WO2009128478A1 - 負荷回路の保護装置 - Google Patents

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WO2009128478A1
WO2009128478A1 PCT/JP2009/057598 JP2009057598W WO2009128478A1 WO 2009128478 A1 WO2009128478 A1 WO 2009128478A1 JP 2009057598 W JP2009057598 W JP 2009057598W WO 2009128478 A1 WO2009128478 A1 WO 2009128478A1
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current
pseudo
wire
electric wire
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中村　吉秀
晃則 丸山
圭祐 上田
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矢崎総業株式会社
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    • 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
    • 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
    • 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
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/30—Staggered disconnection

Definitions

  • the present invention relates to a protection device for a load circuit that immediately shuts off the load circuit and protects the circuit when an overcurrent flows through the load circuit and the temperature of the electric wire or semiconductor switch rises.
  • the load circuit mounted on the vehicle supplies power to loads such as valves and motors.
  • the load circuit includes a battery and a semiconductor switch (such as a MOSFET) provided between the battery and the load.
  • the battery, the semiconductor switch, and the load are connected to each other through a conductor including an electric wire.
  • the load circuit is further provided with a control circuit that outputs a drive / stop signal for turning on / off the semiconductor switch. The driving / stopping of the load is switched by this driving / stopping signal.
  • the above load circuit is provided with a fuse.
  • the fuse quickly cuts off the circuit and protects the load, the electric wire, the semiconductor switch, and the like (see Patent Document 1).
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a conventional load circuit.
  • a power supply side terminal of the load 101 is connected to the battery VB via an ECU (electronic control unit for automobile) 102 and a junction box (J / B) 103.
  • ECU electronic control unit for automobile
  • J / B junction box
  • the ECU 102 is provided with a plurality of semiconductor switches Tr1 such as MOSFETs.
  • the semiconductor switch Tr1 is controlled to be turned on / off by the control IC 104.
  • a fuse F1 is provided on the upstream side of each semiconductor switch Tr1.
  • the fuse F1 protects the electric wire W101 on the downstream side of the fuse F1.
  • the wire W101 has a wire diameter (cross-sectional area) that can withstand the breaking current of the fuse F1.
  • the semiconductor switch Tr1 provided on the downstream side of the fuse F1 has a characteristic capable of withstanding the breaking current of the fuse F1.
  • the fuse F2 is provided in J / B103.
  • the fuse F2 protects the electric wire W102 on the downstream side of the fuse F2.
  • the electric wire W102 has a diameter (cross-sectional area) that can withstand the breaking current of the fuse F2.
  • the fuses F1 and F2 may be deteriorated due to the rush current generated when the valve is turned on and the repeated turning on and off of the valve. For this reason, the fuses F1 and F2 may be erroneously interrupted due to deterioration of the fuses F1 and F2 due to use over time.
  • a fuse is selected in consideration of a margin with respect to the load current. That is, a fuse having a slightly higher cutoff current than usual is used. As a result, it is necessary to use an electric wire, a semiconductor switch, or the like that meets the characteristics of the fuse in consideration of a margin, and it is difficult to reduce the size of the electric wire and the semiconductor switch used for the load circuit.
  • the fuse has a drawback that it is difficult to reduce the size of the electric wire and the semiconductor switch because a margin for preventing erroneous interruption due to deterioration due to aging is taken into consideration.
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a protection device for a load circuit capable of miniaturizing a semiconductor switch and an electric wire by using a switch circuit simulating a fuse. It is to provide.
  • a first aspect of the present invention is a load circuit protection device, a timer for measuring the elapsed time of a current flowing through a load via an electric wire, a current detection unit for detecting the current, and the supply of the current.
  • a switch unit that switches off, a temperature estimation unit that estimates the temperature of the electric wire based on a pseudo temperature calculation formula, and the temperature that is estimated by the temperature estimation unit reaches an allowable temperature of the electric wire, the switch unit And a control unit that shuts off.
  • the pseudo temperature calculation formula is the temperature calculation formula of the electric wire using the elapsed time measured by the timer, the current detected by the current detection unit, the heat capacity of the electric wire and the conductor resistance, and the electric capacity is the electric wire. Is set by substituting a pseudo heat capacity smaller than the heat capacity and substituting a pseudo conductor resistance larger than the conductor resistance of the wire for the conductor resistance.
  • the shut-off control unit sets the switch unit in a connectable state when the temperature estimated by the temperature estimating unit is lowered to an ambient temperature or lower after the switch unit is shut off.
  • the pseudo conductor resistance and the pseudo heat capacity are such that the current / breaking time characteristic of the electric wire based on the pseudo temperature calculation formula is lower than the current / breaking time characteristic of the electric wire having a smaller diameter than the electric wire used in the load circuit. It is preferable to set so as to be.
  • the pseudo conductor resistance and the pseudo heat capacity are such that the current / breaking time characteristic based on the pseudo temperature calculation formula is between the lowest current / breaking time characteristic and the highest current / breaking time characteristic of the fuse protecting the wire. It is preferable to set so that
  • a protection device for a load circuit, a timer for measuring an elapsed time of a current flowing through a load via an electric wire, a current detection unit for detecting the current, and the first pseudo-device.
  • a first temperature calculation unit for estimating a temperature of the electric wire based on an exothermic temperature calculation formula and the first pseudo heat dissipation temperature calculation formula; the second pseudo heat generation temperature calculation formula; and the second pseudo heat dissipation temperature calculation.
  • a second temperature calculation unit that estimates the temperature of the electric wire based on an equation; and a current detected by the current detection unit is less than a predetermined threshold current set in advance, and the first temperature calculation unit When the calculated estimated temperature reaches the first allowable temperature, it is determined that the detected current is an overcurrent, the current detected by the current detection unit is greater than or equal to the threshold current, and the second The estimated temperature calculated by the temperature calculator is An overcurrent determination unit that determines that the detected current is an overcurrent when the temperature is reached, and a control that shuts off the switch unit when the overcurrent determination unit determines that the detected current is an overcurrent A section.
  • the first pseudo heat generation temperature calculation formula and the first pseudo heat dissipation temperature calculation formula are obtained by calculating the elapsed time measured by the timer, the current detected by the current detection unit, the heat capacity of the wire, and the conductor resistance.
  • the temperature calculation formula of the electric wire to be used it is set by substituting the first pseudo heat capacity into the heat capacity
  • the second pseudo heat generation temperature calculation formula and the second pseudo heat dissipation temperature calculation formula are In the temperature calculation formula, it is set by substituting the second pseudo heat capacity for the heat capacity, and the first and second pseudo heat capacities are different from each other.
  • the cutoff control unit connects the switch unit when the wire temperature estimated by the first temperature calculation unit and the second temperature calculation unit decreases to an ambient temperature after blocking the switch unit. It is preferable to make it possible.
  • the first pseudo heat capacity is such that the current / breaking time characteristics based on the first pseudo heat generation temperature calculation formula and the first pseudo heat dissipation temperature calculation formula are the lowest current / breaking time characteristics of the fuse protecting the wire. It is preferably set so as to be between the highest current / breaking time characteristics.
  • the second pseudo heat capacity is a current of a semiconductor switch through which a current / breaking time characteristic based on the second pseudo heat generation temperature calculation formula and the second pseudo heat radiation temperature calculation formula is used for the load circuit, and the current flows.
  • -It is preferable to set so as to be lower than the shut-off time characteristic.
  • the first pseudo heat capacity is a value smaller than the heat capacity of the electric wire
  • the second pseudo heat capacity is a value smaller than the first pseudo heat capacity
  • the first allowable temperature is preferably lower than the second allowable temperature.
  • equation (1) is a temperature calculation equation during heat generation
  • equation (2) is a temperature calculation equation during heat dissipation.
  • T1 is the ambient temperature [° C.]
  • T2 is the estimated wire temperature [° C.]
  • I1 and I2 are the energization current [A]
  • r is the wire conductor resistance [ ⁇ ]
  • R is the thermal resistance [° C./W].
  • C is the heat capacity [J / ° C.]
  • t is the time [sec].
  • the circuit is interrupted before the actual allowable temperature of the electric wire is reached, and the electric wire, the semiconductor switch, the load, and the like are protected from overheating.
  • the electric wire, the semiconductor switch, the load, and the like are protected from overheating.
  • it does not deteriorate due to repeated rush current and load on / off, and there is no need to take a margin in the cut-off temperature, enabling the miniaturization and weight reduction of wires and semiconductor switches. Become. Therefore, the effect of improving the fuel consumption can be exhibited.
  • fever and the calculation of the electric wire temperature by heat dissipation of the protection apparatus of the load circuit which concerns on one Embodiment of this invention is shown, (a) is a characteristic view which shows the change of electric wire temperature, (b ) Is an explanatory diagram showing the state.
  • fever and the calculation of the electric wire temperature by heat dissipation of the protection apparatus of the load circuit which concerns on one Embodiment of this invention is shown, (a) is a characteristic view which shows the change of electric wire temperature, (b ) Is an explanatory diagram showing the state.
  • fever and the calculation of the electric wire temperature by heat dissipation of the protection apparatus of the load circuit which concerns on one Embodiment of this invention is shown, (a) is a characteristic view which shows the change of electric wire temperature, (b ) Is an explanatory diagram showing the state.
  • fever and the calculation of the electric wire temperature by heat dissipation of the protection apparatus of the load circuit which concerns on one Embodiment of this invention is shown, (a) is a characteristic view which shows the change of electric wire temperature, (b ) Is an explanatory diagram showing the state.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a load circuit to which the protection device according to one embodiment of the present invention is applied.
  • the load circuit shown in FIG. 2 is a circuit that controls driving and stopping of each load 11 by supplying power output from a battery VB (power source) to a load 11 such as a valve or a motor mounted on the vehicle. is there.
  • the load circuit includes an automotive electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 12 and a junction box (hereinafter referred to as J / B) 13.
  • ECU automotive electronic control unit
  • J / B junction box
  • the ECU 12 includes a plurality of electronic switches (semiconductor switches) Tr1 such as MOSFETs. One terminal of each electronic switch Tr1 is connected to the load 11, and the other terminal is connected to the J / B 13 via the electric wire W1.
  • the ECU 12 includes a control IC 14. The control IC 14 controls on / off of each electronic switch Tr1, and thereby the driving and stopping of the load 11 are controlled.
  • J / B 13 includes a plurality of switch circuits 16 (indicated by “IPS” in the figure) for connecting the electric wire W1 and the battery VB.
  • the switch circuit 16 operates under the control of the control unit 15.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the switch circuit 16 according to the first embodiment of the present invention.
  • the switch circuit 16 includes a semiconductor relay S ⁇ b> 1 (switch unit), an ammeter 163 that detects a current flowing through the electric wire W ⁇ b> 1, a timer 162 that measures the elapsed time that the current flows, and an ammeter 163.
  • a control circuit 161 is provided for controlling on / off of the semiconductor relay S1 based on the detected current value and the time counted by the timer 162.
