CN102007659B - 负载电路的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种负载电路的保护装置，具备：根据模拟温度运算式推测电线的温度的温度推测部；以及在由所述温度推测部推测的温度达到了所述电线的容许温度的情况下，切断开关部的切断控制部。通过在使用由所述定时器计时的经过时间、由所述电流检测部检测的所述电流、所述电线的热容以及导体电阻的所述电线的温度运算式中，在所述热容中代入比所述电线的热容小的模拟热容，并且在所述导体电阻中代入大于所述电线的导体电阻的模拟导体电阻，从而设定所述模拟温度运算式。

Description

负载电路的保护装置

技术领域

本发明涉及在负载电路中流过过电流而使电线、半导体开关等的温度上升时，立刻切断负载电路来保护电路的负载电路的保护装置。 

背景技术

搭载于车辆中的负载电路对阀、马达等负载供给电力。该负载电路具备电池、和设置在该电池与负载之间的半导体开关(MOSFET等)。电池、半导体开关、以及负载分别经由包括电线的导体而连接。在负载电路中，还设置有输出用于对半导体开关进行ON、OFF操作的驱动·停止信号的控制电路。通过该驱动·停止信号，切换负载的驱动、停止。 

在所述负载电路中，设置有熔丝。熔丝在负载中流过了过电流时，迅速切断电路，而保护负载、电线、半导体开关等(参照专利文献1)。 

图1是概略地示出以往的负载电路的说明图。负载101的电源侧端子经由ECU(汽车用电子控制设备)102、以及接线盒(J/B)103而与电池VB连接。 

在ECU102中，设置有多个MOSFET等半导体开关Tr1。半导体开关Tr1通过控制IC104对其ON、OFF进行控制。在各半导体开关Tr1的上游侧设置有熔丝F1。熔丝F1对比该熔丝F1下游侧的电线W101进行保护。换言之，电线W101具有可承受熔丝F1的切断电流的电线直径(剖面积)。进而，设置在熔丝F1的下游侧的半导体开关Tr1具有可承受熔丝F1的切断电流的特性。 

另外，在J/B103中，设置有熔丝F2。熔丝F2对比该熔丝F2下游侧的电线W102进行保护。换言之，电线W102具有可承受熔丝F2的切断电流的直径(剖面积)。 

此处，在作为负载101例如使用了阀的情况下，由于在阀ON时产生的冲击电流以及反复阀的ON、OFF而有可能使熔丝F1、F2劣化。因此，有时发生因长年使用而造成的熔丝F1、F2的劣化而引起的熔丝F1、F2的误切断。为了防止这样的故障，选定相对负载电流考虑了余量的熔丝。即，使用与通常相比切断电流稍微高的熔丝。其结果，需要使用适合于考虑了余量的熔丝的特性的电线、半导体开关等，使负载电路中使用的电线以及半导体开关难以实现小型化。 

专利文献1：日本特开2003-100196号公报 

发明内容

最近，要求使负载电路中使用的半导体开关以及电线尽可能小型化。另一方面，如上所述对熔丝考虑了用于防止因长年使用而造成的劣化而引起的误切断的余量，所以存在电线以及半导体开关难以小型化这样的缺点。 

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供一种负载电路的保护装置，通过使用模拟了熔丝的开关电路，可以实现半导体开关以及电线的小型化。 

本发明的第1方面提供一种负载电路的保护装置，其特征在于，具备：定时器，对经由电线而在负载中流过的电流的经过时间进行计时；电流检测部，对所述电流进行检测；开关部，对所述电流的供给、切断进行切换；温度推测部，基于模拟温度运算式推测所述电线的温度；以及切断控制部，在由所述温度推测部推测的温度达到了所述电线的容许温度的情况下，切断所述开关部，通过在使用由所述定时器计时的经过时间、由所述电流检测部检测的所述电流、所述电线的热容以及导体电阻的所述电线的温度运算式中，在所述热容中代入比所述电线的热容小的模拟热容，并且在所述导体电阻中代入比所述电线的导体电阻大的模拟导体电阻，从而设定所述模拟温度运算式。 

所述切断控制部在切断了所述开关部之后，由所述温度推测部推测的温度降低到周围温度以下的情况下，使所述开关部成为可连接状态。 

所述模拟导体电阻以及所述模拟热容被设定为，基于所述模拟温度运算式的所述电线的电流·切断时间特性低于直径比所述负载电路中使用的所述电线小的电线的电流·切断时间特性。 

所述模拟导体电阻以及所述模拟热容被设定为，基于所述模拟温度运算式的电流·切断时间特性处于保护所述电线的熔丝的最低的电流·切断时间特性与最高的电流·切断时间特性之间。 

本发明的第2方面提供一种负载电路的保护装置，其特征在于，具备：定时器，对经由电线而在负载中流过的电流的经过时间进行计时；电流检测部，对所述电流进行检测；第1温度运算部，基于第1模拟发热温度运算式以及第1模拟散热温度运算式，推测所述电线的温度；第2温度运算部，基于第2模拟发热温度运算式以及第2模拟散热温度运算式，推测所述电线的温度；过电流判定部，在由所述电流检测部检测的电流小于预先设定的规定的阈值电流、并且由所述第1温度运算部计算的推测温度达到了第1容许温度的情况下，判定为该检测电流是过电流，在由所述电流检测部检测的电流是所述阈值电流以上、并且由所述第2温度运算部计算的推测温度达到了第2容许温度的情况下，判定为该检测电流是过电流；以及切断控制部，在所述过电流判定部判定为该检测电流是过电流的情况下，切断开关部，通过在使用由所述定时器计时的经过时间、由所述电流检测部检测的所述电流、所述电线的热容以及导体电阻的所述电线的温度运算式中，在所述热容中代入第1模拟热容，从而设定所述第1模拟发热温度运算式以及所述第1模拟散热温度运算式，通过在所述电线的所述温度运算式中，在所述热容中代入第2模拟热容，从而设定所述第2模拟发热温度运算式以及所述第2模拟散热温度运算式，所述第1模拟热容以及所述第2模拟热容相互不同。 

所述切断控制部在切断了所述开关部之后，由所述第1温度运算部、以及所述第2温度运算部推测的电线温度降低至周围温度的情况下，使所述开关部成为可连接状态。 

所述第1模拟热容被设定为，基于所述第1模拟发热温度运算式以及第1模拟散热温度运算式的电流·切断时间特性处于保护所述电线的熔丝的最低的电流·切断时间特性与最高的电流·切断时间特性之间。 

所述第2模拟热容被设定为，基于所述第2模拟发热温度运算式以及第2模拟散热温度运算式的电流·切断时间特性低于所述负载电路中使用且流过所述电流的电子开关的电流·切断时间特性。 

所述第1模拟热容是小于所述电线的热容的值，所述第2模拟热容是小于所述第1模拟热容的值。 

所述第1容许温度低于所述第2容许温度。 

在所述第1以及第2方面的负载电路的保护装置中，所述电线的温度运算式是： 

T2＝T1+I1²rR{1-exp[-t/(C·R)]}...(1) 

T2＝T1+I2²rR{exp[-t/(C·R)]}...(2)。 

此处，式(1)是发热时的温度运算式，式(2)是散热时的温度运算式。在上式中，T1是周围温度[℃]、T2是电线的推测温度[℃]、I1、I2是通电电流[A]、r是电线导体电阻[Ω]、R是热电阻[℃/W]、C是热容[J/℃]、t是时间[sec]。 

在本发明的负载电路的保护装置中，在达到电线的实际的容许温度之前切断电路，而从过热中保护电线、半导体开关、负载等。另外，不会如以往的熔丝那样，由于冲击电流以及负载的ON、OFF的反复而产生劣化，无需在切断温度中引入余量，所以可以实现电线、半导体开关的小型化·轻量化。因此，可以发挥省油的效果。 

