JP2014209824A - 遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電線の温度の算出を中断した場合であっても、実際の電線の温度に近い値を算出することで、高い精度で電線の温度を算出することができる低消費電力の遮断装置を提供することにある。【解決手段】電線の温度と所定の第１温度との温度差を反復的に算出し、算出した温度差を前記第１温度に加算することにより前記電線の温度を反復的に算出する算出部を備え、該算出部が算出した前記電線の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に前記電線に流れる電流を遮断する遮断装置は、前記算出部による前記電線の温度の算出を中断する中断部と、該中断部により前記電線の温度の算出を中断している時間を計時する計時部と、前記中断部により中断された算出を再開した場合、前記計時部により計時された時間に応じ、再開後最初の前記温度差を算出するための初期温度差を決定する決定部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電線の温度に基づき該電線に流れる電流を遮断する遮断装置に関する。

車両に搭載された多数の電気機器を接続するワイヤーハーネスの電線に電流が流れた場合、電線はジュール熱を発生する。たとえ電線に流れる電流が過電流でなくても、電線に電流が流れることによって発生するジュール熱が電線の放熱量を超える可能性がある。電線から発生するジュール熱が電線の放熱量を超えた場合、電線温度が上昇する。そして、電線温度が一定の温度を超えた場合に電線が発火等により損傷する。

発火等による電線の損傷を防ぐため、電線に流れる電流量又は電線の温度に基づき電線に流れる電流を遮断する遮断装置が知られている。特許文献１には、通電する電線の熱特性に基づいて電線の温度を算出する遮断装置が開示されている。この遮断装置は、電線の熱特性に基づき、電線の電流値が増加している場合には電線の温度上昇値を算出し、電線の電流値が減少している場合には、電線の温度下降値を算出する。遮断装置は、算出された電線の温度上昇値及び温度下降値を積算することにより電線の温度を算出し、その温度が所定の閾値を超えている場合に電線に流れる電流を遮断することで電線の損傷を防ぐ。

特開２０１０−１７２１９１号公報

車載電子機器の数は増大し、バッテリの負荷軽減及び車両の燃費向上のために省電力化が求められている。車両に搭載される遮断装置においても省電力化が求められている。

電線の温度を算出する遮断装置の電力消費を抑えるための一つの方法として、車両が一定時間停車しているような状況等では、電線の温度の算出を中断する方法が考えられる。通常、電線の温度を算出する遮断装置は、過去の値を用いて反復的に電線の温度を算出する。電線の温度の算出を中断した場合、遮断装置は、その算出を再開するまでの電線の温度がどのように変化しているかを把握することができない。そのため、電線の温度の算出を再開後、遮断装置は過去の値を用いることができないため、算出する電線の温度及び実際の電線の温度間には差が生じ、遮断装置は正確に電線の温度を算出することができない虞がある。例えば遮断装置は、算出する電線の温度の方が実際の電線の温度よりも高い場合には、電線に流れる電流を遮断する必要が無いときに遮断してしまい、通電が必要なときに通電することができない虞がある。一方、遮断装置は、算出する電線の温度の方が実際の電線の温度よりも低い場合には電線に流れる電流を遮断すべきときに遮断せず、電線の損傷を防ぐことができない虞がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電線の温度の算出を中断した場合であっても、実際の電線の温度に近い値を算出することで、高い精度で電線の温度を算出することができる低消費電力の遮断装置を提供することにある。

本発明に係る遮断装置は、電線の温度と所定の第１温度との温度差を反復的に算出し、算出した温度差を前記第１温度に加算することにより前記電線の温度を反復的に算出する算出部を備え、該算出部が算出した前記電線の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に前記電線に流れる電流を遮断する遮断装置において、前記算出部による前記電線の温度の算出を中断する中断部と、該中断部により前記電線の温度の算出を中断している時間を計時する計時部と、前記中断部により中断された算出を再開した場合、前記計時部により計時された時間に応じ、再開後最初の前記温度差を算出するための初期温度差を決定する決定部とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、算出部は、電線の温度と第１温度との温度差を反復的に算出し、算出した温度差を第１温度に加算することで電線の温度を算出する。算出部が算出した電線の温度が第１温度よりも高い第２温度以上である場合に電線に流れる電流を遮断する。中断部は、算出部による電線の温度の算出を中断する。計時部は、中断部により電線の温度の算出を中断している時間を計時する。決定部は、中断部により中断された算出を再開した場合、計時部により計時された時間に応じ、再開後最初の温度差を算出するための初期温度差を決定する。従って、中断部により電線の温度の算出を中断することで消費電力を抑えることができる。また、電線の温度の算出を中断していた時間に応じた値を用いて算出の再開後最初の温度差を算出することにより、再開後に算出する電線の温度を実際の電線の温度に近付けることができ、高い精度で電線の温度を算出することができる。

