JP2018152989A - 電線保護装置および電線保護装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電線の温度推定における精度確保と演算負荷の抑制とを両立できる電線保護装置を提供する。【解決手段】電線保護装置は、電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、電圧調節部を流れる電流値から電源と負荷とを接続する電線の温度情報を計算する算出部を有し、温度情報に基づいて電圧調節部を電源と負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、を備え、電流値は、予め定められた算出周期Ｔｃａｌにおいて複数回サンプリングされ、算出部は、複数回のサンプリング結果から算出周期における電線の発熱量および補正係数を算出し、発熱量は、複数回のサンプリング結果から決定される一つの電流値Ｉpkおよび算出周期から算出され、補正係数は、算出周期において通電が検出された時間の割合であり、算出部は、発熱量に補正係数を乗じて温度情報を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、電線保護装置および電線保護装置の制御方法に関する。

従来、電線の温度を算出して負荷回路を遮断する技術がある。特許文献１には、負荷に流れる電流が上昇しているときには、電線或いは接触導体の熱特性（熱抵抗、熱容量）に基づいて電線の上昇温度を算出し、アーク発生時には、アークによる温度上昇を算出し、更に、負荷に流れる電流がゼロ、或いは減少しているときには、電線の熱特性に基づいて電線の下降温度を算出する負荷回路の保護装置の技術が開示されている。

特開２００７−２９５７７６号公報

電線を保護する技術について、なお改良の余地がある。例えば、電線の温度の推定精度を向上させるために、熱量の算出頻度を高くすることが考えられる。しかしながら、算出頻度を高めると、演算負荷が増えてしまうという問題がある。電線の温度推定における精度確保と演算負荷の抑制とを両立できることが望ましい。

本発明の目的は、電線の温度推定における精度確保と演算負荷の抑制とを両立できる電線保護装置および電線保護装置の制御方法を提供することである。

本発明の電線保護装置は、電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、前記電圧調節部を流れる電流値から前記電源と前記負荷とを接続する電線の温度情報を計算する算出部を有し、前記温度情報に基づいて前記電圧調節部を前記電源と前記負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、を備え、前記電流値は、予め定められた算出周期において複数回サンプリングされ、前記算出部は、複数回の前記サンプリング結果から前記算出周期における前記電線の発熱量および補正係数を算出し、前記発熱量は、複数回の前記サンプリング結果から決定される一つの電流値および前記算出周期から算出され、前記補正係数は、前記算出周期において通電が検出された時間の割合であり、前記算出部は、前記発熱量に前記補正係数を乗じて前記温度情報を算出することを特徴とする。

本発明の電線保護装置の制御方法は、電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部の電流値をサンプリングするステップと、複数回の前記サンプリング結果から決定される一つの電流値に基づいて算出周期における電線の発熱量を算出するステップと、前記算出周期において通電が検出された時間の割合である補正係数を算出するステップと、前記発熱量に前記補正係数を乗じて前記電線の温度情報を算出するステップと、前記温度情報に基づいて前記電圧調節部を遮断状態にさせるか否かを判定するステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る電線保護装置は、電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、電圧調節部を流れる電流値から電源と負荷とを接続する電線の温度情報を計算する算出部を有し、温度情報に基づいて電圧調節部を電源と負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、を備える。電流値は、予め定められた算出周期において複数回サンプリングされる。算出部は、複数回のサンプリング結果から算出周期における電線の発熱量および補正係数を算出する。

