(57)【要約】【課題】周囲環境が変動する状況下で高精度に検出を行うとともに発熱に起因する危険性を抑え、信頼性の高い車両用電流検知回路等を提供する。【解決手段】自動車に搭載された電源２に接続されたストップランプ１に流れるランプ電流Ｉの状態に基づきストップランプ１の断芯を検知する車両用ランプの断芯検知回路３は、ストップランプ１の点灯時にスイッチ４がＯＮとなる状態で、抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えた検出抵抗Ｒを用いて電源２からストップランプ１に供給されるランプ電流Ｉを検出抵抗Ｒに流したときの電位差を入力電圧Ｖとして断芯検知ＩＣ３１に入力し、入力電圧Ｖを閾値Ｖｔｈと比較することによりストップランプ１の断芯を検知して検出信号Ｓｄを出力し、ＣＰＵ３２において検出信号Ｓｄを判別して適切な処理を実現するための制御信号を外部に送出する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電源に接続された電気負荷に流れる電流の状態を検知する車両用電流検知回路であって、
抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えた検出抵抗を用い、前記電源から前記電気負荷に供給される電流を前記検出抵抗に流したときの電位差を検出し、当該電位差に基づいて前記電気負荷に流れる電流の状態を検知することを特徴とする車両用電流検知回路。
【請求項２】
前記検出抵抗の外装部は、シリカ粉末の皮膜を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電流検知回路。
【請求項３】
車両の電源に接続されたランプに流れるランプ電流の状態に基づき当該ランプの断芯を検知する車両用ランプの断芯検知回路であって、
抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えた検出抵抗を用い、前記電源から前記ランプに供給されるランプ電流を前記検出抵抗に流したときの電位差を検出し、当該電位差に基づいて前記ランプの断芯を検知することを特徴とする車両用ランプの断芯検知回路。
【請求項４】
前記検出抵抗の外装部は、シリカ粉末の皮膜を用いて形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用ランプの断芯検知回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の電源に接続された電気負荷に流れる電流の状態を検知する車両用電流検知回路に関し、特に、車両の電源に接続されたランプに流れるランプ電流を検出して断芯を検知する車両用ランプの断芯検知回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車に搭載される各種ランプは使用条件によって断芯することがあるため、電源とランプの間に断芯検知回路を接続してランプの断芯を検知可能にしている。この断芯検知回路は、主な構成要素として断芯検知ＩＣと検出抵抗を含んでいる。そして、断芯検知回路の検出抵抗を介してランプに電流が供給される状態で、かかる検出抵抗に生じる電圧降下を検出することによりランプの断芯の有無を検知することができる。
【０００３】
上記の断芯検知回路における良好な検知性能を確保するため、高い精度で容易に抵抗値を設定可能なシャント抵抗が検出抵抗として用いられている。このシャント抵抗は、金属材料を針金状にした形状を有し、例えば、安価な銅ニッケル合金が金属材料として使用される。そして、断芯検知回路用のプリント配線板にシャント抵抗を搭載する形態としては、シャント抵抗をプリント配線板の表面に接触させて実装する場合に加え、シャント抵抗をコの字型に曲げた状態で実装したり、あるいは２本のシャント抵抗を平行に配置した状態で実装する場合などがある。また、複数のコの字型のシャント抵抗を近接配置する場合、互いの接触を防止するため、樹脂から形成されるセパレータを各シャント抵抗の間に配置することも行われている。
【０００４】
