過電流保護回路
【課題】１つのコンパレータで複数の電流レベルの判定を行うことが可能な過電流保護回路を実現する。
【解決手段】ｃｈ切替回路５０にて過電流検出を行うｃｈを選択すると共に、閾値切替回路６０にてｃｈ毎の複数の閾値を順番に設定していき、１つのコンパレータからなる比較回路７０によって、各ｃｈの電流検出を行う。このため、１つのコンパレータによって複数の電流レベルの判定を行うことが可能となる。したがって、数多くのコンパレータが必要なくなり、回路規模の増大を抑制できると共に、コスト増大を抑制することが可能となる。
【解決手段】ｃｈ切替回路５０にて過電流検出を行うｃｈを選択すると共に、閾値切替回路６０にてｃｈ毎の複数の閾値を順番に設定していき、１つのコンパレータからなる比較回路７０によって、各ｃｈの電流検出を行う。このため、１つのコンパレータによって複数の電流レベルの判定を行うことが可能となる。したがって、数多くのコンパレータが必要なくなり、回路規模の増大を抑制できると共に、コスト増大を抑制することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護回路に関するものであり、特に、車両の負荷に接続されたワイヤを過電流から保護するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、電線に接続された半導体スイッチに流れる電流値に比例した検出値の２乗電流値を演算し、その２乗電流値から得られた電線の温度上昇相当値と異常判定値とを比較して温度上昇相当値が異常判定値を超えると半導体スイッチを遮断する電源供給装置が提案されている。
【０００３】
この特許文献１の電源供給装置では、半導体スイッチでの熱変動に相当する熱流の時間による過渡的な熱変動は所定の論理式により表され、この論理式をデジタル演算にて計算するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、熱変動を所定の論理式に従ってデジタル回路で実現するためには、当該デジタル回路および周辺回路が必要となるため、半導体スイッチを保護する回路が複雑および煩雑になってしまう。
【０００６】
このため、本発明者らは、先に、前回取得した検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回取得した検出電流値に応じた所定数値を加減算回路により加算かつ減算し、加減算回路での計算結果が判定閾値を超えた場合に半導体スイッチをオフすることで、ワイヤを過電流から保護するようにした過電流保護回路について出願している（特願２０１０−４６９６７６）。
【０００７】
ところが、先に出願した過電流保護回路では、過電流レベルを９段階に分別し、荷電流レベルの判定のために８つのコンパレータを配置している。このため、高価なコンパレータが数多く必要になり、回路規模の増大を招き、引いてはコスト増大になる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、１つのコンパレータで複数の電流レベルの判定を行うことが可能な過電流保護回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれに流れる電流を電流検出手段（５０〜７０）で検出し、制御手段（３０）では、過電流レベル判定手段（３４ａ）により、電流検出手段（５０〜７０）で検出された検出電流値の過電流レベルを判定すると共に、加減算手段（３４ｂ）により、過電流レベル判定手段（３４ａ）での判定結果に基づいて、前回取得した検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回取得した検出電流値に応じた所定数値を加算かつ減算し、該加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第１判定閾値を超えた場合に負荷駆動手段（１０〜１５）を制御して該当する負荷（６ａ〜６ｆ）に流す電流を制限する。このような構成において、電流検出手段（５０〜７０）は、電流検出値を示す出力を発生させる少なくとも１つのコンパレータが備えられた比較回路（７０）と、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれが接続される出力端子（４ａ〜４ｆ）をチャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）として、各チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）の中から１つを選択し、コンパレータに対して、選択されたチャンネルに流れる電流に対応する電圧に切替えて入力するチャンネル切替回路（５０）と、チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）毎に複数の閾値を設定し、選択されたチャネルに設定されている複数の閾値を切替ながらコンパレータに対して入力する閾値切替回路（６０）とを有していることを特徴としている。
【００１０】
このように、検出電流値に応じた加算数値および減算数値を前回計算した結果に加算かつ減算するという動作を繰り返し、加減算合計値と第１判定閾値とを比較することにより、過電流を検出している。このように、加減算手段（３４ｂ）で前回の計算結果に対して所定数値を加算かつ減算または減算した結果と第１判定閾値とを比較する構成であるので、過電流保護回路を簡単な回路で実現することができる。
【００１１】
また、複数のチャンネルについて切替えながら過電流検出を実現することができる。すなわち、チャンネル切替回路（５０）にて過電流検出を行うチャンネルを選択すると共に、閾値切替回路（６０）にてチャンネル毎の複数の閾値を順番に設定していき、コンパレータからなる比較回路（７０）によって、各チャンネルの電流検出が行えるようにしている。このため、１つのコンパレータによって複数の電流レベルの判定を行うことが可能となる。したがって、数多くのコンパレータが必要なくなり、回路規模の増大を抑制できると共に、コスト増大を抑制することが可能となる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載したように、閾値切替回路（６０）は、異なる定電流を発生させる複数の定電流源（６１）と、複数の定電流源（６１）の中から選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続する第１スイッチ手段（６２）と、第１スイッチ手段（６２）に接続された複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）と、複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から第１スイッチ手段（６２）に接続された定電流源からの定電流が流される抵抗を選択する第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）とを有し、制御手段（３０）からの信号に基づいて、第１スイッチ手段（６２）を複数の定電流源（６１）の中から選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続させると共に、第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）にて複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から定電流が流される抵抗を切替えることで複数の閾値を切替ながらコンパレータに対して入力する構成とすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載したように、閾値切替回路（６０）をＤ／Ａコンバータ（６５）で構成し、制御手段（３０）からの信号に基づいて、複数の閾値を切替ながらコンパレータに対して入力する構成とすることもできる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）は、制御手段（３０）により負荷駆動手段（１０〜１５）がオフされた後も所定数値の加算および減算を継続し、制御手段（３０）は、第１判定閾値よりも小さい第２判定閾値を有し、加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第２判定閾値に達したときに負荷駆動手段（１０〜１５）をオンすることを特徴としている。
【００１５】
このようにすれば、負荷駆動手段（１０〜１５）がオフされたとしても、その後に負荷駆動手段（１０〜１５）を再びオンして負荷（６ａ〜６ｆ）の駆動を可能にすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）において加算される所定数値は、検出電流値の２乗に比例する予め算出された数値であることを特徴としている。
【００１７】
このように、検出電流値の２乗に比例する数値を予め所定数値として定めているので、アナログ的に検出電流値を２乗したり、デジタル的に検出電流値を２乗したりする変換回路を不要とすることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、負荷（６ａ〜６ｆ）は、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）を介して通電されるようになっており、加減算手段（３４ｂ）において減算される所定数値は、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）に応じた放熱値であり、当該放熱値は予め算出された変数であることを特徴としている。
【００１９】
これによると、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）の放熱値である変数を予め所定数値として定めているので、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）に電流が流れる際のワイヤ（８ａ〜８ｆ）の放熱値を算出する複雑な回路を不要とすることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）は、一定のサンプリング周期に従って計算を行うことを特徴としている。
【００２１】
これによると、積分回路をデジタル的に実現することができ、他用途で使用のマイクロコンピュータやＡＳＩＣ等と共通使用することができる。
【００２２】
なお、加減算手段（３４ｂ）における計算は、請求項８に記載の発明のように、マイクロコンピュータによるソフトウェアで行われても良いし、請求項９に記載の発明のように、ハードウェアのデジタル回路で行われるようにしても良い。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、制御手段（３０）は、電流検出手段（５０〜７０）と加減算手段（３４ｂ）とを複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に時分割制御するスケジューリング回路（３１）を備えていることを特徴としている。
【００２４】
このように、電流検出手段（５０〜７０）と加減算手段（３４ｂ）とを複数の負荷（６ａ〜６ｆ）で共通使用すると共に、電流検出手段（５０〜７０）と加減算手段（３４ｂ）とを複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に時分割制御するスケジューリング回路（３１）を備えているので、デジタル回路を安価に実現することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）は、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎の加減算手段（３４ｂ）の計算結果を、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に設けられた記憶領域に格納する記憶手段（３５ａ〜３５ｆ）を備えていることを特徴としている。
【００２６】
これによると、一つの負荷（６ａ〜６ｆ）における計算結果を記憶領域に残した状態で別の負荷（６ａ〜６ｆ）の計算を行うことができる。このため、加減算手段（３４ｂ）を複数の負荷（６ａ〜６ｆ）で共通使用する場合に特に有利である。
【００２７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過電流保護回路１の全体構成図である。
【図２】図１の一部詳細回路図である。
【図３】各所定数値選択回路にそれぞれ設定された加算数値と減算数値との一覧表を示した図である。
【図４】本実施形態に係る過電流遮断特性を示した図である。
【図５】負荷がヘッドランプの場合にヘッドランプに定常負荷電流が流れるときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。
【図６】負荷に断続的に負荷ショート（過電流）が流れたときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る過電流保護回路１の一部詳細回路図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る検出電流値（Ｉ）に対する加算値または減算値の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される過電流保護回路は、例えば車両に搭載されるものであり、ワイヤ（ワイヤハーネス）に接続された負荷に電源を供給する電源供給装置としての役割を果たすものである。また、過電流保護回路はワイヤに流れる過電流を検出し、負荷を保護する機能を備えている。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る過電流保護回路１の全体構成図である。この図に示されるように、過電流保護回路１は、複数の半導体スイッチ１０〜１５、入力回路２０、制御回路３０、ＥＥＰＲＯＭ４０、ｃｈ切替回路５０、閾値切替回路６０、比較回路７０を備えて構成されている。
【００３２】
過電流保護回路１には、電源端子２、複数の入力端子３ａ〜３ｆ、および複数の出力端子４ａ〜４ｆが備えられている。電源端子２は電源５に接続され、電源５からの電源供給に基づいて過電流保護回路１が作動する。この電源５からの電源供給は、各出力端子４ａ〜４ｆを介して複数の負荷６ａ〜６ｆそれぞれに行われている。
【００３３】
