JP6107688B2 - 電線保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、電線温度を演算し、演算した電線温度が閾値以上である場合に電線の通電を遮断する電線保護装置に関する。

電線に通電した場合、ジュール熱が発生する。発生したジュール熱が電線の放熱を上回る場合、電線温度が上昇する。電線温度が上昇し続けた結果、電線が焼損に至る虞がある。

斯かる電線の焼損を防ぐために、電線の温度を演算し、演算した電線の温度が所定の閾値を超えた場合、通電を遮断する車載の保護装置が特許文献１及び２に開示されている。

特開２０１０−２８３９７７号公報 特開２００９−２２６９８４号公報

特許文献１及び２に記載の保護装置においては、電線の温度を一定の時間間隔で演算するため、演算に係る処理量が常に大きいという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電線の推定温度を演算する時間間隔を、電線の推定温度に基づいて設定することにより、演算に係る処理量を低減することができる電線保護装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電線保護装置は、電線の中途に接続されたスイッチと、該スイッチをオン又はオフに制御するスイッチ制御部と、前記電線に流れる電流値を検出する電流検出部と、設定された時間間隔をおいて逐次的に該電流検出部から電流値を取得し、取得した電流値に基づいて前記電線の温度を推定する電線温度推定部と、該電線温度推定部が推定した前記電線の温度が温度閾値を超えたか否かを判定する判定部とを備え、該判定部が超えたと判定した場合、前記スイッチ制御部が前記スイッチをオフにするようにしてある電線保護装置において、前記電線温度推定部が推定した前記電線の温度に基づいて、前記時間間隔を設定する推定間隔設定部を備えることを特徴とする。

本発明に係る電線保護装置では、推定間隔設定部は、例えば電線温度推定部が推定した電線の温度が低い場合には推定間隔を長く設定し、高い場合には短く設定する。したがって、電線の推定温度が高い場合、電線温度を推定する頻度が上昇するため電線を保護する機能が低下せず、更に電線の温度が低い場合、電線温度を推定する頻度が低下するため電線温度を推定するための演算に係る処理量が低減される。

本発明に係る電線保護装置は、前記電線の温度に対応付けて、時間間隔値を記憶している記憶部を備え、前記推定間隔設定部は、前記電線温度推定部が前記電線の温度を推定した場合、推定された温度に対応する前記時間間隔値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記時間間隔値を前記時間間隔に設定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る電線保護装置では、推定間隔設定部は、電線温度推定部が推定した電線の温度に対応する予め演算された時間間隔値を記憶部から読み出し、読み出した時間間隔値を電線温度の推定間隔に設定する。したがって、時間間隔値の演算が不要であるため、演算に係る処理量が低減される。

本発明に係る電線保護装置は、前記推定間隔設定部は、前記電線に所定の電流値Ｉｔｈの電流が通電し続けると仮定した場合、前記電線の温度が、前記電線温度推定部が推定した温度Ｔｗから前記温度閾値Ｔｔｈに達する迄の到達時間Δｔを演算し、演算した前記到達時間Δｔに基づいて、前記時間間隔を設定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る電線保護装置では、推定間隔設定部は、電線に所定電流値Ｉｔｈの電流が通電し続けると仮定した場合、電線の温度が推定温度Ｔｗから閾値Ｔｔｈに達する迄の到達時間Δｔを演算し、演算した到達時間Δｔに基づいて、電線温度の推定間隔を設定する。電線に流れる電流の値が大きい程、電線の温度が速く上昇する。そのため、安全性を考慮して設計する場合、Δｔの演算においては最大の電流値を設定することが望ましい。一方、電線に流れる電流の値が一定である場合、到達温度を高く設定するほど、Δｔは長くなる。したがって、Ｉｔｈとして回路の安全上許容される最大の電流値を設定し、閾値温度Ｔｔｈとして電線が焼損しない温度を設定した場合、確実に電線の焼損を防止することができる条件の下で推定間隔を最長に設定することができるため、演算に係る処理量が低減される。