附图说明

图1是示出以往的负载电路的保护装置的结构的电路图。 

图2是示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的结构的电路图。 

图3是示出本发明的第一个实施方式的负载电路的保护装置的开 关电路的结构的框图。 

图4是示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图5是示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图6是示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图7是示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图8是示出本发明的第1实施方式的负载电路的保护装置的将导体电阻变更后的电流·切断时间特性的说明图。 

图9是示出本发明的第1实施方式的负载电路的保护装置的将导体电阻变更后的电流·切断时间特性的说明图。 

图10是示出本发明的第1实施方式的负载电路的保护装置的将热容变更后的电流·切断时间特性的说明图。 

图11是示出本发明的第1实施方式的负载电路的保护装置的将热容变更后的电流·切断时间特性的说明图。 

图12是示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的、由于发热引起的电线温度的计算、以及由于散热引起的电线温度的计算步骤的说明图，(a)示出电线温度的变化，(b)示出其状态。 

图13示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的、由于发热引起的电线温度的计算、以及由于散热引起的电线温度的计算步骤，(a)是示出电线温度的变化的特性图，(b)是示出其状态的说明图。 

图14示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的、由于发热引起的电线温度的计算、以及由于散热引起的电线温度的计算步骤，(a)是示出电线温度的变化的特性图，(b)是示出其状态的说明图。 

图15示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的、由 于发热引起的电线温度的计算、以及由于散热引起的电线温度的计算步骤，(a)是示出电线温度的变化的特性图，(b)是示出其状态的说明图。 

图16示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的、由于发热引起的电线温度的计算、以及由于散热引起的电线温度的计算步骤，(a)是示出电线温度的变化的特性图，(b)是示出其状态的说明图。 

图17示出本发明的一个实施方式的负载电路的保护装置的、由于发热引起的电线温度的计算、以及由于散热引起的电线温度的计算步骤，(a)是示出电线温度的变化的特性图，(b)是示出其状态的说明图。 

图18是示出本发明的第1实施方式的负载电路的保护装置的处理动作的流程图。 

图19是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的开关电路的结构的框图。 

图20是示出涉及本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的将电线的热容变更了的情况下的电线导体温度的特性的说明图。 

图21是示出涉及本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的将电线的热容变更了的情况下的电线导体温度的特性的说明图。 

图22是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图23是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图24是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图25是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图26是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图27是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图28是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图29是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的电流·切断时间特性的说明图。 

图30是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的处理动作的流程图。 

图31是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的第1温度运算手法的处理动作的流程图。 

图32是示出本发明的第2实施方式的负载电路的保护装置的第2温度运算手法的处理动作的流程图。 

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。图2是示出应用了本发明的一个实施方式的保护装置的负载电路的结构的电路图。 

图2所示的负载电路例如是对搭载于车辆中的阀、马达等负载11供给从电池VB(电源)输出的电力来控制各负载11的驱动、停止的电路。该负载电路具备汽车用电子控制单元(以下，ECU)12、以及接线盒(以下，J/B)13。 

ECU12具备多个MOSFET等电子开关(半导体开关)Tr1。各电子开关Tr1的一个端子与负载11连接，另一个端子经由电线W1而与J/B13连接。ECU12具备控制IC14。控制IC14对各电子开关Tr1的ON、OFF进行控制，由此对负载11的驱动、停止进行控制。 

J/B13具备多个连接电线W1与电池VB的开关电路16(在图中，用“IPS”表示)。开关电路16在控制部15的控制下动作。 

(第1实施方式) 

图3是示出本发明的第1实施方式的开关电路16的详细结构的框图。如图2所示，开关电路16具备：半导体继电器S1(开关部)； 对电线W1中流过的电流进行检测的电流计163；对流过电流的经过时间进行计时的定时器162；以及根据由电流计163检测的电流值、以及由定时器162计时的时间对半导体继电器S1的ON、OFF进行控制的控制电路161。 

控制电路(温度推测部、切断控制部)161根据后述手法(使用了模拟温度运算式的电线温度的推测手法)，推测电线W1的虚拟温度(不是实际的电线W1的温度，而是使用模拟温度运算式定义的温度)。进而，控制电路161在电线W1的虚拟温度达到了电线W1的容许温度(由于过热而冒烟的温度，例如150℃)时，使用电子开关S1切断电线W1中流过的电流，对电线W1以及设置在该电线W1的下游侧的各电子开关Tr1以及各负载11进行保护。 

以下，详细说明推测电线W1的温度的手法。以下所示的式(1)是示出发热时的电线温度的一般式。式(2)是示出散热时的电线温度的一般式。 

T2＝T1+I1²rR{1-exp[-t/(C·R)]}...(1) 

T2＝T1+I2²rR{exp[-t/(C·R)]}...(2) 

在式(1)、(2)中，T1是周围温度[℃]、T2是电线的推测温度[℃]、I1是通电电流[A]、r是电线的导体电阻[Ω]、R是热电阻[℃/W]、C是热容[J/℃]、t是时间[sec]。I2是推测电流，即是在电线从发热状态变化到散热状态的情况下，求出该刚要变更之前的电线温度与基于式(1)的刚刚变更之后的检测电流产生的饱和温度的差分温度ΔT，以该差分温度ΔT与周围温度T1之和为饱和温度的电流。另外，在考虑了设置电路的环境之后决定所述周围温度T1。或者，也可以设置温度计(省略图示)，将由该温度计检测的温度代入到周围温度T1中。进而，在式(2)所示的散热时的电线温度的计算中，周围温度T1有时被置换为散热时的电流产生的饱和温度(参照后述的模式5、6)。 

因此，通过在式(1)中代入周围温度T1、电流I1、时间t，可以求出发热时的电线W1的推测温度T2。通过在式(2)中代入周围温度T1、电流I2、时间t，可以求出散热时的电线W1的推测温度T2。 

如果在推测温度T2达到了规定的阈值温度的时刻切断开关电路16，则可以保护包括电线W1的负载电路整体。例如，在电线W1的容许温度是150℃的情况下，将阈值温度设定为50℃。在这样的设定中，在电线W1由于由过电流引起的发热而达到容许温度而冒烟之前，切断电路，所以可以保护包括电线W1的负载电路整体。因此，无需如以往的负载电路那样，在其上游侧设置熔丝。 

在本实施方式中，通过将阈值温度设定为电线的容许温度，并变更所述式(1)、式(2)所示的导体电阻r、以及热容C的值，而设定为在实质上比容许温度低的温度下切断电路。具体而言，在所述导体电阻r中代入比电线的实际的导体电阻大的值“r^*”(模拟导体电阻)，在热容C中代入比电线的实际的热容小的值“C^*”(模拟热容)。 

如果使用在所述式(1)、式(2)中，代入了模拟导体电阻r^*的运算式(模拟温度运算式)来计算电线温度T2，则在发热时计算出比实际的温度高的温度。以下，参照图8、图9所示的特性图对其进行说明。 

图8是示出对容许温度150℃的电线(以下，称为样品电线)连续通电了15[A]的电流时的、电线温度的变化的特性图。曲线s11是将式(1)所示的导体电阻r设为该样品电线的导体电阻r＝32.7[mΩ]的情况(使用了通常的导体电阻的情况)下的特性曲线。曲线s12是将式(1)所示的导体电阻r设为模拟导体电阻r^*＝114.45[mΩ]的情况下的特性曲线。 

如曲线s11所示，当在样品电线中流过15[A]的电流时，电线温度在108.78℃饱和。即，即使长时间持续流过15[A]的电流，电线温度也不会达到容许温度即150℃。相对于此，如曲线s12所示，如果根据使用了模拟导体电阻r^*的式(1)(模拟温度运算式)来推测电线温度(以下，将其称为“第1参照电线温度”)，则电线温度在318.22℃饱和，在经过了约20[sec]的时刻超过容许温度即150℃。 