複数の入力端子３ａ〜３ｆは、各負荷６ａ〜６ｆのいずれかを駆動するための指令を入力回路２０を介して制御回路３０に入力するための端子であり、図１に示されるようにスイッチ７ａ〜７ｆが接続されている。各スイッチ７ａ〜７ｆがオンされると、例えば入力端子３ａ〜３ｃは電源電位とされ、例えば入力端子３ｄ〜３ｆはグランド電位とされる。
【００３４】
複数の出力端子４ａ〜４ｆには、ワイヤ８ａ〜８ｆを介して負荷６ａ〜６ｆがそれぞれ接続されている。したがって、各負荷６ａ〜６ｆは、ワイヤ８ａ〜８ｆを介してそれぞれ通電されるようになっている。各負荷６ａ〜６ｆとして、例えば、ランプ、モータ、ＬＥＤ、ホーン等が採用される。また、ワイヤ８ａ〜８ｆは、接続される負荷６ａ〜６ｆに応じてその径や材質が異なる。
【００３５】
なお、本明細書では、過電流保護回路１のうち負荷６ａ〜６ｆが接続される出力端子４ａ〜４ｆをそれぞれチャンネル（ｃｈ）と呼ぶ。本実施形態の場合、図１に示されるように出力端子４ａ〜４ｆを６個備えたものとしているため、過電流保護回路１は６個のチャンネルを持った構成となる。
【００３６】
複数の半導体スイッチ１０〜１５は、電源端子２と各出力端子４ａ〜４ｆとの間にそれぞれ接続されたスイッチング素子であり、各負荷６ａ〜６ｆをそれぞれ駆動する負荷駆動手段である。半導体スイッチ１０〜１５としては、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等が採用される。半導体スイッチ１０〜１５として例えばｎ型のＭＯＳＦＥＴを用いると、半導体スイッチ１０〜１５のドレインが電源端子２にそれぞれ接続され、ソースが各出力端子４ａ〜４ｆにそれぞれ接続される。また、半導体スイッチ１０〜１５のゲートは制御回路３０に接続される。また、各半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流される電流と対応する信号（以下、検出信号という）がｃｈ切替回路５０に入力される。例えば、半導体スイッチ１０〜１５にセンス素子を備えた構造とする場合、センス素子から流されるセンス電流が検出信号となる。また、半導体スイッチ１０〜１５のローサイド側にシャント抵抗が接続される構造とする場合、シャント抵抗のハイサイド側の電圧が検出信号となる。
【００３７】
入力回路２０は、各入力端子３ａ〜３ｆから入力される電位に応じた信号、つまり各スイッチ７ａ〜７ｆのオンオフ状態に対応する信号を制御回路３０に出力する。
【００３８】
制御回路３０は、入力回路２０から入力された信号に基づいて半導体スイッチ１０〜１５を駆動するもので、入力回路２０から入力された信号が負荷６ａ〜６ｆを駆動することを要求している場合には、半導体スイッチ１０〜１５をオンすることで負荷６ａ〜６ｆに対して電源供給を行う。また、制御回路３０は、ｃｈ切替回路５０や閾値切替回路６０に対して過電流検出を行うための制御信号を出力し、ｃｈ切替回路５０や閾値切替回路６０および比較回路７０に電流検出を行わせる。この電流検出の結果に基づき、過電流レベル判定を行うと共に過電流レベル判定の結果に基づいて所定の演算を行うことで過電流を検出し、過電流が検出されたときには、制御回路３０は半導体スイッチ１０〜１５を通じた負荷６ａ〜６ｆへの電源供給を制限し、ワイヤ８ａ〜８ｆに過電流が流れないようにすることでワイヤ焼損などから保護する。
【００３９】
ＥＥＰＲＯＭ４０は、過電流検出に用いる判定閾値や各出力端子４ａ〜４ｆに接続されたワイヤ８ａ〜８ｆの線種（径や材質）、負荷６ａ〜６ｆの種類、後述する所定数値等のデータが記憶されたいわゆるメモリである。ＥＥＰＲＯＭ４０は、自己が記憶したデータを制御回路３０に伝えており、制御回路３０は伝えられたデータを利用して過電流検出を行っている。
【００４０】
ｃｈ切替回路５０は、制御回路３０から出力される制御信号、具体的にはｃｈ切替信号に基づいて、半導体スイッチ１０〜１５のうちのどの検出信号を比較回路７０に入力するかの切替えを行う。
【００４１】
閾値切替回路６０は、制御回路３０からの制御信号、具体的にはｃｈ切替信号および閾値切替信号に基づいて閾値の切替を行う。閾値は、ｃｈ毎に複数個、例えば８個ずつ設定されているため、閾値切替回路６０は、ｃｈ切替信号に基づいて複数個のｃｈの中から選択対象となるｃｈに切り替えると共に、閾値切替信号に基づいて各ｃｈに設定されている複数個の閾値のうちのどの閾値を用いるかの切替えを行う。
【００４２】
比較回路７０は、コンパレータであり、この比較回路７０によってｃｈ切替回路５０を通じて送られてきた検出信号と閾値切替回路６０で切替えられた閾値とを大小比較し、その比較結果を電流検出の結果として制御回路３０に出力している。この比較結果に基づいて、制御回路３０は、所定の演算を行い、その演算結果を過電流の判定に用いる判定閾値と比較することで、過電流検出を行っている。
【００４３】
図２は、図１に示す過電流保護回路１の一部詳細回路図である。制御回路３０には、スケジューリング回路３１、線種毎閾値切替回路３２、ｃｈ毎閾値切替回路３３、加減算回路３４、複数のレジスタ３５ａ〜３５ｆ、比較回路３６および出力制御回路３７が備えられている。
【００４４】
スケジューリング回路３１は、制御回路３０に備えられた各種回路３２〜３７やｃｈ切替回路５０および閾値切替回路６０を複数の負荷６ａ〜６ｆ毎に時分割制御することで、複数のｃｈ１〜ｃｈ６で制御回路３０に備えられた各種回路３２〜３７やｃｈ切替回路５０および閾値切替回路６０を共通使用できるようにするための回路である。
【００４５】
図２に示されるように、スケジューリング回路３１は、一定のサンプリング周期（例えば０．１６ｍｓ）で信号を出力するように、フリップフロップ３１ａを備えて構成されている。このような構成により、フリップフロップ３１ａの出力に１を足して０．１６ｍｓ毎に信号を出力する。上述のように、本実施形態ではチャンネルは６個（ｃｈ１〜ｃｈ６）あるので、０．１６ｍｓ毎に０、１、…、５に対応した信号が出力され、５に対応した信号が出力されるとフリップフロップ３１ａがリセットされ、再び０に対応した信号が出力される。例えば、０に対応した信号がｃｈ１を示し、１に対応した信号がｃｈ２を示しているなど、０〜５に対応した信号にてｃｈ１〜ｃｈ６を示すことができる。
【００４６】
したがって、１ｍｓでｃｈ１からｃｈ６までを切り替える信号がスケジューリング回路３１から出力されることとなる。これにより、過電流保護回路１では、ｃｈ毎に過電流検出が行われる。例えば、ｃｈ切替回路５０は、各半導体スイッチ１０〜１５の検出信号が入力される各端子と比較回路７０との接続状態を切替えるスイッチ５１を備えており、スケジューリング回路３１が出力する信号をｃｈ切替信号として、このｃｈ切替信号に基づいてスイッチ５１が切替えられることで、各ｃｈの検出信号がサンプリング周期毎に順に比較回路７０に入力されるようにする。このため、比較回路７０では、ｃｈ毎にｃｈ切替回路５０を通じて入力される検出信号を閾値切替回路６０で設定される閾値と比較し、電流検出を行っている。
【００４７】
線種毎閾値切替回路３２は、スケジューリング回路３１からの信号に基づき、閾値切替回路６０に対して制御信号としてｃｈ切替信号を出力する。具体的には、ＥＥＰＲＯＭ４０から該当するｃｈ毎にワイヤ８ａ〜８ｆの線種などのデータを読み出し、閾値切替回路６０にて該当ｃｈに対応した閾値の設定を指示するためにｃｈ切替信号を出力する。
【００４８】
ｃｈ毎閾値切替回路３３は、ｃｈ毎に複数の閾値を設定してあるため、時分割制御によって閾値切替回路６０で複数の閾値が順番に設定されるように、閾値切替信号を出力する。上記したように、本実施形態の場合、例えばｃｈ毎に８個ずつ閾値を設定していることから、例えば０．１６ｍｓに設定されたサンプリング周期を閾値の数（８つ）で時分割した０．０２ｍｓ毎に閾値切替信号が出力されるようにしている。
【００４９】
例えば、閾値切替回路６０は、異なる定電流を生成する複数の定電流源６１と、複数の定電流源６１のどれを使用するかの切替えを行うアナログスイッチ（第１スイッチ手段）６２と、複数の閾値設定用抵抗６３ａ〜６３ｈおよび各閾値設定用抵抗６３ａ〜６３ｈに並列接続された複数のアナログスイッチ（第２スイッチ手段）６４ａ〜６４ｇにて構成されている。線種毎切替回路３２の出力するｃｈ切替信号によってアナログスイッチ６２が駆動されることで、複数の定電流源６１の中から各ｃｈのワイヤ８ａ〜８ｆの線種に応じたものが選択され、それによって生成される定電流が閾値設定用抵抗６３ａ〜６３ｈに流される。また、ｃｈ毎閾値切替回路３３の出力する閾値切替信号は、複数のアナログスイッチ６４ａ〜６４ｇのオンオフを制御するために用いられ、アナログスイッチ６４ａ〜６４ｇのオンオフを制御して比較回路７０の反転入力端子に入力される電圧値（つまり閾値）を調整することで閾値を切替える。例えば、時分割された閾値切替信号が入力される毎にアナログスイッチ６４ａ〜６４ｇが順番にオンされていくことで、閾値が切替えられるようにしている。
【００５０】
加減算回路３４は、過電流レベル判定部３４ａ、加減算制御部３４ｂ、加減算値テーブル記憶部３４ｃ、複数の読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆ、複数の書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆを備えている。
【００５１】
過電流レベル判定部３４ａは、比較回路７０による電流検出の結果として、ｃｈ切替回路５０を通じて入力された各ｃｈの検出信号（例えば、各ｃｈの電流相当電圧）と閾値切替回路６０で設定された閾値との比較結果を入力する。そして、過電流レベル判定部３４ａは、比較回路７０での比較結果に基づいて、電流閾値として設定されるＩＤ１〜ＩＤ８のどの大きさに相当する過電流レベルかを判定し、その結果を加減算制御部３４ｂに伝える。例えば、電流閾値ＩＤ１〜ＩＤ８は、閾値の値が順に大きくなるように設定（ＩＤ８＜ＩＤ７＜ＩＤ６＜・・・＜ＩＤ１）されている。そして、過電流レベル判定部３４ａは、検出信号がどの電流閾値を超えているか、つまりＩＤ１以上か、ＩＤ２〜１、ＩＤ３〜２、ＩＤ４〜３、ＩＤ５〜４、ＩＤ６〜５、ＩＤ７〜６、ＩＤ８〜７の間のいずれか、もしくはＩＤ８未満かについて、加減算制御部３４ｂに伝えている。
【００５２】
加減算制御部３４ｂは、過電流レベル判定部３４ａが判定した過電流レベルに対応した所定数値を加算かつ減算する回路である。加減算制御部３４ｂは複数の負荷６ａ〜６ｆそれぞれについて（つまりｃｈ１〜ｃｈ６について）、過電流レベルに応じた計算を行う。この加減算制御部３４ｂは、マイクロコンピュータによるソフトウェアによって加減算を行う構成であっても良いし、ハードウェアのデジタル回路によって加減算を行う構成であっても良い。
【００５３】
加減算値テーブル記憶部３４ｃは、ＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されてるデータを読み出すことにより、過電流レベルに対応した加算数値および減算数値の関係を示したテーブルを記憶している。このテーブルを利用して、加減算制御部３４ｂでの加算および減算の計算が行われる。
【００５４】
図３は、加減算値テーブル記憶部３４ｃに記憶されているテーブル、つまり過電流レベルと加算数値と減算数値との関係の一覧表を示した図である。この図の「Ｘ」は「ＩＤ５」の電流閾値を示し、ＩＤ５（Ｘ）の値はワイヤ８ａ〜８ｆの連続通電可能値、つまり負荷６ａ〜６ｆに対する連続通電可能値（連続通電許容電流値）を示している。また、「Ｙ」は「ＩＤ６」の電流閾値を示している。上述のように、電流閾値であるＩＤ５およびＩＤ６は可変値であるが、ＩＤ５は例えば８Ａ、ＩＤ６はＩＤ５の９５％で７．６Ａとすることができる。
【００５５】
ここで、加算数値は検出電流値の２乗に比例した値である。すなわち、電流値の２乗であるから、ジュール熱における発熱量に比例する値となる。ここでは、各検出電流範囲における検出電流値下限の２乗×１０を加算数値としている。また、減算数値はワイヤ８ａ〜８ｆの連続通電可能値の２乗に比例する値（ワイヤ８ａ〜８ｆに応じた放熱値）である。これら加算数値および減算数値は、予め算出された変数であり、ＥＥＰＲＯＭ４０を通じて加減算値テーブル記憶部３４ｃに記憶されている。なお、減算数値で「×１０」としているのは、ＩＤ５の２乗値の小数点第１位を固定小数点化してデジタル処理を簡単にできるようにするためである。
【００５６】
図３に示されるように、所定数値として、検出電流範囲に応じて加算数値と減算数値とが予め設定されている。加減算回路３４は、自分自身でｃｈ切替回路５０の切替状態や閾値切替回路６０でどの閾値が設定されているかを把握しており、例えば、過電流レベル判定部３４ａにてＩＤ３〜２の電流を判定した場合には、そのときの過電流検出対象となっているｃｈについて、ＩＤ３〜２のときの加算数値（９０００）および減算数値（ＩＤ５2×１０）が加減算される。
【００５７】
具体的には、図２に示される加減算制御部３４ｂは、過電流レベル判定部３４ａで前回判定された過電流レベルに応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回判定された過電流レベルに応じた所定数値を加算かつ減算している。過電流レベル判定部３４ａで前回判定された過電流レベルに応じた所定数値を用いた計算結果は、ｃｈ毎に後述するレジスタ３５ａ〜３５ｆにそれぞれ格納されている。したがって、加減算制御部３４ｂは、チャンネル毎に設けられた読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆにより各レジスタ３５ａ〜３５ｆに格納された前回計算値を読み出し、この前回計算値に今回計算した結果を加算かつ減算して今回計算値とし、この今回計算値をチャンネル毎に設けられた書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆにより各レジスタ３５ａ〜３５ｆに格納する。
【００５８】
上述のように、加算数値と減算数値とが予め設定されているので、加減算制御部３４ｂは、前回計算値＋（検出電流値の２乗に比例した値；加算数値）−（ワイヤ８ａ〜８ｆの連続通電可能値の２乗に比例した値；減算数値）という演算を行う。ＩＤ８未満の電流を検出した場合、加減算制御部３４ｂは０を加算してＩＤ５２×１０を減算することとなる。
【００５９】