  • the control circuit (temperature estimation unit, shut-off control unit) 161 is a virtual temperature of the electric wire W1 (not the actual temperature of the electric wire W1 but based on a method described later (an electric wire temperature estimation method using a pseudo temperature calculation formula)). Temperature) defined by the temperature equation. Furthermore, when the virtual temperature of the electric wire W1 reaches the allowable temperature of the electric wire W1 (the temperature at which smoke is generated due to overheating, for example, 150 ° C.), the control circuit 161 uses the electronic switch S1 to generate a current flowing through the electric wire W1. It interrupts
  • Equation (1) is a general formula indicating the wire temperature during heat generation.
  • Equation (2) is a general equation indicating the wire temperature during heat dissipation.
  • T1 is the ambient temperature [° C.]
  • T2 is the estimated temperature of the wire [° C.]
  • I1 is the energizing current [A]
  • r is the conductor resistance [ ⁇ ] of the wire
  • R is the thermal resistance.
  • C heat capacity [J / ° C.]
  • t time [sec].
  • I2 is an estimated current, and when the wire changes from a heat generation state to a heat dissipation state, a difference temperature ⁇ T between the wire temperature immediately before the change and the saturation temperature by the detected current immediately after the change based on the equation (1) is obtained.
  • This is a current whose saturation temperature is the sum of the difference temperature ⁇ T and the ambient temperature T1.
  • the ambient temperature T1 is determined in consideration of the environment in which the circuit is provided. Alternatively, a thermometer (not shown) may be installed, and the temperature detected by the thermometer may be substituted for the ambient temperature T1.
  • the ambient temperature T1 may be replaced with the saturation temperature due to the current during heat dissipation (see patterns 5 and 6 described later).
  • the estimated temperature T2 of the electric wire W1 during heat generation can be obtained by substituting the ambient temperature T1, current I1, and time t into the equation (1).
  • the estimated temperature T2 of the electric wire W1 during heat radiation can be obtained.
  • the switch circuit 16 is cut off when the estimated temperature T2 reaches a predetermined threshold temperature, the entire load circuit including the electric wire W1 can be protected.
  • the threshold temperature is set to 50 ° C. In such a setting, since the circuit is shut off before the electric wire W1 reaches the allowable temperature due to heat generation due to overcurrent and smoke is generated, the entire load circuit including the electric wire W1 can be protected. Therefore, it is not necessary to provide a fuse upstream of the conventional load circuit.
  • the threshold temperature is set to the allowable temperature of the electric wire, and by changing the values of the conductor resistance r and the heat capacity C shown in the above formulas (1) and (2), the threshold temperature is substantially exceeded. Is set so that the circuit is shut off at a lower temperature. Specifically, a value “r *” (pseudo conductor resistance) larger than the actual conductor resistance of the electric wire is substituted for the conductor resistance r, and the heat capacity C is set to a value “C *” smaller than the actual heat capacity of the electric wire. Substitute (pseudo heat capacity).
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing a change in wire temperature when a current of 15 [A] is continuously energized to an electric wire having an allowable temperature of 150 ° C. (hereinafter referred to as a sample electric wire).
  • the wire temperature (hereinafter referred to as "first reference wire temperature”) is calculated based on the equation (1) (pseudo temperature calculation equation) using the pseudo conductor resistance r *. Assuming that the wire temperature is saturated at 318.22 ° C., the allowable temperature exceeds 150 ° C. when about 20 [sec] has elapsed.
  • the pseudo conductor resistance r * as the conductor resistance r used in the equations (1) and (2), a first reference wire temperature higher than the actual wire temperature is obtained. That is, if the pseudo temperature calculation formula in which the pseudo conductor resistance r * is substituted into the formulas (1) and (2) is used, even if the wire does not actually reach the allowable temperature of 150 ° C., the first reference wire temperature Reaches the allowable temperature. Therefore, when the temperature of the first reference electric wire reaches the allowable temperature, the electric wire and the circuit components can be protected by cutting off the load circuit.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing changes in the wire temperature when a current of 50 [A] is continuously applied to the sample wire having an allowable temperature of 150 ° C.
  • the wire temperature is saturated at 955.86 ° C.
  • the first reference electric wire temperature obtained using the pseudo conductor resistance r * is saturated at 3283.0 ° C.
  • the curve s13 reaches a saturation temperature of 150 ° C. when about 5.25 [sec] has elapsed from the start of energization, and the curve s14 is about 1.4 [sec from the start of energization. ], It can be seen that the saturation temperature has reached 150 ° C.
  • the first reference wire temperature reaches the saturation temperature of 150 ° C. earlier than the actual wire temperature.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change in wire temperature when a current of 15 [A] is continuously passed through an electric wire having an allowable temperature of 150 ° C. (hereinafter referred to as a sample electric wire).
  • the conductor resistance is the pseudo conductor resistance r * described above.
  • the second reference wire temperature is saturated with the conduction current. The time required to reach the temperature will be accelerated.
  • FIG. 11 is a characteristic diagram showing a change in wire temperature when a current of 50 [A] is continuously passed through a sample wire having an allowable temperature of 150 ° C.
  • the above-mentioned pseudo conductor resistance r * is used as the conductor resistance.
  • both the curves s23 and s24 have substantially the same time until reaching the allowable temperature of 150 ° C. Therefore, when a large current flows, the wire temperature reaches the allowable temperature almost instantaneously regardless of the heat capacity.
  • the conductor resistance r in the equations (1) and (2) is assumed to be a pseudo conductor resistance r * larger than the actual conductor resistance, and the heat capacity C is estimated to be a pseudo heat capacity C * smaller than the actual heat capacity.
  • the second reference electric wire temperature reaches the allowable temperature while the actual electric wire temperature is lower than the allowable temperature, and the arrival time is shorter than the actual electric wire temperature.
  • a pseudo temperature calculation formula using the pseudo conductor resistance r * and the pseudo heat capacity C * is created based on the formulas (1) and (2), and the wire temperature is estimated using the pseudo temperature calculation formula. If the load circuit is cut off when this temperature becomes the allowable temperature of the electric wire, the threshold temperature when the electric wire is cut off is lower than the allowable temperature of the electric wire.
  • the wire temperature due to heat generation and the wire due to heat dissipation are calculated. Find the temperature. Then, when the electric wire temperature T2 reaches the allowable temperature of the electric wire by calculation using the pseudo temperature arithmetic expression, the semiconductor relay S1 is cut off to protect the circuit. That is, when the wire temperature T2 reaches the allowable temperature by the calculation using the pseudo temperature calculation formula, the actual wire temperature is lower than the temperature T2. Therefore, the circuit can be surely interrupted before the wire temperature reaches the allowable temperature (for example, 150 ° C.).
  • circuit protection is possible by estimating the wire temperature using the pseudo temperature calculation formula.
  • a curve s1 shown in FIG. 4 is a current / breaking time characteristic when the allowable temperature is 150 ° C. That is, the curve s1 shows the relationship between the current I1 on the right side and the elapsed time t when T2 on the left side of the above-described equation (1) is fixed at 150 ° C.
  • the curve s1 shows the relationship between the current I1 on the right side and the elapsed time t when T2 on the left side of the above-described equation (1) is fixed at 150 ° C.
  • the wire temperature does not reach 150 ° C.
  • a current of 90 [A] flows for 10 seconds
  • the wire temperature is 150 ° C. Reach °C. That is, when the electric current shown inside the curve s1 (the lower left side in the drawing) flows through the electric wire, the electric wire temperature does not reach the allowable temperature of 150 ° C.
  • Curves s2 and s3 are current / breaking time characteristic curves of a general-purpose fuse provided on the upstream side of an electric wire having an allowable temperature of 150 ° C., and curve s2 is a maximum value (MAX), curve s3 indicates the minimum value (MIN).
  • this fuse protects the circuit by cutting off (blowing) when a current having a value in the region between the curves s2 and s3 flows. Therefore, by using this fuse, the circuit can be surely interrupted before the temperature of the electric wire reaches 150 ° C. Therefore, if the switch circuit 16 shown in FIGS. 1 and 2 has the current / breaking time characteristics between the curves s2 and s3, the characteristics of the conventional fuse can be simulated.
  • the curve s4 shows the load characteristic. Since the curve s4 operates on the inner side (lower left side) than the curves s2 and s3 indicating the current / breaking time characteristics of the fuse, the fuse is not blocked by the current flowing through the load during normal operation.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram in which a curve s5 is added to FIG.
  • a curve s5 shows the current / breaking time characteristics when the above-described conductor resistance r of the electric wire is changed to a pseudo conductor resistance r * and the allowable temperature of the electric wire is 150 ° C.
  • the curve s5 has a current / breaking time characteristic which is a region between the maximum value and the minimum value of the current / breaking time characteristic of the fuse in the low current region. That is, the curve s5 is a curve that passes through a region between the curves s2 and s3 in the low current region, and can be said to have a characteristic simulating a fuse.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram in which a curve s6 is added to FIG.
  • a curve s6 shows the current / breaking time characteristics when the heat capacity C is changed to the pseudo heat capacity C * in addition to the above-described change to the pseudo conductor resistance r * and the allowable temperature of the electric wire is 150 ° C. .
  • the current / breaking time characteristics are the maximum and minimum values of the fuse current / breaking time characteristics. It has a current / breaking time characteristic that becomes a region between values. That is, the curve s6 is a curve that passes through the region between the curves s2 and s3 in all current regions. By using this current / breaking time characteristic, it is possible to obtain a characteristic simulating a conventional fuse. it can.
  • FIG. 7 shows that the switch circuit 16 can cut off the circuit with the current / breaking time characteristics shown in the curve s6, so that the wire diameter can be made smaller than the conventional one. That is, by using the switch circuit 16 having the current / breaking time characteristics as shown by the curve s6, the electric wire having the allowable temperature shown by the curve s1 is changed to, for example, the electric wire having a lower allowable temperature shown by the curve s7. it can. That is, in the load circuit protection device according to the present embodiment, the wire diameter can be reduced by using the switch circuit 16 having current / breaking time characteristics equivalent to those of the conventional fuse.
  • FIG. 12A is a characteristic diagram showing a change in the temperature of the electric wire when the electric wire temperature is saturated at a constant current (40 [A]), and then the current is interrupted to dissipate heat.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram showing the state. Now, it is assumed that the initial temperature of the wire is the ambient temperature T0 (state P1). Thereafter, when a current of 40 [A] flows through the electric wire, the electric wire temperature gradually rises from the temperature T0 (state P2), and reaches a saturation temperature T40max of the current 40 [A] at time t1.
  • FIG. 13A shows the temperature change of the wire when the wire temperature rises at a constant current (40 [A]) and the current is interrupted and dissipated in a transient state before the wire temperature reaches the saturation temperature T40max.
  • FIG. 13B is an explanatory diagram showing the state. Now, assume that the initial temperature is T0 of the ambient temperature (state P11). Thereafter, when a current of 40 [A] flows through the electric wire, the electric wire temperature gradually rises from the temperature T0 (state P12).
