(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル及び接点を有し且つ前記接点の一端が電源側に接続され前記接点の他端が負荷側に接続されるリレーと、
このリレーに有する前記コイルに直列に接続され且つ高温になるに従って抵抗値を増大させる抵抗可変素子と、
この抵抗可変素子の近傍に配置された発熱体と、
電流を検出する電流センサと、
車両の異常時に前記電流センサからの電流検出信号に応答して前記発熱体を駆動する制御回路と、
を備えたことを特徴とする回路保護装置。
【請求項２】
コイル及び接点を有し且つ前記接点の一端が電源側に接続され前記接点の他端が負荷側に接続されるリレーと、
このリレーに有する前記コイルに直列に接続され且つ高温になるに従って抵抗値を増大させる抵抗可変素子と、
この抵抗可変素子の近傍に配置された発熱体と、
エアバッグが作動したことを検出するエアバッグセンサと、
車両の異常時に前記エアバックセンサからのエアバック作動検出信号に応答して前記発熱体を駆動する制御回路と、
を備えたことを特徴とする回路保護装置。
【請求項３】
前記抵抗可変素子は、ＰＴＣ素子であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の電気回路を保護するために使用される回路保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の電気回路は、例えば図２にその概略を示すように、バッテリ１０、リレー２０、回路保護器３０及び負荷Ｌから構成されている。そして、回路保護器３０としては、主にヒューズが使用されている。
【０００３】
この電気回路においては、図示しないイグニッションスイッチが投入されると、バッテリ１０はリレー２０に電力を供給する。これにより、リレー２０に内蔵されるコイル２１に電流が流れ、その接点２２が閉成する。その結果、バッテリ１０からの電流はリレー２０の接点２２及び回路保護器３０を経由して負荷Ｌに供給される。これにより、電気回路は運転状態に入る。
【０００４】
この運転状態において、電気回路を構成する回路構成要素、例えば回路導体の短絡や部品の故障といった障害が発生すると、回路保護器３０に過電流が流れてヒューズが発熱し、その熱によってヒューズのエレメント部が溶融する。これにより、バッテリ１０から負荷Ｌへ流れる電流が遮断され、電気回路が保護されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒューズから構成された回路保護器３０が組み込まれた従来の回路保護装置は、回路保護器３０より下流側で前記障害が発生した場合にのみ機能し、回路保護器３０の上流側、例えばリレー２０と回路保護器３０との間で障害が発生した場合は機能しない。
【０００６】
このため、回路保護器３０の上流側での障害時に回路を遮断できなかった。また、過電流以外の要因、例えばエアバッグが作動した場合等は電気回路に流れる電流を遮断することができない。
【０００７】
また、ヒューズにより電流を遮断する従来の回路保護装置は、ヒューズが溶断した場合は、そのヒューズを新品に交換しない限り、電気回路を元の状態に復帰させることができない。
【０００８】
そこで、このような問題を、例えば特開平６−３３５１５９号公報に開示された自動車用配線保護装置」で解決している。図３に従来の自動車用配線保護装置のブロック図を示す。
【０００９】
すなわち、この自動車用配線保護装置では、図３に示すように、自動車の車体に配設される回路導体１０７に直列にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子１０１が挿入され、バッテリからの電力は、このＰＴＣ素子１０１を経由して負荷Ｌに供給される。ＰＴＣ素子１０１は、ある温度で急激に抵抗値が上昇する機能（「トリップ現象」という）を有する。
【００１０】
従って、回路導体１０７に過電流が流れると、ＰＴＣ素子１０１が発熱して抵抗値が大きくなり、回路導体１０７に流れる電流を略遮断する。これにより、電気回路が保護されるようになっている。
【００１１】
しかしながら、この自動車用配線保護装置におけるＰＴＣ素子１０１は、上述した従来の回路保護装置におけるヒューズの代替として使用されているだけであるので、ＰＴＣ素子１０１より上流側で障害が発生した場合に回路保護装置として機能しないという問題があった。
【００１２】
