JP6702294B2 - 過電流保護装置 - Google Patents

過電流保護装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6702294B2
JP6702294B2 JP2017227083A JP2017227083A JP6702294B2 JP 6702294 B2 JP6702294 B2 JP 6702294B2 JP 2017227083 A JP2017227083 A JP 2017227083A JP 2017227083 A JP2017227083 A JP 2017227083A JP 6702294 B2 JP6702294 B2 JP 6702294B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
overcurrent protection
load
current
protection device
electric wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017227083A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019097357A (ja
Inventor
友勝 伏屋
友勝 伏屋
尚由 安田
尚由 安田
学 森田
学 森田
二郎 伊藤
二郎 伊藤
慎史 大下
慎史 大下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Denso Electronics Corp
Original Assignee
Anden Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anden Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Anden Co Ltd
Priority to JP2017227083A priority Critical patent/JP6702294B2/ja
Priority to US16/106,650 priority patent/US10971920B2/en
Priority to CN201811015338.9A priority patent/CN109842094B/zh
Publication of JP2019097357A publication Critical patent/JP2019097357A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6702294B2 publication Critical patent/JP6702294B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/041—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature additionally responsive to excess current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/0207—Wire harnesses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/093—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means
    • H02H3/0935—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means the timing being determined by numerical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/047—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a temperature responsive switch
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
    • H02H6/005—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images using digital thermal images
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/228—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for covered wires or cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

本開示は、過電流保護装置に関する。
過電流保護装置は、負荷と電源とを結ぶ電線の熱特性と電線に通流する電流値とに基づいて電線の温度を算出し、電線の温度が所定の閾値温度を超えたと判定した場合に負荷回路を遮断することで電線を過電流から保護するように構成されている（例えば特許文献１等参照）。熱特性としては、例えば、熱抵抗および熱容量が用いられ得る（例えば特許文献１等参照）。
特開２０１４−２７８７５号公報