  • the temperature Tx due to the heat generation at this time is set.
  • the current value I2 at which the temperature Tx becomes the saturation temperature is calculated back (state P13). For example, when the wire temperature Tx at time tx is the saturation temperature T30max when the current 30 [A] flows, 30 [A] is substituted into the current I2 on the right side of the equation (2), and By substituting the ambient temperature for T1 and substituting the elapsed time t, the estimated temperature T2 of the wire due to heat dissipation is obtained (state P14).
  • FIG. 14A the wire temperature reaches the saturation temperature by the first current (for example, 30 [A]), and further, the wire temperature becomes the saturation temperature by the second current (for example, 40 [A]) larger than the first current.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram showing the state. Assume that the initial temperature is the ambient temperature T0 (state P21). Thereafter, when a current of 30 [A] flows through the electric wire, the electric wire temperature Tx gradually increases from the temperature T0 (state P22), and reaches the saturation temperature T30max at the time t1 (state P23).
  • FIG. 15A the wire temperature rises due to the first current (for example, 30 [A]), and before reaching the saturation temperature T30max due to the first current, the second current (for example, 40 [A], which is larger than the first current).
  • the first current for example, 30 [A]
  • the second current for example, 40 [A]
  • FIG. 15B is an explanatory diagram showing the state. Assume that the initial temperature is the ambient temperature T0 (state P31). Thereafter, when a current of 30 [A] flows through the electric wire, the electric wire temperature Tx gradually rises from the temperature T0 (state P32).
  • FIG. 16A shows that the wire temperature reaches the saturation temperature T40max of the first current due to the first current (for example, 40 [A]), and further, the wire reaches due to the second current (for example, 30 [A]) smaller than the first current.
  • It is a characteristic view which shows the temperature change of an electric wire in case temperature falls to saturation temperature T30max of 2nd electric current.
  • FIG. 16B is an explanatory diagram showing the state. Assume that the initial temperature is the ambient temperature T0 (state P41). Thereafter, when a current of 40 [A] flows through the electric wire, the electric wire temperature Tx gradually increases from the temperature T0 (state P42), and reaches the saturation temperature T40max at the time t1 (state P43).
  • FIG. 17A when the wire temperature rises due to the first current (for example, 40 [A]) and reaches the temperature Tx before reaching the saturation temperature T40max of the first current, It is a characteristic view which shows the temperature change of an electric wire when it changes into electric current (for example, 30 [A]) and electric wire temperature falls and reaches saturation temperature T30max of 2nd electric current.
  • FIG. 17B is an explanatory diagram showing the state. Now, it is assumed that the initial temperature is the ambient temperature T0 (state P51). When a current of 40 [A] flows through the electric wire, the electric wire temperature Tx gradually increases from the temperature T0 (state P52).
  • control circuit 161 of the switch circuit 16 shown in FIG. 3 determines whether or not a current is detected by the ammeter 163 in the process of step S11. That is, it is determined whether or not current is flowing through the load 11 shown in FIG. If it is determined that a current is flowing (YES in step S11), the process proceeds to step S12. If it is not determined that a current is flowing (NO in step S11), the process proceeds to step S14. Transfer.
  • step S12 the control circuit 161 determines whether or not the target temperature of the current current (saturation temperature when the current current continues to flow) is equal to or higher than the current estimated temperature (estimated temperature at the previous sampling). To do. If it is determined that the target temperature is equal to or higher than the current estimated temperature (YES in step S12), the heat generation at the previous sampling or more heat generation has occurred, so the process proceeds to step S13, and the target temperature is increased. If it is determined that the temperature is lower than the current estimated temperature (NO in step S12), the process moves to step S14 because heat dissipation has occurred.
  • step S13 the control circuit 161 executes the heat generation process toward the target temperature according to the equation (1) (the equation using the pseudo conductor resistance r * and the pseudo heat capacity C *).
  • this heat generation processing processing using the temperature estimation method shown in the above-described pattern 3 and pattern 4 (that is, calculation of time t3, etc.) is executed. If this process ends, the process moves to a step S15.
  • step S14 the control circuit 161 executes a heat radiation process toward the target temperature according to the formula (2) (the formula using the pseudo conductor resistance r * and the pseudo heat capacity C *).
  • this heat radiation processing processing using the temperature estimation method shown in the above-described patterns 1, 2, 5, and 6 (that is, calculation of differential temperature, etc.) is executed.
  • the target temperature when no current is detected is the ambient temperature. If this process ends, the process moves to a step S15.
  • step S15 the control circuit 161 calculates the current estimated temperature of the electric wire W1 based on the processing results of steps S13 and S14. Furthermore, the calculated estimated temperature is stored and saved in a memory (not shown) or the like. If this process ends, the process moves to a step S16.
  • step S16 it is determined whether or not the estimated temperature calculated in the process of step S15 is equal to or lower than the set protection temperature.
  • the set protection temperature is a temperature obtained from the curve s6 in FIG. If the estimated temperature is equal to or lower than the set protection temperature (YES in step S16), the process returns to step S11. If the estimated temperature is not lower than the set protection temperature (NO in step S16), the process proceeds to step S17.
  • step S17 the semiconductor relay S1 shown in FIG. 3 is forcibly turned off. That is, when the estimated temperature of the electric wire is equal to or higher than the threshold temperature, the semiconductor relay S1 is cut off to protect the circuit. If this process ends, the process moves to a step S18.
  • step S18 the control circuit 161 executes a heat radiation process using the target temperature as the ambient temperature using the equation (2). That is, even when the semiconductor relay S1 is turned off, since the electric wire W1 is radiating heat, the heat radiating temperature is obtained. If this process ends, the process moves to a step S19.
  • step S19 the control circuit 161 determines whether or not the estimated temperature is equal to or lower than the ambient temperature. If the estimated temperature is lower than the ambient temperature (YES in step S19), the process proceeds to step S20. If the estimated temperature is not lower than the ambient temperature (NO in step S19), the process in step S18 is performed. Return to.
  • step S20 the control circuit 161 cancels the forced-off of the semiconductor relay S1. That is, when the estimated temperature of the electric wire W1 falls below the ambient temperature, there is no problem even if the electric current is supplied to the electric wire W1 again, so that the semiconductor relay S1 is forcibly turned off. When this process ends, the process returns to step S11.
  • an arithmetic expression (pseudo temperature arithmetic expression) using the pseudo conductor resistance r * and the pseudo heat capacity C * in the expressions (1) and (2) is used.
  • the temperature of the electric wire W1 is estimated, and when the estimated temperature reaches the allowable temperature of the electric wire (for example, 150 ° C.), the load circuit is protected by cutting off the semiconductor relay S1. Therefore, an overcurrent flows through the load 11 and before the actual temperature of the electric wire W1 reaches an allowable temperature (for example, 150 ° C.), the circuit is surely interrupted and the load 11 provided on the electric wire W1 and the downstream side thereof. So that conventional fuses need not be used.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a detailed configuration of the switch circuit 16 according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the switch circuit 16 includes an electronic switch (switch unit) S1, an ammeter 163 that detects a current flowing through the electric wire W1, a timer 162 that measures an elapsed time during which the current flows, and an ammeter 163.
  • a control circuit 161 a that controls ON / OFF of the electronic switch S ⁇ b> 1 based on the detected current and the time measured by the timer 162 is provided.
  • the control circuit 161a has functions as a first temperature calculation unit, a second temperature calculation unit, and an overcurrent determination unit, which will be described later.
  • the control circuit 161a uses the first temperature calculation method and the second temperature calculation method described later to calculate the virtual temperature of the electric wire W1 (not the actual temperature of the electric wire W1 but the temperature defined by the pseudo temperature calculation formula). presume.
  • a preset allowable temperature a temperature at which smoke is generated by overheating, for example, 60 ° C. or 500 ° C.
  • the wire temperature at the time of heat generation and the wire temperature at the time of heat dissipation are calculated based on the formulas (1) and (2) shown in the first embodiment. This formula (1) and formula (2) are shown again.
  • T2 T1 + I2 2 rR ⁇ exp [-t / (CR)] ⁇
  • FIG. 20 is a characteristic diagram showing a change in wire temperature when a current of 50 [A] is continuously passed through an electric wire having an allowable temperature of 150 ° C. (hereinafter referred to as a sample electric wire).
  • a curve s32 is the heat capacity shown in the equation (1).
  • the allowable temperature reaches 150 ° C. when about 6.4 [sec] has elapsed from the start of energization, but in the curve s32, about 0.2 [sec] has elapsed since the start of energization. At that time, the allowable temperature reached 150 ° C.
  • the curve s31 reaches this allowable temperature (60 ° C.) when about 1.67 [sec] has elapsed from the start of energization.
  • the allowable temperature (60 ° C.) has been reached when about 0.036 [sec] has elapsed since the start of energization.
  • equations (1a) and (2a) are set by changing the heat capacity C used in the above equations (1) and (2) to the first pseudo heat capacity C *. .
  • T2 T1 + I1 2 rR ⁇ 1-exp [ ⁇ t / (C * ⁇ R)] ⁇ (1a)
  • the expression (1a) is a first pseudo heat generation temperature calculation expression
  • the expression (2a) is a first pseudo heat dissipation temperature calculation expression.
  • the wire temperature is estimated using the above equations (1a) and (2a). By using these equations, it can be seen that the estimated temperature of the sample wire reaches the allowable temperature (60 ° C.) earlier than the actual wire temperature.
  • the wire temperature is estimated using the pseudo temperature calculation formulas (1a) and (2a) using the first pseudo heat capacity C *, and this estimated temperature is the allowable temperature of the wire (for example, 60 ° C.). If the load circuit is interrupted in this case, the load circuit can be interrupted based on the characteristics of a curve s9 in FIG. The reason for setting the allowable temperature to 60 ° C. will be described later.
  • FIG. 21 is a characteristic diagram showing a change in wire temperature when a current of 50 [A] is continuously passed through a sample wire having an allowable temperature of 150 ° C.
  • the allowable temperature reaches 150 ° C. when about 6.4 [sec] has elapsed from the start of energization, but in the curve s34, about 0.026 [sec] has elapsed since the start of energization. At that time, the allowable temperature reached 150 ° C.
  • the curve s33 reaches the allowable temperature of 500 ° C. when about 34.6 [sec] has elapsed from the start of energization, and in the curve s34, It is understood that the allowable temperature of 500 ° C. has been reached when about 0.28 [sec] has elapsed since the start of energization.
  • T2 T1 + I1 2 rR ⁇ 1-exp ( ⁇ t / C ** ⁇ R) ⁇ (1b)
  • the expression (1b) is a second pseudo heat generation temperature calculation expression
  • the expression (2b) is a second pseudo heat dissipation temperature calculation expression.
