JP2009303394A - 負荷回路の保護装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】負荷回路に用いられる電線の熱容量よりも小さい疑似熱容量Cth*を設定し、電線の発熱量演算式、及び電線の放熱量演算式、前記タイマで計時される時間、及び疑似熱容量Cth*を用いて、電線の温度を算出する。そして、算出された電線温度が電線の許容温度に達した場合に、半導体リレーS1を遮断して負荷回路を発熱から保護する。
【選択図】図1
Description
但し、Ronは電線の単位長さ当たりの電気抵抗、Δtはサンプリング時間。
但し、Cth*は電線の単位長さ当たりの疑似熱容量、Rthは電線の単位長さ当たりの熱抵抗、Δtはサンプリング時間、Qは電線の単位長さ当たりの熱量であり電線温度に疑似熱容量Cth*を乗じた値である。
請求項5に記載の発明は、前記疑似熱容量Cth*を、下記(イ)〜(ニ)の手順で算出することを特徴とする。
(1)式において、「Ron」は電線の単位長さ当たりの電気抵抗、Δtはサンプリング時間(例えば、5[msec])である。
(2)式において「Cth*」は電線の単位長さ当たりの疑似熱容量(詳細は後述)、「Rth」は電線の単位長さ当たりの熱抵抗、Δtはサンプリング時間(例えば、5[msec])、Qは電線の単位長さ当たりの熱量であり電線温度に疑似熱容量Cth*を乗じた値である。
従って、サンプリング時間Δtが経過する毎に、前回測定時の電線温度(初期的にはTpは周囲温度)に対し、逐次発熱温度が加算され、或いは放熱温度が減算されて、今回測定時の電線温度が算出されることになる。
(4)式において、T1は周囲温度、「I」は通電電流、「Ron」は電線の単位長さ当たりの電気抵抗、「Rth」は電線の単位長さ当たりの熱抵抗、「Cth」は電線の単位長さ当たりの熱容量、「t」は経過時間である。
ここで、温度閾値ΔTmaxは、周囲温度に対する上昇温度ΔTの上限値であり、上昇温度ΔTがΔTmaxを超えた場合に負荷回路を遮断すれば、上記のフューズとほぼ同等の特性で負荷回路を遮断することができることになる。いま、上述した(4)式でにおいて、T2−T1=ΔTとした式を(4′)式として以下に示す。
そして、(4′)式における電流「I」を適宜変更し、各電流「I」のときに経過時間「t」を増加させていき、上昇温度ΔTが上記の温度閾値ΔTmaxに達するときの時間をプロットすると、図6のS12に示す特性曲線が得られる。
12 制御回路(温度算出手段、遮断制御手段)
13 タイマ
14 電流計(電流検出手段)
S1 半導体リレー
VB バッテリ(電源)
W1 電線
Claims (5)
- 電源より出力される電力を負荷に供給して駆動する負荷回路の電線温度が上昇した際に、前記負荷回路を遮断する負荷回路の保護装置において、
経過時間を計時する計時手段と、
前記負荷回路の電線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記負荷回路の接続、遮断を切り換えるスイッチ手段と、
前記負荷回路に用いられる電線の熱容量よりも小さい疑似熱容量を設定し、電線の発熱量演算式、及び電線の放熱量演算式、前記計時手段で計時される時間、及び前記疑似熱容量を用いて、電線の温度を算出する温度算出手段と、
前記温度算出手段で算出される電線温度が電線の許容温度に達した場合に、前記スイッチ手段を遮断する遮断制御手段と、
を備えたことを特徴とする負荷回路の保護装置。 - 前記発熱量演算式は、前記電流検出手段で検出される電流をIとするとき、以下の式で示されることを特徴とする請求項1に記載の負荷回路の保護装置。
(発熱量)=I2×Ron×Δt
但し、Ronは電線の単位長さ当たりの電気抵抗、Δtはサンプリング時間。 - 前記放熱量演算式は、以下の式で示されることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の負荷回路の保護装置。
(放熱量)=Q/(Cth*×Rth/Δt)
但し、Cth*は電線の単位長さ当たりの疑似熱容量、Rthは電線の単位長さ当たりの熱抵抗、Δtはサンプリング時間、Qは電線の単位長さ当たりの熱量であり電線温度に疑似熱容量Cth*を乗じた値である。 - 前記遮断制御手段は、前回サンプリング時に算出した電線温度Tp、前記発熱量、前記放熱量、及び前記疑似熱容量Cth*に基づいて、以下の式で現在温度Tnを算出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の負荷回路の保護装置。
Tn=Tp+(発熱量−放熱量)/Cth* - 前記疑似熱容量Cth*を、下記(イ)〜(ニ)の手順で算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の負荷回路の保護装置。
(イ)所望の溶断特性を有するフューズに通電して、通電電流と溶断時間との関係を示す電流・時間特性データを取得する。
(ロ)前記電流・時間特性データから、前記フューズに連続通電可能な最大電流Imaxを求める。
(ハ)下記式により、保護回路下流の電線に前記最大電流Imaxを連続通電したときの温度閾値ΔTmaxを求める。
ΔTmax=Rth×Ron×Imax2
(ニ)前記温度閾値ΔTmaxを下記式に代入して得られる熱容量Cthを、前記疑似前記疑似熱容量Cth*とする。
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