由此，通过作为式(1)、(2)中使用的导体电阻r，使用模拟导体电阻r^*，求出比实际的电线温度高的第1参照电线温度。即，如 果使用在式(1)、(2)中代入了模拟导体电阻r^*的模拟温度运算式，则即使在实际上电线没有达到容许温度即150℃的情况下，第1参照电线温度也达到容许温度。因此，通过在该第1参照电线温度达到了容许温度时切断负载电路，可以保护电线以及电路构成要素。 

图9是示出对容许温度150℃的样品电线连续通电了50[A]的电流时的、电线温度的变化的特性图。曲线s13是将式(1)所示的导体电阻r设为该样品电线的导体电阻r＝32.7[mΩ]的情况下的特性曲线。曲线s14是将式(1)所示的导体电阻r设为模拟导体电阻r^*＝114.45[mΩ]的情况下的特性曲线。 

如曲线s13所示，当在样品电线中流过50[A]的电流时，电线温度在955.86℃饱和。另外，如曲线s14所示，使用模拟导体电阻r^*求出的第1参照电线温度在3283.0℃饱和。此处，在对曲线s13、s14进行对比时，可知曲线s13在从通电开始起经过了约5.25[sec]的时刻达到饱和温度150℃，曲线s14在从通电开始起经过了约1.4[sec]的时刻达到饱和温度150℃。 

由此，可知在持续流过超过样品电线的容许温度那样的大电流的情况下，第1参照电线温度与实际的电线温度相比更早地达到饱和温度150℃。 

因此，根据图8、图9所示的特性图，可知通过使用模拟导体电阻r^*，在流过超过电线的容许温度那样的大电流的情况下，可以立刻切断电路，并且在流过接近电线的容许温度的电流的情况下，可以在达到容许温度之前的较早的时刻切断电路。 

当使用在所述式(1)、式(2)中仅代入模拟热容C^*、或者代入模拟导体电阻r^*以及模拟热容C^*这双方而得到的运算式(模拟温度运算式)来计算电线温度T2时，可知在发热时，直到电线温度达到饱和温度为止的时间(饱和时间)比实际的饱和时间短。以下，作为其中的一个例子，参照图10、图11所示的特性图，对根据代入了模拟导体电阻r^*以及模拟热容C^*这双方的运算式计算的电线温度进行说明。 

图10是示出在容许温度150℃的电线(以下，称为样品电线)中连续流过了15[A]的电流时的、电线温度的变化的特性图。曲线s21是将式(1)所示的热容C设为该样品电线的热容C＝4.7047[J/℃]的情况下的特性曲线。曲线s22是将式(1)所示的热容C设为模拟热容C^*＝0.12[J/℃]的情况下的特性曲线。另外，将导体电阻设为所述模拟导体电阻r^*。 

如曲线s21所示，当在样品电线中流过15[A]的电流时，电线温度在318.22℃饱和。其与图8所示的曲线s12相同。相对于此，如曲线s22所示，如果使用模拟热容C^*来计算电线温度(以下，将其称为“第2参照电线温度”)，则饱和温度在318.22℃下与曲线s21相同，但直到达到饱和温度为止的时间(饱和时间)被缩短。即，在曲线s21中，从通电开始起经过约400[sec]而达到饱和温度318.22℃，在曲线s22中，从通电开始后大致瞬时达到饱和温度318.22℃。其结果，在曲线s21中，在从通电开始起经过了约70[sec]的时刻达到容许温度150℃，但在曲线s22中，在通电开始后大致瞬时达到容许温度150℃。 

由此，通过在式(1)、(2)中使用的导体电阻r以及热容C中使用模拟导体电阻r^*、以及模拟热容C^*，可以使直到第2参照电线温度达到通电电流的饱和温度而所需的时间提前。 

图11是示出在容许温度150℃的样品电线中连续流过了50[A]的电流时的电线温度的变化的特性图。曲线s23是将式(1)所示的热容C设为该样品电线的热容C＝4.7047[J/℃]的情况下的特性曲线，曲线s24是将式(1)所示的热容C设为模拟热容C^*＝0.12[J/℃]的情况下的特性曲线。另外，导体电阻使用所述模拟导体电阻r^*。 

如曲线s23所示，当在样品电线中流过50[A]的电流时，电线温度在3283.0℃饱和。相对于此，如曲线s24所示，如果使用模拟热容C^*来推测电线温度(第2参照电线温度)，则饱和温度在3283.0℃下与曲线s23相同，但直到达到饱和温度为止的时间被缩短。即，在曲线s23中，从通电开始起经过约200[sec]而达到饱和温度3283.0℃，在曲线s24中，在通电开始后大致瞬时达到饱和温度3283.0℃。 

进而，曲线s23、s24中的直到达到容许温度即150℃为止的时间都大致相同。因此，在流过大电流的情况下，与热容无关地电线温度大致瞬时达到容许温度。 

从上述可知，通过使式(1)、(2)的导体电阻r成为比实际的导体电阻大的模拟导体电阻r^*，使热容C成为比实际的热容小的模拟热容C^*而推测的第2参照电线温度在实际的电线温度低于容许温度的期间中达到容许温度，并且其到达时间比实际的电线温度短。换言之，根据式(1)、(2)制作使用了模拟导体电阻r^*、以及模拟热容C^*的模拟温度运算式，使用该模拟温度运算式来推测电线温度，如果在该温度成为电线的容许温度的情况下切断负载电路，则切断电线时的阈值温度成为比电线的容许温度低的温度。 

因此，在本实施方式中，使用在式(1)、(2)中代入了模拟导体电阻r^*、以及模拟热容C^*这双方的模拟温度运算式，求出由于发热引起的电线温度、以及由于散热引起的电线温度。然后，通过使用了模拟温度运算式的运算，在电线温度T2达到了电线的容许温度的情况下，切断半导体继电器S1来保护电路。即，通过使用了模拟温度运算式的运算，在电线温度T2达到了容许温度时，实际的电线温度比该温度T2低。因此，可以在电线温度达到容许温度(例如，150℃)之前，可靠地切断电路。 

以下，参照图4～图7，对通过使用模拟温度运算式来推测电线温度，可以实现电路保护的情况进行详细说明。 

图4所示的曲线s1是将容许温度设为150℃时的电流·切断时间特性。即，曲线s1表示使所述式(1)的左边的T2固定为150℃时的、右边的电流I1与经过时间t的关系。从曲线s1可知，在例如20[A]的电流流过了10秒钟时，电线温度没有达到150℃，但在90[A]的电流流过了10秒钟时，电线温度达到150℃。即，在电线中流过了曲线s1的内侧(在图中，左下侧)所示的电流时，电线温度不会达到容许温度即150℃。 

另外，曲线s2、s3是在容许温度被设为150℃的电线的上游侧设 置的、一般的规格的熔丝的电流·切断时间特性曲线，曲线s2示出最大值(MAX)、曲线s3示出最小值(MIN)。即，该熔丝在流过处于曲线s2与s3之间的区域中的值的电流时，进行切断(断开)而保护电路。因此，通过使用该熔丝，可以在电线的温度达到150℃之前的时刻可靠地切断电路。因此，当图1、图2所示的开关电路16具有处于曲线s2与s3之间的电流·切断时间特性时，就可以模拟以往的熔丝的特性。 

另外，曲线s4示出负载特性。曲线s4由于在比示出熔丝的电流·切断时间特性的曲线s2、s3靠近内侧(左下侧)而动作，所以熔丝不会由于通常动作时负载中流过的电流而被切断。 

