JP2010515976A - 回路の過電流保護のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
DSP 2801マイクロコントローラを含む。従って、コントローラ30は埋込型ソフトウェア及び/又はファームウエア命令を実行するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラに実装できる。一実施形態によれば、このコントローラは入力38及び出力39を含むこともできる。この実施形態のあるタイプでは、入力38は電流感知回路の出力36に接続されており、コントローラの出力39は絶縁装置32に接続されている。他の実施形態では、付加的な出力を含めて過電流状態を示しうる外部信号をコントローラから得るようにしてもよい。
Bussman社のクラスG遅動ヒューズのような同一「系統」のヒューズに関する、一組の時間・電流特性曲線(すなわち平均溶融時間)を示す。例えば、一番左の曲線は0.5アンペアのヒューズの時間-電流特性を表す一方、一番右側の曲線は60アンペアヒューズの時間-電流特性を表している。図2では、y軸は時間を秒単位で示す一方、x軸は電流をアンペア単位で示し、各軸は対数目盛でプロットした。各曲線は、電流が左から右へ増大する条件での平均溶融時間を表している。図から明らかなように、平均溶融時間は電流の増加と共に減少する。
(40) 2 = 3200となり4000とはならない。
Power Conversion Corporation社製のユニバーサル切換スイッチ)を含む電気系統90の一実施形態を示した。本発明の実施形態と共に使用できる代表的な切換スイッチは、引用して本明細書に援用する2004年9月28日付けで提出されたPaik等の「System
and Method for Allocating Power to Loads(電力を負荷に配分するためのシステム及び方法)」と題する米国特許出願第10/952,565号に記載されている。一実施形態では、装置20を用いて切換スイッチ92がその全体的な熱容量を上回ることから保護できる。図示した実施形態では、この切換スイッチは、120ボルトで動作する回路1乃至9と、240ボルトで動作する回路10とを含む合計で10個の回路を備えている。明確性のため、回路7のみが装置20に関連した詳細を含んでいるが、10個の回路の任意又は全てがその機構を含むことができる。例えば、これら回路の任意又は全てがコントローラ30により動作可能な絶縁装置32を含むことができる。いくつかの実施形態では、単一のコントローラ30を複数の回路に用いる一方、別の実施形態では各回路に専用コントローラが設けられる。
- 1 = 255)で表す電流値で決定される。従って、8ビットAD変換器で得られる最大値(すなわち255)が100アンペアを表す場合、AD変換器の分解能は100/256
= 0.39アンペアである。代替的なアプローチでは、所望の分解能を最初に決定し、AD変換器の最大値で表される電流値を次に計算する。例えば、各ビットが0.1アンペアを表す場合、AD変換器により正確に表すことができる極大電流は0.1
x 255 = 25.5アンペアである。或いは、16ビットAD変換器を使用することで、同一分解能を備えるようにし、ダイナミックレンジを増大してもよい。すなわち、ビット当たり0.1アンペアにおいて、極大電流0.1
x 65,536 = 6553.6が正確に表現可能な最大電流である。
60アンペアの平方自乗平均)かそれを上回るアナログ電流波形の部分に当たるからである。後に詳述するように、本発明の幾つかの実施形態は、AD変換器の出力で正確に表すことができる電流より大きい極大電流を含む過負荷に対する改良型電流感知を実現する。
Claims (20)
- 回路保護装置内の電流を感知し且つ該感知電流に対応した信号を生成するよう構成された電流センサと、
前記感知電流に対応した前記信号を受け取るコントローラであって、前記回路保護装置の累積熱負荷を、前記回路保護装置の熱特性と前記感知電流とに基づいて推定するコントローラと、
前記回路保護装置を選択的に絶縁するよう構成された絶縁装置と、を含んだ装置であって、
前記コントローラは、前記蓄積熱負荷が前記回路保護装置の所定の最大熱負荷を上回った場合、前記絶縁装置を作動して前記電流を遮断するための出力信号を与えるようさらに構成された、装置。 - 前記絶縁装置が前記回路保護装置に直列に接続されるよう構成された、請求項1に記載の装置。
