(57)【要約】      （修正有）【課題】ウィスカに起因する、短絡故障を効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供する。【解決手段】短絡故障防止装置は、基板３１内に実装されて隣接端子距離が基板３１内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子２と、短絡検出用素子２の検出結果に基づいて短絡を検出する検出手段と、検出手段が短絡を検出した場合に、基板に振動を付与する振動付与手段と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に実装されて隣接端子距離が前記基板内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子と、当該短絡検出用素子の検出結果に基づいて短絡を検出する検出手段と、前記検出手段が前記短絡を検出した場合に、前記基板に振動を付与する振動付与手段と、を含むことを特徴とする短絡故障防止装置。
【請求項２】
前記短絡検出用素子の含む隣接する端子を、前記基板内の隣接する導体と同じ材質とすることを特徴とする請求項１に記載の短絡故障防止装置。
【請求項３】
前記隣接する導体の材質が複数種類存在する場合には、前記隣接する端子毎に当該複数種類の材質に対応させることを特徴とする請求項２に記載の短絡故障防止装置。
【請求項４】
ウィスカの所定限度を超えた成長を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて前記成長が検出された場合に、前記ウィスカが属する部品に振動を付与する前記振動付与ステップと、を含むことを特徴とする短絡故障防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）等の電子機器に適用して好適な短絡故障防止装置、短絡故障防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＥＣＵその他の電子機器内部の配線接続や、電子機器相互間の配線接続においては、メッキ面を有する端子と、リフローや手作業によるはんだ付け等の適宜の手段によるはんだが用いられている。一般にメッキやはんだは、一部の材質を除き、表面からヒゲ状の金属結晶が発生し成長する特性を有している。この金属結晶はウィスカと呼ばれるものであり、このウィスカが成長すると、端子間又は配線間の短絡故障を招き、機器の誤動作や故障を招くことが懸念される。
【０００３】
このウィスカは、周囲の温度や湿度等の環境や、はんだ内の残留応力、表面の酸化度合等の種々の条件により、発生するまでの時間や、成長する速度にバラツキがあり、経時的にどの程度の期間が経過すれば不具合が発生するかを予測することが一般に困難である。また、近年における、はんだの鉛フリー化に伴い、このウィスカは錫から針状に発生し成長しやすい傾向がある。このようなウィスカに起因する不具合を防止する試みとして、例えば以下の特許文献１に記載された技術が提案されている。
【０００４】
この従来技術においては、ウィスカが成長することが予測される箇所に、選択的に高電圧を付与可能なリレーを用いた回路を組み込んでおき、異常が発生した場合に、予測される箇所に高電圧を付与してウィスカを溶かして切断することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このような従来技術においては、ウィスカを除去するために、リレーシーケンスを用いた専用の回路が別途必要となるとともに、予測される箇所に高電位差を付与することによる他の電子部品への悪影響が懸念され、さらには、予測される箇所を事前に決定した上で、上述した回路を当初から組み込む必要が生じる。すなわち、上述した従来技術においては、より汎用性が高くコストアップを招かないウィスカに起因する不具合防止対策を提供することができていないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、ウィスカに起因する、隣接する端子や配線の短絡故障を効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題を解決するため、本発明による短絡故障防止装置は、
基板内に実装されて隣接端子距離が前記基板内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子と、
当該短絡検出用素子の検出結果に基づいて短絡を検出する検出手段と、
前記検出手段が前記短絡を検出した場合に、前記基板に振動を付与する振動付与手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
なお、上記課題を解決するため、
本発明に係る短絡故障防止方法は、
ウィスカの所定限度を超えた成長を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて前記成長が検出された場合に、前記ウィスカが属する部品に振動を付与する前記振動付与ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ウィスカに起因する、短絡故障を効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施例の短絡故障防止装置１の実施形態について示す模式図である。
【図２】実施例の短絡故障防止装置１のウィスカに起因する短絡を検出する短絡検出用素子２の端子配列態様の具体的形態を示す模式図である。