本発明に係る遮断装置は、前記中断部は、前記算出部が算出した電線の温度が所定の温度以下であること及び他の所定の条件を満たした場合、前記算出部による算出を中断するようにしてあり、前記決定部は、前記所定の温度及び前記計時部が計時した時間に応じて前記初期温度差を決定するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、中断部は、算出部が算出した電線の温度が所定の温度以下であること及び他の所定の条件を満たした場合、算出部による算出を中断する。決定部は、その所定の温度及び計時部が計時した時間に応じて初期温度差を決定する。従って、例えば電線の温度が低下している場合、電線の放熱が完了する前に電線の温度の算出を中断することができるため、電力消費をより抑えることができる。また、電線の温度の算出を中断するときの条件となる温度及び中断を継続していた時間に応じた値を用いて算出の再開後最初の温度差を算出することにより、算出する電線の温度を実際の電線の温度により近付けることができる。

本発明に係る遮断装置は、前記決定部は、前記中断部により算出が中断される直前に算出した温度差又は電線の温度と前記計時部が計時した時間とに応じて前記初期温度差を決定するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、決定部は、中断部により算出が中断される直前に算出した温度差又は電線の温度と計時部が計時した時間とに応じて初期温度差を決定する。従って、電線の温度の算出を中断する直前の電線の温度に係る情報を用いることにより、算出を中断する時期によらず算出する電線の温度を実際の電線の温度により近付けることができる。

本発明に係る遮断装置は、前記中断部が前記電線の温度の算出を中断した場合、所定の周期で反復的に信号を出力する出力部を備え、前記計時部は、前記出力部が出力した信号の数及び前記所定の周期に基づき計時するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、中断部が電線の温度の算出を中断した場合、出力部は、所定の周期で反復的に信号を出力する。計時部は出力部が出力した信号の数及び信号を出力する所定の周期に基づき電線の温度の算出を中断している時間を計時する。従って、例えば、電線の温度の算出を中断している間に行われる処理が、信号を出力する処理だけであっても、電線の温度の算出を中断している時間を計時することができ、算出する電線の温度を実際の電線の温度に近付けることができ、高い精度で電線の温度を算出することができる。

本発明に係る遮断装置は、前記電線に流れる電流の値を検出する検出部を備え、前記算出部は、前回算出した温度差ΔＴ１及び前記検出部が検出した電流値Ｉ１を用いて、下記式（１）及び（２）に基づいて温度差ΔＴ２を算出するようにしてあることを特徴とする。
ΔＴ２＝ΔＴ１×ｅｘｐ（−Δｔ／τ）＋Ｒｔｈ×Ｒ１×Ｉ１²
×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τ））・・・（１）
Ｒ１＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔｓ＋ΔＴ１−Ｔｏ））・・・（２）
但し、
Ｒｏ：所定の温度Ｔｏでの電線抵抗（Ω）
Ｔｓ：前記第１温度（℃）
Ｒｔｈ：電線熱抵抗（℃／Ｗ）
τ：電線放熱時定数（ｓ）
κ：電線抵抗温度計数（／℃）
Δｔ：所定時間（ｓ）

本発明にあっては、検出部は電線の電流値を検出する。電線の温度と所定の温度との温度差は検出部が検出した電流値に基づき算出される。従って、電線の温度は、電線の電流値によって算出することができる。

本発明によれば、電線の温度の算出を中断した場合であっても、実際の電線の温度に近い値を算出することで、高い精度で電線の温度を算出することができる低消費電力の遮断装置を提供することができる。

実施の形態１に係る遮断装置の構成を示すブロック図である。 通常状態及び省電力状態においてＣＰＵがウォッチドッグタイマに出力する信号を示す波形図である。 実施の形態１に係る遮断装置が電線の温度を算出する処理手順を示したフローチャートである。 実施の形態１に係る遮断装置が電線の温度を算出する処理手順を示したフローチャートである。 ＲＯＭに記憶されているテーブルの例を示した説明図である。 電線の温度における時間推移の例を示したグラフである。 実施の形態２に係る遮断装置が電線の温度を算出する処理手順を示したフローチャートである。 実施の形態２に係る遮断装置が電線の温度を算出する処理手順を示したフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る遮断装置１の構成を示すブロック図である。遮断装置１は車両に搭載され、負荷２の一端及び電源３の正極に介装される電線４の中途に配される。また、遮断装置１は通信線１５によってボディＥＣＵ５に接続される。更に遮断装置１は、スイッチ６の一端に接続される。

