KR100527370B1

KR100527370B1 - 레어단락을 판단하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100527370B1
Application number: KR10-2001-0052663A
Authority: KR
Inventors: 오타마나부; 시바타히데키
Original assignee: 다이헤요 세코 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2005-11-08
Also published as: ES2173826T3; CN1165101C; CA2356778A1; EP1187288A3; EP1187288B1; TW515906B; KR20020018955A; DE60141314D1; CN1341860A; EP1187288A2; RU2247667C2; BR0104218A; US20020008951A1; HK1043190B; US7050281B2; HK1043190A1; JP2002084654A; DE1187288T1; JP4443744B2; ES2173826T1

Abstract

본 발명은 소정 값을 초과하는 열의 발생에 기인한 레어단락이 부하 회로에서 발생하였는지 여부를 조기에 판단하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치에는 상기 부하 회로를 통하여 흐르고 검출 신호를 발생시키는 부하 전류를 검출하기 위한 퓨즈를 포함한다. 제어 회로는 상기 퓨즈에 접속되어 있어 레어단락이 발생하였는지 여부를 판단한다. 상기 판단 회로는 검출 신호에 기초한 제 1 인자 및 제 2 인자 중 하나를 계산한다. 상기 제 1 인자는 상기 부하 전류가 소정의 기준 전류 값을 초과하는 동안인 제 1 시간 주기와 관련이 있다. 상기 제 2 인자는 상기 부하 전류가 상기 소정의 기준 전류 값보다 작거나 같은 동안 제 2 시간 주기와 관련이 있다. 상기 제어 회로는 매 소정 시간 간격마다 상기 인자들 중 하나를 누적하여 누적 인자 값을 계산하고 레어단락이 상기 누적 인자 값에 근거하여 발생하였는지 여부를 판단한다.

Description

레어단락을 판단하는 장치 및 방법{Device and Method for determining rare short circuit}

본 발명은 레어단락의 발생을 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 자동차의 전기 회로를 통해 흐르는 비정상 전류를 검출하는 레어단락 판단장치 및 레어단락 판단 방법에 관한 것이다.

미국 특허 제 4,023,264호는 자동차의 퓨즈 박스에 설치된 블레이드 퓨즈를 개시하고 있다. 자동차의 전기 회로에서 흔히 사용되는 블레이드 퓨즈는 완 연소(slow burn) 특성을 가지고 있다. 상기 완 연소 특성으로 인하여, 블레이드 퓨즈는 순간적인 과전류에 의해 용융되지 않고 일정 주기 동안 흐르는 연속적인 과전류에 의해 용융된다.

통상적으로 블레이드 퓨즈는 데드단락이 발생할 때 용융되어 파열되고 레어단락이 발생할 때 파열되지 않는다. 데드단락은 많은 양의 전류가 전기 회로에서 연속적으로 흐르게 한다. 레어단락은, 간헐적으로 그리고 예를 들어 진동이 자동차의 전선으로 하여금 자동차의 차체에 접촉하게 하는 짧은 주기 내에, 전류가 흐르게 한다. 레어단락 전류가 자동차의 전기 배선을 통하여 연속적으로 흐를 때 예를 들면, 전기 배선은 가열될 수 있다.

일본 특개소 61-191231호 및 일본 특개평 7-131925호는 레어단락의 발생을 판단하는 방법들을 개시하고 있다. 하지만, 이들 방법들은 단지 전류 값 (current value)에 초점을 맞춘 것이지 전선들이 과열되는 것을 확실하게 방지하는 것은 아니다.

상기 일본 특개평 7-131925호에 개시된 방법은 단위시간당 과전류의 누적 값에 기초하여 비정상 준위(abnormality level)를 판단한다. 따라서, 레어단락은 이 방법에서 정확하게 인식되지 않는다. 비정상 판단은 단위시간이 얼마나 긴가에 근거하여 지연되거나 또는 촉진된다. 따라서, 비정상 판단이 너무 조기에 수행되면, 부하 회로 (load circuit)로서 램프를 사용할 때 전형적으로 발생되는, 러시 전류(rush current)는 비정상적인 것으로서 판단될 수 있다.