  • the wire temperature is estimated using the equations (1b) and (2b) using the second pseudo heat capacity C **, and this estimated temperature becomes the allowable temperature of the wire (for example, 500 ° C.). If the load circuit is cut off in this case, the load circuit can be cut off with the characteristic of the curve s12 in FIG. The reason for setting the allowable temperature to 500 ° C. will be described later.
  • the electric wire temperature reaches an allowable temperature of 150 ° C.
  • the switch circuit 16 shown in FIGS. 2 and 19 has a current / breaking time characteristic between the curves s2 and s3 shown in FIG. 22, the characteristics of the conventional fuse can be simulated.
  • the curve s4 indicating the load characteristics operates on the inner side (lower left side) of the curves s2 and s3 indicating the current / breaking time characteristics of the fuse, the fuse is blocked by the current flowing through the load during normal operation. There is no.
  • FIG. 23 is a characteristic diagram in which a curve s8 is added to FIG.
  • a curve s8 shows the current / breaking time characteristics when the allowable temperature is 60 ° C.
  • a curve s8 has a characteristic that the curve s1 moves in the lower left direction, and shows that the allowable temperature reaches 60 ° C. with a smaller current.
  • the maximum continuous energization current (about 10 [A]) substantially matches the characteristics of the fuse. That is, the current at the left end of the curves s2 and s3 and the current at the left end of the curve s8 are substantially the same. In other words, by setting the allowable temperature to 60 ° C., it is possible to match the current at the left end of the fuse characteristics.
  • the curve s8 becomes the curve of FIG. As indicated by s9, the curve has a current / breaking time characteristic passing between the curves s2 and s3.
  • FIG. 25 is a characteristic diagram in which a curve s10 indicating the allowable characteristics of the electronic switch Tr1 shown in FIG. 2 is entered.
  • the curves s10 and s9 cross each other at a current near 45 [A]. That is, in the region where the current is 45 [A] or more, the allowable characteristic of the electronic switch Tr1 is lower than the curve s9 indicating the current / breaking time characteristic set with the allowable temperature set to 60 ° C. This means that the electronic switch Tr1 cannot be protected when the current exceeds 45 [A].
  • an arithmetic expression having a current / breaking time characteristic lower than the allowable characteristic curve s10 of the electronic switch Tr1 is required. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 26, variations such as temperature characteristics and current detection errors of the electronic switch Tr1 are considered. For example, this variation is set to 20%, and 36 [A], which is 20% lower than 45 [A], is set as the threshold current (predetermined threshold current). Furthermore, as shown below, an arithmetic expression for protecting the electronic switch Tr1 is set using a curve indicating a current / breaking time characteristic in which the allowable temperature is set to 500 ° C.
  • FIG. 27 is a characteristic diagram in which a curve s11 indicating a current / breaking time characteristic with an allowable temperature set to 500 ° C. is entered.
  • the maximum energizable current during continuous energization is about 36 [A]. That is, the left end of the curve s11 is 36 [A] which is the above threshold current.
  • the allowable temperature of the electric wire having current / breaking time characteristics in which the current at the left end is 36 [A] is 500 ° C.
  • FIG. 28 shows a curve s12 having current / breaking time characteristics when the heat capacity of the curve s11 shown in FIG. 27 is changed.
  • the curve s11 becomes as shown by the curve s12.
  • the curve has a current / breaking time characteristic slightly lower than the curve s10.
  • FIG. 29 shows that the switch circuit 16 can cut off the load circuit with the current / breaking time characteristics shown in the curve s9 or s12, so that the wire diameter can be made smaller than before. That is, the electric wire having an allowable temperature of 150 ° C. shown in the curve s1 can be changed to, for example, an electric wire having the characteristics of the curve s13 having a lower allowable temperature than the electric wire.
  • step S21 of FIG. 30 the control circuit 161a of the switch circuit 16 shown in FIG. 19 estimates the wire temperature using the first temperature calculation method. In this process, based on the current detected by the ammeter 163, a calorific value calculation or a heat dissipation amount calculation is performed to obtain the current wire temperature. A detailed processing procedure will be described later with reference to FIG.
  • step S22 the control circuit 161a estimates the wire temperature using the second temperature calculation method. In this process, based on the current detected by the ammeter 163, a calorific value calculation or a heat dissipation amount calculation is performed to obtain the current wire temperature. A detailed processing procedure will be described later with reference to FIG.
  • step S31 of FIG. 31 the control circuit 161a determines whether or not current is detected by the ammeter 163. That is, it is determined whether or not current is flowing through the load 11 shown in FIG. If it is determined that current is flowing (YES in step S31), the process proceeds to step S32. If it is not determined that current is flowing (NO in step S31), the process proceeds to step S34. Transfer.
  • step S32 the control circuit 161a determines whether or not the target temperature of the current current (saturation temperature when the current continues to flow) is equal to or higher than the current estimated temperature (estimated temperature at the previous sampling). To do. If it is determined that the target temperature is equal to or higher than the current estimated temperature (YES in step S32), heat generation at the time of the previous sampling or more heat generation has occurred. If it is determined that the temperature is lower than the current estimated temperature (NO in step S32), the process proceeds to step S34 because heat dissipation has occurred.
  • step S33 the control circuit 161a performs the heat generation process toward the target temperature according to the equation (1a) (the equation using the first pseudo heat capacity C *).
  • processing using the temperature estimation method shown in the above-described pattern 3 and pattern 4 that is, calculation of time t3, etc. is executed. If this process ends, the process moves to a step S35.
  • step S34 the control circuit 161a performs a heat radiation process toward the target temperature according to the equation (2a) (the equation using the first pseudo heat capacity C *).
  • processing using the temperature estimation method shown in the above-described patterns 1, 2, 5, and 6 that is, calculation of differential temperature, etc. is executed.
  • the target temperature when no current is detected is the ambient temperature (for example, 25 ° C.). If this process ends, the process moves to a step S35.
  • step S35 the control circuit 161a calculates the current estimated temperature T2 * of the electric wire W1 based on the processing results of steps S33 and S34. Furthermore, the calculated estimated temperature is stored and saved in a memory (not shown) or the like. When this process ends, the process moves to a step S22 in FIG.
  • step S51 the control circuit 161a determines whether or not a current is detected by the ammeter 163. That is, it is determined whether or not current is flowing through the load 11 shown in FIG. If it is determined that a current is flowing (YES in step S51), the process proceeds to step S52. If it is not determined that a current is flowing (NO in step S51), the process proceeds to step S54. Transfer.
  • step S52 the control circuit 161a determines whether or not the target temperature of the current current (saturation temperature when the current current continues to flow) is equal to or higher than the current estimated temperature (estimated temperature at the previous sampling). To do. If it is determined that the target temperature is equal to or higher than the current estimated temperature (YES in step S52), heat generation at the time of the previous sampling or higher heat generation has occurred. If it is not determined that the temperature is equal to or higher than the estimated temperature (NO in step S52), the process proceeds to step S54 because heat dissipation has occurred.
  • step S53 the control circuit 161a performs the above-described heat generation process toward the target temperature according to the expression (1b) (expression using the second pseudo heat capacity C **). If this process ends, the process moves to a step S55.
  • step S54 the control circuit 161a performs the above-described heat radiation processing toward the target temperature by the equation (2b) (the equation using the second pseudo heat capacity C **).
  • the target temperature when no current is detected is the ambient temperature (for example, 25 ° C.). If this process ends, the process moves to a step S55.
  • step S55 the control circuit 161a calculates the current estimated temperature T2 ** of the electric wire W1 based on the temperature obtained in the processing of steps S53 and S54. Furthermore, the calculated estimated temperature is stored and saved in a memory (not shown) or the like. When this process ends, the process moves to a step S23 in FIG.
  • step S23 of FIG. 30 the control circuit 161a determines whether the current detected by the ammeter 163 is less than or equal to the threshold current.
  • the threshold current is set to 36 [A], and the threshold current is compared with the detected current. If the detected current is less than the threshold current (YES in step S23), the process proceeds to step S24. If the detected current is greater than or equal to the threshold current (NO in step S23), the process proceeds to step S25.
  • step S24 the control circuit 161a determines whether or not the current estimated temperature T2 * obtained in step S35 of FIG. 31 has reached the first allowable temperature of 60 ° C. If the temperature reaches 60 ° C. (YES in step S24), the process proceeds to step S26. If the temperature does not reach 60 ° C. (NO in step S24), the process returns to step S21.
  • step S25 the control circuit 161a determines whether or not the current estimated temperature T2 ** obtained in the process of step S55 in FIG. 31 has reached the second allowable temperature of 500 ° C. If the temperature reaches 500 ° C. (YES in step S25), the process proceeds to step S26. If the temperature does not reach 500 ° C. (NO in step S25), the process returns to step S21.
  • step S26 the control circuit 161a forcibly turns off the electronic switch S1. That is, when the detected current is less than the threshold current of 36 [A], the electric wire temperature estimation result based on the first temperature calculation method is used, and when this estimated temperature reaches 60 ° C., the electronic switch S1 is forcibly turned off. That is, the load circuit is cut off when a current in a region that becomes the curve s9 or more in FIG. 24 flows. Further, when the detected current is equal to or higher than 36 [A] which is the threshold current, the electric wire temperature estimation result based on the second temperature calculation method is used, and when this estimated temperature reaches 500 ° C., the electronic switch S1 is forcibly turned off. That is, the load circuit is cut off when a current in a region that is the curve s12 or more in FIG. 28 flows. As a result, both the electric wire W1 and the electronic switch Tr1 can be protected from overheating.
  • step S27 the control circuit 161a performs a heat dissipation process toward the ambient temperature.
  • the electronic switch S1 since the electronic switch S1 is turned off, the wire temperature is radiated toward the ambient temperature of 25 ° C. Therefore, in the first temperature calculation method, the heat dissipation process is performed by the equation (2a), and in the second temperature calculation method, the heat dissipation process is performed by the equation (2b).
  • step S28 the control circuit 161a determines whether or not both the estimated temperature of the electric wire by the first temperature calculation method and the estimated temperature of the electric wire by the second temperature calculation method are equal to or lower than the ambient temperature.
  • the electronic switch S1 When the estimated temperature of the electric wire is lower than the ambient temperature, there is no problem even if the current is supplied again to the load circuit, so the electronic switch S1 is forcibly turned off. That is, the electronic switch S1 is turned on to allow power supply to the load 11, and the electronic switch Tr1 is turned on to allow a current to flow through the load circuit.
  • the current detected by the ammeter 163 is compared with the threshold current (for example, 36 [A]).
  • the threshold current for example, 36 [A]
  • the estimated temperature of the electric wire W1 obtained using the temperature calculation method is equal to or higher than 60 ° C. set as the first allowable temperature
  • the load circuit is shut off.
  • the estimated temperature of the electric wire W1 obtained using the second temperature calculation method is used, and the estimated temperature is 500 ° C. or higher set as the second allowable temperature. If this happens, the load circuit is shut off.
  • both the electric wire W1 used in the load circuit and the electronic switch Tr1 can be protected from overheating, and the load circuit can be reliably protected without using a conventionally used fuse.
