JP6658969B2 - 電子式回路遮断器 - Google Patents
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Description
また、負荷側電路に接続された負荷機器の接続状況および負荷機器の使用状況に応じて、電子式回路遮断器の設置後に過電流引外し特性を設定するための設定部を備えている。(例えば、特許文献2図1参照)
一方、従来の疎結合マルチプロセッサシステムは、複数のマイクロコンピュータから構成されており、これらマイクロコンピュータは、通信により相互接続されている。そして、各マイクロコンピュータは個々のシステムの異常検出手段として、ウォッチドッグタイマをそれぞれ備えている。
このため、ある1つのマイクロコンピュータが、ハードウェアまたはソフトウェアの障害等によって故障した場合、問題が発生したマイクロコンピュータのみが個別のウォッチドッグタイマによってリセットされ、他の正常なマイクロコンピュータとの通信同期が、取れなくなる。通信同期が取れなくなると通信タイムアウトにより、通信同期が復帰するまでに時間がかかることから、異常時にはすべてのマイクロコンピュータを共にリセットする方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、疎結合マルチプロセッサシステムを適用した電子式回路遮断器において、いずれかのマイクロコンピュータに異常が発生すると、すべてのマイクロコンピュータをリセットすることとなり、いずれか1つのマイクロコンピュータのリセットのみが必要な場合にも、他の正常なマイクロコンピュータもリセットされてしまい、設定データや時限引外し特性を処理するための蓄積データを消失してしまい電子式回路遮断器としての信頼性が低下するという問題点があった。
図1はこの発明の実施の形態1における電子式回路遮断器のブロック図、図2は図1に示す第1、第2マイクロコンピュータの機能を示す機能ブロック図、図3は図2に示す第1マイクロコンピュータのメイン処理を示すフローチャート、図4は図2に示す第2マイクロコンピュータのメイン処理を示すフローチャートである。
図2に示すように、第1マイコン10のCPU101によるソフトウェア処理は、A/D変換回路105からのデジタル信号に基づいて電路の各相に流れる負荷電流値を演算する計測演算処理108aと、第2マイコン20との通信やウォッチドッグタイマ104のリセットを行うメイン処理108bと、通信により第2マイコン20から取得した瞬時引外し特性のデータおよび計測演算処理108aで演算した負荷電流値に基づいて引外し回路6へ瞬時引外し信号を出力する瞬時引外し処理108cと、から構成されている。
(1)第1マイコン10がリセットした場合に、起動信号を第1マイコン10から第2マイコン20に通知する第1ポート出力106aおよびポート入力206a。
(2)第2マイコン20がリセットした場合、あるいは、第2マイコン20が第1マイコン10から起動信号を受信した場合に、瞬時引外し特性のデータを第2マイコン20から第1マイコン10へ通知するパラレル通信。
(3)瞬時引外し特性のデータおよび負荷電流値を周期的に第1マイコン10と第2マイコン20間で通信するシリアル通信。
図3に示すように、第1マイコン10が起動すると、ステップS101に進み、入出力ポートの設定等のイニシャル処理を行う。次にステップS102に進み、第1ポート出力106aより、第2マイコン20のポート入力206aに対し、起動信号の出力を行う。次にステップS103に進み、パラレル通信により第2マイコン20より瞬時引外し特性のデータを受信したかチェックする。その後、ステップS104に進み、ステップS103で瞬時引外し特性のデータを受信した場合には、ステップS105に進み、ステップS103で瞬時引外し特性のデータを受信しなかった場合には、ステップS106に進む。
図4に示すように、第2マイコン20は、起動すると、ステップS201に進み、入出力ポートの設定等のイニシャル処理を行う。次にステップS202に進み、パラレル通信により第1マイコン10に対し瞬時引外し特性のデータを送信した後、ステップS203に進む。ステップS203では、シリアル通信の初期化を行い、ステップS204に進む。ステップS204では、ポート入力206aをチェックし、第1マイコン10より起動信号の読み込み処理を行う。その後、ステップS205に進み、ステップS204で起動信号を受信していた場合には、第1マイコン10が再起動したことを意味するため、ステップS202に戻り、第1マイコン10に対し瞬時引外し特性のデータをパラレル通信で送信した後、以降の処理を繰り返す。ステップS204で起動信号を受信していなかった場合には、ステップS206に進む。