本発明に係る電線保護装置は、前記推定間隔設定部は、前記到達時間Δｔを、下式を用いて演算することを特徴とする請求項３に記載の電線保護装置。
Δｔ＝−τｗ×ｌｎ｛１−（Ｔｔｈ−Ｔｗ）／（Ｉｔｈ²×Ｒｔｈｗ×Ｒｗ）｝
ここで、τｗ：電線の放熱時定数
Ｒｔｈｗ：電線の熱抵抗
Ｒｗ：電線の抵抗

本発明に係る電線保護装置では、推定間隔設定部が、到達時間Δｔを演算する際に、上式を用いる。したがって、到達時間Δｔを正確に演算できる。

本発明に係る電線保護装置は、前記到達時間Δｔに対応付けて時間間隔値を記憶している記憶部を備え、前記推定間隔設定部は、前記到達時間Δｔを演算し、演算した前記到達時間Δｔに対応する前記時間間隔値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記時間間隔値を前記時間間隔に設定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る電線保護装置では、前記推定間隔設定部は、Δｔを演算し、演算したΔｔに対応する時間間隔値を記憶部から読み出し、推定間隔に設定する。したがって、電線温度の推定間隔を、推定処理に適した時間に設定し、構成を容易にすることができる。

本発明に係る電線保護装置は、前記スイッチは、前記電線に前記電流値Ｉｔｈを超える値の電流が通電した場合、オフにされるようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る電線保護装置では、電線に所定の電流値Ｉｔｈより大きい値の電流が通電した場合、スイッチがオフにされる。スイッチにより遮断されずに通電することができる最大の電流値Ｉｔｈを演算に用いることにより、確実に電線の焼損を防止することができる最短時間であるΔｔを演算する。したがって、推定間隔をより適切な値に設定することができる。

本発明によれば、電線の推定温度を演算する時間間隔を、電線の推定温度に基づいて設定することにより、演算に係る処理量を低減することができる。

本発明に係る車載の電線保護装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電線保護装置のＣＰＵが行う処理の手順を示すフローチャートである。 推定電線温度と、推定電線温度を演算する時間間隔との対応を示す図表である。 本発明の実施の形態２に係る電線保護装置のＣＰＵが行う処理の手順を示すフローチャートである。 電線の温度が閾値まで上昇する迄の到達時間と推定電線温度を演算する時間間隔との対応を示す図表である。 本発明の実施の形態３に係る電線保護装置のＣＰＵが行う処理の手順を示す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、本発明に係る車載の電線保護装置１の構成を示すブロック図である。２，３，４は夫々、電源、負荷、及び電線である。電線保護装置１は、電源２の正極と負荷３の一端との間に電線４によって接続されている。電源２は、例えば鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等であり、負荷３は、例えばランプ又はパワーウィンドウ等である。電源２の負極及び負荷３の他端はボディアースされている。電線保護装置１は、電線４に流れる電流の値及び電線４の周辺温度Ｔａを検出し、検出した電流値及び周辺温度に基づいて、電線４の推定温度Ｔｗを演算する。電線保護装置１は、Ｔｗが温度閾値Ｔｔｈより高い場合、電線４の通電を遮断する。

電線保護装置１は、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）５、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６、及び温度検出部７を備える。
ＩＰＤ５の電流入力端子は電源２の正極に電線４によって接続され、電流出力端子は負荷３に電線４によって接続され、更に、信号入力端子及び信号出力端子はマイコン６に接続されている。マイコン６は、ＩＰＤ５及び温度検出部７に接続されている。

ＩＰＤ５は、マイコン６から電流値検出指示信号が入力された場合、電線４に流れる電流の値を検出し、検出した電流の値Ｉを示す信号をマイコン６に出力する。また、ＩＰＤ５には、マイコン６から、電線４の通電のオン／オフを指示するスイッチング制御信号が入力され、入力されたスイッチング制御信号に従って、ＩＰＤ５は電線４の通電をオン又はオフにする。