発熱量は、複数回のサンプリング結果から決定される一つの電流値および算出周期から算出される。補正係数は、算出周期において通電が検出された時間の割合である。算出部は、発熱量に補正係数を乗じて温度情報を算出する。本発明に係る電線保護装置によれば、複数回のサンプリング結果から発熱量を算出することで、演算負荷の抑制を図ることができる。また、本発明に係る電線保護装置は、通電が検出された時間の割合によって発熱量を補正することで、電線の温度推定における精度の確保を可能とするという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電線保護装置を示す図である。 図２は、実施形態のサンプリング周期と算出周期との関係を示す図である。 図３は、ピーク電流から熱量を算出する方法の説明図である。 図４は、実施形態の補正係数の算出方法を説明する図である。 図５は、実施形態の総通電時間と総サンプリング時間との関係を示す図である。 図６は、実施形態に係る遮断判定の説明図である。 図７は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る電線保護装置および電線保護装置の制御方法につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図７を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、電線保護装置および電線保護装置の制御方法に関する。図１は、実施形態に係る電線保護装置を示す図、図２は、実施形態のサンプリング周期と算出周期との関係を示す図、図３は、ピーク電流から熱量を算出する方法の説明図、図４は、実施形態の補正係数の算出方法を説明する図、図５は、実施形態の総通電時間と総サンプリング時間との関係を示す図、図６は、実施形態に係る遮断判定の説明図、図７は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態に係る電線保護装置１は、電圧調節部３と、制御部２とを有する。電線保護装置１は、車両に搭載され、車両の電気負荷（以下、単に「負荷」と称する。）１２に対する電力供給を行う。電線保護装置１によって電力が供給される負荷１２は、例えば、車両のヘッドランプ等のランプである。電線保護装置１は、電圧調節部３によって負荷１２に対する供給電圧を制御すると共に、負荷１２に対する電力供給をソフトウエア的に遮断する。電線保護装置１は、電圧調節部３を流れる電流値に基づいて電線の発熱量および放熱量を推定し、その推定結果に基づいて負荷１２に対する電力供給を遮断する。以下に本実施形態の電線保護装置１について詳細に説明する。

本実施形態の電圧調節部３は、信号入力ポート３０、入力部３１、出力部３２、信号出力ポート３３、電流センサ回路３４、および半導体スイッチング素子３５を有する半導体リレーである。信号入力ポート３０は、制御部２の制御信号出力ポート２１と電気的に接続されている。入力部３１は、車両の電源１１と電気的に接続されている。電源１１は、例えば、バッテリ等の二次電池である。出力部３２は、負荷１２と電気的に接続されている。

半導体スイッチング素子３５は、入力部３１と出力部３２との間に介在している。半導体スイッチング素子３５は、制御信号のＯＮ／ＯＦＦに応じて負荷１２に対する電力供給を実行または停止する。半導体スイッチング素子３５は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor）である。電圧調節部３は、図示しない制御回路によって、半導体スイッチング素子３５をデューティ制御する。半導体スイッチング素子３５に対するデューティ制御は、例えば、ＰＷＭ制御である。制御回路は、電源１１からの入力電圧と、負荷１２に対する供給電圧の目標値とに基づいてデューティ制御のデューティ比を決定する。このデューティ比は、負荷１２に対する実効電圧を供給電圧の目標値とするように決定される。

電流センサ回路３４は、半導体スイッチング素子３５を介して流れる電流値を検出する。言い換えると、電流センサ回路３４は、電圧調節部３を介して電源１１から負荷１２に流れる電流値を検出する。電流センサ回路３４の検出結果を示す信号は、信号出力ポート３３から出力される。信号出力ポート３３は、制御部２の電流信号入力ポート２２と電気的に接続されている。

制御部２は、電圧調節部３の作動／停止を制御する。制御部２は、例えば、マイクロコンピュータ等の制御装置や制御回路である。制御部２は、演算部、記憶部、通信部等を有し、本実施形態の動作を実行するためのプログラムや回路構成を有している。制御部２は、指令信号入力ポート２０、制御信号出力ポート２１、電流信号入力ポート２２、入力判定部２３、算出部２４、遮断判定部２５、および論理回路２６を有する。

指令信号入力ポート２０は、負荷１２を作動させる指令信号が入力されるポートである。制御信号出力ポート２１は、電圧調節部３に対する制御信号を出力するポートである。電流信号入力ポート２２は、電流センサ回路３４によって検出された電流値についての信号が入力されるポートである。