負荷２は、ヘッドライト、ターンハザード、ワイパー、又はドアロック機構等の車載機器であり、一端は電線４に接続され、他端は接地されている。電源３は、車載バッテリであり、正極は電線４に接続され、負極は接地されている。電線４は、ワイヤーハーネスの一部を構成し、遮断装置１が介装される。ボディＥＣＵ５は、ボディ系の車載機器を制御する制御装置であり、上述の車載機器に相当する負荷２を制御する。ボディＥＣＵ５は、スイッチ６の一端に接続される。実施の形態１においてスイッチ６の開閉があると、ボディＥＣＵ５には、スイッチ６の開閉状態に係る信号が入力される。また、ボディＥＣＵ５は通信線１５を介して遮断装置１と信号の入出力を行う。なお、実施の形態１の遮断装置１は、ボディＥＣＵ５に接続されているが、他のＥＣＵ、例えばエンジン機能を制御するエンジンＥＣＵやＡＢＳ（Antilock brake system）を制御するＡＢＳ制御ＥＣＵ等に接続されていてもよい。スイッチ６は、遮断装置１及びボディＥＣＵ５を搭載する車両のユーザが操作するスイッチであり、一端が接地され、他端が遮断装置１及びボディＥＣＵ５に接続される。車両のユーザがスイッチ６を閉じた場合、遮断装置１又はボディＥＣＵ５にはスイッチ６が閉じられたことを示す信号が入力され、遮断装置１又はボディＥＣＵ５は負荷２に給電する。車両のユーザがスイッチ６を開いた場合、遮断装置１又はボディＥＣＵ５にはスイッチ６が開かれたことを示す信号が入力され、遮断装置１又はボディＥＣＵ５は負荷２への給電を断つ。

遮断装置１は、電線４の電流値から電線４の温度を算出し、算出した温度が所定温度を超えた場合、電線４に流れる電流を遮断する。

遮断装置１はマイコン１１、温度検出部１２、ウォッチドッグタイマ１３、及びＩＰＤ（Intelligent Power Device）１４を有する。温度検出部１２、ウォッチドッグタイマ１３、及びＩＰＤ１４は夫々マイコン１１と接続する。また、ＩＰＤ１４は負荷２の一端及び電源３の正極に介装される電線４の中途に配される。

温度検出部１２は、例えばサーミスタを備え、電線４の周囲の温度によって変化するサーミスタの電気抵抗を検出することによって、遮断装置１の周囲の温度を検出する。ウォッチドッグタイマ１３は、マイコン１１の動作の異常を監視する。具体的には、ウォッチドッグタイマ１３は、所定の時間になるまで計時を行い、マイコン１１からの信号の入力により計時していた時間をクリアし、再度計時を始める。ウォッチドッグタイマ１３は、マイコン１１からの信号が入力されず、計時している時間が所定の時間を経過した場合、マイコン１１の動作が異常と判定する。このとき、ウォッチドッグタイマ１３は、マイコン１１の再起動に係るリセット信号をマイコン１１に出力する。

ＩＰＤ１４は、リレー１４ａ、制御回路１４ｂ、検出部に相当する電流値検出部１４ｃを有する。

リレー１４ａは、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のＦＥＴで構成される。リレー１４ａの一端は電線４を介して電源３の正極に接続され、他端は電線４を介して負荷２に接続されている。リレー１４ａは制御回路１４ｂの制御信号によってオン又はオフすることにより、電線４の通電の制御を行う。電流値検出部１４ｃは例えば、ホール素子センサで構成される。ホール素子センサは、電線４に流れる電流によって発生した磁界をホール素子で検出し、磁界によってホール素子に生じたホール電圧を増幅し、電流値として制御回路１４ｂに出力する。また、電流値検出部１４ｃは、センシング用のＦＥＴをリレー１４ａに並列に配置し、そのＦＥＴに流れる電流を監視するようにしてもよく、負荷２に直列に介装された抵抗の両端電圧を監視して電流換算を行う方法により電流値を求めるようにしてもよい。更に、リレー１４ａのドレイン及びソース間の電圧降下を監視して電流値として制御回路１４ｂに出力してもよい。なお、実施の形態１においてリレー１４ａは、ＦＥＴであることを示したが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等で構成される半導体リレーであってもよいし、機械式リレーであってもよい。電流値検出部１４ｃは本発明における検出部に相当する。

ＩＰＤ１４は、マイコン１１の指令により制御回路１４ｂがリレー１４ａ及び電流値検出部１４ｃの制御を行い、マイコン１１の指令に応じた信号を出力する。

マイコン１１は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃ、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信Ｉ／Ｆ１１ｄ、タイマ部１１ｅ、及び入出力Ｉ／Ｆ１１ｆを有する。これらはバスを介して夫々接続されている。ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１ｄは、ボディＥＣＵ５と、通信線１５を介して接続されている。入出力Ｉ／Ｆ１１ｆには温度検出部１２、ウォッチドッグタイマ１３、ＩＰＤ１４、及びスイッチ６の一端が接続されている。