【図３】実施例の短絡故障防止装置１の短絡検出用素子２の直載ＥＣＵ３の基板３１内における具体的配置態様を示す模式図である。
【図４】実施例の短絡故障防止装置１のウィスカの発生成長態様と短絡の検出態様を示す模式図である。
【図５】本発明に係る実施例の短絡故障防止装置１の制御内容をフローチャートで示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１３】
図１に示すように、本発明に係る実施例の短絡故障防止装置１は、短絡検出用素子２と、図示しないエンジンに直載される直載ＥＣＵ３と、ＥＦＩＥＣＵ４（Electronic  Fuel  Injection  Electronic  Control  Unit）と、アクチュエータ５とから構成されるものである。直載ＥＣＵ３と、ＥＦＩＥＣＵ４とは例えばＣＡＮ（Controller  Area  Network）等の通信規格により相互に接続される。
【００１４】
直載ＥＣＵ３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびそれらを接続するデータバスから構成され、上述した短絡検出用素子２を含む閉回路をＡ／Ｗ設計上含んでおり、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下の処理を行って、短絡検出用素子２の隣接する端子間の短絡を検出する検出手段３ａを構成するものである。
【００１５】
ＥＦＩＥＣＵ４は、これも例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＮおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる所定の処理を行って、検出手段３ａが短絡を検出した場合に振動を発生する振動付与手段４ａを構成するものである。
【００１６】
アクチュエータ５はここでは、エンジンであり、図示しないシリンダブロック内に内蔵される複数のピストンを含み、これらのピストンは対応する複数のコネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結され、複数のコネクティングロッドはクランクシャフトに連結されている。
【００１７】
ＥＦＩＥＣＵ４の振動付与手段４ａは、シリンダブロックの頂部に位置するシリンダヘッドに内蔵されたインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブリフト量を制御し、バルブタイミングを制御する。さらに、振動付与手段４ａは、バルブタイミング及びバルブリフト量をノッキングが発生する所定値に変更する。典型的には所定値は、インテークバルブのバルブタイミングを通常の動作領域よりも遅角側に移行させた値であり、バルブリフト量を通常時の動作領域よりも小さくした値であって、ノッキング領域に属するものである。
【００１８】
なお、ノッキングとは、シリンダブロックとピストンとの間に構成される燃焼室において、スパークプラグの点火によらない燃焼が発生してエンジンが金属製の打撃音又は打撃的な振動を発生する現象全般を指す。
【００１９】
短絡検出用素子２は、図２に示すように、例えば絶縁性の合成樹脂により構成された筐体から左右方向に突出する複数の端子２１〜２４を含んでいる。なお、筐体内に内部回路は有していない。短絡検出用素子２は、図３に示すように、上述した直載ＥＣＵ３を構成するＥＣＵ基板３１（基板）の例えば、左下に配置する。
【００２０】
図３に示すようにＥＣＵ基板３１には、制御用素子３２〜３５が実装されている。本実施例においては、図２に示す、短絡検出用素子２の含む隣接する端子を、直載ＥＣＵ３（基板）内の隣接する導体、つまり制御用素子３２〜３５が含む端子と同じ材質とする。
【００２１】
また、図３に示した制御用素子３２〜３５が含む隣接する導体の材質が複数種類存在する場合には、図２に示す、短絡検出用素子２が含む隣接する端子毎（例えば端子２１と２２、及び、端子２３と２４）に複数種類の材質に対応させる。例えば、材質が材質Ａ、Ｂの二種類である場合には、端子２１、２２と材質Ａとし、端子２３、２４を材質Ｂとする。
【００２２】
さらに、本実施例では、図２に示す、短絡検出用素子２の端子２１と端子２２との間の距離、つまり、隣接端子距離ｄは、直載ＥＣＵ３のＥＣＵ基板３１内の隣接する導体相互間の最小間隔未満としている。すなわち、上述した制御用素子３２〜３５が含む隣接する端子の距離のうち最小値よりも隣接端子距離ｄを小さく設定している。
【００２３】
短絡検出用素子２は、図４左に示すように、端子の表面にウィスカWｈが発生し、図４中央に示すように成長し、さらに、図４右に示すように隣接する相手側の端子に到達する過程で、隣接する端子相互間をウィスカWｈが短絡した場合にオンを検出結果として出力するスイッチとして機能する。前述した直載ＥＣＵ３の検出手段３ａは、この短絡検出用素子２の検出結果がオンである場合に、短絡が発生したと検出する。
【００２４】
すなわち、本実施例の短絡故障防止装置１においては、ＥＣＵ基板３１内に実装されて隣接端子距離ｄがＥＣＵ基板３１内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子２と、短絡検出用素子２の検出結果に基づいて短絡を検出する検出手段３ａと、検出手段３ａが短絡を検出した場合に、ＥＣＵ基板３１に振動を付与する振動付与手段４ａと、を含んで構成される。