指令信号入力ポート２０には、車両に搭載されたスイッチ４が電気的に接続されている。スイッチ４は、例えば、車両の運転者によって操作される。スイッチ４に対して負荷１２を作動させるための操作入力がなされると、スイッチ４が停止指令状態から作動指令状態に切り替わる。スイッチ４における停止指令状態および作動指令状態の切り替えは、例えば、接地／非接地の切り替えである。作動指令の操作入力がなされたスイッチ４は、作動停止のための操作入力がなされるまで作動指令状態を維持する。

入力判定部２３は、指令信号入力ポート２０と電気的に接続されている。入力判定部２３は、スイッチ４の状態に応じた信号を出力する。より具体的には、入力判定部２３は、スイッチ４が作動指令状態である場合にＯＮ信号を出力し、スイッチ４が停止指令状態である場合にＯＦＦ信号を出力する。

算出部２４は、電線５の温度情報を算出する回路または演算装置である。算出部２４による温度算出対象の電線５は、例えば、電源１１と電圧調節部３とを接続する電線５や、電圧調節部３と負荷１２とを接続する電線５である。算出部２４は、温度計算部２４ａおよび補正係数計算部２４ｂを有する。温度計算部２４ａは、電流センサ回路３４によって検出された電流値を示す信号を取得する。本実施形態の電流センサ回路３４は、予め定められたサンプリング周期Δｔが経過する毎に電流値をサンプリングする。すなわち、電流センサ回路３４による電流値のサンプリング間隔は、サンプリング周期Δｔである。

本実施形態において、算出部２４によって算出される温度情報は、電線５の現在の温度の推定値である。以下の説明では、温度計算部２４ａによって算出された電線５の現在の温度を単に「推定温度Ｔｗ」と称する。推定温度Ｔｗは、温度計算部２４ａによって推定された電線５の現在の温度である。電線５の推定温度Ｔｗは、例えば、電線５の周囲温度Ｔａｍｂと温度変化量ΔＴの和として算出される。周囲温度Ｔａｍｂは、例えば、予め記憶している値であっても、実測された値であってもよい。例えば、周囲温度Ｔａｍｂとして、電圧調節部３が負荷１２に対して定格電流を供給しているときの電線５の定常状態の温度が記憶されている。

ここで、電線５の温度を算出する方法の基本的な考え方について、以下に式（１）から式（４）を参照して説明する。以下に説明する方法では、電流値のサンプリング周期Δｔに合わせて電線５の温度が更新される。なお、式（１）から式（４）において、Ｐｃinは電線５の単位時間の発熱エネルギー［Ｊ／ｓ］、Ｐｃoutは電線５の単位時間の放熱エネルギー［Ｊ／ｓ］、ｒｃは電線５の導体抵抗［Ω］、Ｉは通電電流の電流値［Ａ］、Ｃthは電線５の熱容量［Ｊ／℃］、Ｒthは電線５の熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｑｃ（ｎ）はｎ回目に電流値がサンプリングされたときの電線５の熱量（累積値）［Ｊ］、Δｔはサンプリング周期（サンプリング間隔）［ｓ］、ΔＴは、電線５における温度変化量（累積値）［℃］である。
Ｐｃin ＝ ｒｃ×Ｉ² …（１）
Ｐｃout ＝ Ｑｃ（ｎ−１）／（Ｃth×Ｒth） …（２）
Ｑｃ（ｎ） ＝ Ｑｃ（ｎ−１）＋（Ｐｃin−Ｐｃout）×Δｔ …（３）
ΔＴ ＝ Ｑｃ（ｎ）／Ｃth …（４）

上記式（１）から式（４）によれば、電流値Ｉのサンプリングがなされるごとに電線５の温度情報が更新される。このような算出方法によれば、温度情報の推定精度を向上させることが可能であるものの、温度計算部２４ａの処理負荷が高くなりやすい。

本実施形態の温度計算部２４ａは、以下に説明するように、予め定められた算出周期Ｔｃａｌが経過する毎に、経過した算出周期Ｔｃａｌの温度情報を算出する。算出周期Ｔｃａｌは、電流値Ｉのサンプリング周期Δｔよりも長い周期である。本実施形態の算出周期Ｔｃａｌの長さは、電流値Ｉが複数回サンプリングされる長さである。図２に示すように、本実施形態の算出周期Ｔｃａｌは、サンプリング周期Δｔの１０回分の長さとされている。本実施形態では、算出周期Ｔｃａｌに相当するサンプリング回数を単に「所定サンプル回数Ｎｓ」と称することがある。算出周期Ｔｃａｌは、サンプリング周期Δｔと所定サンプル回数Ｎｓの積である。