ＣＰＵ１１ａは、一若しくは複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、又はマルチコアＣＰＵ等により構成される。ＣＰＵ１１ａは後述のＲＯＭ１１ｂに記憶されている制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラム内の命令に対応する制御信号を出力することによりバスに接続された各構成部を制御する。また、ＣＰＵ１１ａは、後述の所定の条件に基づき、通常の動作を行う通常状態及び消費電力を抑えて動作を行う省電力状態の２種類の状態を切り替える。省電力状態についての詳細は後述する。

ＲＯＭ１１ｂは、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。ＲＯＭ１１ｂには、ＣＰＵ１１ａが処理を行うための制御プログラムが記憶されている。また、ＲＯＭ１１ｂには、後述の省電力状態から通常状態に移行後、電線４の温度を算出するときに参照するテーブルが記憶されている。ＲＡＭ１１ｃは、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）、ＳＲＡＭ（Static RAM）等のメモリである。ＲＡＭ１１ｃには、制御プログラムをＣＰＵ１１ａが実行することによって生ずる各種データを一時記憶されている。また、ＲＡＭ１１ｃには、後述のＣＰＵ１１ａによるウォッチドッグタイマ１３への出力信号数を記憶する。ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１ｄはＣＡＮプロトコルに従ってボディＥＣＵ５とデータの送受信を行う。タイマ部１１ｅは、ＣＰＵ１１ａの指令により計時を開始及び終了することで時間を計時し、計時結果をＣＰＵ１１ａに与える。入出力Ｉ／Ｆ１１ｆは、ＣＰＵ１１ａと温度検出部１２、ウォッチドッグタイマ１３、ＩＰＤ１４、及びスイッチ６との信号の入出力処理を介する。

マイコン１１は入出力Ｉ／Ｆ１１ｆを介し、温度検出部１２から取得した温度及びＩＰＤ１４から取得した電線４の電流値から電線４の温度を算出する。また、マイコン１１は入出力Ｉ／Ｆ１１ｆを介してスイッチ６の開閉状態に係る信号を取得し、スイッチ６の開閉状態を検知する。

図２は、通常状態及び省電力状態においてＣＰＵ１１ａがウォッチドッグタイマ１３に出力する信号を示す波形図である。遮断装置１は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間では省電力状態で処理を行い、それ以外の時間では通常状態で処理を行う。省電力状態中のＣＰＵ１１ａは例えば、時間間隔Δｔ１毎にウォッチドッグタイマ１３にパルスを順次出力する処理を行い、それ以外の時間帯では処理を行わない。時間間隔Δｔ１は、ウォッチドッグタイマ１３がマイコン１１にリセット信号を出力する前に、計時をリセットすることが可能な時間間隔であり、通常状態のときにウォッチドッグタイマ１３に順次出力されるパルスの周期に比べて長い。また、省電力状態におけるＣＰＵ１１ａが動作するときに行う処理は、ウォッチドッグタイマ１３へのパルスの出力及び後述の出力したパルスの数の計数を行い、電線４の電流値を検出する処理、電線４の温度を算出する処理等の各種演算処理、制御処理等を中断する。

また、省電力状態において、ＲＡＭ１１ｃには記憶している内容を失わないように最低限の電力が供給される。

図３及び図４は、実施の形態１に係る遮断装置１が電線４の温度を算出する処理手順を示したフローチャートである。マイコン１１のＣＰＵ１１ａは、ウォッチドッグタイマ１３にパルスを出力するタイミング及び電線４の温度を算出するタイミングを計るため、タイマ部１１ｅに指令を出し計時を開始する（ステップＳ１１）。次いで、ＣＰＵ１１ａは、タイマ部１１ｅにて計時している時間が所定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ１１ａは、所定時間を経過したと判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ウォッチドッグタイマ１３にパルスを出力する（ステップＳ１３）。パルスを出力したＣＰＵ１１ａは、タイマ部１１ｅの計時をリセットし（ステップＳ１４）、処理をステップＳ１２へ戻す。

ＣＰＵ１１ａは、所定時間を経過していないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、タイマ部１１ｅを用いて電線４の温度を算出すべき所定のサンプリングタイミングにあるか否かを判定する（ステップＳ１５）。ＣＰＵ１１ａは例えば、所定時間毎に電線４の温度算出処理を実行するようにしてあり、所定時間が経過する都度、温度を算出すべき所定のサンプリングタイミングであると判定する。所定時間は例えば１秒である。