본 발명의 발명자 중의 한 명은 레어단락 판단방법을 일본 공개공보 2001-45651호(일본 출원번호 평11-21553)에서 개시하였다. 이 방법에서, 레어단락의 발생은 적어도 4 개의 특성 값들 중 하나의 값에 근거하여 판단된다. 상기 특성 값들은 소정의 전류 역치를 초과하는 비정상 부하 전류, 비정상 전류가 지속적으로 흐르는 시간, 비정상 전류가 소정시간에 관련하여 흐를 때의 시간비율인, 온 듀티 비(ON-DUTY RATIO) 및 비정상 부하 전류가 소정 전류 역치를 초과하는 횟수를 언급한다. 이것은 레어단락의 발생을 정확히 판단한다. 그러나, 상기 판단방법은 복잡하다. 따라서, 단순화된 방식으로 레어단락의 발생을 판단할 필요가 있다.

본 발명은 목적은, 레어단락의 발생을 용이하게 그리고 정확하게 판단하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소정 값을 초과하는 열 발생에 기인한, 레어단락이 부하 회로에 발생하였는지 여부를 판단하는 레어단락 판단장치를 제공한다. 상기 레어단락 판단장치는, 부하 회로를 통하여 흐르는 부하 전류를 검출하여 센서와 검출신호를 발생시키는 센서를 포함한다. 판단 회로는 레어단락이 발생하는지 여부를 판단하는 센서에 접속되어 있다. 판단 회로는 검출신호에 근거하여 매 소정 시간간격마다 제 1 인자(parameter) 및 제 2 인자 중 하나를 계산한다. 상기 제 1 인자는 부하 전류가 소정의 기준 전류 값을 초과하는 동안의 제 1 시간에 관련이 있다. 상기 제 2 인자는 부하 전류가 소정 기준 전류 값보다 작거나 또는 동일한 동안의 제 2 시간에 관련이 있다. 상기 판단 회로는 누적 인자 값을 계산하기 위하여 매 소정의 시간 간격마다 상기 2 개의 인자들 중 상기 계산된 인자 값을 누적하고 레어단락이 상기 누적 인자 값에 기초하여 발생하였는지 여부를 판단한다.

또한, 본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 소정 값을 초과하는 열발생에 기인한 레어단락이 부하 회로에 발생하였는지 여부를 판단하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 부하 회로를 통해 흐르는 전류를 검출하여 검출신호를 발생시키는 단계, 상기 검출 신호에 기초하여 부하 전류를 한 기준 전류 값과 비교하는 단계 및 상기 검출신호에 기초하여 매 소정 시간 간격마다 제 1 인자와 제 2 인자 중 하나를 계산하는 단계를 포함한다. 제 1 인자는 부하 전류가 소정의 기준 전류 값을 초과하는 동안, 제 1 시간 주기와 관련이 있고, 제 2 인자는 부하 전류가 소정의 기준 전류 값보다 작거나 또는 동일한 동안 제 2 시간 주기와 관련이 있다. 상기 방법은 매 소정 시간 간격마다 상기 인자들 중 계산된 하나를 누적하여 누적 인자 값을 계산하는 단계, 상기 누적 인자 값이 소정의 누적 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 누적 인자 값이 소정의 누적된 값을 초과할 때 상기 부하 회로에 대한 부하 전류의 공급을 차단하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 태양 및 장점은 본 발명의 원리를 예에 의해 예시하는 첨부된 도면과 연관하에 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레어단락 판단장치의 개략 회로도이다. 상기 레어단락 판단장치는 레어단락의 발생을 판단하는 자동차 퓨즈 소자(50)에서 구체화 된다. 상기 퓨즈 소자(50)는 센서(퓨즈)(2) 및 판단 회로(제어 회로) (6)를 포함한다.

도 2a 는 퓨즈 소자(50)의 정단면도이며 도 2b 는 퓨즈 소자(50)의 측단면도이다. 도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈 소자(50)는 하우징(100)을 가진다. 상기 하우징(100)은 하우징 케이스(100a, 100b)에 의해 형성되며, 상기 하우징 케이스들은 방열 및 절연 합성 수지로 만들어 진다. 서로 이격된 두개의 도전 단자(102a, 102b), 숫형 단자(104, 105, 106) 및 제어 회로(6)는 하우징 케이스 (100a, 100b)들 사이에 배열된다. 상기 숫형 단자(104, 105, 106)들은 상기 도전 단자(102a, 102b) 사이에 위치된다. 상기 도전 단자(102a, 102b) 및 숫형 단자 (104, 105, 106)은 하우징(100)으로부터 뻗어있다.

상기 두개의 도전 단자(102a, 102b)는, 특성이 전류 용량에 의존하는 박막 퓨즈(2)에 일체적으로 접속되어 있다.