従来のこの種の過電流保護装置においては、電線の熱特性として、予め特定された一定値が用いられていた。しかしながら、実際には、電線の種類により、熱特性は異なる。すなわち、例えば、線径が同一であっても、線種が異なれば熱特性は異なる。また、線種が同一であっても、線径が異なれば熱特性は異なる。
したがって、この種の過電流保護装置において、より適切な過電流保護動作を実現するためには、上記のような、電線の種類の違いに伴う熱特性の違いを考慮する必要がある。この点、１つの製品内に、様々な電気負荷が設けられる場合があり得る（例えば車両）。この場合、電気負荷の仕様に応じて、１つの製品内にて、異なる種類の電線が用いられ得る。このため、従来は、１つの製品内にて、多種多様な負荷回路に適合した複数の過電流保護装置をそれぞれ用意する必要があった。
本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本開示は、多種多様な負荷回路に対応させることが可能な、汎用的な過電流保護装置を提供する。
本開示の一側面における過電流保護装置（１）は、相互に電気接続された電気負荷（３ａ）と電線（３ｂ）とを有する負荷回路（３）と、電源（２）との間に設けられることで、前記負荷回路を過電流から保護するように構成されている。
この過電流保護装置は、
前記電源から前記電気負荷に通流する負荷電流の通流と遮断とを切換制御するスイッチング素子（１１）と、
前記負荷電流を検出する電流検出部（１２）と、
前記電流検出部によって検出された前記負荷電流に基づいて、前記電線の熱特性を推定する特性推定部（１５）と、
前記特性推定部によって推定された前記熱特性と、前記電流検出部によって検出された前記負荷電流とに基づいて、前記負荷回路を過電流から保護するために前記負荷電流を遮断する過電流保護信号を前記スイッチング素子に出力する制御部（１０）と、
を備えている。
かかる構成においては、前記電流検出部は、前記電気負荷および前記電線を含む前記負荷回路にて通流する前記負荷電流を検出する。前記制御部は、前記電線の前記熱特性と、前記電流検出部によって検出された前記負荷電流とに基づいて、前記負荷回路を過電流から保護するために前記負荷電流を遮断する前記過電流保護信号を前記スイッチング素子に出力する。
ところで、通常、前記電線に前記負荷電流を通流した場合に当該電線の劣化、発煙、あるいは発火が発生しないように、前記電線における適切な線種および線径が決定される。また、前記電線の前記熱特性は、当該電線の線種および線径に応じて異なり得る。この点、かかる構成においては、前記電線の前記熱特性は、前記電流検出部によって検出された前記負荷電流に基づいて、前記特性推定部により推定される。したがって、かかる構成によれば、多種多様な前記負荷回路に対応させることが可能な、汎用的な前記過電流保護装置を提供することができる。
なお、上記及び特許請求の範囲の欄における、各手段に付された括弧付きの参照符号は、同手段と後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。よって、本開示の技術的範囲は、上記の参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。
実施形態に係る過電流保護装置の概略的な回路構成図である。 図１に示されたデータ格納部に格納された電線の許容電流特性の一例を示すグラフである。 図１に示されたデータ格納部に格納された電線の許容電流特性の一例を示すグラフである。 図１に示されたデータ格納部に格納された電線の許容電流特性の一例を示すグラフである。 図１に示された過電流保護装置の動作例を示すグラフである。 図１に示された過電流保護装置の動作例を示すフローチャートである。
以下、実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがあるため、当該実施形態の説明の後にまとめて記載する。
（構成）
図１を参照すると、過電流保護装置１は、電源２と負荷回路３との間に設けられることで、負荷回路３を過電流から保護するように構成されている。負荷回路３は、相互に電気接続された電気負荷３ａと電線３ｂとを有している。
本実施形態においては、過電流保護装置１は、不図示の車両に搭載されている。具体的には、過電流保護装置１は、車載負荷である電気負荷３ａの駆動を制御する車両負荷制御ＥＣＵに設けられている。ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。すなわち、過電流保護装置１は、電気負荷３ａの駆動を制御する負荷駆動回路としての機能を有している。電気負荷３ａの駆動を制御する車両負荷制御ＥＣＵを、以下単に「車両負荷制御ＥＣＵ」と略称する。電線３ｂは、いわゆる車両用ワイヤハーネスであって、過電流保護装置１と電気負荷３ａとの間を接続するように設けられている。
過電流保護装置１は、制御部１０と、スイッチング素子１１と、電流検出部１２と、電圧検出部１３と、温度検出部１４と、特性推定部１５と、データ格納部１６とを備えている。
本実施形態においては、過電流保護装置１は、インテリジェントパワーデバイス、制御ＩＣ、および書き換え可能な不揮発性メモリを有している。これらは、車両負荷制御ＥＣＵに搭載されている。過電流保護装置１の全体の動作制御を行う制御部１０は、インテリジェントパワーデバイスの動作を制御する制御ＩＣにおける、機能上の構成として設けられている。