温度検出部７は、測温抵抗体、サーミスタ、又は熱電対等の温度センサで構成されており、Ｔａを検出し、検出したＴａを示す信号をマイコン６に出力する。

マイコン６は、ＩＰＤ５から入力された信号が示すＩ、及び温度検出部７から入力された信号が示すＴａに基づいて、Ｔｗを演算する。マイコン６は、演算したＴｗがＴｔｈより高い場合は、ＩＰＤ５に電線４の通電のオフを指示するスイッチング制御信号を出力し、電線４を焼損から保護する。

ＩＰＤ５は、Ｎチャネル型のＦＥＴ５１、制御回路５２、及び電流検出部５３を備える。ＦＥＴ５１のソース電極は電流出力端子を介して電線４によって負荷３の一端に接続されており、ドレイン電極は電流入力端子を介して電線４によって電源２の正極に接続されており、ゲート電極は制御回路５２に接続されている。制御回路５２からＦＥＴ５１のゲート電極にゲート閾値電圧を超える電圧が印加された場合、ドレイン電極からソース電極へ電流が流れ、ＦＥＴ５１はオンとなる。制御回路５２からＦＥＴ５１のゲート電極に印加される電圧がゲート閾値電圧を下回った場合、電流が流れず、ＦＥＴ５１はオフとなる。

制御回路５２は、マイコン６からのスイッチング制御信号が信号入力端子を介して入力された場合、入力されたスイッチング制御信号の指令に従って、ＦＥＴ５１のゲート電圧に印加する電圧を変化させ、ＦＥＴ５１をオン又はオフに制御する。また、制御回路５２は、マイコン６から電流値検出指示信号が信号入力端子を介して入力された場合、電流検出部５３に、ＦＥＴ５１に流れる電流を検出するように指示する。
電流検出部５３は、制御回路５２からの指示に応じて、電線４に流れる電流の値Ｉを示すアナログ信号を、信号出力端子を介してマイコン６に出力する。電流検出部５３が検出した電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈより大きい場合、マイコン６は、ＦＥＴ５１をオフにするよう指令するスイッチング制御信号を制御回路５２へ出力し、電線４の通電をオフにする。

マイコン６は、入力部６１、出力部６２、ＣＰＵ６３、記憶部６４、ＲＡＭ６５、及びタイマ６６を備え、各構成要素は互いに内部バス６７で接続されている。

入力部６１には、外部装置、例えば図示しないボディＥＣＵから負荷３の作動を指示する作動指示信号、又は停止を指示する停止指示信号が入力される。また、入力部６１には、電流検出部５３及び温度検出部７から夫々、電流値Ｉを示す信号及びＴａを示す信号が入力される。入力部６１は、入力されたアナログ信号を内部に備えるＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換し、変換された信号をＣＰＵ６３に出力する。
出力部６２は、ＣＰＵ６３からスイッチング制御信号が入力された場合、該スイッチング制御信号を制御回路５２に出力する。

ＣＰＵ６３は、記憶部６４に記憶されているプログラムをＲＡＭ６５に読み出し、該プログラムを実行して、マイコン６の各構成部から入力される信号に基づいて、各構成部の制御及び演算処理を行う。ＣＰＵ６３が行う処理には、ＦＥＴ５１のスイッチング制御、及びＴｗの演算が含まれる。

記憶部６４は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部６４には、ＣＰＵ６３が制御処理及び演算処理を行うためのプログラムが記憶されている。また、記憶部６４には、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する間隔を設定するための表６４ａが記憶されている。その他、記憶部６４には、ＣＰＵ６３が制御処理及び演算処理を行うために必要なデータも記憶されている。更に、記憶部６４には、ＣＰＵ６３が行った演算により得られたデータが記憶される。

ＲＡＭ６５は、ＳＲＡＭ、又はＤＲＡＭ等である。ＲＡＭ６５には、ＣＰＵ６３が記憶部６４より読み出したプログラムが一時記憶される。また、ＣＰＵ６３がプログラムを実行することによって生じる各種データを一時記憶する。

タイマ６６は、時間を計測する。ＣＰＵ６３は、タイマ６６が計測する時間間隔と、計時開始とを指示する信号をタイマ６６に出力する。タイマ６６は、計時開始後、指示された時間間隔が経過する都度、周期的にＣＰＵ６３に時間経過を通知する信号を出力する。時間経過を通知する信号を入力されたＣＰＵ６３は、該信号に応じて所定の処理を行う。