ここで、各読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆおよび各書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆは、スケジューリング回路３１から入力される信号が各読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆおよび各書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆにそれぞれ設定されたｃｈに対応している場合、当該ｃｈに対応したレジスタ３５ａ〜３５ｆからのデータの読み出しやレジスタ３５ａ〜３５ｆへのデータの書き込みを行う。したがって、加減算回路３４は、一定のサンプリング周期に従ってｃｈ１からｃｈ６まで順番に計算を行うこととなる。
【００６０】
また、加減算制御部３４ｂは、制御回路３０により半導体スイッチ１０〜１５がオフされた後も所定数値の減算を継続して行う。具体的には、半導体スイッチ１０〜１５がオフされた後、過電流レベル判定部３４ａでＩＤ８未満の電流が検出されるため、図３に示されるように、加算数値が０および減算数値がＩＤ５2×１０の所定数値が選択される。したがって、加減算制御部３４ｂは０を加算し、かつ、ＩＤ５2×１０を減算する演算を行うことになるが、実質的にはＩＤ５2×１０を減算する演算を行うため、半導体スイッチ１０〜１５がオフされた後は、加減算制御部３４ｂは減算を継続することになる。そして、加減算後の演算結果が負の数になった場合は、温度定常状態になったとみなし演算結果を０にする。
【００６１】
図４は、加減算回路３４により得られる過電流遮断特性を示したものである。横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示している。ここで、一例として、ワイヤ８ａ〜８ｆは最大周囲温度を６０℃と想定しており、線種としてはＡＶＳ線またはＡＶＳＳ線の使用を想定している。ＡＶＳ線、ＡＶＳＳ線はその許容温度が８０℃で、発煙温度が１５０℃であり（ＪＡＳＯ）、したがって周囲温度６０℃においては、ワイヤ許容通電電流特性は例えば温度上昇ΔＴ＝２０℃となるように、またワイヤ発煙電流特性は例えば温度上昇ΔＴ＝９０℃となるようにすることができる。具体的に、ワイヤ許容通電電流特性は、本例での加減算値合計が３０００００〜６０００００（ワイヤ線径により異なる）に相当し、その加算合計値より後述する判定閾値を設定することで、過電流遮断特性をワイヤ許容通電電流特性に沿うようにしている。
【００６２】
本実施形態では、閾値切替回路６０により設定される閾値を８個としているため、過電流遮断特性は図４に示されるように８つの階段状となる。したがって、閾値切替回路６０により設定される閾値の数を増やしたり、あるいはＡＤ変換器を使用することにより、電流の分解能が向上して階段状の特性が滑らかになり、階段状の過電流遮断特性を曲線状のワイヤ許容通電電流特性に近づけることが可能である。このワイヤ許容通電電流特性は遮断したい熱容量特性に相当し、ワイヤ径や材質により異なる。
【００６３】
なお、本実施形態では、負荷定常領域（過電流遮断特性がワイヤ許容通電電流特性に沿っている）での使用としているが、発煙領域に適用することや、負荷定常領域と発煙領域との中間領域に適用することも当然可能である。
【００６４】
図２に示される複数のレジスタ３５ａ〜３５ｆは、複数の負荷６ａ〜６ｆ毎の加減算回路３４の計算結果を、複数の負荷６ａ〜６ｆ毎に設けられた記憶領域に格納する記憶手段である。このように、チャンネル毎にレジスタ３５ａ〜３５ｆを設けることで、一つの負荷６ａ〜６ｆにおける計算結果を対応するレジスタ３５ａ〜３５ｆに残した状態で別の負荷６ａ〜６ｆの計算を行うことができる。このため、加減算回路３４を複数の負荷６ａ〜６ｆで共通使用することが可能となる。
【００６５】
比較回路３６は、過電流か否かを判定するための判定閾値と加減算回路３４の計算結果とをチャンネル毎に比較する回路である。比較回路３６は、２つのセレクタ３６ａ、３６ｂとデジタル比較器３６ｃとを備えて構成されている。
【００６６】
セレクタ３６ａは、スケジューリング回路３１から入力される信号に従って、チャンネル毎に設定された過電流を示す判定閾値を出力する回路である。チャンネル毎の判定閾値は、ＥＥＰＲＯＭ４０に格納されている。また、セレクタ３６ｂは、スケジューリング回路３１から入力される信号に従って、各レジスタ３５ａ〜３５ｆに格納された計算結果をデジタル比較器３６ｃに入力する回路である。
【００６７】
デジタル比較器３６ｃは、セレクタ３６ｂから入力される加減算回路３４の計算結果がセレクタ３６ａから入力される第１判定閾値（ｃｈ１〜ｃｈ６用閾値）を超える場合、過電流が流れているとしてハイ信号を出力する。上述のように、セレクタ３６ａ、３６ｂはスケジューリング回路３１から入力された信号に従ってその信号が示すｃｈに対応した第１判定閾値や計算結果を出力している。したがって、デジタル比較器３６ｃは、ｃｈ１からｃｈ６まで順にチャンネル毎に設定された第１判定閾値と計算結果とを比較していく。
【００６８】
出力制御回路３７は、制御回路３０の出力部として機能するものであり、入力条件に基づいて半導体スイッチ１０〜１５を制御するための信号を出力する。入力条件とは、スイッチ７ａ〜７ｆのいずれかがオンされたことや、比較回路３６から過電流を検出したという比較結果が入力されたことを指す。すなわち、出力制御回路３７は、加減算回路３４の計算結果が第１判定閾値を超えた場合に比較回路３６からハイ信号を入力すると、過電流が検出されたｃｈの半導体スイッチ１０〜１５をオフもしくは半導体スイッチ１０〜１５が負荷６ａ〜６ｆに流す電流を制限する。これにより、過電流からワイヤ８ａ〜８ｆを保護する。
【００６９】
また、制御回路３０は、第１判定閾値よりも小さい第２判定閾値を有しており、加減算回路３４の計算結果が第２判定閾値に達したときに半導体スイッチ１０〜１５を再びオンする。これにより、ワイヤ８ａ〜８ｆに過電流が流れなくなったら、再び負荷６ａ〜６ｆが作動する。これにより、半導体スイッチ１０〜１５がオフされたとしても、一定時間後に半導体スイッチ１０〜１５が再びオンされるので、一旦遮断された負荷６ａ〜６ｆの駆動が可能になる。
【００７０】
なお、図２では、第１判定閾値と加減算合計値との比較をデジタル比較器３６ｃで行っているが、第２判定閾値と加減算合計値との比較についても図示しないデジタル比較器により行っている。以上が、本実施形態に係る過電流保護回路１の全体構成である。
【００７１】
次に、上記の過電流保護回路１の作動について、図５および図６を参照して説明する。図５は、負荷６ａ〜６ｆのうちの一つがヘッドランプの場合にヘッドランプに定常負荷電流が流れるときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。一方、図６は、負荷６ａ〜６ｆに負荷ショート電流（過電流）が流れたときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。
【００７２】
なお、図５および図６では、横軸は時間を示し、縦軸は加減算合計値または負荷電流を示している。また、図５および図６は、各チャンネルのうちの１つのチャンネルについての負荷電流を示している。
【００７３】
上述のように、チャンネルは６個あるが、以下では１つのチャンネル（ヘッドランプ）について負荷電流に対する過電流保護回路１の作動を述べる。スケジューリング回路３１により、一定のサンプリング周期でｃｈ１〜ｃｈ６が切り替えられるので、過電流保護回路１のｃｈ１〜ｃｈ６に対する作動は同じである。
【００７４】
まず、スイッチ７ａ〜７ｆが操作されて制御回路３０により所望の半導体スイッチ１０〜１５がオンされると、図５に示されるように、ラッシュ電流が流れる。これにより、比較回路７０の比較結果に基づいて過電流レベル判定部３４ａからラッシュ電流の値に応じた判定結果が加減算制御部３４ｂに出力され、加減算制御部３４ｂにより、検出された電流に応じた加算数値および減算数値を前回計算した結果に加減算する。
【００７５】
各レジスタ３５ａ〜３５ｆの計算結果には０が格納されているとすると、スイッチ７ａ〜７ｆがオンされたことによりラッシュ電流が流れ始めたので、０に対して加減算を行い、その結果をレジスタ３５ａ〜３５ｆに格納する。勿論、スイッチ７ａ〜７ｆがオンする前の状況によっては、前回計算結果が０ではない場合もあるが、その場合でもその値に対して加減算することになる。
【００７６】
ただし、図５に示されるように、ラッシュ電流は瞬間的に大電流が流れるが、急激に減少する。このため、過電流レベル判定部３４ａで判定される電流の値は時間の経過と共に、急激に小さくなる。このため、加算数値も小さくなるので、図５に示されるように、加減算合計値は、ラッシュ電流が流れた際に上昇するが、ラッシュ電流が流れ終わって電流が安定すると、加算数値よりも減算数値が大きくなるので、少しずつ減少していき、やがて０になる。
【００７７】
このような定常負荷電流が流れる場合、図５に示されるように、加減算合計値は第１判定閾値を超えないので、比較回路３６では過電流が流れていると判定されず、制御回路３０により半導体スイッチ１０〜１５がオフもしくは半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流す電流が制限されることもない。
【００７８】
一方、図６に示されるように、ワイヤ８ａ〜８ｆに過電流が流れた場合、ラッシュ電流のように大きな電流が流れてもすぐに電流値が小さくなる場合とは異なり、大きな電流が流れ続ける。このため、加減算合計値は過電流が流れ続ける間は上昇し続け、加減算合計値は第１判定閾値を超える。このため、制御回路３０は半導体スイッチ１０〜１５をオフする。
【００７９】
これにより、ワイヤ８ａ〜８ｆに電流が流れなくなるので、負荷電流は０になる。ここで、過電流レベル判定部３４ａはこの０の電流を検出し続け、加減算制御部３４ｂは検出した０の電流に応じた加算数値および減算数値を加減算することとなる。この場合、加算数値よりも減算数値のほうが大きいので、実質的には前回計算した結果を一定の減算数値で減算していくこととなる。
【００８０】
そして、前回計算した結果を減算した結果、加減算合計値が第２判定閾値に達すると、制御回路３０は半導体スイッチ１０〜１５を再びオンもしくは半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流す電流の制限を解除する。これにより、ワイヤ８ａ〜８ｆに再び電流が流れるが、この電流が過電流であると、加減算合計値は再び第１判定閾値を超えて半導体スイッチ１０〜１５がオフされる。
【００８１】
この後、上記と同様に、加減算合計値が第２判定閾値に達するので半導体スイッチ１０〜１５がオンされるが、ワイヤ８ａ〜８ｆには過電流が流れるので加減算合計値は第１判定閾値を超えて半導体スイッチ１０〜１５がオフもしくは半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流す電流が制限されるという動作が繰り返される。このようにして過電流を検出してワイヤ８ａ〜８ｆおよび負荷６ａ〜６ｆを保護する。このような動作が、一定のサンプリング周期でｃｈ毎に行われる。
【００８２】
なお、ここでは、第２判定閾値に達した場合に、上述のように再び半導体スイッチ１０〜１５をオンする動作（リトライ動作）を行うようにしているが、半導体スイッチ１０〜１５をオフのままとする動作（ラッチ動作）を行うこともできる。これらリトライ動作とラッチ動作とは、ＥＥＰＲＯＭ４０の記憶内容に応じて適宜選択可能にできる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態では、検出した電流に応じた加算数値および減算数値を前回計算した結果に加算かつ減算するという動作を繰り返し、加減算合計値と判定閾値とを比較することにより、過電流を検出している。このように、加減算回路３４で前回の計算結果に対して所定数値を加算かつ減算または減算した結果と第１判定閾値とを比較する構成であるので、過電流保護回路１を簡単な回路で実現することができる。
【００８４】
特に、本実施形態では、検出電流値の２乗に比例する数値を予め加算数値として定め、ワイヤ８ａ〜８ｆの放熱値である変数を予め減算数値として定めているので、アナログ的に検出電流値を２乗したり、デジタル的に検出電流値を２乗したりする変換回路やワイヤ８ａ〜８ｆに電流が流れる際のワイヤ８ａ〜８ｆの放熱値を算出する複雑な回路を不要とすることができる。したがって、過電流保護回路１を簡単な回路で実現することができる。
【００８５】
また、本実施形態では、スケジューリング回路３１を用いて、複数のチャンネルについて一定のサンプリング周期で過電流検出を行っているので、複数のチャンネルについて過電流検出を実現することができる。すなわち、ｃｈ切替回路５０にて過電流検出を行うｃｈを選択すると共に、閾値切替回路６０にてｃｈ毎の複数の閾値を順番に設定していき、１つのコンパレータからなる比較回路７０によって、各ｃｈの電流検出が行えるようにしている。このため、１つのコンパレータによって複数の電流レベルの判定を行うことが可能となる。したがって、数多くのコンパレータが必要なくなり、回路規模の増大を抑制できると共に、コスト増大を抑制することが可能となる。
【００８６】
さらに、加減算回路３４についても複数の負荷６ａ〜６ｆで共通使用できる。したがって、デジタル回路を安価に実現することも可能となる。
【００８７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、半導体スイッチ１０〜１５が「負荷駆動手段」に対応し、ｃｈ切替回路５０、閾値切替回路６０および比較回路７０が「電流検出手段」に対応する。さらに、制御回路３０が「制御手段」に対応し、過電流レベル判定部３４ａが「過電流レベル判定手段」に対応し、加減算制御部３４ｂが「加減算手段」に対応する。
【００８８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して閾値切替回路６０などの構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８９】
上記第１実施形態では、閾値切替回路６０による閾値の切替えがアナログスイッチ６２、６４ａ〜６４ｇなどを用いてアナログ的に行われるようにしているが、本実施形態ではデジタル的に行われるようにする。
【００９０】
図７は、本実施形態に係る過電流保護回路１の一部詳細回路図である。この図に示すように、本実施形態では、第１実施形態における線種毎閾値切替回路３２およびｃｈ毎閾値切替回路３３に代えて、線種・ｃｈ毎閾値切替回路３８を備えると共に、閾値切替回路６０をＤ／Ａコンバータ６５によって構成している点が第１実施形態と異なっている。