具体的には、制御部１０は、車両負荷制御ＥＣＵの外部から受信した指令信号等に基づいて、制御信号をスイッチング素子１１に出力するようになっている。制御信号は、電気負荷３ａに通流する負荷電流の通流と遮断とを切換制御するための信号である。また、制御部１０は、過電流保護信号をスイッチング素子１１に出力するようになっている。過電流保護信号は、制御信号が負荷電流を通流させる状態（すなわち“ＯＮ”状態）であっても、負荷回路３を過電流から保護するために、負荷電流を遮断する信号である。
スイッチング素子１１は、例えば、インテリジェントパワーデバイスの内部に設けられたパワー半導体素子であって、ＭＯＳＦＥＴ等によって構成されている。ＭＯＳＦＥＴはMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistorの略である。すなわち、スイッチング素子１１は、制御端子（すなわちゲート等）に入力された制御信号に対応して、電源２から電気負荷３ａに通流する負荷電流の通流と遮断とを切換制御するように構成されている。また、スイッチング素子１１は、制御端子に過電流保護信号が入力された場合に、負荷電流を遮断するように構成されている。
電流検出部１２は、負荷電流を検出するように設けられている。すなわち、電流検出部１２は、負荷電流に対応する電気出力（例えば電圧）を出力するように構成されている。具体的には、例えば、電流検出部１２は、スイッチング素子１１における負荷電流の流入側端子と流出側端子間の電圧（すなわちドレイン−ソース間電圧等）に対応する出力を発生するように、インテリジェントパワーデバイスの内部に設けられ得る。あるいは、例えば、電流検出部１２は、負荷電流の通流経路あるいは負荷電流を所定割合で分流する分流経路に介装された、電流検出用抵抗の両端電圧に対応する出力を発生するように構成され得る。
電圧検出部１３は、電源２の出力電圧である電源電圧を検出するように設けられている。すなわち、電圧検出部１３は、電源電圧に対応する電気出力（例えば電圧）を出力するように構成されている。具体的には、例えば、電圧検出部１３は、電源電圧を所定割合で分圧した電圧に対応する出力を発生するように設けられ得る。
温度検出部１４は、過電流保護装置１または電線３ｂの周囲温度に対応する出力を発生するように設けられている。具体的には、温度検出部１４は、インテリジェントパワーデバイスの温度に対応する出力を発生するように、インテリジェントパワーデバイスの内部に設けられ得る。
本実施形態においては、特性推定部１５は、制御ＩＣにおける機能上の構成として設けられている。特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流、電圧検出部１３によって検出された電源電圧、および、温度検出部１４によって検出された周囲温度に基づいて、電線３ｂの熱特性を推定するように構成されている。熱特性には、熱抵抗および熱容量が含まれる。
具体的には、本実施形態においては、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流の時間変化と、電圧検出部１３によって検出された電源電圧と、温度検出部１４によって検出された周囲温度と、データ格納部１６に格納された各種データとに基づいて、電線３ｂの熱特性を推定するようになっている。すなわち、制御部１０は、特性推定部１５によって推定された熱特性と電流検出部１２によって検出された負荷電流とに基づいて電線３ｂの温度を推定し、推定した温度が所定の閾値温度を超えた場合に過電流保護信号を出力するようになっている。
データ格納部１６は、車両負荷制御ＥＣＵ内の制御ＩＣに内蔵、または、制御ＩＣとは別に実装された書き換え可能な不揮発性メモリであって、フラッシュＲＯＭ等によって構成されている。すなわち、データ格納部１６は、電源投入中にデータを書き換え可能である一方で、電源遮断後はデータを保持する機能を有している。
データ格納部１６には、複数の種類の電線３ｂの熱特性に関連する情報が、種類毎に対応して格納されている。熱特性は、線種および線径により決まる値である。具体的には、熱特性は、主として、中心導体の材質および断面積、ならびに、中心導体の周囲を被覆する絶縁体層の材質および断面積により決まる値である。
線種は、例えば、ＡＶＳ、ＡＶＳＳ、ＣＩＶＵＳ、ＡＥＸ、等である。ＡＶＳは、中心導体の周囲を被覆する絶縁体層が塩化ビニルによって形成され、絶縁体層が薄肉タイプである、自動車用低圧電線を示す。ＡＶＳＳは、ＡＶＳにおける絶縁体層が極薄肉タイプであることを示す。ＣＩＶＵＳは、自動車用低圧電線における、中心導体が圧縮導体であり、且つ、絶縁体層が超薄肉タイプの塩化ビニルであることを示す。ＡＥＸは、絶縁体層が架橋ポリエチレンである、自動車用低圧電線を示す。
線径は、中心導体の計算断面積に基づく値であり、「サイズ」とも称される。すなわち、サイズ０．３ｓｑは中心導体の計算断面積０．３８１７ｍｍ２に対応し、サイズ０．５ｓｑは中心導体の計算断面積０．５６２９ｍｍ２に対応し、サイズ０．８５ｓｑは中心導体の計算断面積０．８８４６ｍｍ２に対応する。
図２および図３は、ある特定の電線３ｂの線種、具体的にはＡＶＳにおける、ある特定の周囲温度における複数のサイズのそれぞれに対応する許容電流特性を示す。図３は、図２における低電流側の部分を拡大したものである。図４は、ある特定の電線３ｂの種類、具体的にはＡＶＳ０．３ｓｑにおける、周囲温度の変化に対応する許容電流特性の変化を示す。