ＣＰＵ６３は、電流検出部５３から入力された信号が示すＩ、及び温度検出部７から入力された信号が示すＴａを、下式（１）に代入し、Ｔｗを演算する。
Ｔｗ＝Ｔａ＋ΔＴｗ（ｎ） … （１）
ただし、
ΔＴｗ（ｎ）＝ΔＴｗ（ｎ−１）×ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）＋Ｒｔｈｗ×Ｒｗ
×｛Ｉ（ｎ−１）｝²×｛１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）｝
ここで、
ΔＴｗ（ｎ）：ｎ（ｎは１以上の整数）回目の演算における、電線温度の周辺温度Ｔａからの上昇値
Δｔ：当該演算時と前回演算時の時間間隔
τｗ：電線の放熱時定数
Ｒｔｈｗ：電線の熱抵抗
Ｒｗ：電線の抵抗
Ｉ（ｎ）：ｎ回目の演算時点での、電線に流れる電流の値
である。

更に、式（１）は次の式（２）のように整理できる。
ΔＴｗ（ｎ）＝（Ａ×｛Ｉ（ｎ−１）｝²−ΔＴｗ（ｎ−１））×Ｂ＋ΔＴｗ（ｎ−１） … （２）
ここで、
Ａ：Ｒｗ×Ｒｔｈｗ
Ｂ：１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）
である。Ａ及びＢの値を予め演算プログラムの一部として記憶部６４に記憶しておくような構成としてもよい。斯かる場合、ＣＰＵ６３が行う演算処理量を減らすことができる。本発明に係る電線保護装置１では、後述するようにΔｔが複数の値を取り得るので、夫々に対応したＢの値を予め計算して記憶部６４に記憶しておく構成とする。

本発明の実施の形態１に係る電線保護装置１では、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔Δｔを、演算されたＴｗに基づいて変更するため、一定時間毎にＴｗを演算する構成と比較してＣＰＵ６３の演算処理量が低減される。具体的には、ＣＰＵ６３が演算したＴｗが低い場合、Δｔを大きくしてＣＰＵ６３がＴｗを演算する頻度を低下させる。ＣＰＵ６３が演算したＴｗが高い場合、Δｔを小さくしてＣＰＵ６３がＴｗを演算する頻度を上昇させ、確実に電線４を焼損から保護する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る電線保護装置１のＣＰＵ６３が行う処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６３は、車輌の図示しないイグニッションスイッチがオンになった後、最初に、例えば運転者の操作に応じて、外部装置から入力部６１に負荷３を作動させる作動指示信号が入力された場合、電線４の通電をオンにし、処理を開始する。また、ＣＰＵ６３は、外部装置から入力部６１に負荷３を停止させる停止指示信号が入力された場合、フローのいずれのステップであっても、電線４の通電をオフにする。更に、ＣＰＵ６３は、電線４の通電をオフにした後、再度、作動指示信号が入力された場合、電線４の通電をオンにする。ＣＰＵ６３は、車輌のイグニッションスイッチがオフになった場合、処理を停止する。

最初に、ＣＰＵ６３は、タイマ６６が計測する時間間隔（例えば５ｍｓ）と計時開始を指示する信号をタイマ６６に出力し、タイマ６６は計時を開始する（ステップＳ１）。タイマ６６は、計時開始後、予め定められた時間間隔が経過する都度、ＣＰＵ６３に時間経過を通知する信号を出力する。続いて、ＣＰＵ６３は、ループカウンタ変数ＣＮＴをインクリメントする（値を１増加させる）（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ６３は、ＣＮＴが変数ＣＮＴ＿ＮＥＸＴ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴは、次にＣＰＵ６３が電線４の温度の演算を行う迄の時間に達したか否かを判定するために、ＣＮＴとの比較に用いる変数である。電線保護装置１では、ＣＰＵ６３が、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値を変更することにより、電線温度を演算する時間間隔を変更する。尚、処理開始時においては、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴには、初期値（例えば１）が設定されている。