第1マイコン10がリセットされると図3に示すステップS102で、起動信号出力を第2マイコン20に対して行う。第2マイコン20では、通常、図4に示すステップS204からステップS206を高速で繰り返し処理しているので、第1マイコン10からの起動信号は、ステップS204ですぐに検出され、第2マイコン20の処理はステップS205からステップS202に移る。ステップS202では、瞬時引外し特性のデータがパラレル通信により第1マイコン10に送信される。
第2マイコン20がリセットされると図4に示すステップS202で、瞬時引外し特性のデータ通知が、パラレル通信により第1マイコン10に対して行われる。第1マイコン10では、通常、図3に示すステップS103からステップS106を高速で繰り返し処理しているので、第2マイコン20からの瞬時引外し特性のデータ通知は、ステップS103ですぐに検出され、第1マイコン10の処理はステップS104からステップS105に移る。ステップS105では、瞬時引外し特性のデータの設定とシリアル通信の初期化が行われ、第2マイコン20に対しシリアル通信による負荷電流値の送信が再開されるので、第2マイコン20は短時間で時限引外し処理208cを再開することができる。
実施の形態1では、設定部5が時限引外し処理を行う第2マイコン20に接続された場合を示したが、本実施の形態では、設定部5が瞬時引外し処理を行う第1マイコン10に接続された場合について説明する。
図5はこの発明の実施の形態2における電子式回路遮断器を構成するマイクロコンピュータの機能を示す機能ブロック図、図6は図5に示す第1マイコン10のメイン処理を示すフローチャート、図7は図5に示す第2マイコン20のメイン処理を示すフローチャートである。
図5に示すように、第1マイコン10のCPU101によるソフトウェア処理は、A/D変換回路105からのデジタル信号に基づいて電路の各相に流れる負荷電流値を演算する計測演算処理108aと、第2マイコン20と通信するためのメイン処理108bと、通信により第2マイコン20から取得した過電流引外し特性データおよび計測演算処理108aで演算した負荷電流値とに基づいて引外し回路6へ瞬時引外し信号を出力する瞬時引外し処理108cと、設定部5により設定された過電流引外し特性データを記憶するための設定処理108dと、から構成されている。
図6に示すように、第1マイコン10は、起動すると、ステップS101に進み、入出力ポートの設定等のイニシャル処理を行う。次にステップS102aに進み、パラレル通信により第2マイコン20に対し時限引外し特性のデータを送信した後、ステップS102bに進む。ステップS102bでは、シリアル通信の初期化を行い、ステップS103aに進む。ステップS103aでは、ポート入力106dをチェックし、第2マイコン20より起動信号が入力していないかチェックする。その後、ステップS104aに進み、ステップS103aで起動信号を受信した場合には、第2マイコン20が再起動したことを意味するため、ステップS102aに戻り第2マイコン20に対し時限引外し特性のデータをパラレル通信で送信した後、以降の処理を繰り返す。ステップS104aで起動信号を受信しなかった場合には、ステップS106に進む。
図7に示すように、第2マイコン20が起動すると、ステップS201に進み、入出力ポートの設定等のイニシャル処理を行う。次にステップS202bに進み、第2ポート出力206dより、第1マイコン10のポート入力106dに対し、起動信号の出力を行う。次にステップS203aに進み、パラレル通信により第1マイコン10より時限引外し特性のデータを受信したかチェックする。その後、ステップS204aに進み、ステップS203aで特性データを受信していた場合には、ステップS205aに進み、ステップS203aで特性データを受信していなかった場合には、ステップS206に進む。
第1マイコン10がリセットされると図6に示すステップS102aで、時限引外し特性のデータ通知をパラレル通信により第2マイコン20に対して行う。第2マイコン20では、通常、図7に示すステップS203aからステップS206を高速で繰り返し処理しているので、第1マイコン10からの時限引外し特性のデータ通知は、ステップS203aですぐに取得される。時限引外し特性のデータを取得すると、第2マイコン20の処理はステップS204aからステップS205aに移り、時限引外し特性のデータの設定とシリアル通信の初期化が行われ、第1マイコン10からシリアル通信による負荷電流値の受信が再開されるので、第2マイコン20は短時間で時限引外し処理208cを再開することができる。