このようなシャント抵抗を検出抵抗として用いた断芯検知回路では、シャント抵抗での電圧効果を検出することから、正確な抵抗値を設定する必要がある。シャント抵抗の抵抗値は導体長に依存して決定されるので、必要とされる抵抗値に対応するようにシャント抵抗の導体長を調整することが望ましい。また、シャント抵抗の抵抗値が周囲環境の変化によって変動すると、検出結果に誤差が生じ、断芯検知回路における誤検知の要因となるので、シャント抵抗の抵抗値を常に安定に保つことが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のシャント抵抗を検出抵抗として用いた断芯検知回路は、針金状の抵抗部分が露出した状態で実装されているので、自動車内で広範に変化する環境の影響を受けやすい。特に、湿度の影響により、銅ニッケル合金等の金属材料が酸化して抵抗値が変化する恐れがある。その結果、シャント抵抗の電圧降下が変動し、断芯検知回路の誤検知につながることが問題となる。
【０００６】
また、断芯検知回路用のプリント配線板に実装されているシャント抵抗に過大なランプ電流が流れる場合、シャント抵抗が発熱して溶断を生じることになる。このとき、シャント抵抗がプリント配線板の表面に接触していると、発熱し溶断する際、溶断面がプリント配線板に接触することにより、プリント配線板の焦げや発火を生じることがある。一方、上述のコの字型のシャント抵抗をプリント配線板に実装している場合は、外力が加わった際にシャント抵抗が倒れることにより、プリント配線板の焦げや発火につながる可能性がある。更に、プリント配線板に上述のセパレータを配置している場合には、過大なランプ電流を流したときのシャント抵抗の発熱の影響により、セパレータを形成する樹脂の温度が発火温度に達すると発火に至る危険性がある。
【０００７】
以上のように、従来のシャント抵抗を用いた断芯検知回路は、検出精度の面や安全性の面における信頼性が不十分であった。特に、自動車内に搭載される断芯検知回路の場合、温度や湿度などが大きく変動する環境下で用いられるので、環境変動による誤検知の可能性を極力小さくする必要がある。また、自動車の走行中において断芯検知回路を使用することを想定すると、上述のような発火等に伴う危険性は回避することが重要である。そして、こうした問題は自動車用ランプの断芯検知回路に限られず、自動車で用いる各種の電気負荷の電流の状態を検知するための回路に関して共通の事項であり解決を図る必要がある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、自動車内で用いる電気負荷の電流を検知する場合、周囲環境が変動する状況下で高精度に検出を行うとともに発熱に起因する危険性を抑え、信頼性の高い車両用電流検知回路等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の車両用電流検知回路は、車両の電源に接続された電気負荷に流れる電流の状態を検知する車両用電流検知回路であって、抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えた検出抵抗を用い、前記電源から前記電気負荷に供給される電流を前記検出抵抗に流したときの電位差を検出し、当該電位差に基づいて前記電気負荷に流れる電流の状態を検知することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、車両電流検知回路では、車両の電源から電気負荷に供給される電流を検出抵抗に流し、その電位差を検出して電気負荷に流れる電流の状態を検知する。このとき、検出抵抗は抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えているので、温度や湿度などの環境変動に起因する抵抗値の変化を軽減し、検出精度を向上して誤検知を有効に防止することができる。また、検出抵抗がプリント配線板等に実装された状態であっても、発熱に起因する危険性を抑えることができる。このように、検出抵抗の構造に基づいて、特に車両内での使用に好適であって信頼性の高い車両用電流検知回路を実現することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の車両用電流検知回路は、請求項１に記載の車両用電流検知回路において、前記検出抵抗の外装部は、シリカ粉末の皮膜を用いて形成されることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、シリカ粉末の皮膜を用いて検出抵抗の外装部を形成したので、環境変動に起因する抵抗値の変化をより一層軽減し、検出精度を向上することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の車両用ランプの断芯検知回路は、車両の電源に接続されたランプに流れるランプ電流の状態に基づき当該ランプの断芯を検知する車両用ランプの断芯検知回路であって、抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えた検出抵抗を用い、前記電源から前記ランプに供給されるランプ電流を前記検出抵抗に流したときの電位差を検出し、当該電位差に基づいて前記ランプの断芯を検知することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、車両用ランプの断芯検知回路では、車両の電源から車両用ランプに供給される電流を検出抵抗に流し、その電位差を検出してランプの断芯を検知する。