ＣＰＵ６３が、ＣＮＴがＣＮＴ＿ＮＥＸＴ以上であると判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６３はＣＮＴを０にリセットする（ステップＳ４）。その後、ＣＰＵ６３は、温度検出部７から入力されるＴａを示す信号を取り込むことにより、Ｔａを取得し（ステップＳ５）、電流検出部５３が出力するＩを示す信号を取り込むことにより、Ｉを取得する（ステップＳ６）。ＣＰＵ６３は、取得したＩ及びＴａに基づいて、式（１）及び式（２）を用いてＴｗを演算する（ステップＳ７）。

次に、ＣＰＵ６３は、演算したＴｗがＴｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。

ＣＰＵ６３が、ＴｗがＴｔｈより大きいと判定した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６３は制御回路５２に、電線４の通電をオフにするスイッチング制御信号を出力し、制御回路５２は、入力されたスイッチング制御信号に基づいて、ＦＥＴ５１のゲート電極に印加する電圧を低下させることにより、電線４の通電をオフにする（ステップＳ９）。したがって、ＣＰＵ６３は特許請求の範囲に記載のスイッチ制御部として機能する。
ＣＰＵ６３は、電線４の通電をオフにした後、フロー処理を終了する。

一方、ＣＰＵ６３が、ＴｗがＴｔｈ以下であると判定した場合（Ｓ８：ＮＯ）、ＣＰＵ６３は、Ｔｗに対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値を、記憶部６４に記憶されている表６４ａから読み出し、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴに代入して、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴを更新する（ステップＳ１０）。

図３は、推定電線温度と、推定電線温度を演算する時間間隔との対応を示す図表である。図３の表６４ａには、Ｔｗの範囲、後述の方法によりＴｗに基づいて演算されたΔｔの範囲、及び演算されたΔｔに対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値が示されている。後述する理由により、ステップＳ１０においてＣＮＴ＿ＮＥＸＴに値を代入することは、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔を設定することと同等である。尚、図３の表６４ａ中のΔｔの値の範囲は説明の都合のためのものであり、必ずしも記憶部６４に記憶させておく必要はない。

ステップＳ１０でＣＰＵ６３が、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値を表６４ａから読み込み設定した後、又はステップＳ３でＣＰＵ６３が、ＣＮＴがＣＮＴ＿ＮＥＸＴ未満であると判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ６３は、タイマ６６から、予め決められた時間が経過した場合に出力される時間経過を通知する信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ６３が、タイマ６６から時間経過を通知する信号を受信していないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ６３は、時間経過を通知する信号を受信するまでステップＳ１１を繰り返し、待機する。ＣＰＵ６３が、タイマ６６からの時間経過を通知する信号を受信したと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６３は、処理をステップＳ２に戻し、ループ処理を繰り返す。

以上の動作手順により、ＣＰＵ６３は、ＣＮＴの値に基づいてループ処理を行う。ループ処理中において、ＣＮＴがＣＮＴ＿ＮＥＸＴ未満である場合、Ｔｗの演算、及び演算されたＴｗに基づいたＦＥＴ５１のオン／オフ制御をスキップする。ＣＮＴがＣＮＴ＿ＮＥＸＴ以上である場合、ＣＰＵ６３は、Ｔｗを演算し、更に演算されたＴｗに基づき、電線４の通電をオフにするか、又はＣＮＴ＿ＮＥＸＴを更新して、Ｔｗの演算をスキップする回数を決定する。

図３に示す表６４ａ中の、Ｔｗに対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値は、下式（３）を用いて予め演算されたΔｔに基づいて決定されている。式（３）は、式（１）において、ΔＴｗ（ｎ−１）＝Ｔｗ−Ｔａ、ΔＴｗ（ｎ）＝Ｔｔｈ−Ｔａとして式変形を行うことにより得られる。
Δｔ＝−τｗ×ｌｎ｛１−（Ｔｔｈ − Ｔｗ）／（Ｉｔｈ²×Ｒｔｈｗ×Ｒｗ）｝ … （３）
式（３）により演算される時間間隔Δｔは、電線４にＩｔｈの電流が流れ続けたと仮定した場合、電線４の温度がＴｗからＴｔｈまで上昇する迄の到達時間を意味する。Δｔは、Ｔｗが低いほど長くなる。