「許容電流特性」とは、電線３ｂに通流する電流値と、その電流を通流し続けた際に電線３ｂが許容温度に達するまでの時間との関係であり、電線３ｂの熱特性から算出できる。電線３ｂの熱特性から算出できる情報は、電線３ｂの熱特性に関する情報と云い得る。「許容温度」は、電線３ｂが劣化しない温度、あるいは、電線３ｂが発煙または発火しない温度である。なお、許容電流特性は、現在市販されている電線３ｂのカタログ等において、「発煙特性」とも称されている。
（動作概要）
以下、本実施形態の構成による動作の概要について、同構成により奏される作用効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。
制御部１０は、受信した指令信号に基づいて、制御信号をスイッチング素子１１に出力する。かかる制御信号は、スイッチング素子１１における制御端子に入力される。これにより、スイッチング素子１１にて、制御信号に対応したスイッチング動作が実行される。
このように、制御部１０は、受信した指令信号に対応して、スイッチング素子１１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、負荷電流が制御される。
電流検出部１２は、負荷電流を検出する。制御部１０は、電線３ｂの熱特性と、電流検出部１２によって検出された負荷電流と、温度検出部１４によって検出された周囲温度とに基づいて、電線３ｂの温度を推定する。制御部１０は、推定した電線３ｂの温度が所定の閾値温度を超えた場合に、過電流保護信号を出力することで負荷電流を遮断する。このような過電流保護動作は、基本的には、従来技術と同様である。
電線３ｂの熱特性は、電線３ｂの種類に応じて異なり得る。この点、本実施形態の構成においては、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流に基づいて、電線３ｂの熱特性を推定する。すなわち、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流の時間変化と、データ格納部１６に格納された熱特性とに基づいて、電線３ｂの種類を推定する。また、特性推定部１５は、推定した電線３ｂの種類に対応する熱特性を、電線３ｂの熱特性として推定する。
具体的には、本実施形態においては、特性推定部１５は、熱特性を、複数の線種および線径についてデータ格納部１６から読み出す。また、特性推定部１５は、データ格納部１６から読み出した複数の熱特性の各々に基づいて、図５に示されているように、対応する線種および線径の許容電流特性を算出する。なお、図５においては、図示および説明の煩雑化を避けるため、算出した多数の許容電流特性のうち、負荷電流の時間変化を示す曲線に最も近接する２つのみを図示しているものとする。負荷電流の時間変化を示す曲線を、以下「負荷電流曲線」と略称する。
負荷電流は、電源電圧および周囲温度の影響を受ける。このため、特性推定部１５における推定に際しては、電源電圧および周囲温度の影響を考慮した電流値を用いる必要がある。このため、本実施形態においては、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流を電源電圧および周囲温度によって補正した値に基づいて、負荷電流曲線を取得する。なお、特性のばらつきおよび経年変化の影響も想定され得る。そこで、電流検出部１２によって検出された負荷電流には、所定の係数が乗算されてもよい。
また、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出した負荷電流に基づく負荷電流曲線と、算出した複数の許容電流特性とを対比することで、電線３ｂの種類を推定する。具体的には、特性推定部１５は、複数の許容電流特性のうち、負荷電流曲線よりも常時高電流側に位置し、且つ負荷電流曲線に最も近接するものを特定する。さらに、特性推定部１５は、特定した許容電流特性に対応する線種および線径を、電線３ｂの種類と推定する。
図５に示した具体例においては、負荷電流曲線に最も近接する２つの許容電流特性のうち、ＡＶＳ０．３ｓｑの許容電流特性は、通電時間が１０秒と１００秒との間の区間で負荷電流曲線と交差し、交点よりも長時間側では許容電流特性が負荷電流曲線よりも低電流側となる。一方、ＡＶＳ０．５ｓｑの許容電流特性は、すべての通電時間において、負荷電流曲線と交差せず、負荷電流曲線よりも常時高電流側に位置する。そこで、この場合、特性推定部１５は、電線３ｂの種類をＡＶＳ０．５ｓｑと推定する。
特性推定部１５は、このようにして推定した電線３ｂの種類に対応する熱特性を、電線３ｂの熱特性と推定する。図５に示した上記の具体例においては、特性推定部１５は、電線３ｂの熱特性を、ＡＶＳ０．５ｓｑの熱特性と同一の値と推定する。制御部１０は、推定された熱特性に基づいて、過電流保護制御を実行する。
図６は、過電流保護装置１における、電線３ｂの熱特性の推定処理の一例を示す。なお、図面及び明細書中の以下の説明において、「ステップ」を単に「Ｓ」と略記する。
過電流保護装置１は、図６に示された特性推定処理を、所定タイミングにて実行する。例えば、特性推定処理は、車両の出荷検査時に、外部からの操作により強制的に実行される。また、特性推定処理は、定期的に実行されてもよいし、特定の条件成立時、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされた時点で実行されてもよい。