ＣＰＵ１１ａは、電線４の温度を算出すべきサンプリングタイミングで無いと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、再度ステップＳ１２の処理を実行し、所定のサンプリングタイミングになるまで待機する。ＣＰＵ１１ａは、電線４の温度を算出すべきサンプリングタイミングであると判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、入出力Ｉ／Ｆ１１ｆを介してＩＰＤ１４に制御信号を出力し、電流値検出部１４ｃにて電流値を検出する（ステップＳ１６）。

次いで、ＣＰＵ１１ａはステップＳ１６で検出した電流値に基づいて、電線４の温度及び本発明における所定の第１温度の温度差を算出する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、ＣＰＵ１１ａは、下記式（１）及び（２）を用いて温度差を算出する。

ΔＴ２＝ΔＴ１×ｅｘｐ（−Δｔ／τ）＋Ｒｔｈ×Ｒ１×Ｉ１²
×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τ））・・・（１）
Ｒ１＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔｓ＋ΔＴ１−Ｔｏ））・・・（２）
但し、
ΔＴ２：温度差
ΔＴ１：前回のサンプリングタイミングにおいて算出された温度差
Ｉ１：検出された電流値
Ｒｏ：所定の温度Ｔｏでの電線抵抗（Ω）
Ｔｓ：前記基準温度（℃）
Ｒｔｈ：電線熱抵抗（℃／Ｗ）
τ：電線放熱時定数（ｓ）
κ：電線抵抗温度計数（／℃）
Δｔ：サンプリングタイミング（ｓ）

上記式（１）の右辺は第１項及び第２項の和によって構成されている。ｅｘｐ（−Δｔ／τ）は、サンプリングタイミングΔｔが長いほど小さくなるため、第１項は電線４の放熱を表す項である。また、（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τ））は、サンプリングタイミングΔｔが長いほど大きくなるため、第２項は電線４の発熱を表す項である。なお、初回のサンプリングタイミングにおいては、前回のサンプリングタイミングにおいて算出された温度差ΔＴ１及び検出された電流値Ｉ１は共にゼロである。

次いでＣＰＵ１１ａは、ステップＳ１７にて算出した温度差を用いて電線４の温度を算出する（ステップＳ１８）。電線４の温度は下記式（３）を用いて算出される。周囲温度は、本発明における第１温度に相当し、温度検出部１２によって検出される温度である。
Ｔ＝Ｔａ＋ΔＴ２…（３）
但し、
Ｔａ：周囲温度

なお、実施の形態１においては、周囲温度Ｔａは温度検出部１２によって検出される温度としたが、予め設定された温度としてもよい。なお、ステップＳ１７及びステップＳ１８において、ＣＰＵ１１ａは制御プログラムを実行することにより本発明における算出部として機能する。

次いで、ＣＰＵ１１ａはステップＳ１８にて算出した電線４の温度が第２温度以上か否かを判定する（ステップＳ１９）。第２温度は、例えば電線４が発煙、発火等を起こさない温度の上限値が設定され、周囲温度Ｔａよりも高い温度である。ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ１８にて算出した温度が第２温度以上ではないと判定した場合（Ｓ１９：ＮＯ）、処理をステップＳ２１へ進める。

ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ１８にて算出した温度が第２温度以上であると判定した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、入出力Ｉ／Ｆ１１ｆを介してＩＰＤ１４の制御回路１４ｂに指令を出し、電線４の損傷の危険を避けるためリレー１４ａを開き電線４に流れる電流を遮断する（ステップＳ２０）。

次いで、ＣＰＵ１１ａはドライバー等の車両のユーザにおける操作によりスイッチ６が所定時間以上開いた状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ１１ａは、スイッチ６が所定時間以上開いた状態にないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、処理をステップＳ１２へ戻す。

ＣＰＵ１１ａは、スイッチ６が所定時間以上開いた状態にあると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ１８にて算出した電線４の温度が所定温度以下か否かを判定する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ１１ａは、所定温度以下ではないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、処理をステップＳ１２へ戻す。

ＣＰＵ１１ａは、所定温度以下であると判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、省電力状態に移行する（ステップＳ３１）。ＣＰＵ１１ａは通常状態から省電力状態に移行するとき、上述のように電線４の電流値を検出する処理、電線４の温度を算出する処理を中断する。なお、ステップＳ２１、ステップＳ２２、及びステップＳ３１において、ＣＰＵ１１ａは制御プログラムを実行することにより、本発明における中断部として機能する。

次いで、ＣＰＵ１１ａは動作指令が入力されたか否かを判定する（ステップＳ３２）。動作指令とは、ＣＰＵ１１ａが上述の時間間隔Δｔ１毎に動作をするための指令であり、例えば、ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１ｄを介してボディＥＣＵ５から出力された信号である。ＣＰＵ１１ａは、動作指令が入力されていないと判定した場合（Ｓ３２：ＮＯ）、動作指令が入力されるまで待機する。