温度計算部２４ａは、電流値Ｉのサンプリング結果を常時モニタし、ピーク電流Ｉpkを検出する。ピーク電流Ｉpkは、算出周期Ｔｃａｌにおける電流値Ｉのピーク値である。温度計算部２４ａは、一つの算出周期Ｔｃａｌにおいて電流値Ｉのサンプリングが１０回なされると、その一つの算出周期Ｔｃａｌにおける発熱量を算出する。本実施形態の温度計算部２４ａは、図３に示すように、ピーク電流Ｉpkの通電が算出周期Ｔｃａｌの最初から最後まで継続したものとして、算出周期Ｔｃａｌにおける発熱エネルギーＰｃinを算出する。すなわち、温度計算部２４ａは、下記式（５）により算出周期Ｔｃａｌにおける発熱エネルギーＰｃinを算出する。
Ｐｃin ＝ ｒｃ×Ｉpk² …（５）

温度計算部２４ａは、ｍ回目の算出周期Ｔｃａｌにおける電線５の熱量（累積値）Ｑｃ（ｍ）を下記式（６）により算出する。また、温度計算部２４ａは、電線５の放熱エネルギーＰｃoutを下記式（７）により算出する。
Ｑｃ（ｍ） ＝ Ｑｃ（ｍ−１）＋（Ｐｃin−Ｐｃout）×Ｔｃａｌ …（６）
Ｐｃout ＝ Ｑｃ（ｍ−１）／（Ｃth×Ｒth） …（７）

補正係数計算部２４ｂは、温度計算部２４ａが電線５の温度情報を算出する際の補正係数αを計算する。補正係数計算部２４ｂは、熱量Ｑｃ（ｍ）が所定回数（Ｚ回）算出されると、補正係数αを算出する。補正係数αは、所定回数Ｚの算出周期Ｔｃａｌにおいて通電が検出された時間の割合である。所定回数Ｚは、例えば、１０回である。補正係数αの算出について、図４を参照して説明する。図４において、（Ｚ−１）回目の算出周期Ｔｃａｌでは、１０回のサンプリングのうち、通電が６回検出されている。通電があったか否かは、サンプリングされた電流値Ｉの大きさによって判断される。サンプリングされた電流値Ｉの大きさが閾値Ｉｔｈ以上であれば通電があったと判定される。所定回数Ｚ回目の算出周期Ｔｃａｌでは、通電が３回検出されている。補正係数計算部２４ｂは、１回目の算出周期ＴｃａｌからＺ回目の算出周期Ｔｃａｌまでに通電が検出された回数の総和（以下、単に「総検出回数」と称する。）Ｎｏｎを計算する。

所定回数Ｚの算出周期Ｔｃａｌにおいて通電が検出された時間（以下、単に「総通電時間」と称する。）は、総検出回数Ｎｏｎとサンプリング周期Δｔとの積である。一方、所定回数Ｚの算出周期Ｔｃａｌの合計時間（以下、単に「総サンプリング時間」と称する。）は、所定回数Ｚと算出周期Ｔｃａｌとの積である。図５には、総通電時間（Ｎｏｎ×Δｔ）と総サンプリング時間（Ｚ×Ｔｃａｌ）との関係が示されている。補正係数αは、下記式（８）により算出される。つまり、補正係数αは、総サンプリング時間に対する総通電時間の割合である。
α ＝ （Ｎｏｎ×Δｔ）／（Ｚ×Ｔｃａｌ） …（８）