图5是对图4追加了曲线s5的特性图。曲线s5示出将所述电线的导体电阻r变更为模拟导体电阻r^*，将电线的容许温度设为150℃时的电流·切断时间特性。具体而言，曲线s5示出从电线的实际的导体电阻r＝32.7[mΩ]变更为模拟导体电阻r^*＝114.45[mΩ]的情况下的电流·切断时间特性。如图所示，曲线s5具有在低电流区域中成为熔丝的电流·切断时间特性的最大值与最小值之间的区域的电流·切断时间特性。即，曲线s5成为在低电流区域中，通过曲线s2与s3之间的区域的曲线，具有模拟了熔丝的特性。 

图6是对图5追加了曲线s6的特性图。曲线s6示出除了向所述模拟导体电阻r^*的变更以外还将热容C变更为模拟热容C^*的情况、且将电线的容许温度设为150℃时的电流·切断时间特性。具体而言，曲线s6示出除了使用所述模拟导体电阻r^*以外从电线的实际的热容C＝4.7047[J/℃]变更为模拟热容C^*＝0.12[J/℃]的情况下的电流·切断时间特性。从图6的曲线s6可知，在使用了模拟导体电阻r^*、以及模拟热容C^*这双方的情况下，电流·切断时间特性具有成为熔丝的电流·切断时间特性的最大值与最小值之间的区域的电流·切断时间特性。即，曲线s6成为在所有电流区域中通过曲线s2与s3之间的区域的曲线，通过使用该电流·切断时间特性，可以得到模拟了以往的熔丝的特性。 

因此，在本实施方式的负载电路的保护装置中，通过使用将式(1)、(2)的导体电阻r、热容C分别变更为模拟导体电阻r^*、模拟热容C^*的模拟温度运算式来推测电线温度，可以按照模拟了熔丝的电流·切断时间特性来切断电路。 

图7示出由于开关电路16可以按照所述曲线s6所示的电流·切断时间特性来切断电路，所以可以使电线直径比以往更细径化的情况。即，通过使用具有曲线s6所示的电流·切断时间特性的开关电路16，可以从具有曲线s1所示的容许温度的电线，变更为具有例如如曲线s7所示的更低的容许温度的电线。即，在本实施方式的负载电路的保护装置中，通过使用具备与以往的熔丝等同的电流·切断时间特性的开关电路16，可以使电线直径细径化。 

接下来，使用图12～图17所示的模式1～6，对通过所述式(1)实现的发热时的电线温度的计算步骤、以及通过式(2)实现的散热时的电线温度的计算步骤进行说明。 

[模式1] 

图12(a)是示出在一定电流(40[A])下电线温度饱和并在之后电流被切断而散热的情况下的电线的温度变化的特性图。图12(b)是示出其状态的说明图。当前，设电线的初始温度是周围温度的T0(状态P1)。之后，当在电线中流过40[A]的电流时，电线温度从温度T0逐渐上升(状态P2)，在时刻t1达到电流40[A]的饱和温度T40max。即，如果在所述式(1)的右边的周围温度T1中代入T0，在电流I1中代入40[A]，在时间t中代入t1，则发热产生的电线的推测温度T2在图12(a)所示的曲线中上升而在时刻t1达到饱和温度T40max。 

接下来，在电流被切断了的情况下，逆运算在该切断时的电线温度T40max饱和的电流值I2(状态P3)。其结果，求解出电流值I2为40[A]。然后，在式(2)所示的T1中代入周围温度，进而代入所求出的电流值I2以及经过时间t，而求出散热产生的电线的推测温度T2(状态P4)。 

即，在电线中流过40[A]的电流而电线的温度达到了该电流40[A]的饱和温度T40max之后，切断了电流的情况下，在式(2)右边所示的电流I2中代入40[A]而求出散热时的电线温度。 

[模式2] 

图13(a)是示出在一定电流(40[A])下电线温度上升而在电线温度达到饱和温度T40max之前的过渡状态下电流被切断而散热的情况下的电线的温度变化的特性图。图13(b)是示出其状态的说明图。当前，设初始温度是周围温度的T0(状态P11)。之后，当在电线中流过40[A]的电流时，电线温度从温度T0逐渐上升(状态P12)。然后，在时刻tx切断了电流40[A]的通电的情况、即在达到40[A]的通电产生的饱和温度T40max之前电流被切断了的情况下，求出此时的发热产生的温度Tx，逆运算该温度Tx成为饱和温度的电流值I2(状态P13)。例如，在时刻tx下的电线温度Tx是流过了电流30[A]时的饱和温度T30max的情况下，通过在式(2)的右边的电流I2中代入30[A]，进而，在T1中代入周围温度，代入经过时间t，而求出散热产生的电线的推测温度T2(状态P14)。 

即，在流过40[A]的电流而电线温度达到40[A]的饱和温度T40max之前切断了电流的情况下，求出在切断了电流时的温度下饱和的电流，将该电流代入到式(2)右边中而求出散热的情况下的电线温度。 

[模式3] 

图14(a)是示出通过第1电流(例如30[A])而使电线温度达到饱和温度、进而通过比第1电流大的第2电流(例如40[A])而使电线温度达到饱和温度的情况下的电线的温度变化的特性图。图14(b)是示出其状态的说明图。当前，设初始温度是周围温度的T0(状态P21)。之后，当在电线中流过30[A]的电流时，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P22)，在时刻t1达到饱和温度T30max(状态P23)。 

在该状态下，电流变化到40[A]的情况下，逆运算假设为从当初 流过40[A]的电流而电线温度成为T30max的情况下的经过时间t3(状态P24)。然后，在式(1)的右边的电流I1中代入40[A]，并且在时间t中代入所述t3，求出直到成为时刻t2为止的推测温度T2(再次，状态P22)。然后，当成为时刻t2时，电线温度达到40[A]的饱和温度T40max(状态P25)。 

即，在流过30[A]的电流而电线温度达到30[A]的饱和温度T30max，之后，电流变化到40[A]的情况下，计算出假设为从当初流过40[A]的电流时的经过时间、即图14(a)所示的时间t3，将该时间t3代入到式(1)中而求出电线温度。 

[模式4] 

图15(a)是示出通过第1电流(例如30[A])而使电线温度上升达到该第1电流产生的饱和温度T30max之前被变更为比第1电流大的第2电流(例如40[A])而达到该第2电流的饱和温度T40max的情况下的电线的温度变化的特性图。图15(b)是示出其状态的说明图。当前，设初始温度是周围温度的T0(状态P31)。之后，当在电线中流过30[A]的电流时，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P32)。然后，在时刻tx电线温度成为Tx时电流变更为40[A]的情况下，逆运算假设为从当初流过40[A]的电流而电线温度成为Tx的情况下的经过时间t3(状态P33)。然后，在式(1)的右边的电流I1中代入40[A]，并且在时间t中代入所述t3，求出直到成为时刻t2为止的推测温度T2(再次，状态P32)。然后，当成为时刻t2时，电线温度达到40[A]的饱和温度T40max(状态P34)。 

即，在流过30[A]的电流而电线温度成为达到30[A]的饱和温度之前的温度Tx的时刻，电流变化到40[A]的情况下，计算出假设为从当初流过40[A]的电流时的经过时间、即图15(a)所示的时间t3，将该时间t3代入到式(1)中而求出电线温度。 

[模式5] 

图16(a)是示出通过第1电流(例如40[A])而使电线温度达到第1电流的饱和温度T40max、进而通过比第1电流小的第2电流 (例如30[A])而使电线温度降低至第2电流的饱和温度T30max的情况下的电线的温度变化的特性图。图16(b)是示出其状态的说明图。当前，设初始温度是周围温度的T0(状态P41)。之后，当在电线中流过40[A]的电流时，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P42)，在时刻t1达到饱和温度T40max(状态P43)。 

在该状态下，电流变化到30[A]的情况下，求出40[A]下的饱和温度T40max与30[A]下的饱和温度T30max的差分ΔT(ΔT＝T40max-T30max)，根据式(1)计算出在该差分温度ΔT下饱和的电流值I2(状态P44)。其结果，在例如成为I2＝7.5[A]的情况下，在式(2)的右边的I2中代入电流7.5[A]，在温度T1中代入30[A]下的饱和温度T30max而求出散热产生的电线的推测温度T2(状态P45)。之后，当经过时间t2时，电线温度达到流过了30[A]的电流时的饱和温度T30max(状态P46)。 