第2マイコン20がリセットされると図7に示すステップS202bで、起動信号の出力が、第2ポート出力により第1マイコン10に対して行われる。第1マイコン10では、通常、図6に示すステップS103aからステップS106を高速で繰り返し処理しているので、第2マイコン20からの起動信号の出力は、ステップS103aですぐに検出される。すると、第1マイコン10の処理はステップS104aからステップS102aに戻り、ステップS102aで、時限引外し特性のデータ通知がパラレル通信により第2マイコン20に行われる。
複数のマイクロコンピュータを搭載し、各々が引外し信号の出力回路を持つ電子式回路遮断器では、従来の不足電圧動作禁止回路を適用した場合、リセット回路も複数となり、リセット回路の駆動電圧にばらつきが存在することとなる。そのため、全てのリセット回路が駆動電圧以上となるまで不足電圧動作禁止回路は機能せず、各マイクロコンピュータの誤った引外し信号出力を防ぐことのできない電源電圧の領域が存在する。また、各リセット回路の解除電圧にも同様にばらつきが存在するため、全てのマイクロコンピュータのリセット状態が解除されていないにもかかわらず疑似負荷電流が停止し、電源回路が不安定な状態となることがある。
なお、その他の構成については、実施の形態1と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。
図9は実施の形態4に係る電子式回路遮断器を示す回路図である。本実施の形態における電子式回路遮断器303は、図9に示すように、AND回路13としてトランジスタ13aと引外し回路6の入力部の間に抵抗13bを直列に設け、トランジスタ13a及び引外し回路6の接続点とグランド間に抵抗13cを設けたものである。リセット回路7は降圧回路9bの正電源Vddの電圧値を監視するとともにその正電源電圧によって駆動している。そのため、電路1a,1b,1cに流れる負荷電流が小さく(例えば定格電流の10%)、降圧回路9bの生成する正電源Vddの電圧値が小さい(例えば0.7V)場合、リセット回路7が駆動せず、リセット信号S3がハイレベル、すなわち正電源Vddと同電位となる領域が存在する。
そこで、抵抗体13b,13cによる電圧分割回路を設けることにより、このような電圧領域における誤った引外し信号S1,S2の電圧値を小さくし、引外し回路6の駆動電圧以下となるよう抵抗13b,13cの抵抗値を調整することで、誤動作を防止することができ、更なる電子式回路遮断器303の信頼性の向上が図れる。もちろん、抵抗13b,13cは定常状態において引外し信号S1,S2がハイレベル出力された際、引外し回路6の駆動電圧以上となるよう抵抗値を調整する必要があることは言うまでもない。
次に、この発明の実施の形態5に係る電子式回路遮断器について説明する。
図10は実施の形態5に係る電子式回路遮断器を示す回路図である。
一般に、マイクロコンピュータのリセット端子はファームウェアを書き込むためのデバック端子としても使用されることがあり、回路が構成された状態、すなわち第1、第2マイコン10,20の各リセット端子が共通となった状態において、一方のマイコンにファームウェアをS/W書込み端子から書き込んだ場合、データの送受信によりリセット端子がハイレベル、ロウレベルを繰り返すため、他方のマイコンがリセットスタートを繰り返すこととなる。ここで、他方のマイコンがリセット解除時にリセット端子を汎用出力端子として設定されるような仕様であった場合、S/W書込み用データの送受信波形を阻害し、書込みができないといった問題が想定される。
次に、この発明の実施の形態6に係る電子式回路遮断器について説明する。
図11は実施の形態6に係る電子式回路遮断器の回路図である。本実施の形態における電子式回路遮断器305は、図11に示すように、実施の形態5のバッファ回路17の替わりに、スイッチング回路18を設けたものである。S/W書込み部16が駆動している場合には、スイッチング回路18を開として正常にS/Wが書き込めるよう制御し、S/W書込みされない場合には、スイッチング回路18を閉とするように動作させる。なお、その他の構成については、実施の形態5と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。