上記の説明から明らかなように、特性推定処理に際しては、負荷回路３に負荷電流が所定時間通流する。このため、特性推定処理の最中においても、過電流による電線３ｂの過熱が発生する可能性は否定できない。そこで、特性推定処理が完了する前に、電線３ｂの熱特性を一旦仮決めすることで、特性推定処理の最中にて過電流保護制御を並行して実行する必要がある。
そこで、特性推定処理が開始されると、まず、Ｓ６０１にて、過電流保護装置１は、今回の特性推定処理の実行が初回であるか否かを判定する。すなわち、Ｓ６０１にて、過電流保護装置１は、今回の特性推定処理の実行前に、特性推定処理が実行されたことがあるか否かを判定する。
今回の特性推定処理の実行が初回ではない場合（すなわちＳ６０１＝ＮＯ）、今回の特性推定処理の実行前に、特性推定処理が実行されたことがあることになる。すなわち、過電流保護装置１は、過去に、電線３ｂの熱特性を推定したことがある。そこで、この場合、過電流保護装置１は、処理をＳ６０２に進行させる。Ｓ６０２にて、過電流保護装置１は、前回の特性推定処理の実行時に推定された熱特性を、仮の熱特性として設定する。
一方、今回の特性推定処理の実行が初回である場合（すなわちＳ６０１＝ＹＥＳ）、熱特性推定の前回値は存在しない。具体的には、例えば、車両の出荷検査時が、この場合に該当する。そこで、この場合、過電流保護装置１は、処理をＳ６０３に進行させる。Ｓ６０３にて、過電流保護装置１は、所定の初期値を、仮の熱特性として設定する。この初期値としては、例えば、データ格納部１６に格納されている熱特性のうち、最も耐熱性が低いものに対応する熱特性が用いられ得る。
Ｓ６０２またはＳ６０３にて仮の熱特性が設定された後、過電流保護装置１は、処理をＳ６０４に進行させる。Ｓ６０４にて、過電流保護装置１は、周囲温度Ｔａおよび電源電圧Ｖを取得する。次に、Ｓ６０５にて、過電流保護装置１は、負荷電流の通電を開始する。
負荷電流の通電が開始すると、Ｓ６０６にて、過電流保護装置１は、負荷電流値を検出する。検出した負荷電流値は、負荷電流曲線の取得のため、負荷電流の通電開始からの経過時間と対応付けられつつ、制御部１０内のメモリまたはデータ格納部１６に逐次格納される。
次に、Ｓ６０７にて、過電流保護装置１は、Ｓ６０６にて検出した最新の負荷電流値と、Ｓ６０２またはＳ６０３にて設定された仮の熱特性とに基づいて、電線３ｂの推定温度Ｔｅを算出する。続いて、Ｓ６０８にて、過電流保護装置１は、Ｓ６０７にて算出された推定温度Ｔｅが所定の閾値温度Ｔｅ_ｔｈ以下であるか否かを判定する。Ｓ６０７における推定温度Ｔｅの算出処理、および、Ｓ６０８における判定処理は、熱特性が仮決めされた値であること以外は、従来の過電流保護制御と同様である。
推定温度Ｔｅが閾値温度Ｔｅ_ｔｈを超えた場合（すなわちＳ６０８＝ＮＯ）、過電流保護装置１は、処理をＳ６０９に進行させた後、特性推定処理を終了する。Ｓ６０９にて、過電流保護装置１は、負荷電流の通電を遮断する。すなわち、制御部１０は、過電流保護信号を出力する。
推定温度Ｔｅが閾値温度Ｔｅ_ｔｈ以下である場合（すなわちＳ６０８＝ＹＥＳ）、過電流保護装置１は、処理をＳ６１０に進行させる。Ｓ６１０にて、過電流保護装置１は、負荷電流が定常化したか否かを判定する。
具体的には、Ｓ６１０にて、過電流保護装置１は、単位時間（例えば１秒）あたりの負荷電流の変化量が所定値未満となった時点から所定時間経過したか否かを判定する。この所定時間は、負荷電流曲線が、図５に示されているような複数の許容電流特性との対比により電線３ｂの種類を推定することが可能な程度に取得されるために、充分な時間に設定される。すなわち、例えば、この所定時間は、１〜２秒程度に設定され得る。
負荷電流が定常化していない場合（すなわちＳ６１０＝ＮＯ）、過電流保護装置１は、処理をＳ６０６に戻す。これにより、負荷電流が定常化するまで、負荷電流値の検出および格納が、繰り返し実行される。これに対し、負荷電流が定常化した場合（すなわちＳ６１０＝ＹＥＳ）、過電流保護装置１は、Ｓ６１１〜Ｓ６１４の処理を実行した後、特性推定処理を終了する。
Ｓ６１１にて、過電流保護装置１は、負荷電流の通電開始からの経過時間と対応付けられつつ格納された負荷電流値に基づいて、負荷電流曲線を取得する。本実施形態においては、負荷電流曲線の取得に際し、格納された負荷電流値は、Ｓ６０４にて取得した電源電圧Ｖおよび周囲温度Ｔａから想定される最大の電流値に補正される。なお、必要に応じて、特性のばらつきおよび経年変化の影響を考慮した所定の係数も乗算され得る。Ｓ６１２にて、過電流保護装置１は、熱特性を、データ格納部１６から複数読み出す。
Ｓ６１３にて、過電流保護装置１は、取得した負荷電流曲線と、読み出した複数の熱特性とに基づいて、電線３ｂの種類を特定する。Ｓ６１４にて、過電流保護装置１は、特定した種類に対応した熱特性を、電線３ｂの熱特性と推定し、過電流保護制御用の熱特性として設定する。すなわち、過電流保護制御用の熱特性が、上記の仮決めされた値から更新される。
上記の通り、本実施形態の構成においては、過電流保護動作に用いられる電線３ｂの熱特性は、電流検出部１２によって検出された負荷電流に基づいて、特性推定部１５により推定されたものである。すなわち、過電流保護装置１を電源２および負荷回路３に電気接続した車載状態にて実際に負荷電流を通流させることで、特性推定部１５により、電線３ｂの熱特性が自動的に設定される。