  • the present invention unlike the conventional fuse, it does not deteriorate due to repeated turning on and off of the rush current and load, and it is not necessary to take a margin for the cut-off temperature. Accordingly, the diameter of the electric wire can be reduced, and the electric wire can be reduced in size and weight. Furthermore, the effect of improving fuel consumption can be exhibited.
  • the first pseudo heat capacity C *, the second pseudo heat capacity C **, and the allowable temperature are appropriately set, so that an arbitrary current (for example, 6 [A], 12. 5 [A] etc.) can be set, which can contribute to the reduction of the wire diameter.
  • the temperature estimation method is used, not only a load circuit having a single fuse configuration for one load but also a system in which a plurality of loads branched downstream is connected, or at random timing.
  • the present invention can also be applied to a load circuit in which the load is turned on / off.
  • the load circuit protection device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is an arbitrary configuration having the same function. Can be replaced.
  • the present embodiment has been described by taking a load circuit mounted on a vehicle as an example, the present invention is not limited to this, and can be applied to other load circuits.

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

　負荷回路の保護装置であって、疑似温度演算式に基づいて電線の温度を推定する温度推定部と、前記温度推定部で推定される温度が前記電線の許容温度に達した場合に、前記スイッチ部を遮断する遮断制御部と、を備える。前記疑似温度演算式は、前記タイマで計時される経過時間と前記電流検出部で検出される前記電流と前記電線の熱容量及び導体抵抗とを用いる前記電線の温度演算式において、前記熱容量に前記電線の熱容量よりも小さい擬似熱容量を代入し、且つ、前記導体抵抗に前記電線の導体抵抗よりも大きい擬似導体抵抗を代入することで設定される。

Description

負荷回路の保護装置
　本発明は、負荷回路に過電流が流れて電線や半導体スイッチの温度が上昇した際に、即時に負荷回路を遮断して回路を保護する負荷回路の保護装置に関する。
　車両に搭載される負荷回路は、バルブやモータ等の負荷に電力を供給する。この負荷回路は、バッテリと、該バッテリと負荷との間に設けられる半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ等）とを備える。バッテリ、半導体スイッチ、及び負荷はそれぞれ電線を含む導体を介して接続されている。負荷回路には、更に、半導体スイッチをオン、オフ操作するための駆動・停止信号を出力する制御回路が設けられている。この駆動・停止信号によって、負荷の駆動、停止が切り換えられる。
　上記の負荷回路には、ヒューズが設けられている。ヒューズは、負荷に過電流が流れたときに、いち早く回路を遮断して、負荷、電線、半導体スイッチ等を保護する（特許文献１参照）。
　図１は、従来の負荷回路を概略的に示す説明図である。負荷１０１の電源側端子はＥＣＵ（自動車用電子制御ユニット）１０２、及びジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１０３を介してバッテリＶＢに接続される。
　ＥＣＵ１０２には、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチＴｒ１が複数設けられる。半導体スイッチＴｒ１は、制御ＩＣ１０４によってそのオン、オフが制御される。各半導体スイッチＴｒ１の上流側にはヒューズＦ１が設けられている。ヒューズＦ１は該ヒューズＦ１よりも下流側の電線Ｗ１０１を保護する。換言すれば、電線Ｗ１０１は、ヒューズＦ１の遮断電流に耐え得る電線径（断面積）を有する。更に、ヒューズＦ１の下流側に設けられる半導体スイッチＴｒ１は、ヒューズＦ１の遮断電流に耐え得る特性を有する。
　また、Ｊ／Ｂ１０３には、ヒューズＦ２が設けられている。ヒューズＦ２は、該ヒューズＦ２よりも下流側の電線Ｗ１０２を保護する。換言すれば、電線Ｗ１０２は、ヒューズＦ２の遮断電流に耐え得る径（断面積）を有する。
　ここで、負荷１０１として例えばバルブが用いられる場合には、バルブのオン時に発生するラッシュ電流及びバルブのオン、オフの繰り返しによりヒューズＦ１，Ｆ２が劣化する可能性がある。このため、経年使用によるヒューズＦ１，Ｆ２の劣化に起因するヒューズＦ１，Ｆ２の誤遮断が発生する場合がある。このようなトラブルを防止するため、負荷電流に対して、マージンを考慮したヒューズが選定される。即ち、通常よりも遮断電流を若干高くしたヒューズが用いられる。その結果、マージンを考慮したヒューズの特性に適合する電線や半導体スイッチ等を用いる必要があり、負荷回路に用いる電線及び半導体スイッチの小型化が難しくなっている。
特開２００３－１００１９６号公報
　昨今において、負荷回路に用いる半導体スイッチ及び電線をできるだけ小型化したいという要望が高まっている。その一方、上述したようにヒューズは経年使用による劣化に起因する誤遮断を防止するためのマージンを考慮しているので、電線及び半導体スイッチの小型化が難しいという欠点がある。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ヒューズを模擬したスイッチ回路を用いることにより、半導体スイッチ及び電線の小型化が可能な負荷回路の保護装置を提供することにある。
　本発明の第１の態様は、負荷回路の保護装置であって、電線を介して負荷に流れる電流の経過時間を計時するタイマと、前記電流を検出する電流検出部と、前記電流の供給、遮断を切り換えるスイッチ部と、疑似温度演算式に基づいて前記電線の温度を推定する温度推定部と、前記温度推定部で推定される温度が前記電線の許容温度に達した場合に、前記スイッチ部を遮断する制御部と、を備える。前記疑似温度演算式は、前記タイマで計時される経過時間と前記電流検出部で検出される前記電流と前記電線の熱容量及び導体抵抗とを用いる前記電線の温度演算式において、前記熱容量に前記電線の熱容量よりも小さい擬似熱容量を代入し、且つ、前記導体抵抗に前記電線の導体抵抗よりも大きい擬似導体抵抗を代入することで設定される。
　前記遮断制御部は、前記スイッチ部を遮断した後、前記温度推定部によって推定される温度が周囲温度以下に低下した場合に、前記スイッチ部を接続可能状態にするのが好ましい。
　前記疑似導体抵抗および前記疑似熱容量は、前記疑似温度演算式に基づく前記電線の電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられる前記電線よりも小さい直径の電線の電流・遮断時間特性よりも低くなるように、設定されることが好ましい。
　前記疑似導体抵抗および前記疑似熱容量は、前記疑似温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記電線を保護するヒューズの最低の電流・遮断時間特性と、最高の電流・遮断時間特性との間となるように、設定されることが好ましい。
　本発明の第２の態様は、負荷回路の保護装置であって、電線を介して負荷に流れる電流の経過時間を計時するタイマと、前記電流を検出する電流検出部と、前記第１の疑似発熱温度演算式および前記第１の疑似放熱温度演算式に基づいて前記電線の温度を推定する第１の温度演算部と、前記第２の疑似発熱温度演算式および前記第２の疑似放熱温度演算式に基づいて前記電線の温度を推定する第２の温度演算部と、前記電流検出部で検出される電流が予め設定された所定の閾値電流未満であり、且つ前記第１の温度演算部で算出される推定温度が第１の許容温度に達した場合に、該検出電流は過電流であると判定し、前記電流検出部で検出される電流が前記閾値電流以上であり、且つ前記第２の温度演算部で算出される推定温度が第２の許容温度に達した場合に、該検出電流は過電流であると判定する過電流判定部と、前記過電流判定部が該検出電流を過電流である判定した場合に、前記スイッチ部を遮断する制御部と、を備える。前記第１の疑似発熱温度演算式および前記第１の疑似放熱温度演算式は、前記タイマで計時される経過時間と前記電流検出部で検出される前記電流と前記電線の熱容量及び導体抵抗とを用いる前記電線の温度演算式において、前記熱容量に第１の擬似熱容量を代入することで設定され、前記第２の疑似発熱温度演算式および前記第２の疑似放熱温度演算式は、前記電線の前記温度演算式において、前記熱容量に第２の擬似熱容量を代入することで設定され、前記第１及び第２の疑似熱容量は互いに異なる。
　前記遮断制御部は、前記スイッチ部を遮断した後、前記第１の温度演算部、及び前記第２の温度演算部で推定される電線温度が周囲温度まで低下した場合に、前記スイッチ部を接続可能状態にすることが好ましい。
　前記第１の疑似熱容量は、前記第１の疑似発熱温度演算式及び第１の疑似放熱温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記電線を保護するヒューズの最低の電流・遮断時間特性と、最高の電流・遮断時間特性との間となるように、設定されることが好ましい。
　前記第２の疑似熱容量は、前記第２の疑似発熱温度演算式及び第２の疑似放熱温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられ、前記電流が流れる半導体スイッチの電流・遮断時間特性よりも低くなるように、設定されることが好ましい。
　前記第１の疑似熱容量は、前記電線の熱容量よりも小さい値であり、前記第２の疑似熱容量は、前記第１の疑似熱容量よりも小さい値であることが好ましい。
　前記第１の許容温度は、前記第２の許容温度よりも低いことが好ましい。
　上記第１及び第２の態様に係る負荷回路の保護装置において、前記電線の温度演算式は、
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　…（１）
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　　　…（２）
であることが好ましい。ここで、（１）式は発熱時の温度演算式であり、（２）式は放熱時の温度演算式である。上式において、Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１，Ｉ２は通電電流［Ａ］、ｒは電線導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］である。
　本発明に係る負荷回路の保護装置では、電線の実際の許容温度に達する前に回路が遮断され、電線、半導体スイッチ、負荷等が過熱から保護される。また、従来のヒューズのように、ラッシュ電流及び負荷のオン、オフの繰り返しによって劣化することがなく、遮断温度にマージンをとる必要がないので、電線や半導体スイッチの小型化・軽量化が可能になる。従って、燃費向上の効果を発揮することができる。