상기 제어 회로(6)는 스위치 입력 단자(6a), 제 1 출력 단자(6b), 제 2 출력 단자(6c), 두개의 입력 단자(6d, 6e) 및 전원 입력 단자(6f)를 가진다. 입력 단자들(6d, 6e)은 도전 단자들(102a, 102b) 내면 각각에 배열된 접속판(2a, 2b)에 접속되어 있다. 상기 스위치 입력 단자(6a)는 숫형 단자(106)와 접속되어 있고 이 숫형단자를 통하여 SW 신호가 입력된다. 상기 제 1 출력 단자(6b)는 숫형 단자(104)에 접속되어 있고, 상기 숫형 단자(104)는 셧다운 신호(shutdown signal)에 사용된다.

제 2 출력 단자(접지 단자)(6c)는 숫형 단자(105)에 접속되어 있고, 상기 숫형 단자(105)는 접지로서 사용된다. 상기 전원 입력 단자(6f)는 상기 접속판(2a)에접속되어 있다.

상기 퓨즈 소자(50)는 베이스 단자(도시되어 있지 않음.)에 접속되어 있고, 상기 베이스 단자는 자동차의 전기 회로 내에 포함되어 있다. 상기 퓨즈(2)를 통해 흐르는 부하 전류(IL)에 기인한, 검출 신호(전압)은 상기 접속판(2a, 2b)과 입력 단자(6d, 6e)를 통해 상기 제어 회로(6)에 일정하게 공급된다. 상기 퓨즈(2)는 소정의 임피던스(Z)를 가진다.

서브젝트 부하(subject load)의 스위치(15)는 상기 SW 신호 입력 숫형 단자 (106)와 접속되어 있다. 상기 제어 회로(6)는 상기 스위치(15)가 OFF 일 때 스위치 OFF 신호를 수신하고 그리고 상기 스위치(15)가 ON 일 때 스위치 ON 신호를 수신한다.

도 1 에서 도시된 바와 같이, 상기 자동차의 배터리(BT)는 퓨즈 소자(50)와 전력 모스페트(MOSFET)(이하, 간단히 "FET" 라 한다.)를 경유하여 부하 회로(5)에 또는 셧다운 회로에 접속되어 있다. 상기 부하 회로(5)는, 예를 들어, 전조등이나 라디오를 포함한다. 더욱이, 상기 부하 회로(5)는 상기 전조등 또는 라디오에 접속되어 있는 전선(전기선)을 포함한다.

상기 퓨즈 소자(50)의 제어 회로(6)가 이제 설명될 것이다. 상기 제어 회로(6)는 마이크로 컴퓨터(8)를 포함한다. 상기 마이크로 컴퓨터(8)는 CPU(8a), ROM(8b) 및 RAM(8c)을 포함한다. 상기 ROM(8b)은 레어단락의 발생을 판단하기 위한 프로그램 및 데이터를 저장한다. 상기 RAM(8c)은 레어단락의 발생을 판단하는데 사용되는 계산들에 관련된 데이터를 일시적으로 저장한다.

상기 퓨즈(2)는 상기 제어 회로(6)의 입력 단자(6d)에 접속된 단자와 그리고 상기 제어 회로(6)의 입력 단자(6e)에 접속되어 있는 또 다른 단자를 가지고 있다.

후기된 전위차(V)는 상기 부하 회로(5) 및 상기 퓨즈(2)를 통해 흐르는 상기 부하 전류(검출된 전류)(IL)이 전류 값(Id)을 가질 때 상기 퓨즈(2)의 2개의 단자 사이에서 발생된다.

V = 전원 전압(E1) - 부하 전압(E2) = 임피던스(Z) × 전류 값(Id)

상기 전위차(V)는 상기 전류 값(Id)에 비례하고, 상기 임피던스(Z)는 실질적으로 일정하다. 따라서, 상기 전류 값(Id)은 상기 전위차(V)로부터 검출된다.

상기 제어 회로(6)의 상기 제 1 출력 단자(6b)는 상기 셧다운 신호 숫형단자 (104)를 경유하여 상기 FET(4)의 게이트에 접속되어 있다. 상기 FET(4)가 FET ON 신호를 상기 제어 회로(6)로부터 수신할 때, 상기 FET(4)의 드레인 과 소스 사이의 부분은 도전된다. 이것은 상기 부하 회로(5)에 상기 부하 전류 (IL)를 공급한다.

상기 FET(4) 가 상기 제어 회로(6)로부터 FET OFF 신호를 수신할 때, 상기 드레인(D)과 상기 소스(S) 사이의 부분은 도전되지 않는다. 이것은 상기 부하 회로(5)에 대한 상기 부하 전류(IL)를 차단한다.