本発明は、電気回路の多くの部位で発生した障害に対応でき、しかも過電流を発生する障害以外の障害にも対応できる回路保護装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために以下の構成とした。請求項１の発明の回路保護装置は、コイル及び接点を有し且つ前記接点の一端が電源側に接続され前記接点の他端が負荷側に接続されるリレーと、このリレーに有する前記コイルに直列に接続され且つ高温になるに従って抵抗値を増大させる抵抗可変素子と、この抵抗可変素子の近傍に配置された発熱体と、電流を検出する電流センサと、車両の異常時に前記電流センサからの電流検出信号に応答して前記発熱体を駆動する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によれば、制御回路は、電流センサからの電流検出信号が例えば過電流を示している場合に発熱体を発熱させる。これにより、この発熱体の近傍に配置された抵抗可変素子の抵抗値が高くなり、この抵抗可変素子を流れる電流が遮断されるのでリレーのコイルに流れる電流も遮断される。その結果、リレーの接点が開放されて電源から負荷に供給される電流が遮断される。従って、例えば電源の近傍に電流センサを配置すれば、電気回路の何れかの部位で過電流が流れるような障害が発生した場合に全負荷に供給される電流を遮断することができるので、電気回路の略全体の障害に対応できる回路保護装置を提供できる。
【００１５】
また、請求項２の発明は、コイル及び接点を有し且つ前記接点の一端が電源側に接続され前記接点の他端が負荷側に接続されるリレーと、このリレーに有する前記コイルに直列に接続され且つ高温になるに従って抵抗値を増大させる抵抗可変素子と、この抵抗可変素子の近傍に配置された発熱体と、エアバッグが作動したことを検出するエアバッグセンサと、車両の異常時に前記エアバックセンサからのエアバック作動検出信号に応答して前記発熱体を駆動する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によれば、制御回路は、エアバッグセンサがエアバッグが作動したことを検出した場合に発熱体を駆動する。これにより、リレーの接点が開放されて電源から負荷に供給される電流が遮断される。従って、回路導体の短絡や部品の故障等に基づいて過電流が流れた場合のみならず、エアバッグの作動といった不測の事態が発生した場合も電気回路に流れる電流を遮断できる回路保護装置を提供できる。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記抵抗可変素子がＰＴＣ素子であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明によれば、抵抗可変素子がＰＴＣ素子であるので、ＰＴＣ素子の抵抗値がより高くなり、その効果が大となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回路保護装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、従来の技術の欄で説明した構成要素と同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る回路保護装置が適用された電気回路は、図１に示すように、バッテリ１０、リレー２０、回路保護器４０、電流センサ５０、エアバッグセンサ６０及び負荷Ｌから構成されている。
【００２３】
バッテリ１０は、電気回路全体に電力を供給する。このバッテリ１０の第１端子は接地され、バッテリ１０の第２端子は電流センサ５０を介してリレー２０に接続されている。なお、図１では、説明を簡単にするために、１個のリレー２０を有する電気回路を示しているが、リレーの個数は複数であっても良い。この場合、バッテリ１０の第２端子は各リレーに接続され、また、各リレーの下流側には回路保護器及び負荷が接続される。
【００２４】
リレー２０は、コイル２１及び接点２２から構成されている。コイル２１の第１端子はバッテリ１０の第２端子に接続され、コイル２１の第２端子は回路保護器４０に接続されている。
【００２５】
また、接点２２の第１端子はバッテリ１０の第２端子に接続され、接点２２の第２端子は回路保護器４０を介して負荷Ｌの第１端子に接続されている。リレー２０の接点２２は、コイル２１に電流が流れない状態では開放されており、電流が流れることによって閉成される。
【００２６】
負荷Ｌは、例えば、ヘッドランプ、方向指示器といったランプ類、ワイパーやパワーウインドウを駆動するためのモータ類等から構成されている。この負荷Ｌの第１端子は、前述したように、回路保護器４０を介してリレー２０の接点２２の第２端子に接続されており、負荷Ｌの第２端子は接地されている。