【００２５】
以上述べた制御内容を実現するＥＣＵの処理内容を、図５のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１において、検出手段３ａは、短絡検出用素子２の検出結果としての出力を検出し、ステップＳ２において、検出手段３ａは、出力がオンとなって短絡が発生したか否かを判定する。
【００２６】
ステップＳ２において否定と判定される場合には、ステップＳ１の手前に戻り、肯定と判定される場合には、ステップＳ３にすすむ。
【００２７】
ステップＳ３において、振動付与手段４ａは、アクチュエータ５に対してノッキングを発生させる動作指令を出力し、ステップＳ４において、アクチュエータ５がノッキングを発生させて、ＥＣＵ基板３１に振動を付与する。
【００２８】
ステップＳ１、Ｓ２において、ウィスカの所定限度を超えた成長を検出する検出ステップが実行され、ステップＳ３、Ｓ４において、ウィスカの所定限度を超えた成長が検出された場合に、ウィスカが属する部品つまりＥＣＵ基板３１に前記振動を付与する振動付与ステップが実行され、本発明の短絡故障防止方法が実行される。
【００２９】
以上述べた制御内容及び処理内容により実現される本実施例によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
【００３０】
すなわち、隣接端子距離ｄがＥＣＵ基板３１内の隣接する導体相互間の最小間隔未満である短絡検出用素子２をＥＣＵ基板３１内に実装して、直載ＥＣＵ３の検出手段３ａが短絡検出用素子２の検出結果に基づいてウィスカの発生及び成長に起因する端子相互間の短絡を検出することにより、ウィスカの所定限度を超えた成長をより正確に検出することができる。
【００３１】
つまり、ＥＣＵ基板３１内の制御用素子３２〜３５が含む隣接する端子相互間においても発生していると想定されるウィスカが、対向する端子に到達する前に、短絡検出用素子２の短絡に基づいて、ウィスカが所定限度を超えて成長していることを検出することができる。
【００３２】
この事前的かつ正確なウィスカの成長の検出に基づいて、振動付与手段４ａがエンジンのノッキング現象を利用して、ＥＣＵ基板３１に振動を付与し、この振動により、短絡検出用素子２及び制御用素子３２〜３５に発生している全てのウィスカを切損させ、落下させることができる。これにより、制御用素子３２〜３５においては、短絡による不具合をより効果的かつ確実に防止することができる。
【００３３】
また、短絡検出用素子２の含む隣接する端子を、ＥＣＵ基板３１内の隣接する導体と同じ材質とすることにより、短絡検出用素子２内でのウィスカの発生、成長度合を、制御用素子３２〜３５内のウィスカに近似させて、上述したウィスカが所定限度を超えて成長していることを検出するにあたっての精度をより高めることができる。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ基板３１内において隣接する導体の材質が複数種類存在する場合には、短絡検出用素子２の含む隣接する端子毎に複数種類の材質に対応させることによっても、上述したウィスカが所定限度を超えて成長していることを検出するにあたっての精度をより高めることができる。
【００３５】
また、本実施例においては、既存の振動源であるエンジンを利用するものとし、ウィスカを除去するためのリレーシーケンスを用いた専用回路を不要なものとし、ウィスカの発生が予測される箇所に高電位差を付与することも不要なものとして、他の電子部品への悪影響が発生することも防止できる。さらに本実施例においては、ウィスカの発生が予測される箇所を事前に決定する必要もないため、より汎用性が高くコストアップを招かない不具合防止対策を提供することができる。
【００３６】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００３７】
例えば、上述した実施例においては、振動源をエンジンとし、バルブリフト量やバルブタイミングの変更に基づくノッキングを用いているが、これに換えて、振動源をトランスミッションとし、シフト位置の適宜の変更に基づく変速ショックを用いることもできる。あるいは、エアコンのコンプレッサ等を振動源として用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、ウィスカに起因する、短絡故障の前兆となる事象を比較的軽微な構成の追加によって正確に検出して、ウィスカの成長に起因する短絡故障をより効果的に防止することができる短絡故障防止装置及び短絡故障防止方法を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。
【符号の説明】
【００３９】
１          短絡故障防止装置
２          短絡検出用素子
２１        端子（材質Ａ）
２２        端子（材質Ａ）
２３        端子（材質Ｂ）
２４        端子（材質Ｂ）
３          直載ＥＣＵ
３ａ        検出手段
３１        ＥＣＵ基板（基板）
３２〜３５  制御用素子
４          ＥＦＩＥＣＵ
４ａ        振動付与手段
５          アクチュエータ（エンジン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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