【００９１】
このような構成では、第１実施形態においてｃｈ毎閾値切替回路３３が出力していたｃｈ切替信号や線種毎閾値切替回路３２が出力していた閾値切替信号が線種・ｃｈ毎閾値切替回路３８を通じて出力されるようにする。これら各信号は、例えば８ｂｉｔ線を通じてＤ／Ａコンバータ６５に入力され、これら各信号に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ６５がどのｃｈの電流検出を行い、どの閾値とするかを設定することで、ｃｈ毎に電流検出が行えるようになっている。
【００９２】
なお、ここでは８ｂｉｔ線を用いてｃｈ切替信号や閾値切替信号を伝達しており、Ｄ／Ａコンバータ６５の分解能が各ｃｈの閾値を８段階に設定するようにしているが、Ｄ／Ａコンバータ６５の分解能をより高くすれば、より細かく閾値を設定できる。その場合、より多くのデータの伝達が行える信号線を用いればよい。
【００９３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して加減算制御手段３４ｂでの加減算に用いる加算数値や減算数値を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９４】
図８は、本実施形態にかかる加減算値テーブル記憶部３４ｃに記憶されているテーブル、つまり過電流レベルと加算数値と減算数値との関係の一覧表を示した図である。図８に示されるように、過電流検出回路３０で検出される検出電流値（Ｉ）がＩＤ１以上の場合には加算数値として「１２８」、減算数値として「−１」が設定され、過電流検出回路３０で検出される検出電流値がＩＤ２≦Ｉ＜ＩＤ１の場合には加算数値として「６４」、減算数値として「−１」が設定されている。同様に、過電流検出回路３０で検出される検出電流値がＩＤ３≦Ｉ＜ＩＤ２の場合には加算数値として「３２」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ４≦Ｉ＜ＩＤ３の場合には加算数値として「１６」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ５≦Ｉ＜ＩＤ４の場合には加算数値として「８」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ６≦Ｉ＜ＩＤ５の場合には加算数値として「４」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ７≦Ｉ＜ＩＤ６の場合には加算数値として「２」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ８≦Ｉ＜ＩＤ７の場合には加算数値として「１」、減算数値として「−１」が設定されている。さらに、過電流検出回路３０で検出される検出電流値がＩ＜ＩＤ８の場合には、加算数値として「０」、減算数値として「−１ｏｒ−２」が設定されている。
【００９５】
このような加減算の場合については、各チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）で共通の加算数値が採用されている。なお、過電流検出回路３０で検出される検出電流値（Ｉ）がＩＤ８以上であれば、減算数値として「−１」が設定されており、ＩＤ８未満であれば、減算数値として「−１ｏｒ−２］が設定されるようにしているが、こられの減算数値についてはＥＥＰＲＯＭ４０の設定によって変更可能である。勿論、ＩＤ８以上における他のレベルの減算数値についても、ＥＥＰＲＯＭ４０の設定によって変更可能である。
【００９６】
このような加減算値テーブルを用いて、加減算制御部３４ｂは、今回取得した検出電流値に応じた加減算数値を加減算する。
【００９７】
このような加減算値テーブルを用いた場合でも、基本的には、過電流保護回路１の作動は第１実施形態と同様であり、上述のように、過電流レベル判定部３４ａで検出される検出電流値の大きさに応じて、前回取得された検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して所定の加算数値の加算および所定の減算数値の減算を行うことで、過電流検出を行うことができる。
【００９８】
以上説明したような加減算値テーブルを用いる場合、電流しきい値や加減算数値の大きさを小さくでき、また、数を少なくできるので、取り扱うデータ量を少なくでき、ひいては回路規模を小さくできるという利点がある。
【００９９】
すなわち、第１実施形態では、図３に示されるように、各電流しきい値に応じた加算数値や減算数値が設定され、これらのデータがＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されていた。例えば図３に示される「３６０００」という加算数値を２進数で表現すると１６桁の数値で表される。このような大きな桁の数値がそれぞれ２進数で表現され、ＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されるので、取り扱うデータ量が多くなる。
【０１００】
これに対して、本実施形態では、加算数値は検出電流値の２乗に比例した値であるので、検出電流値を二乗すると、図８に示される加算数値が得られる。ＩＤ２〜ＩＤ７では、検出電流値は電流しきい値が大きくなる毎にルート２倍されていったので、検出電流値を二乗すると加算数値を２倍していくこととなる。したがって、図８に示されるように、２、４、８、…、１２８というように、電流しきい値の範囲に応じて加算数値が２倍されていく。
【０１０１】
検出電流値を得る算出式は各ワイヤ８ａ〜８ｆで共通しているので、加算数値も各ワイヤ８ａ〜８ｆで共通している。しかもその加算数値は大きくても３桁の数値であり、この数値が２進数で表現されることとなる。本実施形態に係る加算数値と第１実施形態の図３で示された加算数値を比較すると、明らかに本実施形態に係る加算数値が小さくなっている。このため、加算数値を２進数で表現したとしても、桁数が大きくならずに済み、第１実施形態に対して取り扱うデータ量を小さくすることができ、ひいては回路規模を小さくすることができる。
【０１０２】
したがって、本実施形態では、電流しきい値や加減算数値の大きさを小さくでき、また、数を少なくできるので、取り扱うデータ量を少なくでき、ひいては回路規模を小さくできるという利点がある。
【０１０３】
（他の実施形態）
上記実施形態に示された過電流保護回路１の回路構成は単なる一例であり、適宜変更することができる。例えば、過電流保護回路１に設けられるチャンネル数は６個に限られない。また、上記各実施形態では、１つのみのコンパレータを備えた比較回路７０によってすべてのｃｈの電流検出を行うようにしたが、少なくとも１つのコンパレータによって複数のｃｈの電流検出が行えるのであれば、本発明の効果を得ることができる。例えば、比較回路７０に２つのコンパレータが備えられ、各コンパレータに３つのｃｈの電流検出を行うような形態であっても良い。
【０１０４】
更に、上記実施形態では、過電流遮断特性をワイヤ許容通電電流特性に沿うように設定している。しかし、判定閾値、加減算数値、および検出電流値をパラメータとして変更あるいはＥＥＰＲＯＭ４０によって可変可能とすることで、過電流遮断特性をワイヤ発煙電流特性に沿わせても良い。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 過電保護出回路
６ａ〜６ｆ 負荷
８ａ〜８ｆ ワイヤ
１０〜１５ 半導体スイッチ
３０ 制御回路
３１ スケジューリング回路
３２ａ〜３２ｈ コンパレータ
３４ａ 過電流レベル判定部
３４ｂ 加減算制御部
３５ａ〜３５ｅ レジスタ
４０ ＥＥＰＲＯＭ
５０ ｃｈ切替回路
６０ 閾値切替回路
７０ 比較回路（コンパレータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護回路に関するものであり、特に、車両の負荷に接続されたワイヤを過電流から保護するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、電線に接続された半導体スイッチに流れる電流値に比例した検出値の２乗電流値を演算し、その２乗電流値から得られた電線の温度上昇相当値と異常判定値とを比較して温度上昇相当値が異常判定値を超えると半導体スイッチを遮断する電源供給装置が提案されている。
【０００３】
この特許文献１の電源供給装置では、半導体スイッチでの熱変動に相当する熱流の時間による過渡的な熱変動は所定の論理式により表され、この論理式をデジタル演算にて計算するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、熱変動を所定の論理式に従ってデジタル回路で実現するためには、当該デジタル回路および周辺回路が必要となるため、半導体スイッチを保護する回路が複雑および煩雑になってしまう。
【０００６】
このため、本発明者らは、先に、前回取得した検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回取得した検出電流値に応じた所定数値を加減算回路により加算かつ減算し、加減算回路での計算結果が判定閾値を超えた場合に半導体スイッチをオフすることで、ワイヤを過電流から保護するようにした過電流保護回路について出願している（特願２０１０−４６９６７６）。
【０００７】
ところが、先に出願した過電流保護回路では、過電流レベルを９段階に分別し、荷電流レベルの判定のために８つのコンパレータを配置している。このため、高価なコンパレータが数多く必要になり、回路規模の増大を招き、引いてはコスト増大になる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑み、１つのコンパレータで複数の電流レベルの判定を行うことが可能な過電流保護回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれに流れる電流を電流検出手段（５０〜７０）で検出し、制御手段（３０）では、過電流レベル判定手段（３４ａ）により、電流検出手段（５０〜７０）で検出された検出電流値の過電流レベルを判定すると共に、加減算手段（３４ｂ）により、過電流レベル判定手段（３４ａ）での判定結果に基づいて、前回取得した検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回取得した検出電流値に応じた所定数値を加算かつ減算し、該加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第１判定閾値を超えた場合に負荷駆動手段（１０〜１５）を制御して該当する負荷（６ａ〜６ｆ）に流す電流を制限する。このような構成において、電流検出手段（５０〜７０）は、電流検出値を示す出力を発生させる少なくとも１つのコンパレータが備えられた比較回路（７０）と、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれが接続される出力端子（４ａ〜４ｆ）をチャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）として、各チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）の中から１つを選択し、コンパレータに対して、選択されたチャンネルに流れる電流に対応する電圧に切替えて入力するチャンネル切替回路（５０）と、チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）毎に複数の閾値を設定し、選択されたチャネルに設定されている複数の閾値を切替ながらコンパレータに対して入力する閾値切替回路（６０）とを有していることを特徴としている。
【００１０】
このように、検出電流値に応じた加算数値および減算数値を前回計算した結果に加算かつ減算するという動作を繰り返し、加減算合計値と第１判定閾値とを比較することにより、過電流を検出している。このように、加減算手段（３４ｂ）で前回の計算結果に対して所定数値を加算かつ減算または減算した結果と第１判定閾値とを比較する構成であるので、過電流保護回路を簡単な回路で実現することができる。
【００１１】
また、複数のチャンネルについて切替えながら過電流検出を実現することができる。すなわち、チャンネル切替回路（５０）にて過電流検出を行うチャンネルを選択すると共に、閾値切替回路（６０）にてチャンネル毎の複数の閾値を順番に設定していき、コンパレータからなる比較回路（７０）によって、各チャンネルの電流検出が行えるようにしている。このため、１つのコンパレータによって複数の電流レベルの判定を行うことが可能となる。したがって、数多くのコンパレータが必要なくなり、回路規模の増大を抑制できると共に、コスト増大を抑制することが可能となる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載したように、閾値切替回路（６０）は、異なる定電流を発生させる複数の定電流源（６１）と、複数の定電流源（６１）の中から選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続する第１スイッチ手段（６２）と、第１スイッチ手段（６２）に接続された複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）と、複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から第１スイッチ手段（６２）に接続された定電流源からの定電流が流される抵抗を選択する第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）とを有し、制御手段（３０）からの信号に基づいて、第１スイッチ手段（６２）を複数の定電流源（６１）の中から選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続させると共に、第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）にて複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から定電流が流される抵抗を切替えることで複数の閾値を切替ながらコンパレータに対して入力する構成とすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載したように、閾値切替回路（６０）をＤ／Ａコンバータ（６５）で構成し、制御手段（３０）からの信号に基づいて、複数の閾値を切替ながらコンパレータに対して入力する構成とすることもできる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）は、制御手段（３０）により負荷駆動手段（１０〜１５）がオフされた後も所定数値の加算および減算を継続し、制御手段（３０）は、第１判定閾値よりも小さい第２判定閾値を有し、加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第２判定閾値に達したときに負荷駆動手段（１０〜１５）をオンすることを特徴としている。