【００２７】
電流センサ５０は、バッテリ１０から出力される電流の大きさを検出し、検出結果を表す電流検出信号を回路保護器４０に供給する。電流センサ５０としては、周知の種々のタイプの電流センサを用いることができる。
【００２８】
電流センサ５０は、バッテリ１０の第２端子の近傍に配置されている。これにより、バッテリ１０から出力される総電流を監視できるので、電気回路の何れかの部位で、回路導体の短絡や部品の故障といった過電流が流れるような障害が発生しても、バッテリ１０から負荷Ｌに供給される電流を遮断できるようになっている。
【００２９】
エアバッグセンサ６０は、図示しないエアバッグが作動したかどうかを検出し、検出結果を表すエアバッグ作動検出信号を回路保護器４０に供給する。
【００３０】
回路保護器４０は、ＰＴＣ素子４１、発熱体４２及び制御回路４３から構成されている。ＰＣＴ素子４１は、上述したように、ある温度で急激に抵抗値が上昇し、このＰＣＴ素子４１に流れる電流を略遮断する機能を有する。このＰＴＣ素子４１の第１端子は、上述したコイル２１の第２端子に接続され、ＰＴＣ素子４１の第２端子は接地されている。
【００３１】
また、発熱体４２は、ＰＴＣ素子４１の近傍に配置され、制御回路４３からの駆動信号が供給されることによって発熱する。ＰＴＣ素子４１の温度は、この発熱体４２の発熱によって制御される。すなわち、ＰＴＣ素子４１は、発熱体４２の発熱に応じて導通または遮断される。
【００３２】
制御回路４３は、電流センサ５０からの電流検出信号及びエアバッグセンサ６０からのエアバッグ作動検出信号に応答して発熱体４２に駆動信号を供給する。すなわち、制御回路４３は、電流センサ５０からの電流検出信号に基づく電流値が、所定電流値以上である場合に、駆動信号を発熱体４２に供給する。
【００３３】
また、制御回路４３は、エアバッグセンサ６０からのエアバッグ作動検出信号に基づく検出値が、所定値以上である場合に、駆動信号を発熱体４２に供給する。なお、図１では、制御回路４３への電源の供給路は図示を省略してある。
【００３４】
次に、このように構成された本発明の実施の形態に係る回路保護装置が適用された電気回路の動作を説明する。
【００３５】
まず、図示しないイグニッションスイッチが投入されると、バッテリ１０はリレー２０に電力を供給する。これにより、リレー２０に内蔵されるコイル２１及びＰＴＣ素子４１を介して電流が流れて接点２２が閉成する。その結果、バッテリ１０からの電流はリレー２０及び回路保護器４０を介して負荷Ｌに供給される。これにより、電気回路は運転状態に入る。
【００３６】
この運転状態において、電流センサ５０からの電流検出信号及びエアバッグセンサ６０からのエアバッグ作動検出信号が回路保護器４０の制御回路４３に供給される。
【００３７】
次に、負荷Ｌに短絡故障が発生したとすると、バッテリ１０からの電流はリレー２０及び回路保護器４０を介してグランドに直接流れる。これにより、電流センサ５０から制御回路４３へ供給される電流検出信号は、過電流が流れた旨を表すように変化する。制御回路４３は、この電流検出信号が所定値以上の電流、つまり過電流が流れた旨を表していることを判断すると、駆動信号を発熱体４２に供給する。
【００３８】
これにより、発熱体４２が発熱し、ＰＴＣ素子４１が加熱される。この加熱によりＰＴＣ素子４１の温度が所定温度まで上昇するとＰＴＣ素子４１がトリップする。その結果、ＰＴＣ素子４１を流れる電流が略遮断されるので、リレー２０のコイル２１に流れる電流も遮断されて接点２２が開放される。これにより、電気回路が過電流による焼損等から保護される。
【００３９】
その後、負荷Ｌの故障を修理して発熱体４２への駆動信号の供給を停止すると、発熱体４２の温度は下降し、これに伴ってＰＴＣ素子４１の温度も下降する。そして、ＰＴＣ素子４１の温度が所定値まで下降すると、ＰＴＣ素子４１に再び電流が流れ始める。
【００４０】
その結果、リレー２０のコイル２１にも電流が流れて接点２２が閉成される。これにより、電気回路が元の正常な状態に復帰する。なお、発熱体４２への駆動信号の供給停止は、例えば制御回路４３と発熱体４２との間に手動の開閉スイッチを設けることにより行うことができる。
【００４１】
エアバッグセンサ６０からのエアバッグ作動検出信号が制御回路４３に供給された場合も、上記と全く同様にして電気回路の遮断及び復帰が行われる。
【００４２】