従来における負荷回路の保護装置の構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の構成を示す回路図である。 本発明の第一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、スイッチ回路の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る負荷回路の保護装置の、導体抵抗を変更したときの電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る負荷回路の保護装置の、導体抵抗を変更したときの電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る負荷回路の保護装置の、熱容量を変更したときの電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る負荷回路の保護装置の、熱容量を変更したときの電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図であり、（ａ）は電線温度の変化、（ｂ）はその状態を示す。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示し、（ａ）は電線温度の変化を示す特性図であり、（ｂ）はその状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示し、（ａ）は電線温度の変化を示す特性図であり、（ｂ）はその状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示し、（ａ）は電線温度の変化を示す特性図であり、（ｂ）はその状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示し、（ａ）は電線温度の変化を示す特性図であり、（ｂ）はその状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示し、（ａ）は電線温度の変化を示す特性図であり、（ｂ）はその状態を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る負荷回路の保護装置の処理動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、スイッチ回路の構成を示すブロックである。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置に係り、電線の熱容量を変更した場合の電線導体温度の特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置に係り、電線の熱容量を変更した場合の電線導体温度の特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の処理動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、第１の温度演算手法の処理動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る負荷回路の保護装置の、第２の温度演算手法の処理動作を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る保護装置が適用される負荷回路の構成を示す回路図である。
　図２に示す負荷回路は、例えば、車両に搭載されるバルブ、モータ等の負荷１１に、バッテリＶＢ（電源）より出力される電力を供給して各負荷１１の駆動、停止を制御する回路である。この負荷回路は、自動車用電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１２、及びジャンクションボックス（以下、Ｊ／Ｂ）１３を備えている。
　ＥＣＵ１２は、ＭＯＳＦＥＴ等の電子スイッチ（半導体スイッチ）Ｔｒ１を複数備える。各電子スイッチＴｒ１の一方の端子は負荷１１に接続され、他方の端子は電線Ｗ１を介してＪ／Ｂ１３に接続されている。ＥＣＵ１２は制御ＩＣ１４を備える。制御ＩＣ１４は各電子スイッチＴｒ１のオン、オフを制御し、これによって負荷１１の駆動、停止が制御される。
　Ｊ／Ｂ１３は、電線Ｗ１とバッテリＶＢを接続するスイッチ回路１６（図中、「ＩＰＳ」で示す）を複数備える。スイッチ回路１６は、制御部１５の制御下で動作する。
（第１実施形態）
　図３は、本発明の第１実施形態に係るスイッチ回路１６の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、スイッチ回路１６は、半導体リレーＳ１（スイッチ部）と、電線Ｗ１に流れる電流を検出する電流計１６３と、電流が流れる経過時間を計時するタイマ１６２と、電流計１６３で検出される電流値、及びタイマ１６２で計時される時間に基づいて半導体リレーＳ１のオン、オフを制御する制御回路１６１を備えている。
　制御回路（温度推定部、遮断制御部）１６１は、後述する手法（疑似温度演算式を用いた電線温度の推定手法）に基づいて電線Ｗ１の仮想温度（実際の電線Ｗ１の温度ではなく、疑似温度演算式で定義される温度）を推定する。さらに、制御回路１６１は、電線Ｗ１の仮想温度が電線Ｗ１の許容温度（過熱により発煙する温度であって、例えば１５０℃）に達したときに、電子スイッチＳ１を用いて電線Ｗ１を流れる電流を遮断し、電線Ｗ１及び該電線Ｗ１の下流側に設けられる各電子スイッチＴｒ１及び各負荷１１を保護する。
　以下、電線Ｗ１の温度を推定する手法について詳細に説明する。以下に示す（１）式は、発熱時における電線温度を示す一般式である。（２）式は、放熱時における電線温度を示す一般式である。
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　…（１）
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　　　…（２）
　（１）、（２）式において、Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１は通電電流［Ａ］、ｒは電線の導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］である。Ｉ２は推定電流であり、電線が発熱状態から放熱状態に変わった場合に、この変更直前の電線温度と（１）式に基づく変更直後の検出電流による飽和温度との差分温度ΔＴを求め、この差分温度ΔＴと周囲温度Ｔ１の和を飽和温度とする電流である。なお、上記の周囲温度Ｔ１は、回路が設けられる環境を考慮した上で決定される。または、温度計（図示省略）を設置し、該温度計で検出される温度を周囲温度Ｔ１に代入しても良い。更に、（２）式に示す放熱時の電線温度の算出において、周囲温度Ｔ１は、放熱時の電流による飽和温度に置換される場合がある（後述のパターン５、６を参照）。
　従って、（１）式に、周囲温度Ｔ１、電流Ｉ１、時間ｔを代入することによって、発熱時における電線Ｗ１の推定温度Ｔ２を求めることができる。（２）式に、周囲温度Ｔ１、電流Ｉ２、時間ｔを代入することによって、放熱時における電線Ｗ１の推定温度Ｔ２を求めることができる。
　推定温度Ｔ２が所定の閾値温度に達した時点でスイッチ回路１６を遮断すれば、電線Ｗ１を含む負荷回路全体を保護することができる。例えば、電線Ｗ１の許容温度が１５０℃である場合には、閾値温度を５０℃に設定したとする。このような設定では、電線Ｗ１が過電流による発熱で許容温度に達して発煙する前に、回路が遮断されるので、電線Ｗ１を含む負荷回路全体を保護することができる。従って、従来の負荷回路のように、その上流側にヒューズを設ける必要がない。
　本実施形態では、閾値温度を電線の許容温度に設定し、上記の（１）式、（２）式に示す導体抵抗ｒ、及び熱容量Ｃの値を変更することにより、実質的に許容温度よりも低い温度で回路が遮断されるように設定される。具体的には、上記の導体抵抗ｒに電線の実際の導体抵抗よりも大きい値「ｒ*」（疑似導体抵抗）を代入し、熱容量Ｃを電線の実際の熱容量よりも小さい値「Ｃ*」（疑似熱容量）を代入する。
　上記（１）式、（２）式に、疑似導体抵抗ｒ*を代入した演算式（擬似温度演算式）を用いて電線温度Ｔ２を算出すると、発熱時には実際の温度よりも高い温度が算出される。以下、これを図８、図９に示す特性図を参照して説明する。
　図８は、許容温度１５０℃の電線（以下、サンプル電線という）に１５［Ａ］の電流を連続通電したときの、電線温度の変化を示す特性図である。曲線ｓ１１は、（１）式に示す導体抵抗ｒをこのサンプル電線の導体抵抗ｒ＝３２．７［ｍΩ］とした場合（通常の導体抵抗を用いた場合）の特性曲線である。曲線ｓ１２は、（１）式に示す導体抵抗ｒを疑似導体抵抗ｒ*＝１１４．４５［ｍΩ］とした場合の特性曲線である。
　曲線ｓ１１に示すように、サンプル電線に１５［Ａ］の電流を流すと、電線温度が１０８．７８℃で飽和する。つまり、１５［Ａ］の電流を長時間流し続けても電線温度は、許容温度である１５０℃に達しない。これに対して、曲線ｓ１２に示すように、疑似導体抵抗ｒ*を用いた（１）式（疑似温度演算式）に基づいて電線温度（以下、これを「第１参照電線温度」という）を推定すると、電線温度が３１８．２２℃で飽和することになり、約２０［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃を超えることになる。
　上記のことから、（１）、（２）式に用いられる導体抵抗ｒとして、疑似導体抵抗ｒ*を用いることにより、実際の電線温度よりも高い第１参照電線温度が求められる。即ち、（１）、（２）式に疑似導体抵抗ｒ*を代入した疑似温度演算式を用いれば、電線が許容温度である１５０℃に実際には達していない場合でも、第１参照電線温度が許容温度に達する。従って、この第１参照電線温度が許容温度に達したときに負荷回路を遮断することで、電線及び回路構成要素を保護することができる。
　図９は、許容温度１５０℃のサンプル電線に５０［Ａ］の電流を連続通電したときの、電線温度の変化を示す特性図である。曲線ｓ１３は、（１）式に示す導体抵抗ｒをこのサンプル電線の導体抵抗ｒ＝３２．７［ｍΩ］とした場合の特性曲線である。曲線ｓ１４は、（１）式に示す導体抵抗ｒを疑似導体抵抗ｒ*＝１１４．４５［ｍΩ］とした場合の特性曲線である。
　曲線ｓ１３に示すように、サンプル電線に５０［Ａ］の電流を流すと、電線温度が９５５．８６℃で飽和する。また、曲線ｓ１４に示すように、疑似導体抵抗ｒ*を用いて求められる第１参照電線温度は３２８３．０℃で飽和する。ここで、曲線ｓ１３，ｓ１４を対比すると、曲線ｓ１３は、通電開始から約５．２５［sec］が経過した時点で飽和温度１５０℃に達し、曲線ｓ１４は、通電開始から約１．４［sec］が経過した時点で飽和温度１５０℃に達していることがわかる。
　上記のことから、サンプル電線の許容温度を超えるような大電流が継続して流れる場合には、第１参照電線温度の方が実際の電線温度よりも早く飽和温度１５０℃に達することが判る。
　従って、図８，図９に示した特性図から、疑似導体抵抗ｒ*を用いることにより、電線の許容温度を超えるような大電流が流れた場合には、即時に回路を遮断することができ、且つ、電線の許容温度に近づく電流が流れる場合には、許容温度に達する前の早い時点で回路を遮断することができるといえる。
　上記（１）式、（２）式に、疑似熱容量Ｃ*のみを、あるいは疑似導体抵抗ｒ*及び疑似熱容量Ｃ*の双方を代入して得られる演算式（疑似温度演算式）を用いて電線温度Ｔ２を算出すると、発熱時には、電線温度が飽和温度に達するまでの時間（飽和時間）が実際の飽和時間よりも短くなることが判る。以下、その一例として、疑似導体抵抗ｒ*及び疑似熱容量Ｃ*の双方を代入した演算式に基づいて算出される電線温度を、図１０、図１１に示す特性図を参照して説明する。
　図１０は、許容温度１５０℃の電線（以下、サンプル電線という）に１５［Ａ］の電流を連続して流したときの、電線温度の変化を示す特性図である。曲線ｓ２１は、（１）式に示す熱容量Ｃをこのサンプル電線の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線である。曲線ｓ２２は、（１）式に示す熱容量Ｃを疑似熱容量Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線である。なお、導体抵抗は上述した疑似導体抵抗ｒ*としている。