ＣＰＵ１１ａは、動作指令が入力されたと判定した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ウォッチドッグタイマ１３にパルスを出力する（ステップＳ３３）。次いで、ＣＰＵ１１ａはＲＡＭ１１ｃに記憶されている出力信号数の値を１増加させる（ステップＳ３４）。ここで、ＣＰＵ１１ａは初めてステップＳ３４の処理を行う場合、値を増加させる前の出力信号数の数をゼロとする。

次いで、ＣＰＵ１１ａは通常状態に移行するか否かを判定する（ステップＳ３５）。通常状態に移行するか否かの判定は例えば、ドライバー等の車両のユーザにおける操作によりスイッチ６が操作されたか否か、遮断装置１の外部から通常状態への移行に係る信号が入力されたか否か等により行われる。ＣＰＵ１１ａは、通常状態に移行しないと判定した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、処理をステップＳ３１へ戻す。

ＣＰＵ１１ａは、通常状態に移行すると判定した場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ＲＯＭ１１ｂに記憶されているテーブルを参照し、対応する増減値をＲＡＭ１１ｃに記憶する（ステップＳ３６）。具体的には、ＣＰＵ１１ａは、後述の図５に示す予め記憶されたテーブルを参照し、ＲＡＭ１１ｃに記憶されている出力信号数の値に対応する値を読み出し、ＲＡＭ１１ｃに記憶する。図５は、ＲＯＭ１１ｂに記憶されているテーブルの例を示した説明図である。図５には出力信号数別に増減値を分類したテーブルが示されている。ステップＳ３６において、例えばＲＡＭ１１ｃに記憶されている出力信号数の値が１０回以下なら、ＣＰＵ１１ａはゼロの値をＲＡＭ１１ｃに記憶する。また例えば、出力信号数が１１回以上２０回以下なら、ＣＰＵ１１ａは−１の値をＲＡＭ１１ｃに記憶する。なお、図５に示すテーブルの増減値は、ウォッチドッグタイマ１３に出力する信号の周期に基づいてその値の大小が定められている。具体的には、ウォッチドッグタイマ１３に出力する信号の周期が長いときは、増減値は大きくなり、出力する信号の周期が短いときは、増減値は小さくなるように定められている。従って、ＣＰＵ１１ａは出力信号数及び図５に示すテーブルを用いることにより、省電力状態中の時間を計時することができる。また、ステップＳ３６において、ＣＰＵ１１ａは制御プログラムを実行することによって計時部として機能する。

次いで、ＣＰＵ１１ａはステップＳ１７における温度差を算出するための初期温度差を決定する（ステップＳ３７）。具体的には、ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ２０における判定処理に用いた所定温度及びステップＳ３６にてＲＡＭ１１ｃに記憶した増減値を加算する。加算した値は、ステップＳ１７にて電線４の温度を算出するための初期温度差とし、ＣＰＵ１１ａはＲＡＭ１１ｃにその初期温度差を記憶する。なお、ステップＳ３６において、ＣＰＵ１１ａは制御プログラムを実行することによって決定部として機能する。

次いで、ＣＰＵ１１ａは出力信号数をリセットする（ステップＳ３８）。具体的には、ＣＰＵ１１ａは、ＲＡＭ１１ｃに記憶している出力信号数の値をゼロとする。その後、ＣＰＵ１１ａはタイマ部１１ｅの計時をリセットし（ステップＳ３９）、処理をステップＳ１２へ戻す。

ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ３９からステップＳ１２へ処理を戻した後、初めてステップＳ１７の処理を行うとき、前回算出した温度差ΔＴ１の値をステップＳ３７にて決定した初期温度差として温度差ΔＴ２の計算を行う。このとき電流値Ｉ１の値はゼロとする。

以上の構成及び処理によって、遮断装置１は、電線４の温度の算出を中断することにより消費電力を抑えることができる。また、電線４の温度の算出を中断した場合であっても、算出の再開後最初の温度差を決定することができるため、高い精度で電線４の温度を算出することができる。以下、上述の図３及び図４に示した処理により遮断装置１が行う動作を説明する。図６は、電線４の温度における時間推移の例を示したグラフである。