更に、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴは、演算されたΔｔに基づいて予め決定されている。より詳しくは、ループ処理の実行間隔（５ｍｓ）に２のＮ乗（Ｎは０以上の整数）を乗じることによって得られる一連の値のうち、Δｔを超えないもの中から最大値を選び、該最大値に対応する２のＮ乗の値を、演算されたΔｔに対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴとする。例として、式（３）を用いて演算されたΔｔが４３ｍｓであった場合、ループ処理の実行間隔（５ｍｓ）に２のＮ乗（Ｎは０以上の整数）を乗じることによって得られる一連の値（５ｍｓ，１０ｍｓ，２０ｍｓ，４０ｍｓ，…）のうち、４３ｍｓを超えないものは４０ｍｓである（４０＝５×２＾３＝５×８）。斯かる場合、対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値は８である。また、演算されたΔｔが３１ｍｓであった場合、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値は４である。ただし、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴには最大値が設けられており、図３に示された表６４ａの一例では８である。

式（３）によるΔｔの演算においては、処理量の大きい自然対数の演算処理が含まれるため、ループ処理中にＴｗを演算する都度、Δｔの演算を行うようにした場合、ＣＰＵ６３の処理量が大きくなる。したがって、さまざまなＴｗの値に対応して予め演算されているΔｔの値に基づいて、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値を予め決定して記憶しておくことにより、ＣＰＵ６３の処理量を低減することができる。

図３に示された表６４ａの一例にしたがえば、例えば、演算されたＴｗが８０℃未満であった場合、例えば演算されたΔｔの値の範囲は４０ｍｓ以上となり、ＣＰＵ６３は、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴに８を代入する。斯かる場合、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴを更新した後、ループ処理が８回繰り返されたとき、Ｔｗが演算される。８回目までは、Ｔｗの演算はスキップされる。ここではループ処理が５ｍｓ毎に実行されると仮定してあるので、Ｔｗが演算される間隔は４０ｍｓとなる。同様に、演算されたＴｗが８０℃以上１２０℃未満であった場合、Ｔｗが演算される間隔は２０ｍｓとなる。以下、その他の場合についても同様である。

以上の構成及び処理手順により、ＣＰＵ６３が推定した電線４の温度Ｔｗに応じて、ＣＰＵ６３がＴｗを推定する時間間隔を変更することにより、Ｔｗが低い場合、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔を長く設定し、ＣＰＵ６３の演算処理量を低減することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２においては、ＣＰＵ６３がＴｗを演算した後、演算したＴｗに基づいてΔｔを更に演算する点が、実施の形態１と異なる。以下、本実施の形態２における、実施の形態１と異なる特徴について具体的に説明する。実施の形態１と共通の点については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施の形態２に係る電線保護装置１の構成は、実施の形態１に係る電線保護装置１の構成と共通である。ただし、実施の形態１の表６４ａにおいては、ＴｗとＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値とが対応付けられて記憶部６４に記憶されているのに対し、本実施の形態２の表６４ａにおいては、演算されたΔｔとＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値とが対応付けられて記憶されている。

図４は、本発明の実施の形態２に係る電線保護装置１のＣＰＵ６３が行う処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６３の処理の開始及び停止、並びに作動指示信号及び停止指示信号に対する応答については、実施の形態１と同様である。

ステップＳ２０からＳ２８までは、実施の形態１のステップＳ１からＳ９までと共通であるため、説明を省略する。ステップＳ２７において、ＣＰＵ６３が、ＴｗがＴｔｈ以下であると判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、ＣＰＵ６３は、Ｔｗに基づいて、式（３）を用いてΔｔを演算する（ステップＳ２９）。続いて、ＣＰＵ６３は、演算されたΔｔに対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値を記憶部６４に記憶されている表６４ａから読み出し、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴに代入することにより、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴを更新する（ステップＳ３０）。