即，在流过40[A]的电流而使电线温度达到40[A]的饱和温度T40max，之后，电流变化到30[A]的情况下，求出各饱和温度和其差分温度ΔT，计算出在该差分温度ΔT下饱和的电流值I2，将该电流值I2和饱和温度T30max代入到式(2)中，从而求出电线温度。 

[模式6] 

图17(a)是示出在通过第1电流(例如40[A])而使电线温度上升而成为达到第1电流的饱和温度T40max之前的温度Tx时被变更为比第1电流小的第2电流(例如30[A])而使电线温度降低而达到第2电流的饱和温度T30max的情况下的电线的温度变化的特性图。图17(b)是示出其状态的说明图。当前，设初始温度是周围温度的T0(状态P51)。当在电线中流过40[A]的电流时，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P52)。然后，当在时刻tx电线温度成为Tx时电流被变更到30[A]时，求出温度Tx与流过了30[A]的电流时的饱和温度T30max的差分ΔT(ΔT＝Tx-T30max)，根据式(1)计算出在该差分温度ΔT下饱和的电流值I2(状态P53)。其结果，例如，在成为I2＝5[A]的情况下，在式(2)的右边的I2中代入电流5[A]， 在温度T1中代入30[A]下的饱和温度T30max而求出散热产生的电线的推测温度T2(状态P54)。之后，当经过时间t2时，电线温度达到30[A]通电时的饱和温度T30max(状态P55)。 

即，在流过40[A]的电流而使电线温度成为达到40[A]的饱和温度T40max之前的温度Tx的时刻，电流变化到30[A]的情况下，计算出温度Tx与30[A]通电时的饱和温度T30max的差分ΔT，计算出在该差分温度ΔT下饱和的电流值I2，将该电流值I2和饱和温度T30max代入到式(2)中，从而求出电线温度。 

接下来，参照图18所示的流程图，对本实施方式的负载电路的保护装置的处理动作进行说明。另外，按照规定的采样周期，反复执行图18所示的一连串的处理。 

首先，图3所示的开关电路16的控制电路161通过步骤S11的处理，判定通过电流计163是否检测到电流。即，判定在图2所示的负载11中是否流过了电流。然后，在判定为流过电流的情况下(在步骤S11中“是”)，使处理转移到步骤S12，在没有判定为流过电流的情况下(在步骤S11中“否”)，使处理转移到步骤S14。 

在步骤S12中，控制电路161判定当前的电流的目标温度(当前的电流持续流过了的情况下的饱和温度)是否为当前的推测温度(上次采样时的推测温度)以上。然后，在判定为目标温度是当前的推测温度以上的情况下(在步骤S12中“是”)，因为产生上次采样时的发热或者其以上的发热，所以使处理转移到步骤S13，在判定为目标温度小于当前的推测温度的情况下(在步骤S12中“否”)，因为产生散热，所以使处理转移到步骤S14。 

在步骤S13中，控制电路161通过式(1)(使用了模拟导体电阻r^*、模拟热容C^*的式子)朝向目标温度执行发热处理。在该发热处理中，执行使用了所述模式3以及模式4所示的温度推测方法的处理(即，时间t3的计算等)。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S15。 

在步骤S14中，控制电路161通过式(2)(使用了模拟导体电 阻r^*、模拟热容C^*的式子)朝向目标温度执行散热处理。在该散热处理中，执行使用了所述模式1、2、5、6所示的温度推测方法的处理(即，差分温度的计算等)。另外，将没有检测到电流的情况下的目标温度设为周围温度。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S15。 

在步骤S15中，控制电路161根据步骤S13、S14的处理的结果，计算出电线W1的当前的推测温度。进而，将计算出的推测温度存储保存在存储器(省略图示)等中。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S16。 

在步骤S16中，判定在步骤S15的处理中计算出的推测温度是否为设定保护温度以下。设定保护温度是从图6的曲线s6得到的温度。然后，在推测温度是设定保护温度以下的情况下(在步骤S16中“是”)，返回到步骤S11的处理。另外，在推测温度不是设定保护温度以下的情况下(在步骤S16中“否”)，使处理转移到步骤S17。 

在步骤S17中，使图3所示的半导体继电器S1强制地成为OFF。即，在电线的推测温度是阈值温度以上的情况下，切断半导体继电器S1而保护电路。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S18。 

在步骤S18中，控制电路161使用式(2)执行将目标温度设为周围温度的散热处理。即，即使在半导体继电器S1被设为OFF的情况下，由于电线W1进行散热，所以也求出其散热温度。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S19。 

在步骤S19中，控制电路161判定推测温度是否成为周围温度以下。然后，在推测温度成为周围温度以下的情况下(在步骤S19中“是”)，使处理转移到步骤S20，在推测温度没有成为周围温度以下的情况下(在步骤S19中“否”)，返回到步骤S18的处理。 

在步骤S20中，控制电路161解除半导体继电器S1的强制OFF。即，在电线W1的推测温度降低到周围温度以下的情况下，即使在电线W1中再次流过电流也不会产生问题，所以解除半导体继电器S1的强制OFF。在该处理结束的情况下，返回到步骤S11的处理。 

这样，在本实施方式的负载电路的保护装置中，使用在式(1)、式(2)中使用了模拟导体电阻r^*、以及模拟热容C^*的运算式(模拟温度运算式)来推测电线W1的温度，在该推测温度达到了电线的容许温度(例如，150℃)的情况下，通过切断半导体继电器S1，来保护负载电路。因此，可以在负载11中流过过电流，而电线W1的实际的温度达到容许温度(例如，150℃)之前的时刻，可靠地切断电路来保护电线W1以及设置在其下游侧的负载11，所以无需使用以往的熔丝。 

进而，不会如以往的熔丝那样，由于冲击电流以及负载的ON、OFF的反复而产生劣化，无需在切断温度中引入余量，所以可以使电线直径细径化，可以实现电线的小型、轻量化，甚至可以发挥省油的效果。 

(第2实施方式) 

以下，根据附图，对本发明的第2实施方式进行说明。 

图19是示出本发明的第2实施方式的开关电路16的详细结构的框图。如图19所示，开关电路16具备：电子开关(开关部)S1；对电线W1中流过的电流进行检测的电流计163；对流过电流的经过时间进行计时的定时器162；以及根据由电流计163检测的电流、以及由定时器162计时的时间对电子开关S1的ON、OFF进行控制的控制电路161a。控制电路161a具备作为后述第1温度运算部、第2温度运算部以及过电流判定部的功能。 

控制电路161a使用后述第1温度运算手法、以及第2温度运算手法来推测电线W1的虚拟温度(不是实际的电线W1的温度，而是用模拟温度运算式定义的温度)。控制电路161a在该虚拟温度达到了预先设定的容许温度(因过热而冒烟的温度，例如，60℃、或者500℃)时，使用电子开关S1来切断流过电线W1的电流，保护电线W1以及设置在该电线W1的下游侧的各电子开关Tr1以及各负载11。 

根据第1实施方式中示出的式(1)、式(2)计算出发热时的电线温度、以及散热时的电线温度。再次记述该式(1)、式(2)。 

T2＝T1+I1²rR{1-exp[-t/(C·R)]}...(1) 

T2＝T1+I2²rR{exp[-t/(C·R)]}...(2) 

式中的各变量的定义如前所述，省略说明。 

以下，对第2实施方式的第1温度运算手法、以及第2温度运算手法进行说明。 

[第1温度运算手法] 