なお、本実施形態では、熱量Ｑｃ（ｍ）が正の値であった算出周期Ｔｃａｌの合計時間が総サンプリング時間とされる。言い換えると、通電が検出されず、熱量Ｑｃ（ｍ）が０であった算出周期Ｔｃａｌが存在する場合、熱量Ｑｃ（ｍ）が０であった算出周期Ｔｃａｌは、総サンプリング時間から除外される。従って、総サンプリング時間は、熱量Ｑｃ（ｍ）が正であった算出周期Ｔｃａｌの回数Ｚｏｎと算出周期Ｔｃａｌとの積となる。熱量Ｑｃ（ｍ）が０であった算出周期Ｔｃａｌが存在する場合の補正係数αは、下記式（９）によって算出される。
α ＝ （Ｎｏｎ×Δｔ）／（Ｚｏｎ×Ｔｃａｌ） …（９）

温度計算部２４ａは、補正係数αに基づいて下記式（１０）により補正後熱量Ｑｒ［Ｊ］を算出する。温度計算部２４ａは、補正後熱量Ｑｒから下記式（１１）により電線５の温度変化量ΔＴを算出する。なお、下記式（１１）により算出される温度変化量ΔＴは、１回目からＺ回目までの算出周期Ｔｃａｌの間における温度変化量である。
Ｑｒ ＝ α×Ｑｃ（Ｚ） …（１０）
ΔＴ ＝ Ｑｒ／Ｃth …（１１）

本実施形態では、所定回数Ｚの熱量Ｑｃ（ｍ）の算出を一つの周期として、補正後熱量Ｑｒおよび温度変化量ΔＴを算出する。以下の説明では、この温度変化量ΔＴの算出周期を「温度算出周期Ｔｔｅｍ」と称する。つまり、温度算出周期Ｔｔｅｍは、下記式（１２）で表される周期である。本実施形態の温度算出周期Ｔｔｅｍは、補正係数αが算出される補正係数算出周期と一致している。
Ｔｔｅｍ ＝ Ｚ×Ｔｃａｌ …（１２）

温度計算部２４ａは、一回の温度算出周期Ｔｔｅｍが終了すると、次の温度算出周期Ｔｔｅｍに移行して温度変化量ΔＴの算出を実行する。すなわち、温度計算部２４ａは、新しい温度算出周期Ｔｔｅｍに移行するときに、熱量Ｑｃ（ｍ）の回数ｍをリセットし、一回目の熱量Ｑｃ（１）の算出を開始する。このときに、上記式（６）および式（７）において、熱量Ｑｃ（ｍ）の前回値Ｑｃ（０）として前回の温度算出周期Ｔｔｅｍにおいて算出された補正後熱量Ｑｒが用いられる。

遮断判定部２５は、入力判定部２３の信号と温度計算部２４ａから取得した推定温度Ｔｗ（温度情報）とに基づいて遮断判定を行う。遮断判定部２５は、判定結果を示す信号を論理回路２６に出力する。

本実施形態の遮断判定部２５は、例えば、図６に示すように遮断判定を行う。図６には、入力判定部２３の信号（ＳＷ）、推定温度Ｔｗ、および遮断判定部２５によってなされる遮断判定の内容が示されている。遮断判定部２５は、入力判定部２３がＯＮ信号を出力しており、かつ推定温度Ｔｗが予め定められた遮断温度Ｔｓｈ以上（ＨＩ）であればＯＮ信号を出力する。このＯＮ信号は、電圧調節部３を遮断状態とする遮断指令である。ここで、遮断状態とは、電圧調節部３において負荷１２に対する電力供給が継続的に停止され、デューティ制御がなされない状態である。一方、遮断判定部２５は、入力判定部２３がＯＮ信号を出力しており、かつ推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈ未満（ＬＯＷ）であればＯＦＦ信号を出力する。このＯＦＦ信号は、電圧調節部３による負荷１２に対する給電を許容する通常指令である。

遮断判定部２５は、入力判定部２３の信号がリセットされるまで遮断判定の内容を維持する。言い換えると、遮断判定部２５は、電圧調節部３を遮断状態にすると判断した後は、入力判定部２３の信号が一旦ＯＦＦとされ、再度ＯＮとされるまでの間はＯＮ信号を出力し続ける。また、遮断判定部２５がＯＦＦ信号を出力している状態で入力判定部２３の信号がＯＮからＯＦＦに切り替わった場合、入力判定部２３の信号が再度ＯＮとなるまでの間ＯＦＦ信号を出力し続ける。