상기 퓨즈 소자(50)의 작동은 이제 설명될 것이다. 도 3 은 레어단락의 발생을 판단하기 위한 프로그램을 예시한 흐름도이다. 상기 프로그램은 상기 마이크로 컴퓨터(8)의 상기 CPU(8a)에 의해 실행된다.

상기 프로그램은 소정 값을 초과하는 열의 발생으로 기인한, 레어단락의 발생을 판단하는데 상기 부하 회로(5)에서 사용된다. 레어단락이 발생하였다고 판단되면, 상기 부하 회로(5)에 대한 상기 부하 전류(IL)의 공급은 차단된다.

상기 프로그램은 상기 제어 회로(6)가 상기 스위치 ON 신호를 수신하고 상기 CPU(8a)가 초기화된 후 시작된다. 초기화된 후, 상기 CPU(8a)는 상기 FET ON 신호를 상기 FET(4)의 게이트에 제공하여 상기 FET(4)를 활성화한다. 그 후, 상기 프로그램은, 소정 시간 간격에서, 예를 들어, 매 0.1msec 마다 발생하는 주기적인 차단시 실행된다. 상기 소정의 시간 간격은 돌입 전류(rush current)가 생성되는 동안의 시간보다 훨씬 짧다. 상기 돌입 전류의 생성은 램프를 사용할 때 발생하는 정상적인 현상이다.

제 S1 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 부하 전류 값(Id)을 읽는다.

제 S2 단계에서, 상기 CPU(8a)는 과전류가 발생되였는지 여부를 판단한 다. 과전류의 발생은 상기 부하 전류 값(Id)을 소정의 전류 역치를 비교함으로써 판단된다. 상기 소정의 전류 역치는 상기 ROM(8b)에 저장된다. 상기 부하 전류 값(Id)이 상기 소정의 역치보다 작거나 또는 동일하면, 상기 CPU(8a)는 과전류가 발생되지 않은 것으로 판단한다. 상기 전류 값(Id)이 상기 소정의 역치를 초과하면, 상기 CPU(8a)는 과전류가 발생된 것으로 판단한다.

과전류가 제 S2 단계에서 발생되지 않은 것으로 판단되면, 상기 CPU(8a)는 제 S9 단계로 절차를 이행한다. 과전류가 제 S2 단계에서 발생된 것으로 판단되면, 상기 CPU(8a)는 제 S3 단계로 절차를 이행한다.

제 S3 단계에서, 상기 CPU(8a)는 과전류 검출 플래그(flag)(F)가 0(리셋)인지 여부를 판단한다. 상기 과전류 검출 플래그(F)는 현재의 과전류 검출이 초기 검출인지 여부를 판단하는데 사용된다. 상기 과전류 플래그(F)가 0 인 경우, 상기 CPU(8a)는 현재의 과전류 검출이 초기 검출인 것으로 판단한다. 그 다음 상기 CPU(8a)는 제 S4 단계로 절차를 이행하여 상기 과전류 검출 플래그(F)를 1 로 셋팅 한다.

그 다음, 제 S5 단계에서, 상기 CPU(8a)는, 과전류가 지속적으로 흐를 때 경과하는 시간인, ON 시간(최초 시간 주기)을 계산하고 상기 ON 시간에 근거하여 주울 열량 (joule heat)을 계산한다. 그 다음, 상기 CPU(8a)는 제 S6 단계로 절차를 이행한다. 상기 ON 시간은, 예를 들어, ON 시간 계수기(도시되지 않음.)에 의해 측정된다. 상기 CPU(8a)는 상기 ON 시간 계수기의 계수 값에 근거하여 ON 시간을 계산한다.

상기 과전류 검출 플래그(F) 가 제 S3 단계에서 1 이면, 상기 현재의 과전류 검출은 초기 검출이 아니다. 따라서, 상기 CPU(8a)는 제 S5 단계로 절차를 이행한다.

제 S9 단계에서, 상기 CPU(8a)는 과전류가 생성되지 않을 때 상기 과전류 검출 플래그(F)가 1 인지 여부를 판단한다. 상기 과전류 검출 플래그(F)가 1 이면, 상기 CPU(8a)는 과전류가 상기 프로그램의 이전 실행동안 검출된 것으로 그리고 과전류가 현재 실행 중에 검출된 것이 아닌 것으로 판단한다. 따라서, 상기 CPU(8a)는 제 S10 단계로 절차를 이행하고 상기 과전류 검출 플래그(F)를 0으로 리셋팅 한다. 그 다음, 제 S11 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 ROM(8b)으로부터 아크 열량을 나타내는 값(A)을 읽는다.