このように、かかる構成によれば、過電流保護装置１は、熱特性をあらかじめ車載前に設定しておかなくても、単に車載状態として起動するだけで、適切な過電流保護動作を自律的に行うことができる。したがって、かかる構成によれば、多種多様な負荷回路３に対応させることが可能な、汎用的な過電流保護装置１を提供することができる。
（変形例）
本開示は、上記実施形態に記載された具体的例示に限定されるものではない。即ち、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一又は均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾又は特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。
本開示は、上記実施形態に記載された具体例に限定されない。例えば、過電流保護装置１のうちの全部または一部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および書き換え可能な不揮発性メモリ等を備えた車載マイクロコンピュータとして構成されていてもよい。あるいは、過電流保護装置１のうちの全部または一部は、ゲートアレイ等のＡＳＩＣとして構成されていてもよい。ＡＳＩＣはApplication Specific Integrated Circuitの略である。
電圧検出部１３は、省略され得る。この場合、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流の時間変化と、周囲温度Ｔａとに基づいて、電線３ｂの種類すなわち熱特性を推定するようになっていてもよい。具体的には、例えば、特性推定部１５は、電源電圧が最悪条件（例えば電源２の公称電圧の１．２倍程度）であると仮定して、電線３ｂの種類すなわち熱特性を推定するようになっていてもよい。
温度検出部１４は、インテリジェントパワーデバイスの外部に設けられていてもよい。具体的には、例えば、温度検出部１４は、車両負荷制御ＥＣＵ内の基板上であって、インテリジェントパワーデバイスとは異なる位置に実装されていてもよい。あるいは、温度検出部１４は、車両負荷制御ＥＣＵの外部に設けられていてもよい。すなわち、例えば、外気温センサ、吸気温センサ、等の出力が、温度検出部１４の出力として代用され得る。
温度検出部１４は、省略され得る。この場合、特性推定部１５は、電流検出部１２によって検出された負荷電流の時間変化と、電源電圧Ｖとに基づいて、電線３ｂの種類すなわち熱特性を推定するようになっていてもよい。具体的には、例えば、特性推定部１５は、周囲温度が最悪条件（例えば１００℃）であると仮定して、電線３ｂの種類すなわち熱特性を推定するようになっていてもよい。
上記実施形態においては、電線３ｂの種類を推定してから、かかる推定結果に基づいて、電線３ｂの熱特性が推定されていた。しかしながら、かかる表現は、本開示の開示内容を平易に説明するためになされたものである。したがって、本開示は、かかる態様に限定されない。
すなわち、電線３ｂの種類を表すデータ（例えばＡＶＳ０．３ｓｑ等）それ自体は、必須ではない。換言すれば、電線３ｂの種類そのものの推定は、必須ではない。要するに、複数の電線３ｂにおける熱特性に関する情報が、データ格納部１６に格納されていればよい。
データ格納部１６に格納される、複数の電線３ｂにおける熱特性に関する情報は、熱特性値に限定されない。具体的には、例えば、複数の電線３ｂにおける許容電流特性も、データ格納部１６に格納され得る。すなわち、データ格納部１６には、複数の種類の電線３ｂについて、通流可能な電流値と通流時間とに関する情報が格納され得る。この場合、データ格納部１６には、例えば、複数の種類の電線３ｂについて、熱特性と許容電流特性との双方が格納され得る。
制御部１０および特性推定部１５は、インテリジェントパワーデバイスの内部に設けられた制御ロジックとして実現され得る。
データ格納部１６は、車両負荷制御ＥＣＵの外部に設けられたデータベースであってもよい。
上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本開示が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本開示が限定されることはない。
変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。さらに、上記実施形態の全部又は一部と、変形例の全部又は一部とが、互いに組み合わされ得る。
１ 過電流保護装置
２ 電源
３ 負荷回路
３ａ 電気負荷
３ｂ 電線
１０ 制御部
１１ スイッチング素子
１２ 電流検出部
１３ 電圧検出部
１４ 温度検出部
１５ 特性推定部
１６ データ格納部

Claims (7)

  1. 相互に電気接続された電気負荷（３ａ）と電線（３ｂ）とを有する負荷回路（３）と、電源（２）との間に設けられることで、前記負荷回路を過電流から保護するように構成された過電流保護装置（１）であって、
    前記電源から前記電気負荷に通流する負荷電流の通流と遮断とを切換制御するスイッチング素子（１１）と、
    前記負荷電流を検出する電流検出部（１２）と、
    前記電流検出部によって検出された前記負荷電流の時間変化に基づいて、所定タイミングにて前記電線の熱特性を推定する特性推定部（１５）と、
    前記特性推定部によって推定された前記熱特性と、前記電流検出部によって検出された前記負荷電流とに基づいて、前記負荷回路を過電流から保護するために前記負荷電流を遮断する過電流保護信号を前記スイッチング素子に出力する制御部（１０）と、