論理回路２６は、入力判定部２３の信号と遮断判定部２５の信号とに応じた制御信号を出力する。遮断判定部２５の出力信号は、ＯＮ／ＯＦＦが反転されて論理回路２６に入力される。すなわち、遮断判定部２５のＯＮ信号はＯＦＦ信号に反転されて論理回路２６に入力され、遮断判定部２５のＯＦＦ信号はＯＮ信号に反転されて論理回路２６に入力される。論理回路２６は、ＡＮＤ回路である。論理回路２６は、入力判定部２３の出力信号がＯＮであり、かつ遮断判定部２５がＯＦＦ信号を出力している場合、制御信号出力ポート２１からＯＮ信号を出力する。論理回路２６が出力するＯＮ信号は、負荷１２に対する電力供給の実行を指令する供給指令信号である。

一方、論理回路２６は、入力判定部２３の出力信号がＯＦＦである場合や、遮断判定部２５がＯＮ信号を出力している場合、制御信号出力ポート２１からＯＦＦ信号を出力する。論理回路２６が出力するＯＦＦ信号は、負荷１２に対する電力供給の停止を指令する停止指令信号である。遮断判定部２５がＯＮ信号を出力している場合に論理回路２６から出力される停止指令信号は、電圧調節部３を遮断状態として電線５を保護する遮断指令信号として機能する。停止指令信号に応じて電圧調節部３が電源１１と負荷１２とを継続的に遮断することで、電線５に対する通電が停止され、電線５における発熱が停止される。その結果、電線５の更なる温度上昇が抑制される。

図７には、電線保護装置１の動作が示されている。言い換えると、図７には、本実施形態に係る電線保護装置の制御方法が示されている。図７のフローチャートは、繰り返し実行される。ステップＳ１０において、電流値Ｉのサンプリングがなされる。電圧調節部３の電流センサ回路３４は、半導体スイッチング素子３５を流れる電流値Ｉをサンプリング周期Δｔでサンプリングする。電流値Ｉがサンプリングされる毎に、サンプリングされた電流値Ｉが算出部２４に出力される。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、発熱量の算出がなされる。温度計算部２４ａは、算出対象とする算出周期Ｔｃａｌについて所定サンプル回数Ｎｓ分の電流値Ｉを取得していれば、その算出周期Ｔｃａｌの熱量Ｑｃ（ｍ）を算出する。ステップＳ２０に進んだ際に、所定サンプル回数Ｎｓ分の電流値Ｉを取得していなければ、熱量Ｑｃ（ｍ）の算出は実行されない。ステップＳ２０が実行されると、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、補正係数αが算出される。補正係数計算部２４ｂは、算出対象とする温度算出周期Ｔｔｅｍについて所定回数Ｚの熱量Ｑｃ（ｍ）の算出が終了していれば、補正係数αを算出する。一方、所定回数Ｚの熱量Ｑｃ（ｍ）の算出が終了していなければ、補正係数αの算出は実行されない。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、温度情報が算出される。温度計算部２４ａは、ステップＳ２０で算出された熱量Ｑｃ（ｍ）の所定回数Ｚ分の合計値と、ステップＳ３０で算出された補正係数αとに基づいて電線５の温度変化量ΔＴを算出する。温度計算部２４ａは、算出した温度変化量ΔＴから推定温度Ｔｗを計算する。所定回数Ｚ分の熱量Ｑｃ（ｍ）が算出されていない場合や、補正係数αが算出されていない場合、ステップＳ４０において温度情報の算出は実行されない。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、遮断判定がなされる。遮断判定部２５は、入力判定部２３の出力信号と、ステップＳ４０で算出された推定温度Ｔｗとに基づいて遮断判定を行う。ステップＳ５０の遮断判定において電圧調節部３を遮断状態に移行させる判定がなされると、論理回路２６の制御信号がＯＦＦとなる。その結果、電圧調節部３は半導体スイッチング素子３５を遮断状態として電源１１と負荷１２とを遮断する。ステップＳ５０が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る電線保護装置１は、電圧調節部３と、算出部２４を含む制御部２とを有する。電圧調節部３は、電源１１側の電圧を調圧して負荷１２に供給する。算出部２４は、電圧調節部３を流れる電流値Ｉから電源１１と負荷１２とを接続する電線５の温度情報を計算する。制御部２は、算出部２４によって算出された温度情報に基づいて電圧調節部３を遮断状態にさせる。