제 S9 단계에서 상기 과전류 검출 플래그(F)가 1 이 아니면, 상기 CPU(8a)는 과전류가 상기 프로그램의 이전 실행동안 검출되지 않은 것으로 판단하고 제 S12 단계로 절차를 이행한다.

제 S12 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 ROM(8a)으로부터의 방사 열량 값(L)을 읽고 제 S6 단계로 절차를 이행한다.

제 S6 단계에서, 상기 CPU(8a)는 총 열량(total heat)(N)을 계산한다. 상기 총 열량(N)의 계산은 이제 설명될 것이다.

이 총 열량(N)은, 상기 프로그램의 이전 실행에 의하여 누적된 열량 값에, 상기 프로그램의 현재 실행에서 계산된 주울 열량(J), 아크 열량(A) 또는 방사 열량(L)을 가감함으로써 계산된다.

상기 총 열량(N)은 상기 주울 열량(J), 아크 열량(A), 및 방사 열량(L)의 함수이고 수학식 1에 의해 표현된다.

N = F(J, A, L) = 이전 사이클의 누적 값 + 현재 열량

상기 주울 열량(J)은 ON 시간 및 검출된 전류 값(Id)과 관련이 있다. 상기 바람직한 실시예에서, 상기 주울 열량(J)은 사전에 측정되고, 상기 주울 열량(J)을 상기 ON 시간 및 상기 검출된 전류 값(Id)에 연관시킨 3 차원 지도(map)는 상기 ROM(8b)에 저장된다.

제 S5 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 ON 시간 및 과전류 값(Id)이 검출되었을 때 상기 지도로부터 현재 실행 중에 검출되었던 상기 과전류에 상응하는 주울 열량 (J)을 계산한다. 상기 ON 시간이 계속된다면, 상기 프로그램이 실행되는 시간마다 상기 CPU(8a)는 제 S5 단계로부터 제 S6 단계로 절차를 이행한다. 제 S6 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 검출 전류 값(Id)에 상응하는 주울 열량(J)을 제 S6 단계에서 상기 이전 사이클의 누적 값에 더한다. 상기 CPU(8a)는 수학식 2를 이용하여 계산을 수행한다. 이 경우, 상기 아크 열량(A) 및 방사 열량(L) 양자는 0 의 값을 가진다.

F(J, A, L) = 이전 사이클의 누적 값 + 현재의 주울 열량(J)

상기 아크 열량(A)은 상기 과전류에 의해 생성된 아크 열량이다. 아크는 회로 전선과 도전체 사이에서 상기 회로 전선이 상기 도전체에 접촉할 때 발생된다. 자동차의 회로에 인가된 상기 전압은 일정하고, 상기 아크 시간은 극히 짧다. 따라서, 단일 아크에 의해서 생성된 상기 아크 열량(A) 값은 일정하다.

상기 바람직한 실시예에서, 상기 자동차 배터리(BT)의 전압은 약 12V(Volt)이고 일정하다. 따라서, 상기 생성된 아크 열량(A)의 값은 사전에 측정된다. 상기 소정의 아크 열량(A)은 상기 ROM(8b)에 저장된다.

과전류가 상기 현재 실행동안이 아니라 상기 이전 실행동안 중에 검출되었을 때, 상기 CPU(8a)는 아크가 생성된 것으로 판단하고 제 S11 단계로부터 제 S6 단계로 절차를 이행한다. 제 S6 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 소정의 아크 열량(A)을 상기 누적 값(N)에 더한다. 상기 CPU(8a)는 수학식 3을 이용하여 계산을 수행한다 . 이 경우, 상기 주울 열량(J)과 방사 열량(L) 양자는0 의 값을 가진다.

F(J, A, L) = 이전 사이클의 누적 값 + 소정의 아크 열량(A)

상기 방사 열량(L)은 상기 과전류의 OFF 시간(과전류가 흐르지 않는 시간)동안 방사되는 열량이고 OFF 시간에 비례한다. 상기 단위 시간(바람직한 실시예에서, 상기 프로그램 중단의 시간간격)당 방사 열량(L)은 사전에 측정된 값이다. 상기 소정의 방사 열량(L)은 상기 ROM(8b)에 저장된다.

상기 OFF 시간이 계속될 때, 상기 CPU(8a)는 제 S12 단계로부터 제 S6 단계로 상기 프로그램이 실행되는 시간마다 절차를 이행한다. 상기 CPU(8a)는 이전 사이클의 상기 누적 값에서 상기 소정의 방사 열량(L)을 뺀다. 상기 CPU(8a)는 수학식 4를 이용하여 계산을 수행한다. 이 경우, 상기 주울 열량(J)과 상기 아크 열량(A) 양자는 0 의 값을 가진다.

