にサンドイッチされているハーネス。