【００１５】
このようにすれば、負荷駆動手段（１０〜１５）がオフされたとしても、その後に負荷駆動手段（１０〜１５）を再びオンして負荷（６ａ〜６ｆ）の駆動を可能にすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）において加算される所定数値は、検出電流値の２乗に比例する予め算出された数値であることを特徴としている。
【００１７】
このように、検出電流値の２乗に比例する数値を予め所定数値として定めているので、アナログ的に検出電流値を２乗したり、デジタル的に検出電流値を２乗したりする変換回路を不要とすることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、負荷（６ａ〜６ｆ）は、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）を介して通電されるようになっており、加減算手段（３４ｂ）において減算される所定数値は、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）に応じた放熱値であり、当該放熱値は予め算出された変数であることを特徴としている。
【００１９】
これによると、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）の放熱値である変数を予め所定数値として定めているので、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）に電流が流れる際のワイヤ（８ａ〜８ｆ）の放熱値を算出する複雑な回路を不要とすることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）は、一定のサンプリング周期に従って計算を行うことを特徴としている。
【００２１】
これによると、積分回路をデジタル的に実現することができ、他用途で使用のマイクロコンピュータやＡＳＩＣ等と共通使用することができる。
【００２２】
なお、加減算手段（３４ｂ）における計算は、請求項８に記載の発明のように、マイクロコンピュータによるソフトウェアで行われても良いし、請求項９に記載の発明のように、ハードウェアのデジタル回路で行われるようにしても良い。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、制御手段（３０）は、電流検出手段（５０〜７０）と加減算手段（３４ｂ）とを複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に時分割制御するスケジューリング回路（３１）を備えていることを特徴としている。
【００２４】
このように、電流検出手段（５０〜７０）と加減算手段（３４ｂ）とを複数の負荷（６ａ〜６ｆ）で共通使用すると共に、電流検出手段（５０〜７０）と加減算手段（３４ｂ）とを複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に時分割制御するスケジューリング回路（３１）を備えているので、デジタル回路を安価に実現することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、加減算手段（３４ｂ）は、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎の加減算手段（３４ｂ）の計算結果を、複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に設けられた記憶領域に格納する記憶手段（３５ａ〜３５ｆ）を備えていることを特徴としている。
【００２６】
これによると、一つの負荷（６ａ〜６ｆ）における計算結果を記憶領域に残した状態で別の負荷（６ａ〜６ｆ）の計算を行うことができる。このため、加減算手段（３４ｂ）を複数の負荷（６ａ〜６ｆ）で共通使用する場合に特に有利である。
【００２７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過電流保護回路１の全体構成図である。
【図２】図１の一部詳細回路図である。
【図３】各所定数値選択回路にそれぞれ設定された加算数値と減算数値との一覧表を示した図である。
【図４】本実施形態に係る過電流遮断特性を示した図である。
【図５】負荷がヘッドランプの場合にヘッドランプに定常負荷電流が流れるときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。
【図６】負荷に断続的に負荷ショート（過電流）が流れたときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る過電流保護回路１の一部詳細回路図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る検出電流値（Ｉ）に対する加算値または減算値の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される過電流保護回路は、例えば車両に搭載されるものであり、ワイヤ（ワイヤハーネス）に接続された負荷に電源を供給する電源供給装置としての役割を果たすものである。また、過電流保護回路はワイヤに流れる過電流を検出し、負荷を保護する機能を備えている。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る過電流保護回路１の全体構成図である。この図に示されるように、過電流保護回路１は、複数の半導体スイッチ１０〜１５、入力回路２０、制御回路３０、ＥＥＰＲＯＭ４０、ｃｈ切替回路５０、閾値切替回路６０、比較回路７０を備えて構成されている。
【００３２】
過電流保護回路１には、電源端子２、複数の入力端子３ａ〜３ｆ、および複数の出力端子４ａ〜４ｆが備えられている。電源端子２は電源５に接続され、電源５からの電源供給に基づいて過電流保護回路１が作動する。この電源５からの電源供給は、各出力端子４ａ〜４ｆを介して複数の負荷６ａ〜６ｆそれぞれに行われている。
【００３３】
複数の入力端子３ａ〜３ｆは、各負荷６ａ〜６ｆのいずれかを駆動するための指令を入力回路２０を介して制御回路３０に入力するための端子であり、図１に示されるようにスイッチ７ａ〜７ｆが接続されている。各スイッチ７ａ〜７ｆがオンされると、例えば入力端子３ａ〜３ｃは電源電位とされ、例えば入力端子３ｄ〜３ｆはグランド電位とされる。
【００３４】
複数の出力端子４ａ〜４ｆには、ワイヤ８ａ〜８ｆを介して負荷６ａ〜６ｆがそれぞれ接続されている。したがって、各負荷６ａ〜６ｆは、ワイヤ８ａ〜８ｆを介してそれぞれ通電されるようになっている。各負荷６ａ〜６ｆとして、例えば、ランプ、モータ、ＬＥＤ、ホーン等が採用される。また、ワイヤ８ａ〜８ｆは、接続される負荷６ａ〜６ｆに応じてその径や材質が異なる。
【００３５】
なお、本明細書では、過電流保護回路１のうち負荷６ａ〜６ｆが接続される出力端子４ａ〜４ｆをそれぞれチャンネル（ｃｈ）と呼ぶ。本実施形態の場合、図１に示されるように出力端子４ａ〜４ｆを６個備えたものとしているため、過電流保護回路１は６個のチャンネルを持った構成となる。
【００３６】
複数の半導体スイッチ１０〜１５は、電源端子２と各出力端子４ａ〜４ｆとの間にそれぞれ接続されたスイッチング素子であり、各負荷６ａ〜６ｆをそれぞれ駆動する負荷駆動手段である。半導体スイッチ１０〜１５としては、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等が採用される。半導体スイッチ１０〜１５として例えばｎ型のＭＯＳＦＥＴを用いると、半導体スイッチ１０〜１５のドレインが電源端子２にそれぞれ接続され、ソースが各出力端子４ａ〜４ｆにそれぞれ接続される。また、半導体スイッチ１０〜１５のゲートは制御回路３０に接続される。また、各半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流される電流と対応する信号（以下、検出信号という）がｃｈ切替回路５０に入力される。例えば、半導体スイッチ１０〜１５にセンス素子を備えた構造とする場合、センス素子から流されるセンス電流が検出信号となる。また、半導体スイッチ１０〜１５のローサイド側にシャント抵抗が接続される構造とする場合、シャント抵抗のハイサイド側の電圧が検出信号となる。
【００３７】
入力回路２０は、各入力端子３ａ〜３ｆから入力される電位に応じた信号、つまり各スイッチ７ａ〜７ｆのオンオフ状態に対応する信号を制御回路３０に出力する。
【００３８】
制御回路３０は、入力回路２０から入力された信号に基づいて半導体スイッチ１０〜１５を駆動するもので、入力回路２０から入力された信号が負荷６ａ〜６ｆを駆動することを要求している場合には、半導体スイッチ１０〜１５をオンすることで負荷６ａ〜６ｆに対して電源供給を行う。また、制御回路３０は、ｃｈ切替回路５０や閾値切替回路６０に対して過電流検出を行うための制御信号を出力し、ｃｈ切替回路５０や閾値切替回路６０および比較回路７０に電流検出を行わせる。この電流検出の結果に基づき、過電流レベル判定を行うと共に過電流レベル判定の結果に基づいて所定の演算を行うことで過電流を検出し、過電流が検出されたときには、制御回路３０は半導体スイッチ１０〜１５を通じた負荷６ａ〜６ｆへの電源供給を制限し、ワイヤ８ａ〜８ｆに過電流が流れないようにすることでワイヤ焼損などから保護する。
【００３９】
ＥＥＰＲＯＭ４０は、過電流検出に用いる判定閾値や各出力端子４ａ〜４ｆに接続されたワイヤ８ａ〜８ｆの線種（径や材質）、負荷６ａ〜６ｆの種類、後述する所定数値等のデータが記憶されたいわゆるメモリである。ＥＥＰＲＯＭ４０は、自己が記憶したデータを制御回路３０に伝えており、制御回路３０は伝えられたデータを利用して過電流検出を行っている。
【００４０】
ｃｈ切替回路５０は、制御回路３０から出力される制御信号、具体的にはｃｈ切替信号に基づいて、半導体スイッチ１０〜１５のうちのどの検出信号を比較回路７０に入力するかの切替えを行う。
【００４１】
閾値切替回路６０は、制御回路３０からの制御信号、具体的にはｃｈ切替信号および閾値切替信号に基づいて閾値の切替を行う。閾値は、ｃｈ毎に複数個、例えば８個ずつ設定されているため、閾値切替回路６０は、ｃｈ切替信号に基づいて複数個のｃｈの中から選択対象となるｃｈに切り替えると共に、閾値切替信号に基づいて各ｃｈに設定されている複数個の閾値のうちのどの閾値を用いるかの切替えを行う。
【００４２】
比較回路７０は、コンパレータであり、この比較回路７０によってｃｈ切替回路５０を通じて送られてきた検出信号と閾値切替回路６０で切替えられた閾値とを大小比較し、その比較結果を電流検出の結果として制御回路３０に出力している。この比較結果に基づいて、制御回路３０は、所定の演算を行い、その演算結果を過電流の判定に用いる判定閾値と比較することで、過電流検出を行っている。
【００４３】
図２は、図１に示す過電流保護回路１の一部詳細回路図である。制御回路３０には、スケジューリング回路３１、線種毎閾値切替回路３２、ｃｈ毎閾値切替回路３３、加減算回路３４、複数のレジスタ３５ａ〜３５ｆ、比較回路３６および出力制御回路３７が備えられている。
【００４４】
スケジューリング回路３１は、制御回路３０に備えられた各種回路３２〜３７やｃｈ切替回路５０および閾値切替回路６０を複数の負荷６ａ〜６ｆ毎に時分割制御することで、複数のｃｈ１〜ｃｈ６で制御回路３０に備えられた各種回路３２〜３７やｃｈ切替回路５０および閾値切替回路６０を共通使用できるようにするための回路である。
【００４５】
図２に示されるように、スケジューリング回路３１は、一定のサンプリング周期（例えば０．１６ｍｓ）で信号を出力するように、フリップフロップ３１ａを備えて構成されている。このような構成により、フリップフロップ３１ａの出力に１を足して０．１６ｍｓ毎に信号を出力する。上述のように、本実施形態ではチャンネルは６個（ｃｈ１〜ｃｈ６）あるので、０．１６ｍｓ毎に０、１、…、５に対応した信号が出力され、５に対応した信号が出力されるとフリップフロップ３１ａがリセットされ、再び０に対応した信号が出力される。例えば、０に対応した信号がｃｈ１を示し、１に対応した信号がｃｈ２を示しているなど、０〜５に対応した信号にてｃｈ１〜ｃｈ６を示すことができる。
【００４６】
したがって、１ｍｓでｃｈ１からｃｈ６までを切り替える信号がスケジューリング回路３１から出力されることとなる。これにより、過電流保護回路１では、ｃｈ毎に過電流検出が行われる。例えば、ｃｈ切替回路５０は、各半導体スイッチ１０〜１５の検出信号が入力される各端子と比較回路７０との接続状態を切替えるスイッチ５１を備えており、スケジューリング回路３１が出力する信号をｃｈ切替信号として、このｃｈ切替信号に基づいてスイッチ５１が切替えられることで、各ｃｈの検出信号がサンプリング周期毎に順に比較回路７０に入力されるようにする。このため、比較回路７０では、ｃｈ毎にｃｈ切替回路５０を通じて入力される検出信号を閾値切替回路６０で設定される閾値と比較し、電流検出を行っている。
【００４７】
線種毎閾値切替回路３２は、スケジューリング回路３１からの信号に基づき、閾値切替回路６０に対して制御信号としてｃｈ切替信号を出力する。具体的には、ＥＥＰＲＯＭ４０から該当するｃｈ毎にワイヤ８ａ〜８ｆの線種などのデータを読み出し、閾値切替回路６０にて該当ｃｈに対応した閾値の設定を指示するためにｃｈ切替信号を出力する。
【００４８】
ｃｈ毎閾値切替回路３３は、ｃｈ毎に複数の閾値を設定してあるため、時分割制御によって閾値切替回路６０で複数の閾値が順番に設定されるように、閾値切替信号を出力する。上記したように、本実施形態の場合、例えばｃｈ毎に８個ずつ閾値を設定していることから、例えば０．１６ｍｓに設定されたサンプリング周期を閾値の数（８つ）で時分割した０．０２ｍｓ毎に閾値切替信号が出力されるようにしている。