F(J, A, L) = 이전 사이클의 누적 값 - 소정의 방사 열량(L)

제 S6 단계에서, 상기 CPU(8a)는 총 열량(현재 누적된 값)을 계산하기 위하여 이전 사이클의 누적된 값에서 현재 열량을 가감한다. 그 다음 상기 CPU (8a)는 일시적으로 상기 총 열량을 상기 RAM(8c)에 저장한다.

제 S7 단계에서, 상기 CPU(8a)는 상기 총 열량(N)이 소정의 값(K)보다 작거나 또는 같은지 여부를 판단한다. 상기 소정의 값(K)은 상기 전선의 허용 열량 (tolerated heat)보다 작거나 같다. 사용되는 상기 전선에 상응하는, 상기 소정의 값(K)은 실험에 의해 사전에 판단된다. 상기 소정의 값(K)은, 예를 들어, 상기 전선의 피복이 그을리지 않도록 세팅된다.

총 열량(N)이 제 S7 단계에서 소정의 값(K)보다 작거나 같은 것을 상기 CPU(8a)가 판단할 때,상기 CPU(8a)는 일시적으로 상기 프로그램을 종료한다. 상기 총 열량(N)이 소정의 값(K)을 초과하는 것으로 상기 CPU(8a)가 판단할 때, 상기 CPU(8a)는 레어단락이 상기 부하 회로(5)에 발생한 것으로 판단한다.

상기 CPU(8a)는 레어단락이 발생한 것으로 판단할 때, 제 S8 단계로 절차를 이행하고 상기 FET OFF 신호를 출력한다. 상기 FET OFF 신호는 상기 FET(4)의 상기 드레인 및 소스 사이의 영역이 비도전되게 하여 상기 부하 회로(5)에 대한 전류의 흐름을 정지시킨다. 이는 상기 부하 회로(5)를 보호한다. 그 다음, 상기 CPU(8a)는 상기 프로그램을 종료한다.

상기 프로그램은 도 4 의 시간도표를 참조하여 이제 설명될 것이다.

도 4 는 과전류(IK1 및 IK2)를 나타내는 바아를 도시한다. 도 4 에 있어서, 시간 영역(t0 내지 t13) 각각은 소정의 시간을 나타낸다. 도 3 의 프로그램은 시간영역(t0 내지 t13) 각각에서 인터럽팅 방식으로 실행된다.

도 4 에 있어서, 상기 과전류(IK1)는 시간 영역t1 내지 t5에서 소정의 역치를 초과하고, 상기 과전류(IK2)는 시간 영역t8 내지 t9에서 소정의 역치를 초과한다.

상기 프로그램의 제 S1 단계 내지 제 S6 단계는 과전류(IK1)에 대해서 시간 영역t1 내지 t5동안 실행되고, 그리고 과전류(IK2)에 대하여는 시간 영역t8 내지 t9동안 실행된다. 상기 주울 열량(J)은 이들 시간 영역t1-t5 및 t8-t9 각각에서 상기 이전 사이클의 누적 값에 더해진다.

시간 영역t5-t6 및 t9-t10들 사이에는, 상기 과전류(IK1, IK2)의 전류 값 각각은 D1, D2 로부터 0 으로 감소한다. 따라서, 상기 CPU(8a)는 아크가 생성된다고 인식한다. 상기 CPU(8a)는 상기 프로그램의 제 S2 단계, 제 S9 단계-제 S11 단계 및 제 S6 단계를 수행하고, 상기 이전 사이클의 누적 값에 상기 아크 열량(A)을 더한다.

시간 영역t6-t7 및 t10-t13 각각은 OFF 시간에 해당한다. 상기 OFF 시간동안, 상기 CPU(8a)는 상기 전선이 열을 방사하는 것으로 인식한다. 상기 CPU(8a)는 상기 프로그램의 제 S2 단계, 제 S9 단계, 제 S12 단계, 제 S6 단계를 반복하고 상기 이전 사이클의 누적 값에서 상기 방사 열량(L)을 뺀다.

상기 바람직한 실시예의 상기 레어단락 판단장치 또는 퓨즈 소자(50)는 후술하는 장점을 가진다.