図６のグラフは、横軸は時間、縦軸は電線４の温度の値を表している。図６のグラフは、時刻ゼロから時刻ｔ２１まではドライバー等の車両のユーザにおける操作によりスイッチ６を閉じ、電線４に電流が流れている状態を表し、電線４の発熱量が放熱量を上回るために電線４の温度が上昇していることを表している。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２まで及び時刻ｔ２２から時刻ｔ２３まではドライバー等の車両のユーザにおける操作によりスイッチ６を開き、電線４に電流が流れていない状態を表し、電線４の温度が放熱により下がっていることを表している。時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までは省電力状態を表し、ＣＰＵ１１ａは電線４の温度の時間推移を知ることができない。時刻ｔ２４から時刻ｔ２５までは通常状態への移行及び電線４に再び電流が流れている状態を表し、電線４の温度が上昇していることを表している。時刻ｔ２５から時刻ｔ２６までは負荷２の故障等の異常により、電線４の温度が急激に上昇していることを表している。時刻ｔ２６から以降は、遮断装置１が電線４に流れる電流を遮断し、電線４の温度が放熱により下がっていることを表している。ここで、図３に示すステップＳ２２の判定処理に用いる所定の温度は、周囲温度からΔＴｉ℃だけ高い温度とし、ステップＳ１９の判定処理に用いる第２温度よりも低い温度とする。なお、時刻ｔ２３は図２に示す時刻ｔ１１と、時刻ｔ２４は図２に示す時刻ｔ１２とに対応する。

時刻ゼロから時刻ｔ２２までは、ＣＰＵ１１ａはステップＳ１１〜ステップＳ１８までの処理により電線４の温度を算出する。その後、ＣＰＵ１１ａはステップＳ２１にて所定時間以上スイッチ６が開いた状態ではないと判定する（Ｓ２１：ＮＯ）。時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までは、ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ２１にて所定時間以上スイッチ６を開いた状態と判定するが（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２にて所定温度以下ではないと判定する。時刻ｔ２３において、ステップＳ２２にて所定温度以下であるとＣＰＵ１１ａが判定することにより、ＣＰＵ１１ａは省電力状態へ移行する。

時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの時間において、ＣＰＵ１１ａは、ステップＳ３２における動作指令がある毎にステップＳ３３及びステップＳ３４における処理を行う。時刻ｔ２４において、省電力状態から通常状態へ移行する条件を満たした場合、ＣＰＵ１１ａは中断していた電線４の温度の算出を再開する。ＣＰＵ１１ａは、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までにウォッチドッグタイマ１３への出力信号数に応じた増減値をステップＳ２２の判定処理に用いた所定の温度に加算し、算出の再開後最初の温度差とする。実施の形態１では、その温度差を周囲温度ＴａからΔＴｈ℃だけ高い温度とし、ΔＴｉ℃及びΔＴｈ℃の差は、ウォッチドッグタイマ１３への出力信号数に応じた増減値と等しい。

その後、時刻ｔ２４から時刻ｔ２６までの時間において、ステップＳ１２〜ステップＳ１８までの処理をサンプリングタイミング毎に行う。時刻ｔ２６において、ＣＰＵ１１ａは、電線４の温度が第２温度以上であると判定し（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ２０における電線４に流れる電流を遮断する。電線４が発煙、発火等を起こさない温度の上限値に第２温度が設定され、ＣＰＵ１１ａが電線４の温度が第２温度以上であると判定した場合、ＣＰＵ１１ａは電線４に流れる電流を遮断する。そのため、遮断装置１は電線４の発煙、発火等による損傷を防ぐことができる。

（実施の形態２）
上述の実施の形態１においては、電線４の温度が所定の温度以下であることを満たすことにより、遮断装置１は電線４の温度の算出を中断することを示した。実施の形態２においては、遮断装置１が電線４の温度の算出を中断するときに温度の条件を必要としない例を説明する。なお、その他の構成及び作用は上述の実施の形態１と同様であるため、同様の構成には同様の符号を付し、その詳細な説明及びその作用効果の説明を省略する。

図７及び図８は、実施の形態２に係る遮断装置１が電線４の温度を算出する処理手順を示したフローチャートである。ステップＳ４１〜ステップＳ５１は図３に示すステップＳ１１〜ステップＳ２１までと同様であり、ステップＳ６１〜ステップＳ６９は、図４に示すステップＳ３１〜ステップＳ３９と同様であるため、詳細な説明は省略する。マイコン１１のＣＰＵ１１ａは、所定時間以上スイッチ６が開いた状態と判定した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＲＡＭ１１ｃにステップＳ４７にて算出した温度差を記憶する（ステップＳ５２）。その後、ＣＰＵ１１ａは処理を図４に示すステップＳ６１以降へ進める。

実施の形態２において、初期温度差は、ステップＳ５０においてＲＡＭ１１ｃに記憶した電線４の温度に図５に示すテーブルの値を加算することにより、ステップＳ６７において決定される。

以上の構成及び処理によって、通常状態から省電力状態に移行する時期によらず、省電力状態から通常状態へ移行後電線４の温度を算出することができ、所定の第２温度以上に電線４の温度が上昇した場合に電線４に流れる電流を遮断することができる。

なお、上述の実施の形態１及び実施の形態２において、図３に示すステップＳ１７及びステップＳ１８並びに図７に示すステップＳ４７及びステップＳ４８の処理は、上記式（１）〜（３）に限らず、その他の電線の温度を算出することが可能な式によって算出してもよい。