【００４９】
例えば、閾値切替回路６０は、異なる定電流を生成する複数の定電流源６１と、複数の定電流源６１のどれを使用するかの切替えを行うアナログスイッチ（第１スイッチ手段）６２と、複数の閾値設定用抵抗６３ａ〜６３ｈおよび各閾値設定用抵抗６３ａ〜６３ｈに並列接続された複数のアナログスイッチ（第２スイッチ手段）６４ａ〜６４ｇにて構成されている。線種毎切替回路３２の出力するｃｈ切替信号によってアナログスイッチ６２が駆動されることで、複数の定電流源６１の中から各ｃｈのワイヤ８ａ〜８ｆの線種に応じたものが選択され、それによって生成される定電流が閾値設定用抵抗６３ａ〜６３ｈに流される。また、ｃｈ毎閾値切替回路３３の出力する閾値切替信号は、複数のアナログスイッチ６４ａ〜６４ｇのオンオフを制御するために用いられ、アナログスイッチ６４ａ〜６４ｇのオンオフを制御して比較回路７０の反転入力端子に入力される電圧値（つまり閾値）を調整することで閾値を切替える。例えば、時分割された閾値切替信号が入力される毎にアナログスイッチ６４ａ〜６４ｇが順番にオンされていくことで、閾値が切替えられるようにしている。
【００５０】
加減算回路３４は、過電流レベル判定部３４ａ、加減算制御部３４ｂ、加減算値テーブル記憶部３４ｃ、複数の読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆ、複数の書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆを備えている。
【００５１】
過電流レベル判定部３４ａは、比較回路７０による電流検出の結果として、ｃｈ切替回路５０を通じて入力された各ｃｈの検出信号（例えば、各ｃｈの電流相当電圧）と閾値切替回路６０で設定された閾値との比較結果を入力する。そして、過電流レベル判定部３４ａは、比較回路７０での比較結果に基づいて、電流閾値として設定されるＩＤ１〜ＩＤ８のどの大きさに相当する過電流レベルかを判定し、その結果を加減算制御部３４ｂに伝える。例えば、電流閾値ＩＤ１〜ＩＤ８は、閾値の値が順に大きくなるように設定（ＩＤ８＜ＩＤ７＜ＩＤ６＜・・・＜ＩＤ１）されている。そして、過電流レベル判定部３４ａは、検出信号がどの電流閾値を超えているか、つまりＩＤ１以上か、ＩＤ２〜１、ＩＤ３〜２、ＩＤ４〜３、ＩＤ５〜４、ＩＤ６〜５、ＩＤ７〜６、ＩＤ８〜７の間のいずれか、もしくはＩＤ８未満かについて、加減算制御部３４ｂに伝えている。
【００５２】
加減算制御部３４ｂは、過電流レベル判定部３４ａが判定した過電流レベルに対応した所定数値を加算かつ減算する回路である。加減算制御部３４ｂは複数の負荷６ａ〜６ｆそれぞれについて（つまりｃｈ１〜ｃｈ６について）、過電流レベルに応じた計算を行う。この加減算制御部３４ｂは、マイクロコンピュータによるソフトウェアによって加減算を行う構成であっても良いし、ハードウェアのデジタル回路によって加減算を行う構成であっても良い。
【００５３】
加減算値テーブル記憶部３４ｃは、ＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されてるデータを読み出すことにより、過電流レベルに対応した加算数値および減算数値の関係を示したテーブルを記憶している。このテーブルを利用して、加減算制御部３４ｂでの加算および減算の計算が行われる。
【００５４】
図３は、加減算値テーブル記憶部３４ｃに記憶されているテーブル、つまり過電流レベルと加算数値と減算数値との関係の一覧表を示した図である。この図の「Ｘ」は「ＩＤ５」の電流閾値を示し、ＩＤ５（Ｘ）の値はワイヤ８ａ〜８ｆの連続通電可能値、つまり負荷６ａ〜６ｆに対する連続通電可能値（連続通電許容電流値）を示している。また、「Ｙ」は「ＩＤ６」の電流閾値を示している。上述のように、電流閾値であるＩＤ５およびＩＤ６は可変値であるが、ＩＤ５は例えば８Ａ、ＩＤ６はＩＤ５の９５％で７．６Ａとすることができる。
【００５５】
ここで、加算数値は検出電流値の２乗に比例した値である。すなわち、電流値の２乗であるから、ジュール熱における発熱量に比例する値となる。ここでは、各検出電流範囲における検出電流値下限の２乗×１０を加算数値としている。また、減算数値はワイヤ８ａ〜８ｆの連続通電可能値の２乗に比例する値（ワイヤ８ａ〜８ｆに応じた放熱値）である。これら加算数値および減算数値は、予め算出された変数であり、ＥＥＰＲＯＭ４０を通じて加減算値テーブル記憶部３４ｃに記憶されている。なお、減算数値で「×１０」としているのは、ＩＤ５の２乗値の小数点第１位を固定小数点化してデジタル処理を簡単にできるようにするためである。
【００５６】
図３に示されるように、所定数値として、検出電流範囲に応じて加算数値と減算数値とが予め設定されている。加減算回路３４は、自分自身でｃｈ切替回路５０の切替状態や閾値切替回路６０でどの閾値が設定されているかを把握しており、例えば、過電流レベル判定部３４ａにてＩＤ３〜２の電流を判定した場合には、そのときの過電流検出対象となっているｃｈについて、ＩＤ３〜２のときの加算数値（９０００）および減算数値（ＩＤ５2×１０）が加減算される。
【００５７】
具体的には、図２に示される加減算制御部３４ｂは、過電流レベル判定部３４ａで前回判定された過電流レベルに応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回判定された過電流レベルに応じた所定数値を加算かつ減算している。過電流レベル判定部３４ａで前回判定された過電流レベルに応じた所定数値を用いた計算結果は、ｃｈ毎に後述するレジスタ３５ａ〜３５ｆにそれぞれ格納されている。したがって、加減算制御部３４ｂは、チャンネル毎に設けられた読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆにより各レジスタ３５ａ〜３５ｆに格納された前回計算値を読み出し、この前回計算値に今回計算した結果を加算かつ減算して今回計算値とし、この今回計算値をチャンネル毎に設けられた書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆにより各レジスタ３５ａ〜３５ｆに格納する。
【００５８】
上述のように、加算数値と減算数値とが予め設定されているので、加減算制御部３４ｂは、前回計算値＋（検出電流値の２乗に比例した値；加算数値）−（ワイヤ８ａ〜８ｆの連続通電可能値の２乗に比例した値；減算数値）という演算を行う。ＩＤ８未満の電流を検出した場合、加減算制御部３４ｂは０を加算してＩＤ５２×１０を減算することとなる。
【００５９】
ここで、各読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆおよび各書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆは、スケジューリング回路３１から入力される信号が各読み出し回路３４ｄａ〜３４ｄｆおよび各書き込み回路３４ｅａ〜３４ｅｆにそれぞれ設定されたｃｈに対応している場合、当該ｃｈに対応したレジスタ３５ａ〜３５ｆからのデータの読み出しやレジスタ３５ａ〜３５ｆへのデータの書き込みを行う。したがって、加減算回路３４は、一定のサンプリング周期に従ってｃｈ１からｃｈ６まで順番に計算を行うこととなる。
【００６０】
また、加減算制御部３４ｂは、制御回路３０により半導体スイッチ１０〜１５がオフされた後も所定数値の減算を継続して行う。具体的には、半導体スイッチ１０〜１５がオフされた後、過電流レベル判定部３４ａでＩＤ８未満の電流が検出されるため、図３に示されるように、加算数値が０および減算数値がＩＤ５2×１０の所定数値が選択される。したがって、加減算制御部３４ｂは０を加算し、かつ、ＩＤ５2×１０を減算する演算を行うことになるが、実質的にはＩＤ５2×１０を減算する演算を行うため、半導体スイッチ１０〜１５がオフされた後は、加減算制御部３４ｂは減算を継続することになる。そして、加減算後の演算結果が負の数になった場合は、温度定常状態になったとみなし演算結果を０にする。
【００６１】
図４は、加減算回路３４により得られる過電流遮断特性を示したものである。横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示している。ここで、一例として、ワイヤ８ａ〜８ｆは最大周囲温度を６０℃と想定しており、線種としてはＡＶＳ線またはＡＶＳＳ線の使用を想定している。ＡＶＳ線、ＡＶＳＳ線はその許容温度が８０℃で、発煙温度が１５０℃であり（ＪＡＳＯ）、したがって周囲温度６０℃においては、ワイヤ許容通電電流特性は例えば温度上昇ΔＴ＝２０℃となるように、またワイヤ発煙電流特性は例えば温度上昇ΔＴ＝９０℃となるようにすることができる。具体的に、ワイヤ許容通電電流特性は、本例での加減算値合計が３０００００〜６０００００（ワイヤ線径により異なる）に相当し、その加算合計値より後述する判定閾値を設定することで、過電流遮断特性をワイヤ許容通電電流特性に沿うようにしている。
【００６２】
本実施形態では、閾値切替回路６０により設定される閾値を８個としているため、過電流遮断特性は図４に示されるように８つの階段状となる。したがって、閾値切替回路６０により設定される閾値の数を増やしたり、あるいはＡＤ変換器を使用することにより、電流の分解能が向上して階段状の特性が滑らかになり、階段状の過電流遮断特性を曲線状のワイヤ許容通電電流特性に近づけることが可能である。このワイヤ許容通電電流特性は遮断したい熱容量特性に相当し、ワイヤ径や材質により異なる。
【００６３】
なお、本実施形態では、負荷定常領域（過電流遮断特性がワイヤ許容通電電流特性に沿っている）での使用としているが、発煙領域に適用することや、負荷定常領域と発煙領域との中間領域に適用することも当然可能である。
【００６４】
図２に示される複数のレジスタ３５ａ〜３５ｆは、複数の負荷６ａ〜６ｆ毎の加減算回路３４の計算結果を、複数の負荷６ａ〜６ｆ毎に設けられた記憶領域に格納する記憶手段である。このように、チャンネル毎にレジスタ３５ａ〜３５ｆを設けることで、一つの負荷６ａ〜６ｆにおける計算結果を対応するレジスタ３５ａ〜３５ｆに残した状態で別の負荷６ａ〜６ｆの計算を行うことができる。このため、加減算回路３４を複数の負荷６ａ〜６ｆで共通使用することが可能となる。
【００６５】
比較回路３６は、過電流か否かを判定するための判定閾値と加減算回路３４の計算結果とをチャンネル毎に比較する回路である。比較回路３６は、２つのセレクタ３６ａ、３６ｂとデジタル比較器３６ｃとを備えて構成されている。
【００６６】
セレクタ３６ａは、スケジューリング回路３１から入力される信号に従って、チャンネル毎に設定された過電流を示す判定閾値を出力する回路である。チャンネル毎の判定閾値は、ＥＥＰＲＯＭ４０に格納されている。また、セレクタ３６ｂは、スケジューリング回路３１から入力される信号に従って、各レジスタ３５ａ〜３５ｆに格納された計算結果をデジタル比較器３６ｃに入力する回路である。
【００６７】
デジタル比較器３６ｃは、セレクタ３６ｂから入力される加減算回路３４の計算結果がセレクタ３６ａから入力される第１判定閾値（ｃｈ１〜ｃｈ６用閾値）を超える場合、過電流が流れているとしてハイ信号を出力する。上述のように、セレクタ３６ａ、３６ｂはスケジューリング回路３１から入力された信号に従ってその信号が示すｃｈに対応した第１判定閾値や計算結果を出力している。したがって、デジタル比較器３６ｃは、ｃｈ１からｃｈ６まで順にチャンネル毎に設定された第１判定閾値と計算結果とを比較していく。
【００６８】
出力制御回路３７は、制御回路３０の出力部として機能するものであり、入力条件に基づいて半導体スイッチ１０〜１５を制御するための信号を出力する。入力条件とは、スイッチ７ａ〜７ｆのいずれかがオンされたことや、比較回路３６から過電流を検出したという比較結果が入力されたことを指す。すなわち、出力制御回路３７は、加減算回路３４の計算結果が第１判定閾値を超えた場合に比較回路３６からハイ信号を入力すると、過電流が検出されたｃｈの半導体スイッチ１０〜１５をオフもしくは半導体スイッチ１０〜１５が負荷６ａ〜６ｆに流す電流を制限する。これにより、過電流からワイヤ８ａ〜８ｆを保護する。
【００６９】
また、制御回路３０は、第１判定閾値よりも小さい第２判定閾値を有しており、加減算回路３４の計算結果が第２判定閾値に達したときに半導体スイッチ１０〜１５を再びオンする。これにより、ワイヤ８ａ〜８ｆに過電流が流れなくなったら、再び負荷６ａ〜６ｆが作動する。これにより、半導体スイッチ１０〜１５がオフされたとしても、一定時間後に半導体スイッチ１０〜１５が再びオンされるので、一旦遮断された負荷６ａ〜６ｆの駆動が可能になる。
【００７０】
なお、図２では、第１判定閾値と加減算合計値との比較をデジタル比較器３６ｃで行っているが、第２判定閾値と加減算合計値との比較についても図示しないデジタル比較器により行っている。以上が、本実施形態に係る過電流保護回路１の全体構成である。
【００７１】
次に、上記の過電流保護回路１の作動について、図５および図６を参照して説明する。図５は、負荷６ａ〜６ｆのうちの一つがヘッドランプの場合にヘッドランプに定常負荷電流が流れるときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。一方、図６は、負荷６ａ〜６ｆに負荷ショート電流（過電流）が流れたときの負荷電流と加減算合計値とを示した図である。
【００７２】
なお、図５および図６では、横軸は時間を示し、縦軸は加減算合計値または負荷電流を示している。また、図５および図６は、各チャンネルのうちの１つのチャンネルについての負荷電流を示している。
【００７３】
上述のように、チャンネルは６個あるが、以下では１つのチャンネル（ヘッドランプ）について負荷電流に対する過電流保護回路１の作動を述べる。スケジューリング回路３１により、一定のサンプリング周期でｃｈ１〜ｃｈ６が切り替えられるので、過電流保護回路１のｃｈ１〜ｃｈ６に対する作動は同じである。
【００７４】
まず、スイッチ７ａ〜７ｆが操作されて制御回路３０により所望の半導体スイッチ１０〜１５がオンされると、図５に示されるように、ラッシュ電流が流れる。これにより、比較回路７０の比較結果に基づいて過電流レベル判定部３４ａからラッシュ電流の値に応じた判定結果が加減算制御部３４ｂに出力され、加減算制御部３４ｂにより、検出された電流に応じた加算数値および減算数値を前回計算した結果に加減算する。
【００７５】