本実施形態において、電流値Ｉは、予め定められた算出周期Ｔｃａｌにおいて複数回サンプリングされる。算出部２４は、複数回のサンプリング結果から算出周期Ｔｃａｌにおける電線５の熱量Ｑｃ（ｍ）および補正係数αを算出する。熱量Ｑｃ（ｍ）は、複数回のサンプリング結果から決定される一つの電流値であるピーク電流Ｉpkおよび算出周期Ｔｃａｌから算出される。本実施形態では、算出周期Ｔｃａｌにおいてピーク電流Ｉpkが通電され続けたものとして熱量Ｑｃ（ｍ）が算出される。

補正係数αは、算出周期Ｔｃａｌにおいて通電が検出された時間の割合である。算出部２４は、熱量Ｑｃ（ｍ）に補正係数αを乗じて温度情報を算出する。例えば、熱量Ｑｃ（ｍ）に補正係数αを乗じて算出される補正後熱量Ｑｒから温度情報が算出される。このように、本実施形態に係る電線保護装置１は、複数回のサンプリング結果から決定される一つの電流値（ピーク電流Ｉpk）から算出周期Ｔｃａｌの熱量Ｑｃ（ｍ）を算出する。よって、温度情報の算出に関する温度計算部２４ａの負荷が軽減される。また、本実施形態の電線保護装置１は、総検出回数Ｎｏｎから算出される補正係数αによって熱量Ｑｃ（ｍ）を補正する。

本実施形態の補正係数αは、熱量Ｑｃ（ｍ）の分解能を電流値Ｉのサンプリング周期Δｔと同様の分解能とすることができる。よって、本実施形態の電線保護装置１は、温度計算部２４ａの負荷を軽減しつつ温度情報の演算誤差を抑制して温度推定における精度を確保することができる。

また、本実施形態の電線保護装置１において、算出部２４は、所定回数Ｚの算出周期Ｔｃａｌが経過するごとに温度情報を更新する。補正係数αは、所定回数Ｚの算出周期Ｔｃａｌの合計時間に対する通電が検出されたサンプリング周期Δｔの合計時間の割合である。算出部２４は、所定回数Ｚの熱量Ｑｃ（ｍ）の総和に対して補正係数αを乗じて補正後熱量Ｑｒを算出する。このように、熱量Ｑｃ（ｍ）の算出周期よりも補正係数αの算出周期が長くされることで、算出部２４の演算負荷が更に軽減される。

本実施形態の電線保護装置の制御方法は、電流値Ｉをサンプリングするサンプリングステップと、電線５の発熱量を算出する熱量算出ステップと、補正係数αを算出する補正係数算出ステップと、温度情報を算出する温度算出ステップと、遮断判定ステップとを含む。

サンプリングステップは、電圧調節部３に通電される電流値Ｉをサンプリングするステップである。熱量算出ステップは、複数回のサンプリング結果から決定される一つの電流値に基づいて算出周期Ｔｃａｌにおける電線５の熱量Ｑｃ（ｍ）を算出するステップである。補正係数算出ステップは、算出周期Ｔｃａｌにおいて通電が検出された時間の割合である補正係数αを算出するステップである。温度算出ステップは、熱量Ｑｃ（ｍ）に補正係数αを乗じて電線５の温度情報を算出するステップである。温度情報は、例えば、熱量Ｑｃ（ｍ）に補正係数αを乗じて算出される補正後熱量Ｑｒから計算される。遮断判定ステップは、温度情報に基づいて電圧調節部３を遮断状態にさせるか否かを判定するステップである。