このとき、検出抵抗は抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えているので、温度や湿度などの環境変動に起因する抵抗値の変化を軽減し、検出精度を向上して誤検知を有効に防止することができる。また、検出抵抗がプリント配線板等に実装された状態であっても、発熱に起因する危険性を抑えることができる。このように、検出抵抗の構造に基づいて、特に車両内でランプが断芯した場合であっても、その状態を迅速に検知し得る信頼性の高い車両用ランプの断芯検知回路を実現することができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の車両用ランプの断芯検知回路は、請求項３に記載の車両用ランプの断芯検知回路において、前記検出抵抗の外装部は、シリカ粉末の皮膜を用いて形成されることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、シリカ粉末の皮膜を用いて検出抵抗の外装部を形成したので、環境変動に起因する抵抗値の変化をより一層軽減し、車両用ランプの断芯をより正確に検知することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車用ランプの断芯等の異常を検知すべく、自動車用ランプに供給される電流の状態を検知する機能を備えた断芯検知回路に対し本発明を適用した場合を説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る断芯検知回路の構成を示す図である。図１においては、自動車内に搭載されるストップランプ１と、このストップランプ１に電流を供給する電源２と、電源２とストップランプ１に直列に接続され、電流変化に基づいて断芯等の状態異常を検知する断芯検知回路３と、スイッチ４とを示している。なお、本実施形態に係る断芯検知回路３は、ストップランプ１の状態異常を検知する場合に限られず、自動車に搭載されているヘッドランプや走行方向指示ランプなど他のランプの状態異常を検知する場合についても同様に適用可能である。また、自動車に搭載される電気負荷の状態異常を検知する目的であれば、ランプに限られずに広く適用可能である。
【００１９】
図１において、ストップランプ１は、例えば１２Ｖのバッテリーを用いた電源２から供給される電流によってブレーキ操作時に点灯させるためにランプである。また、電源２とストップランプ１とに直列に接続された断芯検知回路３はプリント配線板上に構成され、断芯検知ＩＣ３１と、ＣＰＵ３２と、検出抵抗Ｒとを含む電気部品が実装されている。
【００２０】
上記の断芯検知回路３において、電源２の出力は、スイッチ４とストップランプ１を介して断芯検知ＩＣ３１の端子３１ａに接続されている。このスイッチ４は、ストップランプ１の点灯時にＯＮとなり、ストップランプ１の消灯時にＯＦＦとなるように切り替え制御される。また、ストップランプ１は、その一端がスイッチ４に接続されるとともに、他端が断芯検知ＩＣ３１の端子３１ａに接続されている。また、断芯検知ＩＣ３１において、電源２側に設けられた端子３１ａと、接地されている側の端子３１ｂとの間には、検出抵抗Ｒが接続されている。図１の構成においては、ストップランプ１に供給されるランプ電流Ｉが検出抵抗Ｒを流れることになる。
【００２１】
一方、断芯検知ＩＣ３１にはコンパレータが内蔵されており、検出抵抗Ｒの電圧降下に対応して端子３１ａと端子３１ｂの間に発生する電位差がコンパレータへの入力電圧Ｖとなる。例えば、ストップランプ１に正常なランプ電流Ｉが流れているときは、入力電圧Ｖは抵抗Ｒの抵抗値によって定まる適正な電圧値となる。これに対し、ストップランプ１が断芯状態であるときは、ランプ電流Ｉが流れなくなるため、入力電圧Ｖはゼロになる。あるいは、電源２からストップランプ１を経由する電気系のいずれかの箇所でショートが発生すると、ランプ電流Ｉが増大して入力電圧Ｖが過大な電圧値となる。
【００２２】