(1) 상기 프로그램이 실행될 때마다, 상기 퓨즈 소자(50)의 제어 회로(6)(CPU(8a))는 상기 이전 사이클 동안 얻어진 누적 열량에서 상기 주울 열량(J), 아크 열량 (A) 또는 방사 열량(L)을 가감한다. 상기 CPU(8a)는 현재 총 열량(상기 부하 회로의 총 누적 열량)(N)이 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판단한다. 총 열량(N)이 소정의 값(K)을 초과한 경우, 상기 제어 회로(6)는, 소정의 값을 초과한 발열에 의한, 레어단락이 상기 부하 회로(5)에서 발생한 것으로 판단하고 상기 부하 회로(5)에 전류 공급을 차단한다.

따라서, 상기 바람직한 실시예에서, 상기 부하 회로(5)에 대한 전류 공급은 다음의 조건들 중 하나를 만족할 때 차단된다. 이는 상기 부하 회로(5) 및 그 전선을 보호한다.

a) 다량의 주울 열량(J)이 생성된다.

이 조건은, 예를 들어, 상기 과전류 연속 시간(ON 시간)이 비교적 길 때 만족된다. 또한, 상기 조건은 과전류가 짧은 시간 주기 내에서 여러 번 생성되어 상기 ON 시간이 길어질 때 만족될 수도 있다.

b) 다량의 아크 열량(A)이 생성된다.

이 조건은, 예를 들어, 과전류가 짧은 시간 주기 내에서 여러 번 생성될 때 만족된다. 상기 아크 열량은 상기 과전류가 생성되는 횟수에 비례하여 증가한다.

c) 다량의 주울 열량(J) 및 다량의 아크 열량(A)이 생성된다.

(2) 상기 총 누적 열량의 소정 값(K)은 상기 퓨즈의 용융 없이 다양한 수준의 과전류로부터 상기 부하 회로(5)를 보호하도록 요구될 때 가변된다.

(3) 상기 퓨즈 소자(50)에 있어서, 레어단락의 발생을 판단하는 상기 인자는 총 열량(N)으로서, 상기 주울 열량(J), 아크 열량(A) 및 방사 열량(L)으로부터 계산된다. 따라서, 레어단락의 발생을 판단하는 인자로서 총 열량(N)의 채택은 최적의 방식으로 상기 회로 전선의 가열을 검출하여 복잡한 장치의 사용 없이 레어단락의 발생을 판단한다.

(4) 상기 퓨즈(2)는 상기 퓨즈 소자(50)에서 센서로서 사용된다. 따라서, 데드단락(dead short circuit)이 상기 부하 회로(5)에서 발생하면, 상기 퓨즈(2)는 상기 부하 회로(5)를 보호하기 위하여 용융되고 파열된다. 더욱이, 상기 부하 전류(IL)는 단순한 구조를 가지고서 검출된다.

(5) 상기 바람직한 실시예는 레어단락에 초점을 맞추었다. 그러나, 상기 퓨즈 소자(50)는 아크를 생성하지 않는 데드단락에도 또한 적용될 수 있다.

본 발명이 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 발명의 사상이나 범주로부터 벗어 남없이 여러 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 것을 당업자에게는 명백하다. 특히, 본 발명이 다음의 형태로 구체화될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

레지스터 또는 서미스터가 상기 센서(2)로 사용될 수 있다.

또한, 상기 센서(2)는, 전류계와 같은 부하 전류(IL)를 검출하는 소자 또는 회로의 형태도 될 수 있다.

상기 레어단락 판단장치의 적용은 자동차의 상기 퓨즈 소자(50)에 한정되지 않고 다른 전기 회로에도 적용될 수 있다.

본 발명의 예시 및 실시예들은 예시적일 뿐 한정적이지 않은 것으로서 간주되어야 하고, 상기 발명은 상술한 상세한 설명에 제한되지 않으나, 첨부된 청구범위의 범주와 그 균등물 내에서 수정될 수 있다.

본 발명은, 첨부된 도면과 함께 본 바람직한 실시예의 다음 설명을 참조하여 본 발명의 목적 및 장점과 함께 가장 잘 이해될 수 있을 것이다:

도 1 은 본 발명에 따른 레어단락 판단장치의 개략 회로도이며;

도 2a 는 도 1 의 레어단락 판단장치를 도시하는 정단면도이며;

도 2b 는 도 1 의 레어단락 판단장치를 도시하는 측단면도이며;

도 3 은 도 1 의 레어단락 판단장치의 판단 회로에 의해 실행되는 레어단락 판단 프로그램을 예시하는 흐름도이며;

도 4 는 과전류를 예시하는 시간 도표이다.