本実施形態の電線保護装置の制御方法は、温度情報の計算にかかる負荷を軽減しつつ温度情報の演算誤差を抑制することができる。

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。所定サンプル回数Ｎｓは、１０回には限定されない。所定サンプル回数Ｎｓは、半導体スイッチング素子３５に対するデューティ制御の制御周期等に応じて適宜設定される。

所定回数Ｚは、１０回には限定されない。また、所定回数Ｚは複数回には限定されず、１回であってもよい。温度計算部２４ａは、補正後熱量Ｑｒを計算することなく温度変化量ΔＴを計算してもよい。

電線保護装置１において、電源１１側の電圧を調圧して負荷に供給する手段は、半導体スイッチング素子には限定されない。また、半導体スイッチング素子３５は、ＭＯＳＦＥＴには限定されない。半導体スイッチング素子３５として、他のスイッチング素子が用いられてもよい。負荷１２は、ランプには限定されない。負荷１２は、ランプ以外の電気負荷であってもよい。

温度計算部２４ａによって計算される温度情報は、電線５の推定温度Ｔｗには限定されない。温度情報は、電線５の温度についての情報や電線５の温度に関連する物理量についての情報である。制御部２が遮断判定において参照する温度情報は、例えば、温度変化量ΔＴであってもよく、熱量Ｑｃ等であってもよい。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 電線保護装置
２ 制御部
３ 電圧調節部
４ スイッチ
５ 電線
１１ 電源
１２ 負荷
２０ 指令信号入力ポート
２１ 制御信号出力ポート
２２ 電流信号入力ポート
２３ 入力判定部
２４ 算出部
２４ａ 温度計算部
２４ｂ 補正係数計算部
２５ 遮断判定部
２６ 論理回路
３０ 信号入力ポート
３１ 入力部
３２ 出力部
３３ 信号出力ポート
３４ 電流センサ回路
３５ 半導体スイッチング素子
Ｎｏｎ 総検出回数
Ｎｓ 所定サンプル回数
Ｚ 所定回数
Ｐｃin 発熱エネルギー（単位時間あたり）
Ｐｃout 放熱エネルギー（単位時間あたり）
Ｑｃ 熱量（発熱量）
Ｑｒ 補正後熱量（補正後発熱量）
Ｔｃａｌ 算出周期
Ｔｔｅｍ 温度算出周期
Δｔ サンプリング周期
ΔＴ 温度変化量

Claims (3)

1. 電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、
   前記電圧調節部を流れる電流値から前記電源と前記負荷とを接続する電線の温度情報を計算する算出部を有し、前記温度情報に基づいて前記電圧調節部を前記電源と前記負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、
   を備え、
   前記電流値は、予め定められた算出周期において複数回サンプリングされ、
   前記算出部は、複数回の前記サンプリング結果から前記算出周期における前記電線の発熱量および補正係数を算出し、
   前記発熱量は、複数回の前記サンプリング結果から決定される一つの電流値および前記算出周期から算出され、
   前記補正係数は、前記算出周期において通電が検出された時間の割合であり、
   前記算出部は、前記発熱量に前記補正係数を乗じて前記温度情報を算出する
   ことを特徴とする電線保護装置。
2. 前記算出部は、所定回数の前記算出周期が経過するごとに前記温度情報を更新し、
   前記補正係数は、前記所定回数の前記算出周期の合計時間に対する通電が検出されたサンプリング周期の合計時間の割合であり、
   前記算出部は、前記所定回数の前記発熱量の総和に対して前記補正係数を乗じて前記温度情報を算出する
   請求項１に記載の電線保護装置。
3. 電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部の電流値をサンプリングするステップと、
   複数回の前記サンプリング結果から決定される一つの電流値に基づいて算出周期における電線の発熱量を算出するステップと、
   前記算出周期において通電が検出された時間の割合である補正係数を算出するステップと、
   前記発熱量に前記補正係数を乗じて前記電線の温度情報を算出するステップと、
   前記温度情報に基づいて前記電圧調節部を遮断状態にさせるか否かを判定するステップと、
   を有することを特徴とする電線保護装置の制御方法。

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