ステップＳ３１は実施の形態１のステップＳ１１と共通であるため、説明を省略する。

図５は、電線の温度が閾値まで上昇する迄の到達時間と推定電線温度を演算する時間間隔との対応を示す図表である。図５の表６４ａには、Δｔの範囲と、対応するＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値が示されている。ΔｔとＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値とを対応付ける方法は、実施の形態１と同様である。

例えば、演算されたΔｔが４０ｍｓ以上であった場合、ＣＰＵ６３は、表６４ａにしたがいＣＮＴ＿ＮＥＸＴに８を代入する。斯かる場合、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴを更新した後、ループ処理が８回繰り返されたとき、Ｔｗが演算される。例えば、ループ処理が５ｍｓ毎に実行される場合、Ｔｗが演算される時間間隔は４０ｍｓとなる。同様に、演算されたＴｗが２０ｍｓ以上４０ｍｓ未満であった場合、ＣＮＴ＿ＮＥＸＴには４が代入され、Ｔｗが演算される時間間隔は２０ｍｓとなる。以下、他の場合についても同様である。

以上の構成及び処理手順により、ＣＰＵ６３が演算したＴｗに応じてΔｔを演算し、演算したΔｔに基づいて、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔を変更するため、Ｔｗが低い場合、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔を長く設定することにより、ＣＰＵ６３の演算処理量が低減される。

本実施の形態２においては、ＣＰＵ６３は、Ｔｗを推定する都度、Δｔを演算し、演算したΔｔに基づいて、Ｔｗを演算する時間間隔を設定する。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３においては、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔を、表及びループカウンタ変数を用いずに設定する点が、実施の形態１及び２と異なる。以下、本実施の形態３における、実施の形態１及び２と異なる特徴について具体的に説明する。実施の形態１及び２と共通の点については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施の形態３に係る電線保護装置１の構成は、実施の形態１及び２に係る電線保護装置１の構成と、記憶部６４に表が記憶されていない点を除いて、共通である。したがって、構成を示すブロック図は省略する。

図６は、本発明の実施の形態３に係る電線保護装置１のＣＰＵ６３が行う処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６３の処理の開始及び停止、並びに作動指示信号及び停止指示信号に対する応答については、実施の形態１及び２と同様である。

最初に、ＣＰＵ６３は、タイマ６６に、計測する時間間隔の初期値（例えば５ｍｓ）及び計時開始を指示する信号を入力し、タイマ６６は計時を開始する（ステップＳ４０）。次に、ＣＰＵ６３は、温度検出部７が出力するＴａを示す信号を取り込むことにより、Ｔａを取得し（ステップＳ４１）、電流検出部５３が出力するＩを示す信号を取り込むことにより、Ｉを取得する（ステップＳ４２）。続いて、ＣＰＵ６３は、取得したＩ及びＴａに基づいて、式（１）及び式（２）を用いてＴｗを演算する（ステップＳ４３）。

ステップＳ４４及びＳ４５は、実施の形態１のステップＳ８及びＳ９と共通のため、説明を省略する。ステップＳ４４において、ＣＰＵ６３が、ＴｗがＴｔｈ以下であると判定した場合（Ｓ４４：ＮＯ）、ＣＰＵ６３は、Ｔｗに基づいて、式（３）を用いてΔｔを演算する（ステップＳ４６）。

ステップＳ４６において、Δｔを演算した後、ＣＰＵ６３は、タイマ６６から、予め設定された時間が経過した場合に出力される時間経過を通知する信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ４７）。ＣＰＵ６３が、タイマ６６から時間経過を通知する信号を受信していないと判定した場合（Ｓ４７：ＮＯ）、ＣＰＵ６３は、時間経過を通知する信号を受信するまでステップＳ４７を繰り返し、待機する。ＣＰＵ６３が、タイマ６６からの時間経過を通知する信号を受信したと判定した場合（Ｓ４７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６３は、タイマ６６にΔｔを計測する時間間隔として設定して計時開始を指示する信号を出力する（ステップＳ４８）。ステップＳ４８の後、ＣＰＵ６３は処理をステップＳ４１に戻してループ処理を繰り返す。