在所述式(1)、式(2)中，如果将热容C变更为比实际的值小的值，则直至推测温度T2达到饱和温度为止的所需时间变短。 

图20是示出在容许温度150℃的电线(以下，称为样品电线)中连续流过了50[A]的电流时的电线温度的变化的特性图。曲线s31是将式(1)所示的热容C设为该样品电线的实际的热容C＝4.7047[J/℃]的情况下的特性曲线，曲线s32是将式(1)所示的热容C设为第1模拟热容C^*＝0.12[J/℃](即，C^*＜C)的情况下的特性曲线。 

如曲线s31所示，当在样品电线中流过50[A]的电流时，电线温度在786℃饱和。相对于此，如曲线s32所示，当使用第1模拟热容C^*来计算出电线温度时，饱和温度为786℃与曲线s31相同，但直至达到饱和温度为止的时间(饱和时间)被缩短。即，在曲线s31中，从通电开始起经过约170[sec]而达到饱和温度786℃，在曲线s32中，在通电开始后大致瞬时达到饱和温度786℃。其结果，在曲线s31中，在从通电开始起经过了约6.4[sec]的时刻达到容许温度即150℃，但在曲线s32中，在从通电开始起经过了约0.2[sec]的时刻达到容许温度即150℃。 

另外，当将电线的容许温度变更为60℃(第1容许温度)时，可知在曲线s31中，在从通电开始起经过了约1.67[sec]的时刻达到该容许温度(60℃)，在曲线s32中，在从通电开始起经过了约0.036[sec]的时刻达到容许温度(60℃)。 

因此，通过将式(1)、(2)中使用的热容C变更为第1模拟热容C^*，直到电线温度达到饱和温度为止所需的时间变快，进而，直到达到容许温度为止所需的时间也变快。 

在本实施方式中，设定将所述式(1)、式(2)中使用的热容C变更为第1模拟热容C^*的式、即下述式(1a)、式(2a)。 

T2＝T1+I1²rR{1-exp[-t/(C^*·R)]}...(1a) 

T2＝T1+I2²rR{exp[-t/(C^*·R)]}...(2a) 

(C^*＝0.12[J/℃]) 

此处，式(1a)是第1模拟发热温度运算式，式(2a)是第1模拟散热温度运算式。 

然后，在第1温度运算手法中，使用所述式(1a)、式(2a)来推测电线温度。通过使用这些式，可知样品电线的推测温度比实际的电线温度更快地达到容许温度(60℃)。 

换言之，如果使用使用了第1模拟热容C^*的模拟温度运算式(1a)、式(2a)来推测电线温度，在该推测温度成为电线的容许温度(例如，60℃)的情况下切断负载电路，则可以根据后述图24的曲线s9的特性来切断负载电路。另外，后述将容许温度设定为60℃的理由。 

[第2温度运算手法] 

图21是示出在容许温度150℃的样品电线中连续流过了50[A]的电流时的电线温度的变化的特性图。曲线s33是将式(1)所示的热容C设为该样品电线的实际的热容C＝4.7047[J/℃]的情况下的特性曲线(即，与图20的s31相同)。曲线s34是将式(1)所示的热容C设为第2模拟热容C^**＝0.02[J/℃]的情况下的特性曲线。 

如曲线s33所示，当在样品电线中流过50[A]的电流时，电线温度在786℃饱和。相对于此，如曲线s34所示，当使用第2模拟热容C^**来推测电线温度时，饱和温度为786℃与曲线s33相同，但直到达到饱和温度为止的时间被缩短。即，在曲线s33中，从通电开始起经过约170[sec]而达到饱和温度786℃，在曲线s34中，在通电开始后大致瞬时达到饱和温度786℃。另外，此时的斜率大于图20所示的曲线s32。 

其结果，在曲线s33中，在从通电开始起经过了约6.4[sec]的时 刻达到容许温度即150℃，但在曲线s34中，在从通电开始起经过了约0.026[sec]的时刻达到容许温度即150℃。 

另外，当把容许温度变更为500℃(第2容许温度)时，可知在曲线s33中，在从通电开始起经过了约34.6[sec]的时刻达到容许温度即500℃，在曲线s34中，在从通电开始起经过了约0.28[sec]的时刻达到容许温度即500℃。 

从上述可知，通过使用将式(1)、(2)的热容C设为比实际的热容C小的第2模拟热容C^**(＜C^*)的下述式(1b)、式(2b)，样品电线的推测温度比实际的电线温度更快地达到容许温度(500℃)。 

T2＝T1+I1²rR{1-exp(-t/C^**·R)}...(1b) 

T2＝T1+I2²rR{exp(-t/C^**·R)}...(2b) 

(C^**＝0.02[J/℃]) 

此处，式(1b)是第2模拟发热温度运算式，式(2b)是第2模拟散热温度运算式。 

换言之，如果使用使用了第2模拟热容C^**的运算式(1b)、式(2b)来推测电线温度，在该推测温度成为电线的容许温度(例如，500℃)的情况下切断负载电路，则可以按照图28的曲线s12的特性来切断负载电路。另外，后述将容许温度设为500℃的理由。 

以下，对设定所述式(1a)、式(2a)、以及式(1b)、式(2b)的步骤进行说明。 

首先，如第1实施方式所述，在电线中流过了图22所示的曲线s1的内侧(在图中，左下侧)所示的电流时，电线温度不会达到容许温度即150℃。另外，当图2、图19所示的开关电路16具有处于图22所示的曲线s2与s3之间的电流·切断时间特性时，可以模拟以往的熔丝的特性。进而另外，示出负载特性的曲线s4比示出熔丝的电流·切断时间特性的曲线s2、s3靠近内侧(左下侧)动作，所以不会由于通常动作时在负载中流过的电流而切断熔丝。 

图23是对图22追加了曲线s8的特性图。曲线s8示出将容许温度设为60℃时的电流·切断时间特性。曲线s8示出具有曲线s1向左 下方移动了的特性，以更小的电流达到容许温度即60℃的情况。另外，在曲线s8中，最大的连续通电电流(约10[A])与熔丝的特性大致一致。即，曲线s2、s3的左端的电流与曲线s8的左端的电流大致一致。换言之，通过将容许温度设为60℃，可以向熔丝特性的左端的电流对齐。 

进而，通过在所述式(1)、式(2)中，将热容C变更为第1模拟热容C^*(＝0.12[J/℃])，曲线s8成为如图24的曲线s9所示的那样具有通过曲线s2、s3之间的电流·切断时间特性的曲线。 

即，如果将式(1)、式(2)的热容C变更为C^*(＝0.12[J/℃])，使用变更后的式(1a)、式(2a)来推测电线的温度，在推测温度达到60℃的情况下切断电子开关S1(参照图19)，则可以得到与以往的熔丝大致等同的特性。另外，当然也可以设该情况下的推测温度不是实际的电线温度，而是通过第1温度运算手法决定的模拟的温度。 

图25是记入了示出图2所示的电子开关Tr1的容许特性的曲线s10的特性图。在流过超过曲线s10的区域(曲线s10的右上的区域)的电流的情况下，电子开关Tr1由于发热而产生损伤。另外，如从图25可知，在曲线s10和曲线s9中，电流在45[A]附近交叉。即，在电流成为45[A]以上的区域中，电子开关Tr1的容许特性低于示出将容许温度设为60℃的电流·切断时间特性的曲线s9。其意味着在电流超过45[A]的情况下，无法保护电子开关Tr1。 

因此，在电流成为45[A]以上的区域中，需要具备比电子开关Tr1的容许特性曲线s10低的电流·切断时间特性的运算式。因此，在本实施方式中，如图26所示考虑了电子开关Tr1的温度特性以及电流的检测误差等偏差。例如，将该偏差设定为20％，将相对45[A]的电流低20％的电流即36[A]设定为阈值电流(规定的阈值电流)。进而，如下所述，使用示出将容许温度设定为500℃的电流·切断时间特性的曲线，来设定用于保护电子开关Tr1的运算式。 