そして、断芯検知ＩＣ３１のコンパレータでは、入力電圧Ｖを所定の閾値Ｖｔｈと大小を比較して検出信号Ｓｄを出力する。これにより、検出抵抗Ｒを流れるランプ電流Ｉの大小に応じて、検出信号ＳｄはＨｉｇｈ又はＬｏｗのいずれかの状態に変化することになる。ここで、断芯検知ＩＣ３１に対しては、電源電圧Ｖｃｃ（例えば、５Ｖ）が印加されており、この電源電圧Ｖｃｃに連動してコンパレータに対する閾値Ｖｔｈが定まることになる。
【００２３】
そして、上述のコンパレータの入力電圧Ｖと閾値Ｖｔｈとの関係がＶ＞Ｖｔｈとなるときは検出電圧Ｓｄ＝Ｌｏｗが出力され、Ｖ＜Ｖｔｈとなるときは検出電圧Ｓｄ＝Ｈｉｇｈが出力される。例えば、検出抵抗Ｒの抵抗値を適切に選択することにより、検出信号Ｓｄ＝Ｌｏｗのときは、ストップランプ１が正常なランプ電流Ｉが流れていると判断できる一方、検出信号Ｓｄ＝Ｈｉｇｈのときは、ストップランプ１が断芯状態となっていることを判断できる。
【００２４】
なお、断芯検知ＩＣ３１は、コンパレータに対する閾値Ｖｔｈを選択的に設定可能に構成してもよい。この場合、適切な閾値Ｖｔｈを選択して設定することにより、検出抵抗Ｒを流れるランプ電流Ｉと検出信号Ｓｄの対応関係を自在に調整できることになる。これにより、適切な閾値Ｖｔｈを選択して検出抵抗Ｒを流れるランプ電流Ｉの様々な状態をきめ細かく検知するように構成してもよい。例えば、ストップランプ１の動作状態として、正常な電流が流れている状態や断芯状態の検知を行うことに加え、異常電流が流れている状態やショート状態などの多様な状態検知を行うように構成してもよい。
【００２５】
図１において、断芯検知ＩＣ３１から出力された検出信号Ｓｄは、ＣＰＵ３２に出力される。ＣＰＵ３２は、検出信号Ｓｄを判別して適切な処理を実現するための制御信号を外部に送出する。例えば、検出信号Ｓｄに基づきストップランプ１が断芯状態であると判定された場合は、自動車内に警告表示を行うように制御することができる。
【００２６】
次に、断芯検知回路２の検出抵抗Ｒの構造について、図２及び図３を用いて説明する。本実施形態では、検出精度の向上を図るべく、従来のシャント抵抗に代えて皮膜固定抵抗器を検出抵抗Ｒとして採用している。図２及び図３は、断芯検知回路２に実装された皮膜固定抵抗器としての検出抵抗Ｒの構造図であり、それぞれ、図２に側面構造図を示し、図３に断面構造図を示す。
【００２７】
図２及び図３に示すように、本実施形態の検出抵抗Ｒは、内部に設けられた抵抗体４１の周囲を外装部４２で被覆した構造を有し、両端には抵抗体４１に接続されたリード線４３が形成されている。抵抗体４１としては、例えば、銅ニッケル合金が用いられる。検出抵抗Ｒは、大きなランプ電流Ｉによる電圧降下を抑えるべく、小さな抵抗値を確保できる抵抗体４１を用いる必要がある。検出抵抗Ｒの抵抗値は、例えば、０．１Ω程度に設定すればよい。
【００２８】
一方、検出抵抗Ｒの外装部４２としては、例えば、シリカ粉末をプレスにて成形し、これを焼成した皮膜が用いられる。外装部４２は、検出抵抗Ｒの周囲の温度や湿度による影響を軽減し得る材料で形成する必要がある。シリカ粉末の皮膜は、耐熱性及び耐湿性の面で良好な特性を備えており、外装部４２としての使用に好適である。また、外装部４２として、シリカ粉末に成形助剤として高分子樹脂を含有させた皮膜を用いることもできる。
【００２９】
図２及び図３においては、上記の材料よりなる検出抵抗Ｒを断芯検知回路３のプリント配線板Ｐ上に実装された状態を示している。すなわち、検出抵抗Ｒの両側のリード線４３を途中で折り曲げてプリント配線板Ｐを貫通させた状態で、リード線４３の２つの先端部がプリント配線板Ｐの裏側に半田付けにより固定されている。一方、検出抵抗Ｒの抵抗体４１及び外装部４２の部分は、プリント配線板Ｐの上部に接した状態で搭載されている。
【００３０】
上記の構造を持つ検出抵抗Ｒを用いて断芯検知回路２の高温高湿試験を実施した。その結果、温度と湿度を広範囲に変化させた場合の検出抵抗Ｒの抵抗値の変動を１％以内に抑えることが可能となり、断芯検知回路２の誤動作の発生を回避することができる。これは、本実施形態の検出抵抗Ｒの構造において、上述の外装部４２により抵抗体４１への水分の浸入が防止されるために抵抗値の安定化が図られたものである。従来のシャント抵抗を用いる場合は、針金上の金属材料が周囲の温度変化や湿度変化の影響を受けやすく抵抗値が不安定となるのに対し、本実施形態の構成は耐環境性の面で優れている。
【００３１】
また、検出抵抗Ｒに過電流を流したときのプリント配線板Ｐへの影響を確認したところ、過大な電流値により外装部４２が高温になって溶断を生じた場合であっても、プリント配線板Ｐの焦げや発火等は発生しなかった。これは、本実施形態の検出抵抗Ｒの構造において、抵抗体４１が外装部４２により覆われているので、プリント配線板Ｐへの熱の影響を軽減し得るためである。従来のシャント抵抗を用いる場合は、同様の電流値でもプリント配線板Ｐの焦げや発火の可能性があるのに対し、本実施形態の構成は安全性の面で優れている。