    を備えた過電流保護装置。
  2. 複数の種類の前記電線における前記熱特性に関する情報を、前記種類毎に対応して格納するデータ格納部（１６）をさらに備え、
    前記特性推定部は、
    前記電流検出部によって検出された前記負荷電流の前記時間変化に基づいて、前記電線の前記種類を推定し、
    推定した前記種類に対応する前記熱特性を、前記電線の前記熱特性として推定する、
    請求項１に記載の過電流保護装置。
  3. 前記データ格納部には、前記複数の種類の前記電線の前記熱特性が格納されている、
    請求項２に記載の過電流保護装置。
  4. 前記データ格納部には、前記複数の種類の前記電線について、通流可能な電流値と通流時間とに関する情報が格納されている、
    請求項２または３に記載の過電流保護装置。
  5. 前記電線の周囲温度に対応する出力を発生する温度検出部（１４）をさらに備え、
    前記特性推定部は、前記電流検出部によって検出された前記負荷電流の前記時間変化と、前記周囲温度とに基づいて、前記電線の前記熱特性を推定する、
    請求項１〜４のいずれか１つに記載の過電流保護装置。
  6. 前記電源の出力電圧である電源電圧を検出する電圧検出部（１３）をさらに備え、
    前記特性推定部は、前記電流検出部によって検出された前記負荷電流の前記時間変化と、前記電源電圧とに基づいて、前記電線の前記熱特性を推定する、
    請求項１〜５のいずれか１つに記載の過電流保護装置。
  7. 前記電気負荷は車載負荷であり、
    前記電線は車両用ワイヤハーネスである、
    請求項１〜６のいずれか１つに記載の過電流保護装置。
JP2017227083A 2017-11-27 2017-11-27 過電流保護装置 Active JP6702294B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017227083A JP6702294B2 (ja) 2017-11-27 2017-11-27 過電流保護装置
US16/106,650 US10971920B2 (en) 2017-11-27 2018-08-21 Overcurrent protection device estimating a wire thermal characteristic
CN201811015338.9A CN109842094B (zh) 2017-11-27 2018-08-31 过流保护装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017227083A JP6702294B2 (ja) 2017-11-27 2017-11-27 過電流保護装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019097357A JP2019097357A (ja) 2019-06-20
JP6702294B2 true JP6702294B2 (ja) 2020-06-03

Family

ID=66634558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017227083A Active JP6702294B2 (ja) 2017-11-27 2017-11-27 過電流保護装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10971920B2 (ja)
JP (1) JP6702294B2 (ja)
CN (1) CN109842094B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6451611B2 (ja) * 2015-12-03 2019-01-16 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置
JP7131211B2 (ja) * 2018-08-30 2022-09-06 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置
JP7132197B2 (ja) * 2019-09-19 2022-09-06 株式会社東芝 保護回路、半導体装置及び方法
CN113161983B (zh) * 2021-03-29 2022-06-03 重庆大学 一种计及动态热特性的输电线路自适应过负荷保护方法
JP2023067171A (ja) * 2021-10-29 2023-05-16 日立Astemo株式会社 車両制御装置
JP2024004125A (ja) * 2022-06-28 2024-01-16 株式会社Subaru 電源システム
JP2024061298A (ja) * 2022-10-21 2024-05-07 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置、給電制御方法及びコンピュータプログラム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2715009B1 (fr) * 1994-01-10 1996-03-08 Telemecanique Dispositif électronique de protection thermique.