图27是记入了示出将容许温度设定为500℃的电流·切断时间特性的曲线s11的特性图。在该曲线s11中，连续通电时的最大可通电 电流成为约36[A]。即，曲线s11的左端成为所述阈值电流即36[A]。换言之，具有左端的电流成为36[A]的电流·切断时间特性的电线的容许温度是500℃。 

图28示出具有变更了图27所示的曲线s11的热容的情况下的电流·切断时间特性的曲线s12。通过在所述式(1)、式(2)中，将热容C变更为第2模拟热容C^**(＝0.02[J/℃])，曲线s11成为如曲线s12所示的那样具有稍微低于曲线s10的电流·切断时间特性的曲线。 

即，如果将式(1)、式(2)的热容C变更为C^**(＝0.02[J/℃])，使用变更后的式(1b)、式(2b)来推测电线的温度，在推测温度达到500℃时切断电子开关S1，则可以在电流成为36[A]以上的区域中保护电子开关Tr1。另外，当然也可以设为该情况下的推测温度不是实际的电线温度，而是通过第2温度运算手法决定的模拟的温度。 

从上述可知，如果在电流小于36[A]的区域中使用式(1a)、式(2a)，在电流是36[A]以上的区域中使用式(1b)、式(2b)来判定过电流，则可以从发热中保护电线W1以及电子开关Tr1这双方。 

图29示出由于开关电路16可以按照所述曲线s9或者曲线s12所示的电流·切断时间特性来切断负载电路，所以可以使电线直径比以往细径化的情况。即，可以将曲线s1所示的容许温度150℃的电线变更为例如具有与该电线相比容许温度低的曲线s13的特性的电线。 

另外，关于所述(1a)、式(1b)进行的发热时的电线温度的计算、以及(2a)、式(2b)进行的散热时的电线温度的计算步骤的模式由于与第1实施方式所述的6个模式(参照图12～图17)相同，所以省略说明。 

接下来，参照图30～图32所示的流程图，对本实施方式的负载电路的保护装置的处理动作进行说明。另外，按照规定的采样周期，反复执行图30～图32所示的一连串的处理。 

首先，在图30的步骤S21中，图19所示的开关电路16的控制电路161a使用第1温度运算手法来推测电线温度。在该处理中，根据 由电流计163检测的电流，实施发热量运算、或者散热量运算，而求出当前的电线温度。参照图31而后述详细的处理步骤。 

在步骤S22中，控制电路161a使用第2温度运算手法来推测电线温度。在该处理中，根据由电流计163检测的电流，实施发热量运算、或者散热量运算，而求出当前的电线温度。对于详细的处理步骤，参照图32后述。 

以下，参照图31所示的流程图，对步骤S21所示的基于第1温度运算手法进行的电线温度的推测处理进行说明。 

在图31的步骤S31中，控制电路161a判定通过电流计163是否检测出电流。即，判定在图2所示的负载11中是否流过电流。然后，在判定为流过电流的情况下(在步骤S31中“是”)，使处理转移到步骤S32，在没有判定为流过电流的情况下(在步骤S31中“否”)，使处理转移到步骤S34。 

在步骤S32中，控制电路161a判定当前的电流的目标温度(持续流过当前的电流的情况下的饱和温度)是否为当前的推测温度(上次采样时的推测温度)以上。然后，在判定为目标温度是当前的推测温度以上的情况下(在步骤S32中“是”)，由于产生了上次采样时的发热或者其以上的发热，所以使处理转移到步骤S33，在判定为目标温度小于当前的推测温度的情况下(在步骤S32中“否”)，产生散热，所以使处理转移到步骤S34。 

在步骤S33中，控制电路161a通过式(1a)(使用了第1模拟热容C^*的式子)朝向目标温度执行发热处理。在该发热处理中，执行使用了所述模式3以及模式4所示的温度推测方法的处理(即，时间t3的计算等)。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S35。 

在步骤S34中，控制电路161a通过式(2a)(使用了第1模拟热容C^*的式子)朝向目标温度执行散热处理。在该散热处理中，执行使用了所述模式1、2、5、6所示的温度推测方法的处理(即，差分温度的计算等)。另外，将没有检测出电流的情况下的目标温度设为周围温度(例如，25℃)。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤 S35。 

在步骤S35中，控制电路161a根据步骤S33、S34的处理的结果，计算出电线W1的当前的推测温度T2^*。进而，将所计算出的推测温度存储保存在存储器(省略图示)等中。在该处理结束的情况下，使处理转移到图30的步骤S22。 

接下来，参照图32所示的流程图，对基于图30的步骤S22所示的基于第2温度运算手法进行的电线温度的推测处理进行说明。 

在图32的步骤S51中，控制电路161a判定通过电流计163是否检测出电流。即，判定在图2所示的负载11中是否流过电流。然后，在判定为流过电流的情况下(在步骤S51中“是”)，使处理转移到步骤S52，在没有判定为流过电流的情况下(在步骤S51中“否”)，使处理转移到步骤S54。 

在步骤S52中，控制电路161a判定当前的电流的目标温度(持续流过当前的电流的情况下的饱和温度)是否为当前的推测温度(上次采样时的推测温度)以上。然后，在判定为目标温度是当前的推测温度以上的情况下(在步骤S52中“是”)，由于产生了上次采样时的发热或者其以上的发热，所以使处理转移到步骤S53，在没有判定为目标温度是推测温度以上的情况下(在步骤S52中“否”)，由于产生了散热，所以使处理转移到步骤S54。 

在步骤S53中，控制电路161a通过式(1b)(使用了第2模拟热容C^**的式子)朝向目标温度执行所述发热处理。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S55。 

在步骤S54中，控制电路161a通过式(2b)(使用了第2模拟热容C^**的式子)朝向目标温度执行所述散热处理。另外，将没有检测到电流的情况下的目标温度设为周围温度(例如，25℃)。在该处理结束的情况下，使处理转移到步骤S55。 

在步骤S55中，控制电路161a根据在步骤S53、S54的处理中求出的温度，计算出电线W1的当前的推测温度T2^**。进而，将所计算出的推测温度存储保管在存储器(省略图示)等中。在该处理结束的 情况下，使处理转移到图30的步骤S23。 

在图30的步骤S23中，控制电路161a判定由电流计163检测出的电流小于阈值电流、还是阈值电流以上。在该处理中，如上所述，将阈值电流设定为36[A]，对该阈值电流与检测电流进行对比。在检测电流小于阈值电流的情况下(在步骤S23中“是”)，使处理转移到步骤S24，在检测电流是阈值电流以上的情况下(在步骤S23中“否”)，使处理转移到步骤S25。 

在步骤S24中，控制电路161a判定在图31的步骤S35的处理中求出的当前的推测温度T2^*是否达到了第1容许温度即60℃。然后，在达到了60℃的情况下(在步骤S24中“是”)，使处理转移到步骤S26，在没有达到60℃的情况下(在步骤S24中“否”)，使处理返回到步骤S21。 

在步骤S25中，控制电路161a判定在图31的步骤S55的处理中求出的当前的推测温度T2^**是否达到了第2容许温度即500℃。然后，在达到了500℃的情况下(在步骤S25中“是”)，使处理转移到步骤S26，在没有达到500℃的情况下(在步骤S25中“否”)，使处理返回到步骤S21。 

在步骤S26中，控制电路161a使电子开关S1成为强制OFF。即，在检测电流小于阈值电流即36[A]的情况下，使用基于第1温度运算手法的电线温度的推测结果，在该推测温度达到了60℃的情况下使电子开关S1成为强制OFF。即，在流过成为图24的曲线s9以上的区域的电流的情况下切断负载电路。另外，在检测电流是阈值电流即36[A]以上的情况下，使用基于第2温度运算手法的电线温度的推测结果，在该推测温度达到了500℃的情况下使电子开关S1成为强制OFF。即，在流过成为图28的曲线s12以上的区域的电流的情况下切断负载电路。其结果，可以从过热中保护电线W1以及电子开关Tr1这双方。 