Claims

소정의 값을 초과하는 열의 발생에 기인한 레어단락이 부하 회로에서 발생하였는지 여부를 판단하는 레어단락 판단장치에 있어서:

상기 부하 회로를 통하여 흐르는 부하 전류를 검출하여, 검출 신호를 발생시키는 센서; 및

레어단락이 발생하였는지 여부를 판단하는 센서에 접속된 판단 회로로서, 부하 전류가 소정의 기준 전류 값을 초과하는 동안의 제 1 시간 주기에 관련되는 제 1 인자 그리고 상기 부하 전류가 상기 소정의 기준 전류 값보다 작거나 같은 동안의 제 2 시간 주기에 관련되는 제 2 인자 중 하나를 계산하고, 매 소정 시간 간격마다 상기 인자들 중 계산된 것을 누적하여 누적 인자 값을 계산하여서, 레어단락이 상기 누적 인자 값에 기초하여 발생하였는지 여부를 판단하는 상기 판단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 판단 회로는 전원에서 상기 부하 회로에 부하 전류의 공급을 차단시키는 셧다운 회로에 접속되어 있고, 그리고 레어단락이 발생되었다는 것이 판단될 때 상기 셧다운 회로를 제어하여 상기 부하 회로에 상기 부하 전류의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 인자는 상기 부하 회로에서 상기 제 1 시간 주기와 관련되어 발생되는 주울 열량 및 아크 열량 중 하나이고, 상기 제 2 인자는 상기 제 2 시간 주기동안 상기 부하 회로로부터 방사된 방사 열량이고, 그리고 상기 판단 회로는 상기 주울 열량, 아크 열량 및 방사 열량 중 하나를 계산하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
제 3 항에 있어서,

상기 판단장치는 상기 열량들 중 계산된 하나의 열량을 누적하여 총 열량을 계산하고 그리고 레어단락이 상기 총 열량에 근거하여 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
상기 제 4 항에 있어서,

상기 판단 회로는 상기 총 열량이 소정의 값을 초과하였을 때 레어단락이 발생하였음을 판단하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
상기 제 5 항에 있어서,

상기 판단장치는 상기 총 열량을 계산할 때 상기 주울 열량 또는 아크 열량을 더하고 상기 방사 열량을 빼는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
제 6 항에 있어서,

상기 판단장치는 상기 전원에서 부하 회로로의 부하 전류 공급을 차단하는 셧다운 회로에 접속되어 있고, 그리고 상기 판단 회로는 레어단락이 발생되었다는 것이 판단될 때 상기 부하 회로에 상기 부하 전류의 공급을 차단하도록 상기 셧다운 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단장치.
소정의 값을 초과하는 열의 발생에 기인한 레어단락이 부하 회로에서 발생하였는지 여부를 판단하는 방법에 있어서:

부하 회로를 통하여 흐르는 부하 전류를 검출하여 검출 신호를 발생시키는 단계;

상기 검출 신호에 근거하여 상기 부하 전류를 기준 전류 값과 비교시키는 단계;

상기 부하 전류가 소정의 기준 전류 값을 초과하는 동안 제 1 시간 주기에 관련되는 제 1 인자 그리고 상기 부하 전류가 상기 소정의 기준 전류 값보다 작거나 같은 동안 제 2 시간 주기에 관련되는 제 2 인자 중 하나를 상기 검출 신호를 근거로 하여 소정 시간 간격마다 계산하는 단계;

누적인자 값을 계산하도록 매 소정의 시간 간격마다 상기 인자들 중 계산된 하나의 인자를 누적하는 단계;

상기 누적 인자 값이 소정의 누적 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및

상기 누적 인자 값이 상기 소정의 누적 값을 초과할 때 상기 부하 회로에 대한 상기 부하 전류의 공급을 차단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단방법.
상기 제 8 항에 있어서,

상기 제 1 인자는 상기 부하 회로에서 상기 제 1 시간 주기와 관련하여 발생되는 주울 열량 및 아크 열량 중 하나이고 상기 제 2 인자는 상기 제 2 시간 주기동안 상기 부하 회로로부터 방사된 방사 열량이고, 여기에서 상기 계산 단계는 상기 주울 열량, 아크 열량 및 방사 열량 중 하나를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 누적 단계는 상기 열량들 중 계산된 하나를 누적하여 총열량을 계산하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 차단 단계는 상기 총 열량이 소정의 열량을 초과할 때 상기 부하 회로에 대한 상기 부하 전류의 공급을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단방법.
상기 제 9 항에 있어서,

상기 누적 단계는 상기 총 열량을 계산할 때 상기 주울 열량 또는 아크 열량을 더하고 상기 방사 열량을 빼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레어단락 판단방법.