- 前記回路保護装置をさらに含み、前記回路保護装置がヒューズである、請求項1に記載の装置。
- 前記所定の最大熱負荷が前記ヒューズの平均溶融時間に概ね一致する、請求項3に記載の装置。
- 前記回路保護装置の前記所定の最大熱負荷が、前記回路保護装置を作動させるに十分な熱負荷よりも低い、請求項4に記載の装置。
- 前記所定の最大熱負荷が、前記回路保護装置により通電される電流の加熱効果に基づいて求められる、請求項1に記載の装置。
- 前記所定の最大熱負荷が、前記回路保護装置の時間-電流特性曲線上の単一点で求められる熱負荷に基づいて決定される、請求項6に記載の装置。
- 前記電流の前記加熱効果が、前記回路保護装置の時間-電流特性曲線の近似値と比較される、請求項7に記載の装置。
- 電流感知装置であって、
感知電流を表すアナログ出力信号を生成するよう構成された電流感知回路と、
前記アナログ出力信号を受け取ると共に複数の離散的サンプルを用いて前記アナログ出力信号のデジタル表現を生成するよう構成されたアナログ・デジタル変換器であって、概ね最大電流値又はそれを上回る値における前記アナログ出力信号を表す前記複数の離散的サンプルそれぞれは、概ね同一の大きさを備える、アナログ・デジタル変換器と、
前記電流感知回路により感知される過電流の量を、前記概ね同一の大きさを備えたサンプルを評価することにより推定するよう構成されたコントローラとを含む、過電流感知装置。 - 前記過電流の前記推定量が、前記概ね同一の大きさを備えた連続サンプルの量に基づいて求められる、請求項9に記載の装置。
- 前記過電流の前記推定量を用いて、前記過電流に応答した回路保護装置の動作に先立って前記回路保護装置をいつ分離するかを判断する、請求項9に記載の装置。
- それぞれの公称電流定格を備えた複数の回路保護装置を含んだ複数の回路を保護するシステムであって、
各回路保護装置の電流を測定するよう構成された電流感知回路と、
前記測定電流それぞれを受け取るよう構成されたコントローラとを含み、該コントローラが、前記回路保護装置を合わせた全てが通電する合計電流と、前記回路保護装置を合わせた全ての合計公称電流定格との比を求め、該比を使って各回路保護装置の修正公称電流定格をそれぞれ求めるよう構成されており、さらに該コントローラが、前記複数の回路から選択した選択回路を絶縁するための出力信号を、該選択回路に含まれる回路保護装置の前記修正公称電流に基づいて生成するよう構成された、システム。 - 前記コントローラが、前記比を前記それぞれの公称電流定格に適用して前記回路保護装置それぞれの前記修正公称電流定格を求めるよう構成された、請求項12に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記修正公称電流定格が前記公称電流定格を上回る各回路保護装置を求めるよう構成された、請求項12に記載のシステム。
- 前記選択回路が前記複数の回路保護装置の中で前記修正公称電流定格と前記公称電流定格との差が最大である回路保護装置を含むことを理由として、前記コントローラが前記選択した回路を識別するよう構成された、請求項14に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記比が1を上回る場合に前記出力信号を生成するよう構成された、請求項12に記載のシステム。
- 前記選択回路を保護する前記回路保護装置は前記出力信号に応答して動作する、請求項12に記載のシステム。
- 回路保護装置を保護するための方法であって、
前記回路保護装置において電流を感知する段階と、
前記感知電流に対応する信号を生成する段階と、
前記回路保護装置の累積熱負荷を、前記回路保護装置の熱特性と前記感知電流とに基づいて推定する段階と、
前記蓄積熱負荷が前記回路保護装置の所定の最大熱負荷を上回った場合は、前記電流を遮断する段階とを含む、方法。 - 前記所定の最大熱負荷が、前記回路保護装置の平均溶融時間に概ね一致する、請求項18に記載の方法。
- 前記所定の最大熱負荷を、前記回路保護装置により通電される電流の加熱効果に基づいて求める段階をさらに含む、請求項18に記載の方法。
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