【００３２】
また、本実施形態に係る断芯検知回路２は、従来のシャント抵抗のように抵抗値を設定する場合の長さの微妙な調整を行う必要がない。すなわち、検出抵抗Ｒの抵抗体４１として用いる材料が定まると、その形状に基づき予め抵抗値を正確に設定することができる。よって、本実施形態の構成は、従来のシャント抵抗を用いる場合の煩雑な導体長の管理を不要にできるとともに、抵抗値のバラツキを軽減して検出精度の向上を図ることができる。
【００３３】
なお、本実施形態に係る断芯検知回路２の構成については、図１は一例であって、種々の変形例がある。図４は、本実施形態に係る断芯検知回路についての変形例の構成を示す図である。図４に示す変形例を図１と比較すると、電源２からストップランプ１に至る接続が異なるとともに、断芯検知回路３に、図１のスイッチ４に対応するスイッチ３３が含まれた構成となっている。
【００３４】
そして、図４に示すように、スイッチ３３は、その一端が電源２に接続され、他端が断芯検知ＩＣ３１の端子３１ａに接続されている。また、ストップランプ１は、その一端が断芯検知ＩＣ３１の端子３１ｂに接続され、他端が接地されている。以上の構成において、断芯検知回路３に含まれる検出抵抗Ｒ、断芯検知ＩＣ３１、ＣＰＵ３２の機能に関しては図１の場合と同様である。このように、図４に示す変形例を用いる場合であっても、基本的な動作、作用は図１の構成と共通である。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の断芯検知回路３は、検出抵抗Ｒの上記の構造に基づいて、湿度変化の影響を低減して検出精度の向上を図るとともに、溶断時の発熱による影響を低減して安全性の向上を図ることができる。特に、自動車内のように環境変動が大きく、高い安全性が要求される状況下で、本実施形態の断芯検知回路３は、高い信頼性を確保することができる。
【００３６】
また、本実施形態の検出抵抗Ｒを用いる場合には、導体長の微妙な調整による抵抗値の管理や、シャント抵抗をコの字型の形状に実装する場合の手間や、樹脂から形成されたセパレータなどによる倒れ防止対策などは、いずれも不要になる。よって、断芯検知回路３の部品点数を削減して小型化を可能にし、低コスト化を実現することが可能となる。
【００３７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、様々な変更を加えて適用可能である。例えば、上記の実施形態では、自動車用ランプの断芯等を防止するための断芯検知回路に対して本発明を適用する場合を説明したが、これに限られることなく、車両の電源に接続された各種の電気負荷に流れる電流の状態を検知するために車両に搭載される車両用電流検知回路に対して広く本発明を適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、自動車内で用いる電気負荷の電流を検知する際、抵抗体の周囲を被覆する外装部を備えた検出抵抗を用いるようにしたので、周囲環境が変動する状況下で高精度に検出を行うとともに発熱に起因する危険性を抑え、信頼性の高い車両用電流検知回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る断芯検知回路の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る断芯検知回路に実装された皮膜固定抵抗器としての検出抵抗の側面構造図である。
【図３】本実施形態に係る断芯検知回路に実装された皮膜固定抵抗器としての検出抵抗の断面構造図である。
【図４】本実施形態に係る断芯検知回路についての変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ストップランプ
２…電源
３…断芯検知回路
４…スイッチ
３１…断芯検知ＩＣ
３１ａ、３１ｂ…端子
３２…ＣＰＵ
３３…スイッチ
４１…抵抗体
４２…外装部
４３…リード線
Ｒ…検出抵抗
Ｖ…入力電圧
Ｉ…ランプ電流
Ｓｄ…検出信号
Ｖｔｈ…閾値
【図１】
2004074880.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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