各レジスタ３５ａ〜３５ｆの計算結果には０が格納されているとすると、スイッチ７ａ〜７ｆがオンされたことによりラッシュ電流が流れ始めたので、０に対して加減算を行い、その結果をレジスタ３５ａ〜３５ｆに格納する。勿論、スイッチ７ａ〜７ｆがオンする前の状況によっては、前回計算結果が０ではない場合もあるが、その場合でもその値に対して加減算することになる。
【００７６】
ただし、図５に示されるように、ラッシュ電流は瞬間的に大電流が流れるが、急激に減少する。このため、過電流レベル判定部３４ａで判定される電流の値は時間の経過と共に、急激に小さくなる。このため、加算数値も小さくなるので、図５に示されるように、加減算合計値は、ラッシュ電流が流れた際に上昇するが、ラッシュ電流が流れ終わって電流が安定すると、加算数値よりも減算数値が大きくなるので、少しずつ減少していき、やがて０になる。
【００７７】
このような定常負荷電流が流れる場合、図５に示されるように、加減算合計値は第１判定閾値を超えないので、比較回路３６では過電流が流れていると判定されず、制御回路３０により半導体スイッチ１０〜１５がオフもしくは半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流す電流が制限されることもない。
【００７８】
一方、図６に示されるように、ワイヤ８ａ〜８ｆに過電流が流れた場合、ラッシュ電流のように大きな電流が流れてもすぐに電流値が小さくなる場合とは異なり、大きな電流が流れ続ける。このため、加減算合計値は過電流が流れ続ける間は上昇し続け、加減算合計値は第１判定閾値を超える。このため、制御回路３０は半導体スイッチ１０〜１５をオフする。
【００７９】
これにより、ワイヤ８ａ〜８ｆに電流が流れなくなるので、負荷電流は０になる。ここで、過電流レベル判定部３４ａはこの０の電流を検出し続け、加減算制御部３４ｂは検出した０の電流に応じた加算数値および減算数値を加減算することとなる。この場合、加算数値よりも減算数値のほうが大きいので、実質的には前回計算した結果を一定の減算数値で減算していくこととなる。
【００８０】
そして、前回計算した結果を減算した結果、加減算合計値が第２判定閾値に達すると、制御回路３０は半導体スイッチ１０〜１５を再びオンもしくは半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流す電流の制限を解除する。これにより、ワイヤ８ａ〜８ｆに再び電流が流れるが、この電流が過電流であると、加減算合計値は再び第１判定閾値を超えて半導体スイッチ１０〜１５がオフされる。
【００８１】
この後、上記と同様に、加減算合計値が第２判定閾値に達するので半導体スイッチ１０〜１５がオンされるが、ワイヤ８ａ〜８ｆには過電流が流れるので加減算合計値は第１判定閾値を超えて半導体スイッチ１０〜１５がオフもしくは半導体スイッチ１０〜１５を通じて負荷６ａ〜６ｆに流す電流が制限されるという動作が繰り返される。このようにして過電流を検出してワイヤ８ａ〜８ｆおよび負荷６ａ〜６ｆを保護する。このような動作が、一定のサンプリング周期でｃｈ毎に行われる。
【００８２】
なお、ここでは、第２判定閾値に達した場合に、上述のように再び半導体スイッチ１０〜１５をオンする動作（リトライ動作）を行うようにしているが、半導体スイッチ１０〜１５をオフのままとする動作（ラッチ動作）を行うこともできる。これらリトライ動作とラッチ動作とは、ＥＥＰＲＯＭ４０の記憶内容に応じて適宜選択可能にできる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態では、検出した電流に応じた加算数値および減算数値を前回計算した結果に加算かつ減算するという動作を繰り返し、加減算合計値と判定閾値とを比較することにより、過電流を検出している。このように、加減算回路３４で前回の計算結果に対して所定数値を加算かつ減算または減算した結果と第１判定閾値とを比較する構成であるので、過電流保護回路１を簡単な回路で実現することができる。
【００８４】
特に、本実施形態では、検出電流値の２乗に比例する数値を予め加算数値として定め、ワイヤ８ａ〜８ｆの放熱値である変数を予め減算数値として定めているので、アナログ的に検出電流値を２乗したり、デジタル的に検出電流値を２乗したりする変換回路やワイヤ８ａ〜８ｆに電流が流れる際のワイヤ８ａ〜８ｆの放熱値を算出する複雑な回路を不要とすることができる。したがって、過電流保護回路１を簡単な回路で実現することができる。
【００８５】
また、本実施形態では、スケジューリング回路３１を用いて、複数のチャンネルについて一定のサンプリング周期で過電流検出を行っているので、複数のチャンネルについて過電流検出を実現することができる。すなわち、ｃｈ切替回路５０にて過電流検出を行うｃｈを選択すると共に、閾値切替回路６０にてｃｈ毎の複数の閾値を順番に設定していき、１つのコンパレータからなる比較回路７０によって、各ｃｈの電流検出が行えるようにしている。このため、１つのコンパレータによって複数の電流レベルの判定を行うことが可能となる。したがって、数多くのコンパレータが必要なくなり、回路規模の増大を抑制できると共に、コスト増大を抑制することが可能となる。
【００８６】
さらに、加減算回路３４についても複数の負荷６ａ〜６ｆで共通使用できる。したがって、デジタル回路を安価に実現することも可能となる。
【００８７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、半導体スイッチ１０〜１５が「負荷駆動手段」に対応し、ｃｈ切替回路５０、閾値切替回路６０および比較回路７０が「電流検出手段」に対応する。さらに、制御回路３０が「制御手段」に対応し、過電流レベル判定部３４ａが「過電流レベル判定手段」に対応し、加減算制御部３４ｂが「加減算手段」に対応する。
【００８８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して閾値切替回路６０などの構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８９】
上記第１実施形態では、閾値切替回路６０による閾値の切替えがアナログスイッチ６２、６４ａ〜６４ｇなどを用いてアナログ的に行われるようにしているが、本実施形態ではデジタル的に行われるようにする。
【００９０】
図７は、本実施形態に係る過電流保護回路１の一部詳細回路図である。この図に示すように、本実施形態では、第１実施形態における線種毎閾値切替回路３２およびｃｈ毎閾値切替回路３３に代えて、線種・ｃｈ毎閾値切替回路３８を備えると共に、閾値切替回路６０をＤ／Ａコンバータ６５によって構成している点が第１実施形態と異なっている。
【００９１】
このような構成では、第１実施形態においてｃｈ毎閾値切替回路３３が出力していたｃｈ切替信号や線種毎閾値切替回路３２が出力していた閾値切替信号が線種・ｃｈ毎閾値切替回路３８を通じて出力されるようにする。これら各信号は、例えば８ｂｉｔ線を通じてＤ／Ａコンバータ６５に入力され、これら各信号に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ６５がどのｃｈの電流検出を行い、どの閾値とするかを設定することで、ｃｈ毎に電流検出が行えるようになっている。
【００９２】
なお、ここでは８ｂｉｔ線を用いてｃｈ切替信号や閾値切替信号を伝達しており、Ｄ／Ａコンバータ６５の分解能が各ｃｈの閾値を８段階に設定するようにしているが、Ｄ／Ａコンバータ６５の分解能をより高くすれば、より細かく閾値を設定できる。その場合、より多くのデータの伝達が行える信号線を用いればよい。
【００９３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して加減算制御手段３４ｂでの加減算に用いる加算数値や減算数値を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９４】
図８は、本実施形態にかかる加減算値テーブル記憶部３４ｃに記憶されているテーブル、つまり過電流レベルと加算数値と減算数値との関係の一覧表を示した図である。図８に示されるように、過電流検出回路３０で検出される検出電流値（Ｉ）がＩＤ１以上の場合には加算数値として「１２８」、減算数値として「−１」が設定され、過電流検出回路３０で検出される検出電流値がＩＤ２≦Ｉ＜ＩＤ１の場合には加算数値として「６４」、減算数値として「−１」が設定されている。同様に、過電流検出回路３０で検出される検出電流値がＩＤ３≦Ｉ＜ＩＤ２の場合には加算数値として「３２」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ４≦Ｉ＜ＩＤ３の場合には加算数値として「１６」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ５≦Ｉ＜ＩＤ４の場合には加算数値として「８」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ６≦Ｉ＜ＩＤ５の場合には加算数値として「４」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ７≦Ｉ＜ＩＤ６の場合には加算数値として「２」、減算数値として「−１」が設定され、ＩＤ８≦Ｉ＜ＩＤ７の場合には加算数値として「１」、減算数値として「−１」が設定されている。さらに、過電流検出回路３０で検出される検出電流値がＩ＜ＩＤ８の場合には、加算数値として「０」、減算数値として「−１ｏｒ−２」が設定されている。
【００９５】
このような加減算の場合については、各チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）で共通の加算数値が採用されている。なお、過電流検出回路３０で検出される検出電流値（Ｉ）がＩＤ８以上であれば、減算数値として「−１」が設定されており、ＩＤ８未満であれば、減算数値として「−１ｏｒ−２］が設定されるようにしているが、こられの減算数値についてはＥＥＰＲＯＭ４０の設定によって変更可能である。勿論、ＩＤ８以上における他のレベルの減算数値についても、ＥＥＰＲＯＭ４０の設定によって変更可能である。
【００９６】
このような加減算値テーブルを用いて、加減算制御部３４ｂは、今回取得した検出電流値に応じた加減算数値を加減算する。
【００９７】
このような加減算値テーブルを用いた場合でも、基本的には、過電流保護回路１の作動は第１実施形態と同様であり、上述のように、過電流レベル判定部３４ａで検出される検出電流値の大きさに応じて、前回取得された検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して所定の加算数値の加算および所定の減算数値の減算を行うことで、過電流検出を行うことができる。
【００９８】
以上説明したような加減算値テーブルを用いる場合、電流しきい値や加減算数値の大きさを小さくでき、また、数を少なくできるので、取り扱うデータ量を少なくでき、ひいては回路規模を小さくできるという利点がある。
【００９９】
すなわち、第１実施形態では、図３に示されるように、各電流しきい値に応じた加算数値や減算数値が設定され、これらのデータがＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されていた。例えば図３に示される「３６０００」という加算数値を２進数で表現すると１６桁の数値で表される。このような大きな桁の数値がそれぞれ２進数で表現され、ＥＥＰＲＯＭ４０に記憶されるので、取り扱うデータ量が多くなる。
【０１００】
これに対して、本実施形態では、加算数値は検出電流値の２乗に比例した値であるので、検出電流値を二乗すると、図８に示される加算数値が得られる。ＩＤ２〜ＩＤ７では、検出電流値は電流しきい値が大きくなる毎にルート２倍されていったので、検出電流値を二乗すると加算数値を２倍していくこととなる。したがって、図８に示されるように、２、４、８、…、１２８というように、電流しきい値の範囲に応じて加算数値が２倍されていく。
【０１０１】
検出電流値を得る算出式は各ワイヤ８ａ〜８ｆで共通しているので、加算数値も各ワイヤ８ａ〜８ｆで共通している。しかもその加算数値は大きくても３桁の数値であり、この数値が２進数で表現されることとなる。本実施形態に係る加算数値と第１実施形態の図３で示された加算数値を比較すると、明らかに本実施形態に係る加算数値が小さくなっている。このため、加算数値を２進数で表現したとしても、桁数が大きくならずに済み、第１実施形態に対して取り扱うデータ量を小さくすることができ、ひいては回路規模を小さくすることができる。
【０１０２】
したがって、本実施形態では、電流しきい値や加減算数値の大きさを小さくでき、また、数を少なくできるので、取り扱うデータ量を少なくでき、ひいては回路規模を小さくできるという利点がある。
【０１０３】
（他の実施形態）
上記実施形態に示された過電流保護回路１の回路構成は単なる一例であり、適宜変更することができる。例えば、過電流保護回路１に設けられるチャンネル数は６個に限られない。また、上記各実施形態では、１つのみのコンパレータを備えた比較回路７０によってすべてのｃｈの電流検出を行うようにしたが、少なくとも１つのコンパレータによって複数のｃｈの電流検出が行えるのであれば、本発明の効果を得ることができる。例えば、比較回路７０に２つのコンパレータが備えられ、各コンパレータに３つのｃｈの電流検出を行うような形態であっても良い。
【０１０４】
更に、上記実施形態では、過電流遮断特性をワイヤ許容通電電流特性に沿うように設定している。しかし、判定閾値、加減算数値、および検出電流値をパラメータとして変更あるいはＥＥＰＲＯＭ４０によって可変可能とすることで、過電流遮断特性をワイヤ発煙電流特性に沿わせても良い。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 過電保護出回路
６ａ〜６ｆ 負荷
８ａ〜８ｆ ワイヤ
１０〜１５ 半導体スイッチ
３０ 制御回路
３１ スケジューリング回路
３２ａ〜３２ｈ コンパレータ
３４ａ 過電流レベル判定部
３４ｂ 加減算制御部
３５ａ〜３５ｅ レジスタ
４０ ＥＥＰＲＯＭ
５０ ｃｈ切替回路
６０ 閾値切替回路
７０ 比較回路（コンパレータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の負荷（６ａ〜６ｆ）を駆動する負荷駆動手段（１０〜１５）と、
前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれに流れる電流を検出する電流検出手段（５０〜７０）と、