6 引外し回路、7 リセット回路、8 引外し装置、
10 第1マイクロコンピュータ、20 第2マイクロコンピュータ、
106 通信回路、
106a 第1ポート出力、106b パラレル通信、106c シリアル通信、
107 第2ポート出力、206 通信回路、
206a ポート入力、206b パラレル通信、206c シリアル通信、
207 第1ポート出力、300 電子式回路遮断器。
Claims (7)
- 電路を開閉する開閉接点と、前記電路の電流を検出する電流検出装置と、
前記電流検出装置の出力信号が入力され、瞬時引外し信号を出力する第1マイクロコンピュータと、
前記第1マイクロコンピュータから前記電路を流れる電流情報を取得し時限引外し信号を出力する第2マイクロコンピュータと、
前記瞬時引外し信号および前記時限引外し信号に基づき前記開閉接点を開放する引外し装置と、を有し、
前記第1マイクロコンピュータは、自身が再起動したことをポート出力またはパラレル通信により前記第2マイクロコンピュータに通知し、
前記第2マイクロコンピュータは、自身が再起動したことを前記パラレル通信または前記ポート出力により前記第1マイクロコンピュータに通知することを特徴とする電子式回路遮断器。 - 前記第2マイクロコンピュータに接続され、前記電路を流れる電流に応じ前記開閉接点を開放するための瞬時引外し特性および時限引外し特性を設定する設定部を備え、
前記第2マイクロコンピュータは、前記瞬時引外し特性を前記第1マイクロコンピュータに前記パラレル通信で送信することを特徴とする請求項1に記載の電子式回路遮断器。 - 前記電流情報を定期的に前記第1マイクロコンピュータから前記第2マイクロコンピュータに送信するシリアル通信部を備えたことを特徴とする請求項2に記載の電子式回路遮断器。
- 前記電流検出装置を変流器で構成し、
前記変流器の二次側に接続され、前記電路に流れる電流に応じた二次出力電流を単一方向に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力端子に接続され、一定の降圧された電圧を出力する降圧回路と、
前記降圧回路が所定の電圧に満たない場合に前記第1のマイクロコンピュータおよび前記第2のマイクロコンピュータのリセット制御を同時に行う単一のリセット回路と、
前記瞬時引外し信号および前記時限引外し信号に基づき前記引き外し装置を駆動する引外し回路と、
前記降圧回路の電源立ち上がり時あるいは電源不安定時において、前記引外し回路の駆動を禁止する不足電圧動作禁止回路と、を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電子式回路遮断器。 - 前記引外し回路の入力端子と前記瞬時引外し信号の出力端子および前記時限引外し信号の出力端子の接続点との間に挿入された第1の抵抗体と、前記第1の抵抗体からグランドに対して接続された第2の抵抗体と、で構成された電圧分割回路を備え、
前記不足電圧動作禁止回路が機能しない前記降圧回路の電圧が小さい領域において、前記瞬時引外し信号および前記時限引外し信号を、前記引外し回路が駆動しない電圧へ制御することを特徴とする請求項4に記載の電子式回路遮断器。 - 前記単一のリセット回路と前記第1マイクロコンピュータおよび前記第2マイクロコンピュータのリセット端子間に設けられたバッファ回路と、
前記第1マイクロコンピュータおよび前記第2マイクロコンピュータのリセット端子にそれぞれ接続されたS/W書込み部と、を備え、
前記第1マイクロコンピュータおよび前記第2マイクロコンピュータのいずれか一方のマイクロコンピュータのリセット端子を用いてS/W書込みを行う場合においても他方のマイクロコンピュータのリセット端子の出力に影響を与えず、回路が形成された状態においても前記第1マイクロコンピュータおよび前記第2マイクロコンピュータに対するS/W書込みを可能とすることを特徴とする請求項5に記載の電子式回路遮断器。 - 前記バッファ回路をスイッチ回路に置き換え、S/W書込み時に前記スイッチ回路の開閉操作を行うことにより、回路が形成された状態においても前記第1マイクロコンピュータおよび前記第2マイクロコンピュータに対するS/W書込みを可能とすることを特徴とする請求項6に記載の電子式回路遮断器。
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