このように、実施の形態に係る回路遮断装置によれば、回路保護器４０の下流側で障害が発生した場合はもちろん、回路保護器４０の上流側で障害が発生した場合であっても、電気回路に流れる電流を遮断することができる。
【００４３】
また、ＰＴＣ素子４１は、特開平６−３３５１５９号公報に開示された自動車用配線保護装置のように、大電流が流れる回路導体に直列に挿入されるのではなく、リレー２０のコイル２１に直列に接続されるので、大電流に耐え得る特性を有する必要はなく、低電流対応品で済む。
【００４４】
従って、安価且つ小型のＰＴＣ素子を使用できるので、回路保護装置の低価格化及び小型化が可能である。また、同じ性能のＰＴＣ素子であれば、前述した自動車用配線保護装置より大きな電流を遮断する回路保護装置を構成することができる。
【００４５】
また、この実施の形態に係る回路遮断装置では、ＰＴＣ素子を使用しているので、回路遮断と回路復帰とが可能であり、反復して使用することができ、保守のためのコストを低減できると共に、保守作業が簡単になるという利点がある。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、回路遮断装置を作動させる要因として電気回路に過電流が流れた場合及びエアバッグが作動した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。電気回路を遮断すべき要因を表す信号を回路保護器４０内の制御回路４３に供給するように構成すれば、種々の要因に応答して電気回路に流れる電流を遮断するように構成することができる。
【００４７】
また、上述した実施の形態では、電気回路に流れる電流を遮断する素子としてＰＴＣ素子を使用したが、ＰＴＣ素子の代わりに例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用して回路遮断装置を構成することもできる。この場合、コイル２１の第２端子にＦＥＴのドレインを接続すると共にソースを接地し、制御回路４３からの駆動信号をゲートに接続する。そして、制御回路４３からの駆動信号によりＦＥＴをオン／オフさせるように構成すれば、上述した実施の形態と同様の動作を行わせることができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、制御回路は、電流センサからの電流検出信号が例えば過電流を示している場合に発熱体を発熱させる。これにより、この発熱体の近傍に配置された抵抗可変素子の抵抗値が高くなり、この抵抗可変素子を流れる電流が遮断されるのでリレーのコイルに流れる電流も遮断される。その結果、リレーの接点が開放されて電源から負荷に供給される電流が遮断される。従って、例えば電源の近傍に電流センサを配置すれば、電気回路の何れかの部位で過電流が流れるような障害が発生した場合に全負荷に供給される電流を遮断することができるので、電気回路の略全体の障害に対応できる回路保護装置を提供できる。
【００４９】
請求項２の発明によれば、制御回路は、エアバッグセンサがエアバッグが作動したことを検出した場合に発熱体を駆動する。これにより、リレーの接点が開放されて電源から負荷に供給される電流が遮断される。従って、回路導体の短絡や部品の故障等に基づいて過電流が流れた場合のみならず、エアバッグの作動といった不測の事態が発生した場合も電気回路に流れる電流を遮断できる回路保護装置を提供できる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、抵抗可変素子がＰＴＣ素子であるので、ＰＴＣ素子の抵抗値がより高くなり、その効果が大となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回路保護装置が適用された電気回路の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の回路保護装置が適用された電気回路の構成を示すブロック図である。
【図３】従来の自動車用配線保護装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  バッテリ
２０  リレー
２１  コイル
２２  接点
４０  回路保護器
４１  ＰＴＣ素子
４２  発熱体
４３  制御回路
５０  電流センサ
６０  エアバッグセンサ
Ｌ  負荷
【図１】
0003715155.tif 000002
【図２】
0003715155.tif 000003
【図３】
0003715155.tif 000004