入力条件に従って前記負荷駆動手段（１０〜１５）をオン／オフ制御すると共に、前記電流検出手段（５０〜７０）で検出された検出電流値の過電流レベルを判定する過電流レベル判定手段（３４ａ）と、前記過電流レベル判定手段（３４ａ）での判定結果に基づいて検出電流値に応じた所定数値を加算かつ減算する加減算手段（３４ｂ）とを有する制御手段（３０）と、を備え、
前記制御手段（３０）は、前記加減算手段（３４ｂ）にて、前回取得した検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回取得した検出電流値に応じた所定数値を加算かつ減算すると共に、該加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第１判定閾値を超えた場合に前記負荷駆動手段（１０〜１５）を制御して該当する負荷（６ａ〜６ｆ）に流す電流を制限し、
前記電流検出手段（５０〜７０）は、前記電流検出値を示す出力を発生させる少なくとも１つのコンパレータが備えられた比較回路（７０）と、前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれが接続される出力端子（４ａ〜４ｆ）をチャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）として、各チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）の中から１つを選択し、前記コンパレータに対して、前記選択されたチャンネルに流れる電流に対応する電圧に切替えて入力するチャンネル切替回路（５０）と、前記チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）毎に複数の閾値を設定し、前記選択されたチャネルに設定されている前記複数の閾値を切替ながら前記コンパレータに対して入力する閾値切替回路（６０）とを有していることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
前記閾値切替回路（６０）は、
異なる定電流を発生させる複数の定電流源（６１）と、前記複数の定電流源（６１）の中から前記選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続する第１スイッチ手段（６２）と、
前記第１スイッチ手段（６２）に接続された複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）と、
前記複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から前記第１スイッチ手段（６２）に接続された前記定電流源からの定電流が流される抵抗を選択する第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）とを有し、
前記制御手段（３０）からの信号に基づいて、前記第１スイッチ手段（６２）を前記複数の定電流源（６１）の中から前記選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続させると共に、前記第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）にて前記複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から前記定電流が流される抵抗を切替えることで前記複数の閾値を切替ながら前記コンパレータに対して入力することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路。
【請求項３】
前記閾値切替回路（６０）は、Ｄ／Ａコンバータ（６５）であり、前記制御手段（３０）からの信号に基づいて、前記複数の閾値を切替ながら前記コンパレータに対して入力することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路。
【請求項４】
前記加減算手段（３４ｂ）は、前記制御手段（３０）により前記負荷駆動手段（１０〜１５）がオフされた後も前記所定数値の加算および減算を継続し、
前記制御手段（３０）は、前記第１判定閾値よりも小さい第２判定閾値を有し、前記加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第２判定閾値に達したときに前記負荷駆動手段（１０〜１５）をオンすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項５】
前記加減算手段（３４ｂ）において加算される所定数値は、前記検出電流値の２乗に比例する予め算出された数値であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項６】
前記負荷（６ａ〜６ｆ）は、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）を介して通電されるようになっており、
前記加減算手段（３４ｂ）において減算される所定数値は、前記ワイヤ（８ａ〜８ｆ）に応じた放熱値であり、当該放熱値は予め算出された変数であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項７】
前記加減算手段（３４ｂ）は、一定のサンプリング周期に従って計算を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項８】
前記加減算手段（３４ｂ）における計算は、マイクロコンピュータによるソフトウェアで行われることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項９】
前記加減算手段（３４ｂ）における計算は、ハードウェアのデジタル回路で行われることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項１０】
前記制御手段（３０）は、前記電流検出手段（５０〜７０）と前記加減算手段（３４ｂ）とを前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に時分割制御するスケジューリング回路（３１）を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項１１】
前記加減算手段（３４ｂ）は、前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎の前記加減算手段（３４ｂ）の計算結果を、前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に設けられた記憶領域に格納する記憶手段（３５ａ〜３５ｆ）を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の過電流保護回路。
【請求項１】
複数の負荷（６ａ〜６ｆ）を駆動する負荷駆動手段（１０〜１５）と、
前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれに流れる電流を検出する電流検出手段（５０〜７０）と、
入力条件に従って前記負荷駆動手段（１０〜１５）をオン／オフ制御すると共に、前記電流検出手段（５０〜７０）で検出された検出電流値の過電流レベルを判定する過電流レベル判定手段（３４ａ）と、前記過電流レベル判定手段（３４ａ）での判定結果に基づいて検出電流値に応じた所定数値を加算かつ減算する加減算手段（３４ｂ）とを有する制御手段（３０）と、を備え、
前記制御手段（３０）は、前記加減算手段（３４ｂ）にて、前回取得した検出電流値に応じた所定数値を用いた計算結果に対して今回取得した検出電流値に応じた所定数値を加算かつ減算すると共に、該加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第１判定閾値を超えた場合に前記負荷駆動手段（１０〜１５）を制御して該当する負荷（６ａ〜６ｆ）に流す電流を制限し、
前記電流検出手段（５０〜７０）は、前記電流検出値を示す出力を発生させる少なくとも１つのコンパレータが備えられた比較回路（７０）と、前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）それぞれが接続される出力端子（４ａ〜４ｆ）をチャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）として、各チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）の中から１つを選択し、前記コンパレータに対して、前記選択されたチャンネルに流れる電流に対応する電圧に切替えて入力するチャンネル切替回路（５０）と、前記チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ６）毎に複数の閾値を設定し、前記選択されたチャネルに設定されている前記複数の閾値を切替ながら前記コンパレータに対して入力する閾値切替回路（６０）とを有していることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
前記閾値切替回路（６０）は、
異なる定電流を発生させる複数の定電流源（６１）と、前記複数の定電流源（６１）の中から前記選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続する第１スイッチ手段（６２）と、
前記第１スイッチ手段（６２）に接続された複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）と、
前記複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から前記第１スイッチ手段（６２）に接続された前記定電流源からの定電流が流される抵抗を選択する第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）とを有し、
前記制御手段（３０）からの信号に基づいて、前記第１スイッチ手段（６２）を前記複数の定電流源（６１）の中から前記選択されたチャンネルに対応する定電流を発生させる定電流源に接続させると共に、前記第２スイッチ手段（６４ａ〜６４ｇ）にて前記複数の抵抗（６３ａ〜６３ｈ）の中から前記定電流が流される抵抗を切替えることで前記複数の閾値を切替ながら前記コンパレータに対して入力することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路。
【請求項３】
前記閾値切替回路（６０）は、Ｄ／Ａコンバータ（６５）であり、前記制御手段（３０）からの信号に基づいて、前記複数の閾値を切替ながら前記コンパレータに対して入力することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路。
【請求項４】
前記加減算手段（３４ｂ）は、前記制御手段（３０）により前記負荷駆動手段（１０〜１５）がオフされた後も前記所定数値の加算および減算を継続し、
前記制御手段（３０）は、前記第１判定閾値よりも小さい第２判定閾値を有し、前記加減算手段（３４ｂ）の計算結果が第２判定閾値に達したときに前記負荷駆動手段（１０〜１５）をオンすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項５】
前記加減算手段（３４ｂ）において加算される所定数値は、前記検出電流値の２乗に比例する予め算出された数値であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項６】
前記負荷（６ａ〜６ｆ）は、ワイヤ（８ａ〜８ｆ）を介して通電されるようになっており、
前記加減算手段（３４ｂ）において減算される所定数値は、前記ワイヤ（８ａ〜８ｆ）に応じた放熱値であり、当該放熱値は予め算出された変数であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項７】
前記加減算手段（３４ｂ）は、一定のサンプリング周期に従って計算を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項８】
前記加減算手段（３４ｂ）における計算は、マイクロコンピュータによるソフトウェアで行われることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項９】
前記加減算手段（３４ｂ）における計算は、ハードウェアのデジタル回路で行われることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項１０】
前記制御手段（３０）は、前記電流検出手段（５０〜７０）と前記加減算手段（３４ｂ）とを前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に時分割制御するスケジューリング回路（３１）を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項１１】
前記加減算手段（３４ｂ）は、前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎の前記加減算手段（３４ｂ）の計算結果を、前記複数の負荷（６ａ〜６ｆ）毎に設けられた記憶領域に格納する記憶手段（３５ａ〜３５ｆ）を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の過電流保護回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６２９７６（Ｐ２０１３−６２９７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００５７７（Ｐ２０１１−２００５７７）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３９０００１８１２）アンデン株式会社 (97)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（３９０００１８１２）アンデン株式会社 (97)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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