　曲線ｓ２１に示すように、サンプル電線に１５［Ａ］の電流を流すと、電線温度が３１８．２２℃で飽和する。これは、図８に示した曲線ｓ１２と同一である。これに対して、曲線ｓ２２に示すように、疑似熱容量Ｃ*を用いて電線温度（以下、これを「第２参照電線温度」という）を算出すると、飽和温度は、３１８．２２℃で曲線ｓ２１と同一であるが、飽和温度に達するまでの時間（飽和時間）が短縮されている。つまり、曲線ｓ２１では、通電開始から約４００［sec］が経過して飽和温度３１８．２２℃に達しており、曲線ｓ２２では、通電開始後ほぼ瞬時に飽和温度３１８．２２℃に達している。その結果、曲線ｓ２１では、通電開始から約７０［sec］が経過した時点で許容温度１５０℃に達しているが、曲線ｓ２２では、通電開始後ほぼ瞬時に許容温度１５０℃に達している。
　上記のことから、（１）、（２）式に用いられる導体抵抗ｒ及び熱容量Ｃに、疑似導体抵抗ｒ*、及び疑似熱容量Ｃ*を用いることにより、第２参照電線温度が通電電流の飽和温度に達するまでに要する時間が早まることになる。
　図１１は、許容温度１５０℃のサンプル電線に５０［Ａ］の電流を連続して流したときの、電線温度の変化を示す特性図である。曲線ｓ２３は、（１）式に示す熱容量Ｃをこのサンプル電線の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線であり、曲線ｓ２４は、（１）式に示す熱容量Ｃを疑似熱容量Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線である。なお、導体抵抗は上述した疑似導体抵抗ｒ*を用いている。
　曲線ｓ２３に示すように、サンプル電線に５０［Ａ］の電流を流すと、電線温度が３２８３．０℃で飽和する。これに対して、曲線ｓ２４に示すように、疑似熱容量Ｃ*を用いて電線温度（第２参照電線温度）を推定すると、飽和温度は３２８３．０℃で曲線ｓ２３と同一であるが、飽和温度に達するまでの時間が短縮されている。つまり、曲線ｓ２３では、通電開始から約２００［sec］が経過して飽和温度３２８３．０℃に達しており、曲線ｓ２４では、通電開始後ほぼ瞬時に飽和温度３２８３．０℃に達している。
　更に、曲線ｓ２３，ｓ２４共に、許容温度である１５０℃に達するまでの時間はほぼ同一である。従って、大電流が流れた場合には、熱容量に関係なく電線温度はほぼ瞬時に許容温度に達することになる。
　上記のことから、（１）、（２）式の導体抵抗ｒを実際の導体抵抗よりも大きい疑似導体抵抗ｒ*とし、熱容量Ｃを実際の熱容量よりも小さい疑似熱容量Ｃ*とすることによって推定される第２参照電線温度は、実際の電線温度が許容温度よりも低いうちに、許容温度に達し、且つ、その到達時間は実際の電線温度よりも短いことがわかる。換言すれば、（１）、（２）式を基に疑似導体抵抗ｒ*、及び疑似熱容量Ｃ*を用いた疑似温度演算式を作成し、この疑似温度演算式を用いて電線温度を推定し、この温度が電線の許容温度となった場合に負荷回路を遮断すれば、電線を遮断する際の閾値温度は、電線の許容温度よりも低い温度となる。
　従って、本実施形態では、（１）、（２）式に、疑似導体抵抗ｒ*、及び疑似熱容量Ｃ*の双方を代入した疑似温度演算式を用いて、発熱による電線温度、及び放熱による電線温度を求める。そして、疑似温度演算式を用いた演算によって電線温度Ｔ２が電線の許容温度に達した場合に、半導体リレーＳ１を遮断して回路を保護する。即ち、疑似温度演算式を用いた演算によって電線温度Ｔ２が許容温度に達したとき、実際の電線温度はこの温度Ｔ２よりも低い。したがって、電線温度が許容温度（例えば、１５０℃）に達する前に、確実に回路を遮断することができることになる。
　以下、疑似温度演算式を用いて電線温度を推定することにより、回路保護が可能であることを図４～図７を参照して詳細に説明する。
　図４に示す曲線ｓ１は、許容温度を１５０℃としたときの、電流・遮断時間特性である。即ち、曲線ｓ１は、上述した（１）式の左辺のＴ２を１５０℃に固定したときの、右辺の電流Ｉ１と経過時間ｔとの関係を示している。曲線ｓ１から理解されるように、例えば２０［Ａ］の電流が１０秒間流れたとき、電線温度は１５０℃に達しないが、９０［Ａ］の電流が１０秒間流れたとき、電線温度は１５０℃に達する。つまり、電線に、曲線ｓ１の内側（図中、左下側）に示す電流が流れているとき、電線温度は許容温度である１５０℃に達することはない。
　また、曲線ｓ２、ｓ３は、許容温度が１５０℃とされた電線の上流側に設けられる、一般的な規格のヒューズの電流・遮断時間特性曲線であり、曲線ｓ２は最大値（ＭＡＸ）、曲線ｓ３は最小値（ＭＩＮ）を示している。つまり、このヒューズは、曲線ｓ２とｓ３との間の領域にある値の電流が流れたとき、遮断（ブロー）して回路を保護する。よって、このヒューズを用いることにより、電線の温度が１５０℃に達する前の時点で確実に回路を遮断することができることになる。従って、図１，図２に示したスイッチ回路１６が、曲線ｓ２とｓ３の間にある電流・遮断時間特性を有すると、従来のヒューズの特性を模擬できることになる。
　また、曲線ｓ４は負荷特性を示している。曲線ｓ４は、ヒューズの電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ２，ｓ３よりも内側（左下側）で動作するので、通常動作時に負荷に流れる電流によりヒューズが遮断されることはない。
　図５は、図４に曲線ｓ５を追加した特性図である。曲線ｓ５は、上述した電線の導体抵抗ｒを疑似導体抵抗ｒ*に変更し、電線の許容温度を１５０℃としたときの電流・遮断時間特性を示す。具体的には、曲線ｓ５は、電線の実際の導体抵抗ｒ＝３２．７［ｍΩ］にから疑似導体抵抗ｒ*＝１１４．４５［ｍΩ］に変更した場合の電流・遮断時間特性を示している。図示のように、曲線ｓ５は、低電流領域でヒューズの電流・遮断時間特性の最大値と最小値の間の領域となる電流・遮断時間特性を有している。つまり、曲線ｓ５は、低電流領域では、曲線ｓ２とｓ３の間の領域を通る曲線となっており、ヒューズを模擬した特性を有しているといえる。
　図６は、図５に曲線ｓ６を追加した特性図である。曲線ｓ６は、上述した疑似導体抵抗ｒ*への変更に加えて、熱容量Ｃを疑似熱容量Ｃ*に変更した場合で、電線の許容温度を１５０℃としたときの、電流・遮断時間特性を示す。具体的には、曲線ｓ６は、上記の疑似導体抵抗ｒ*の使用に加えて、電線の実際の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］から疑似熱容量Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］に変更した場合の電流・遮断時間特性を示している。図６の曲線ｓ６から理解されるように、疑似導体抵抗ｒ*、及び疑似熱容量Ｃ*の双方を用いた場合には、電流・遮断時間特性はヒューズの電流・遮断時間特性の最大値と最小値との間の領域となる電流・遮断時間特性を有している。つまり、曲線ｓ６は全ての電流領域で、曲線ｓ２とｓ３の間の領域を通る曲線となっており、この電流・遮断時間特性を使用することにより、従来のヒューズを模擬した特性を得ることができる。
　従って、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、（１）、（２）式の導体抵抗ｒ、熱容量Ｃを、それぞれ疑似導体抵抗ｒ*、疑似熱容量Ｃ*に変更した疑似温度演算式を用いて電線温度を推定することにより、ヒューズを模擬した電流・遮断時間特性で回路を遮断することが可能となる。
　図７は、スイッチ回路１６が上記の曲線ｓ６に示す電流・遮断時間特性で回路を遮断可能であることから、電線径を従来よりも細径化できることを示している。即ち、曲線ｓ６に示す如くの電流・遮断時間特性を有するスイッチ回路１６を用いることにより、曲線ｓ１に示す許容温度を有する電線から、例えば、曲線ｓ７で示される更に低い許容温度をもつ電線に変更できる。つまり、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、従来のヒューズと同等の電流・遮断時間特性を備えるスイッチ回路１６を用いることにより、電線径を細径化できることになる。
　次に、上述した（１）式による発熱時の電線温度の算出手順、及び（２）式による放熱時の電線温度の算出手順について、図１２～図１７に示すパターン１～６を用いて説明する。
［パターン１］
　図１２（ａ）は一定電流（４０［Ａ］）で電線温度が飽和し、その後電流が遮断されて放熱する場合の、電線の温度変化を示す特性図である。図１２（ｂ）はその状態を示す説明図である。いま、電線の初期温度が周囲温度のＴ０であるとする（状態Ｐ１）。その後、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度は、温度Ｔ０から徐々に上昇し（状態Ｐ２）、時刻ｔ１で電流４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する。即ち、上述した（１）式の右辺の周囲温度Ｔ１にＴ０を代入し、電流Ｉ１に４０［Ａ］を代入し、時間ｔにｔ１を代入すると、発熱による電線の推定温度Ｔ２は、図１２（ａ）に示す曲線で上昇して時刻ｔ１で飽和温度Ｔ40maxに達することになる。
　次に、電流が遮断された場合、この遮断時の電線温度Ｔ40maxで飽和する電流値Ｉ２が逆算される（状態Ｐ３）。その結果、電流値Ｉ２は４０［Ａ］として求められる。そして、（２）式に示すＴ１に周囲温度を代入し、更に求めた電流値Ｉ２及び経過時間ｔを代入して、放熱による電線の推定温度Ｔ２が求められる（状態Ｐ４）。
　つまり、電線に４０［Ａ］の電流が流れて電線の温度がこの電流４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達した後、電流を遮断した場合には、（２）式右辺に示される電流Ｉ２に４０［Ａ］を代入して放熱時の電線温度が求められる。
［パターン２］
　図１３（ａ）は一定電流（４０［Ａ］）で電線温度が上昇し、電線温度が飽和温度Ｔ40maxに達する前の過渡状態で電流が遮断されて放熱する場合の、電線の温度変化を示す特性図である。図１３（ｂ）はその状態を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０であるとする（状態Ｐ１１）。その後、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度は温度Ｔ０から徐々に上昇する（状態Ｐ１２）。そして、時刻ｔｘで電流４０［Ａ］の通電を遮断した場合、即ち、４０［Ａ］の通電による飽和温度Ｔ40maxに達する前に電流が遮断された場合には、このときの発熱による温度Ｔｘを求め、この温度Ｔｘが飽和温度となる電流値Ｉ２を逆算する（状態Ｐ１３）。例えば、時刻ｔｘでの電線温度Ｔｘが電流３０［Ａ］が流れたときの飽和温度Ｔ30maxであった場合には、（２）式の右辺の電流Ｉ２に３０［Ａ］を代入し、更に、Ｔ１に周囲温度を代入し、経過時間ｔを代入することにより、放熱による電線の推定温度Ｔ２が求められる（状態Ｐ１４）。
　つまり、４０［Ａ］の電流が流れて電線温度が４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する前に電流を遮断した場合には、電流を遮断したときの温度で飽和する電流を求め、この電流を（２）式右辺に代入して放熱した場合の電線温度を求める。
［パターン３］
　図１４（ａ）は第１電流（例えば３０［Ａ］）により電線温度が飽和温度に達し、更に、第１電流よりも大きい第２電流（例えば４０［Ａ］）により電線温度が飽和温度に達する場合の、電線の温度変化を示す特性図である。図１４（ｂ）はその状態を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０であるとする（状態Ｐ２１）。その後、電線に３０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは、温度Ｔ０から徐々に上昇し（状態Ｐ２２）、時刻ｔ１で飽和温度Ｔ30maxに達する（状態Ｐ２３）。
　この状態で、電流が４０［Ａ］に変化した場合には、当初から４０［Ａ］の電流が流れて電線温度がＴ30maxとなったものと仮定した場合の経過時間ｔ３を逆算する（状態Ｐ２４）。そして、（１）式の右辺の電流Ｉ１に４０［Ａ］を代入し、且つ、時間ｔに前記ｔ３を代入して、時刻ｔ２となるまでの推定温度Ｔ２を求める（再度、状態Ｐ２２）。そして、時刻ｔ２となると電線温度は４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する（状態Ｐ２５）。