在步骤S27中，控制电路161a朝向周围温度进行散热处理。在该处理中，电子开关S1被设为OFF，从而电线温度朝向周围温度即 25℃散热。因此，在第1温度运算手法中，通过式(2a)进行散热处理，在第2温度运算手法中，通过式(2b)进行散热处理。 

在步骤S28中，控制电路161a判定基于第1温度运算手法进行的电线的推测温度、以及基于第2温度运算手法进行的电线的推测温度这双方是否成为周围温度以下。 

在电线的推测温度成为周围温度以下的情况下，即使在负载电路中再次流过电流也没有问题，所以解除电子开关S1的强制OFF。即，通过使电子开关S1成为ON，可以进行负载11的电力供给，通过使电子开关Tr1成为ON，可以在负载电路中流过电流。 

这样，在本实施方式的负载电路的保护装置中，对由电流计163检测的电流与阈值电流(例如，36[A])进行对比，在小于阈值电流的情况下使用利用第1温度运算手法求出的电线W1的推测温度，在该推测温度成为设定为第1容许温度的60℃以上的情况下，切断负载电路。另外，在所检测出的电流是阈值电流以上的情况下使用利用第2温度运算手法求出的电线W1的推测温度，在该推测温度成为设定为第2容许温度的500℃以上的情况下，切断负载电路。 

因此，可以从过热中保护负载电路中使用的电线W1、以及电子开关Tr1这双方，无需使用以往使用的熔丝，而可以可靠地保护负载电路。 

另外，根据本发明，如从各实施方式可知，不会如以往的熔丝那样由于冲击电流以及负载的ON、OFF的反复而产生劣化，无需在切断温度中引入余量。因此，可以使电线直径细径化，可以实现电线的小型、轻量化。进而，可以发挥省油的效果。 

另外，在以往的熔丝中，设定了如5[A]、7.5[A]、10[A]、15[A]、20[A]......那样决定的电流，但在本实施方式的负载电路的保护装置中，通过适宜地设定第1模拟热容C^*、第2模拟热容C^**、以及容许温度，可以设定任意的电流(例如，6[A]、12.5[A]等)，所以可以对电线直径的细径化作出贡献。 

另外，由于利用了温度推测方式，所以不仅应用于具备针对一个 负载一个熔丝的结构的负载电路，而且还可以应用于在下游侧连接了分支了的多个负载的系统、在随机的定时进行负载的ON、OFF的负载电路等。 

以上，根据图示的实施方式说明了本发明的负载电路的保护装置，但本发明不限于此，各部的结构可以置换为具有同样的功能的任意的结构。例如，在本实施方式中，以搭载于车辆中的负载电路为例子进行了说明，但本发明不限于此，还可以应用于其他负载电路中。 

产业上的可利用性 

在无需使用负载电路中使用的熔丝而保护电线、电子开关等方面极其有用的。 

Claims (11)

1.一种负载电路的保护装置，其特征在于包括：

定时器，对经由电线而在负载中流过的电流的经过时间进行计时；

电流检测部，对所述电流进行检测；

开关部，对所述电流的供给、切断进行切换；

温度推测部，基于模拟温度运算式推测所述电线的温度；以及

切断控制部，在由所述温度推测部推测的温度达到了所述电线的容许温度的情况下，切断所述开关部，

通过在使用由所述定时器计时的经过时间、由所述电流检测部检测的所述电流、所述电线的热容以及导体电阻的所述电线的温度运算式中，在所述热容中代入比所述电线的热容小的模拟热容，并且在所述导体电阻中代入比所述电线的导体电阻大的模拟导体电阻，从而设定所述模拟温度运算式。

2.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述切断控制部在切断了所述开关部之后，由所述温度推测部推测的温度降低到周围温度以下的情况下，使所述开关部成为可连接状态。

3.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述模拟导体电阻以及所述模拟热容被设定为，基于所述模拟温度运算式的所述电线的电流·切断时间特性低于直径比所述负载电路中使用的所述电线小的电线的电流·切断时间特性。

4.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述模拟导体电阻以及所述模拟热容被设定为，基于所述模拟温度运算式的电流·切断时间特性处于保护所述电线的熔丝的最低的电 流·切断时间特性与最高的电流·切断时间特性之间。

5.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述电线的温度运算式是：

T2＝T1+I1²rR{1-exp[-t/(C·R)]}...(1)

T2＝T1+I2²rR{exp[-t/(C·R)]}...(2)，

其中，式(1)是发热时的温度运算式，式(2)是散热时的温度运算式，

T1是周围温度[℃]、T2是电线的推测温度[℃]、I1、I2是通电电流[A]、r是电线导体电阻[Ω]、R是热电阻[℃/W]、C是热容[J/℃]、t是时间[sec]。

6.一种负载电路的保护装置，其特征在于包括：

定时器，对经由电线而在负载中流过的电流的经过时间进行计时；

电流检测部，对所述电流进行检测；

第1温度运算部，基于第1模拟发热温度运算式以及第1模拟散热温度运算式，推测所述电线的温度；

第2温度运算部，基于第2模拟发热温度运算式以及第2模拟散热温度运算式，推测所述电线的温度；

过电流判定部，在由所述电流检测部检测的电流小于预先设定的规定的阈值电流、并且由所述第1温度运算部计算的推测温度达到了第1容许温度的情况下，判定为该检测电流是过电流，在由所述电流检测部检测的电流是所述阈值电流以上、并且由所述第2温度运算部计算的推测温度达到了第2容许温度的情况下，判定为该检测电流是过电流；以及

切断控制部，在所述过电流判定部判定为该检测电流是过电流的情况下，切断开关部，

通过在使用由所述定时器计时的经过时间、由所述电流检测部检 测的所述电流、所述电线的热容以及导体电阻的所述电线的温度运算式中，在所述热容中代入第1模拟热容，从而设定所述第1模拟发热温度运算式以及所述第1模拟散热温度运算式，

通过在所述电线的所述温度运算式中，在所述热容中代入第2模拟热容，从而设定所述第2模拟发热温度运算式以及所述第2模拟散热温度运算式，

所述第1模拟热容以及所述第2模拟热容相互不同。

7.根据权利要求6所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述切断控制部在切断了所述开关部之后，由所述第1温度运算部、以及所述第2温度运算部推测的电线温度降低至周围温度的情况下，使所述开关部成为可连接状态。

8.根据权利要求6所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述第1模拟热容被设定为，基于所述第1模拟发热温度运算式以及第1模拟散热温度运算式的电流·切断时间特性处于保护所述电线的熔丝的最低的电流·切断时间特性与最高的电流·切断时间特性之间，

所述第2模拟热容被设定为，基于所述第2模拟发热温度运算式以及第2模拟散热温度运算式的电流·切断时间特性低于所述负载电路中使用且流过所述电流的电子开关的电流·切断时间特性。

9.根据权利要求6所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述电线的温度运算式是：

T2＝T1+I1²rR{1-exp[-t/(C·R)]}...(1)

T2＝T1+I2²rR{exp[-t/(C·R)]}...(2)，

其中，式(1)是发热时的温度运算式，式(2)是散热时的温度运算式，

T1是周围温度[℃]、T2是电线的推测温度[℃]、I1、I2是通电电 流[A]、r是电线导体电阻[Ω]、R是热电阻[℃/W]、C是热容[J/℃]、t是时间[sec]。

10.根据权利要求6所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述第1模拟热容是小于所述电线的热容的值，

所述第2模拟热容是小于所述第1模拟热容的值。

11.根据权利要求6所述的负载电路的保护装置，其特征在于：

所述第1容许温度低于所述第2容许温度。 

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