JP3650456B2 (ja) 1996-03-04 2005-05-18 矢崎総業株式会社 車両用電源分配装置
JPH09257859A (ja) 1996-03-18 1997-10-03 Yazaki Corp 車両用ワイヤハーネスの異常電流検出方法及びその装置
JP2006230037A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Toyota Motor Corp 作動装置および作動機器の制御方法
JP2008289297A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 Yazaki Corp 負荷回路の保護装置
JP4624400B2 (ja) * 2007-11-19 2011-02-02 株式会社オートネットワーク技術研究所 車両用の電線保護方法および電線保護装置
JP5381248B2 (ja) * 2009-03-31 2014-01-08 株式会社オートネットワーク技術研究所 電力供給制御装置およびその制御方法
CN201408241Y (zh) * 2009-03-31 2010-02-17 孟庆贤 电缆故障探测仪
JP2010283977A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Yazaki Corp 負荷回路の保護装置
JP5684871B2 (ja) 2010-02-26 2015-03-18 矢崎総業株式会社 負荷回路の保護装置
CN104756340A (zh) * 2013-10-24 2015-07-01 三洋电机株式会社 电气线缆以及电源装置
CN105762856A (zh) * 2014-12-18 2016-07-13 博世汽车部件(苏州)有限公司 具有温度控制功能的车载互联系统及其中央处理单元
JP6394535B2 (ja) * 2015-08-20 2018-09-26 株式会社オートネットワーク技術研究所 電線保護装置
JP6451611B2 (ja) * 2015-12-03 2019-01-16 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置
JP6540621B2 (ja) 2016-07-13 2019-07-10 アンデン株式会社 過電流保護装置
US10554039B2 (en) * 2017-08-11 2020-02-04 Infineon Technologies Ag Digital line protection with supply voltage drop safety

Also Published As

Publication number Publication date
CN109842094B (zh) 2021-11-02
CN109842094A (zh) 2019-06-04
US20190165564A1 (en) 2019-05-30
US10971920B2 (en) 2021-04-06
JP2019097357A (ja) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6702294B2 (ja) 過電流保護装置
JP4624400B2 (ja) 車両用の電線保護方法および電線保護装置
JP5448706B2 (ja) 電流検出装置及び電流検出方法
US8243407B2 (en) Semiconductor switch control device
CN102369643B (zh) 电力供给控制器及其控制方法
US10483062B2 (en) Electric wire protection device
JP5776705B2 (ja) 温度検出装置
JP6790350B2 (ja) 給電制御装置
CN111165069B (zh) 座椅加热器、温度控制方法和存储温度控制程序的计算机介质
JP2011125101A (ja) 電流検出装置、電源供給装置、及び電流検出方法
US9871367B2 (en) Overcurrent protection circuit
JP6396041B2 (ja) 車両及び故障検知方法
JP6673317B2 (ja) 負荷駆動回路
JP5796586B2 (ja) 回路制御装置
JP6003857B2 (ja) 制御装置
JP2010104079A (ja) 負荷駆動装置
US20120146614A1 (en) Power supply controller
JP2009226984A (ja) 電線保護方法および電線保護装置
CN108370151B (zh) 供电控制装置
WO2014162874A1 (ja) 遮断装置
JP2016080396A (ja) 給電制御装置及び電流検出装置
JP6107688B2 (ja) 電線保護装置
KR101517388B1 (ko) 부하의 동작 상태에 따라 전류 경로를 변경하는 퓨즈 회로 장치
JP2008011671A (ja) ロック判定閾値の設定方法及びモータ制御装置
JP2005328632A (ja) 過電流保護方法及び過電流保護装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190709

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20190709

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190709

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200407

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6702294

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250