なお、上述の実施の形態１及び実施の形態２において、図３に示すステップＳ２１及び図７に示すステップＳ５１の処理は上述の条件に基づく処理に限らない。例えば、遮断装置１を搭載した車両が所定時間以上停車状態にある、車両のイグニッションキーがオフの状態になっている等に基づく処理であってもよい。所定時間以上停車状態にあるか否かは、車両に備えられる車輪速センサ、車速センサ等により判定することができる。

なお、上述の実施の形態１及び実施の形態２において、ＣＰＵ１１ａが図４に示すステップＳ３６の処理を行うことによって電線４の温度の算出を中断している時間を計時するようにしたが、タイマ部１１ｅ又は遮断装置１の外部に設けられたタイマによって計時するようにしてもよい。

なお、実施の形態１及び実施の形態２においては、ステップＳ３７において初期温度差を決定するために図５に示すテーブルを用いたが、初期温度差を電線４の温度を算出する式を用いて決定してもよい。例えば、上記式（１）及び（２）を用いて初期温度差を算出してもよい。その場合、実施の形態１においては、Δｔを電線４の温度の算出を中断している時間とし、ΔＴ１を図３に示すステップＳ２２における所定温度とし、Ｉ１を０とすることにより算出することができる。実施の形態２においては、Δｔを電線４の温度の算出を中断している時間とし、ΔＴ１を図７に示すステップＳ５２で記憶した温度の値とし、Ｉ１を０とすることにより算出することができる。電線４の温度の算出を中断している時間は、ウォッチドッグタイマ１３への出力信号数及び信号を出力する周期により算出することができる。

また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 遮断装置
２ 負荷
３ 電源
４ 電線
５ ボディＥＣＵ
６ スイッチ
１１ マイコン
１１ａ ＣＰＵ（算出部、中断部、計時部、決定部、出力部）
１１ｂ ＲＯＭ
１１ｃ ＲＡＭ
１１ｄ ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ
１１ｅ タイマ部
１１ｆ 入出力Ｉ／Ｆ
１２ 温度検出部
１３ ウォッチドッグタイマ
１４ ＩＰＤ
１４ａ リレー
１４ｂ 制御回路
１４ｃ 電流値検出部（検出部）
１５ 通信線

Claims (5)

1. 電線の温度と所定の第１温度との温度差を反復的に算出し、算出した温度差を前記第１温度に加算することにより前記電線の温度を反復的に算出する算出部を備え、該算出部が算出した前記電線の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上である場合に前記電線に流れる電流を遮断する遮断装置において、
   前記算出部による前記電線の温度の算出を中断する中断部と、
   該中断部により前記電線の温度の算出を中断している時間を計時する計時部と、
   前記中断部により中断された算出を再開した場合、前記計時部により計時された時間に応じ、再開後最初の前記温度差を算出するための初期温度差を決定する決定部と
   を備えることを特徴とする遮断装置。
2. 前記中断部は、前記算出部が算出した電線の温度が所定の温度以下であること及び他の所定の条件を満たした場合、前記算出部による算出を中断するようにしてあり、
   前記決定部は、前記所定の温度及び前記計時部が計時した時間に応じて前記初期温度差を決定するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の遮断装置。
3. 前記決定部は、前記中断部により算出が中断される直前に算出した温度差又は電線の温度と前記計時部が計時した時間とに応じて前記初期温度差を決定するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の遮断装置。
4. 前記中断部が前記電線の温度の算出を中断した場合、所定の周期で反復的に信号を出力する出力部を備え、
   前記計時部は、前記出力部が出力した信号の数及び前記所定の周期に基づき計時するようにしてあること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の遮断装置。
5. 前記電線に流れる電流の値を検出する検出部を備え、
   前記算出部は、前回算出した温度差ΔＴ１及び前記検出部が検出した電流値Ｉ１を用いて、下記式（１）及び（２）に基づいて温度差ΔＴ２を算出するようにしてあること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の遮断装置。
   ΔＴ２＝ΔＴ１×ｅｘｐ（−Δｔ／τ）＋Ｒｔｈ×Ｒ１×Ｉ１²
   ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τ））・・・（１）
   Ｒ１＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔｓ＋ΔＴ１−Ｔｏ））・・・（２）
   但し、
   Ｒｏ：所定の温度Ｔｏでの電線抵抗（Ω）
   Ｔｓ：前記第１温度（℃）
   Ｒｔｈ：電線熱抵抗（℃／Ｗ）
   τ：電線放熱時定数（ｓ）
   κ：電線抵抗温度計数（／℃）
   Δｔ：所定時間（ｓ）

Images