本実施の形態３においては、記憶部６４に表を記憶せず、ＣＰＵ６３が演算したΔｔを、Ｔｗを演算する時間間隔に設定する。

以上の構成及び処理手順により、ＣＰＵ６３がＴｗを演算する時間間隔が細かく設定され、ＣＰＵ６３の演算処理量が低減される。

尚、各実施の形態において、スイッチとしてＮチャネル型のＦＥＴを用いる構成としているが、これに限らない。代わりに、Ｐチャネル型のＦＥＴを用いる構成としてもよい。ＦＥＴは接合型ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ等のいずれでもよい。

また、実施の形態１及び２において、表６４ａに記憶されているＣＮＴ＿ＮＥＸＴの値は、２のＮ乗（Ｎは０以上の整数）としてあるが、この例に限らない。例えば、自然数を順に記憶しておく構成であってもよい。

更に、タイマ６６は、一つの信号で計測する時間間隔の設定と、経時開始とが指示される構成としているがこれに限らない。夫々別の信号により指示される構成であってもよい。

尚、各実施の形態において、ＣＰＵ６３は、電線４の通電をオフにしてフロー処理を終了する場合、その時点でのＴｗをＲＡＭ６５に記憶するように構成されていてもよい。これにより、ＣＰＵ６３が再び電線４の通電をオンにした場合、オンにした時点でのＴｗを式（１）により演算することができる。

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、上記した意味ではなく、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 電線保護装置
２ 電源
３ 負荷
４ 電線
５ ＩＰＤ
６ マイコン
７ 温度検出部
５１ ＦＥＴ
５２ 制御回路
５３ 電流検出部
６１ 入力部
６２ 出力部
６３ ＣＰＵ
６４ 記憶部
６５ ＲＡＭ
６６ タイマ
６７ 内部バス

Claims (6)

1. 電線の中途に接続されたスイッチと、該スイッチをオン又はオフに制御するスイッチ制御部と、前記電線に流れる電流値を検出する電流検出部と、設定された時間間隔をおいて逐次的に該電流検出部から電流値を取得し、取得した電流値に基づいて前記電線の温度を推定する電線温度推定部と、該電線温度推定部が推定した前記電線の温度が温度閾値を超えたか否かを判定する判定部とを備え、該判定部が超えたと判定した場合、前記スイッチ制御部が前記スイッチをオフにするようにしてある電線保護装置において、
   前記電線温度推定部が推定した前記電線の温度に基づいて、前記時間間隔を設定する推定間隔設定部
   を備えることを特徴とする電線保護装置。
2. 前記電線の温度に対応付けて、時間間隔値を記憶している記憶部を備え、
   前記推定間隔設定部は、前記電線温度推定部が前記電線の温度を推定した場合、推定された温度に対応する前記時間間隔値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記時間間隔値を前記時間間隔に設定するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の電線保護装置。
3. 前記推定間隔設定部は、前記電線に所定の電流値Ｉｔｈの電流が通電し続けると仮定した場合、前記電線の温度が、前記電線温度推定部が推定した温度Ｔｗから前記温度閾値Ｔｔｈに達する迄の到達時間Δｔを演算し、演算した前記到達時間Δｔに基づいて、前記時間間隔を設定するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の電線保護装置。
4. 前記推定間隔設定部は、前記到達時間Δｔを、下式を用いて演算すること
   を特徴とする請求項３に記載の電線保護装置。
   Δｔ＝−τｗ×ｌｎ｛１−（Ｔｔｈ−Ｔｗ）／（Ｉｔｈ²×Ｒｔｈｗ×Ｒｗ）｝
   ここで、τｗ：電線の放熱時定数
   Ｒｔｈｗ：電線の熱抵抗
   Ｒｗ：電線の抵抗
5. 前記到達時間Δｔに対応付けて時間間隔値を記憶している記憶部を備え、
   前記推定間隔設定部は、前記到達時間Δｔを演算し、演算した前記到達時間Δｔに対応する前記時間間隔値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記時間間隔値を前記時間間隔に設定するようにしてあること
   を特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の電線保護装置。
6. 前記スイッチは、前記電線に前記電流値Ｉｔｈを超える値の電流が通電した場合、オフにされるようにしてあること
   を特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の電線保護装置。

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