　つまり、３０［Ａ］の電流が流れて電線温度が３０［Ａ］の飽和温度Ｔ30maxに達し、その後、電流が４０［Ａ］に変化した場合には、当初から４０［Ａ］の電流が流れたものと仮定したときの経過時間、即ち、図１４（ａ）に示す時間ｔ３を算出し、この時間ｔ３を（１）式に代入して電線温度を求める。
［パターン４］
　図１５（ａ）は第１電流（例えば３０［Ａ］）により電線温度が上昇し、この第１電流による飽和温度Ｔ30maxに達する前に、第１電流よりも大きい第２電流（例えば４０［Ａ］）に変更されて、この第２電流の飽和温度Ｔ40maxに達する場合の、電線の温度変化を示す特性図である。図１５（ｂ）はその状態を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０であるとする（状態Ｐ３１）。その後、電線に３０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは温度Ｔ０から徐々に上昇する（状態Ｐ３２）。そして、時刻ｔｘで電線温度がＴｘとなったときに電流が４０［Ａ］に変更された場合、当初から４０［Ａ］の電流が流れて電線温度がＴｘとなったものと仮定した場合の経過時間ｔ３が逆算される（状態Ｐ３３）。そして、（１）式の右辺の電流Ｉ１に４０［Ａ］を代入し、且つ、時間ｔに前記ｔ３を代入して、時刻ｔ２となるまでの推定温度Ｔ２を求める（再度、状態Ｐ３２）。そして、時刻ｔ２となると電線温度は４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する（状態Ｐ３４）。
　つまり、３０［Ａ］の電流が流れて電線温度が３０［Ａ］の飽和温度に達する前の温度Ｔｘとなった時点で、電流が４０［Ａ］に変化した場合には、当初から４０［Ａ］の電流が流れたものと仮定したときの経過時間、即ち、図１５（ａ）に示す時間ｔ３を算出し、この時間ｔ３を（１）式に代入して電線温度を求める。
［パターン５］
　図１６（ａ）は第１電流（例えば４０［Ａ］）により電線温度が第１電流の飽和温度Ｔ40maxに達し、更に、第１電流よりも小さい第２電流（例えば３０［Ａ］）により電線温度が第２電流の飽和温度Ｔ30maxまで低下する場合の、電線の温度変化を示す特性図である。図１６（ｂ）はその状態を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０であるとする（状態Ｐ４１）。その後、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは温度Ｔ０から徐々に上昇し（状態Ｐ４２）、時刻ｔ１で飽和温度Ｔ40maxに達する（状態Ｐ４３）。
　この状態で、電流が３０［Ａ］に変化した場合には、４０［Ａ］での飽和温度Ｔ40maxと３０［Ａ］での飽和温度Ｔ30maxとの差分ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ40max－Ｔ30max）を求め、（１）式からこの差分温度ΔＴで飽和する電流値Ｉ２を算出する（状態Ｐ４４）。その結果、例えば、Ｉ２＝７．５［Ａ］となった場合には、（２）式の右辺のＩ２に電流７．５［Ａ］を代入し、温度Ｔ１に３０［Ａ］での飽和温度Ｔ30maxを代入して放熱による電線の推定温度Ｔ２を求める（状態Ｐ４５）。その後、時間ｔ２が経過すると、電線温度は３０［Ａ］の電流が流れたときの飽和温度Ｔ30maxに達する（状態Ｐ４６）。
　つまり、４０［Ａ］の電流が流れて電線温度が４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達し、その後、電流が３０［Ａ］に変化した場合には、各飽和温度とその差分温度ΔＴを求め、この差分温度ΔＴで飽和する電流値Ｉ２を算出し、この電流値Ｉ２と飽和温度Ｔ30maxを（２）式に代入することにより、電線温度を求める。
［パターン６］
　図１７（ａ）は第１電流（例えば４０［Ａ］）により電線温度が上昇し、第１電流の飽和温度Ｔ40maxに達する前の温度Ｔｘとなったときに、第１電流よりも小さい第２電流（例えば３０［Ａ］）に変更されて、電線温度が低下して第２電流の飽和温度Ｔ30maxに達する場合の、電線の温度変化を示す特性図である。図１７（ｂ）はその状態を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０であるとする（状態Ｐ５１）。電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは温度Ｔ０から徐々に上昇する（状態Ｐ５２）。そして、時刻ｔｘで電線温度がＴｘとなったときに電流が３０［Ａ］に変更されると、温度Ｔｘと３０［Ａ］の電流が流れたときの飽和温度Ｔ30maxとの差分ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｘ－Ｔ30max）を求め、（１）式からこの差分温度ΔＴで飽和する電流値Ｉ２を算出する（状態Ｐ５３）。その結果、例えば、Ｉ２＝５［Ａ］となった場合には、（２）式の右辺のＩ２に電流５［Ａ］を代入し、温度Ｔ１に３０［Ａ］での飽和温度Ｔ30maxを代入して放熱による電線の推定温度Ｔ２を求める（状態Ｐ５４）。その後、時間ｔ２が経過すると、電線温度は３０［Ａ］通電時の飽和温度Ｔ30maxに達する（状態Ｐ５５）。
　つまり、４０［Ａ］の電流が流れて電線温度が４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する前の温度Ｔｘとなった時点で、電流が３０［Ａ］に変化した場合には、温度Ｔｘと３０［Ａ］通電時の飽和温度Ｔ30maxの差分ΔＴを算出し、この差分温度ΔＴで飽和する電流値Ｉ２を算出し、この電流値Ｉ２と飽和温度Ｔ30maxを（２）式に代入することにより、電線温度を求める。
　次に、図１８に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る負荷回路の保護装置の処理動作について説明する。なお、図１８に示す一連の処理は、所定のサンプリング周期で繰り返して実行される。
　まず、図３に示すスイッチ回路１６の制御回路１６１は、ステップＳ１１の処理にて、電流計１６３により電流が検出されたか否かを判定する。即ち、図２に示す負荷１１に電流が流れているか否かを判定する。そして、電流が流れていると判定した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に処理を移し、電流が流れていると判定しない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１４に処理を移す。
　ステップＳ１２において、制御回路１６１は、現在の電流の目標温度（現在の電流が流れ続けた場合の飽和温度）が、現在の推定温度（前回サンプリング時の推定温度）以上であるか否かを判定する。そして、目標温度が現在の推定温度以上であると判定した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、前回サンプリング時の発熱又はそれ以上の発熱が生じていることから、ステップＳ１３に処理を移し、目標温度が現在の推定温度未満であると判定した場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、放熱が生じていることから、ステップＳ１４に処理を移す。
　ステップＳ１３では、制御回路１６１は、（１）式（疑似導体抵抗ｒ*、疑似熱容量Ｃ*を用いた式）により目標温度に向けて発熱処理を実行する。この発熱処理では、前述のパターン３及びパターン４に示した温度推定方法を用いた処理（即ち、時間ｔ３の算出など）が実行される。この処理が終了した場合には、ステップＳ１５に処理を移す。
　ステップＳ１４では、制御回路１６１は、（２）式（疑似導体抵抗ｒ*、疑似熱容量Ｃ*を用いた式）により目標温度に向けて放熱処理を実行する。この放熱処理では、前述のパターン１，２，５，６に示した温度推定方法を用いた処理（即ち、差分温度の算出など）が実行される。また、電流が検出されない場合の目標温度は周囲温度とする。この処理が終了した場合には、ステップＳ１５に処理を移す。
　ステップＳ１５では、制御回路１６１は、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理の結果に基づいて、電線Ｗ１の現在の推定温度を算出する。更に、算出した推定温度をメモリ（図示省略）等に記憶保存する。この処理が終了した場合には、ステップＳ１６に処理を移す。
　ステップＳ１６では、ステップＳ１５の処理で算出された推定温度が、設定保護温度以下であるか否かを判定する。設定保護温度は、図６の曲線ｓ６より得られる温度である。そして、推定温度が設定保護温度以下である場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１１の処理に戻る。また、推定温度が設定保護温度以下でない場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１７に処理を移す。
　ステップＳ１７では、図３に示す半導体リレーＳ１を強制的にオフとする。つまり、電線の推定温度が閾値温度以上である場合には、半導体リレーＳ１を遮断して回路を保護する。この処理が終了した場合には、ステップＳ１８に処理を移す。
　ステップＳ１８では、制御回路１６１は、（２）式を用いて目標温度を周囲温度とした放熱処理を実行する。即ち、半導体リレーＳ１がオフとされている場合でも、電線Ｗ１は放熱しているので、この放熱温度を求める。この処理が終了した場合には、ステップＳ１９に処理を移す。
　ステップＳ１９では、制御回路１６１は、推定温度が周囲温度以下となったか否かを判定する。そして、推定温度が周囲温度以下となった場合には（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ステップＳ２０に処理を移し、推定温度が周囲温度以下とならない場合には（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ１８の処理に戻す。
　ステップＳ２０では、制御回路１６１は、半導体リレーＳ１の強制オフを解除する。即ち、電線Ｗ１の推定温度が周囲温度以下に低下した場合には、電線Ｗ１に再度電流を流しても問題はないので、半導体リレーＳ１の強制オフを解除する。この処理が終了した場合には、ステップＳ１１の処理に戻す。
　このようにして、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、（１）式、（２）式に疑似導体抵抗ｒ*、及び疑似熱容量Ｃ*を用いた演算式（疑似温度演算式）を用いて電線Ｗ１の温度を推定し、この推定温度が電線の許容温度（例えば、１５０℃）に達した場合には、半導体リレーＳ１を遮断することにより、負荷回路を保護する。従って、負荷１１に過電流が流れ、電線Ｗ１の実際の温度が許容温度（例えば、１５０℃）に達する前の時点で、確実に回路を遮断して電線Ｗ１及びその下流側に設けられる負荷１１を保護することができるので、従来のヒューズを使用する必要がない。
　更に、従来のヒューズのように、ラッシュ電流及び負荷のオン、オフの繰り返しにより劣化することがなく、遮断温度にマージンをとる必要がないので、電線径を細径化することができ、電線の小型、軽量化を図ることができ、ひいては燃費向上の効果を発揮することができる。
（第２実施形態）
　以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１９は、本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路１６の詳細な構成を示すブロック図である。図１９に示すように、スイッチ回路１６は、電子スイッチ（スイッチ部）Ｓ１と、電線Ｗ１に流れる電流を検出する電流計１６３と、電流が流れる経過時間を計時するタイマ１６２と、電流計１６３で検出される電流、及びタイマ１６２で計時される時間に基づいて電子スイッチＳ１のオン、オフを制御する制御回路１６１ａを備えている。制御回路１６１ａは、後述する第１の温度演算部、第２の温度演算部及び過電流判定部としての機能を備えている。
　制御回路１６１ａは、後述する第１の温度演算手法、及び第２の温度演算手法を用いて電線Ｗ１の仮想温度（実際の電線Ｗ１の温度ではなく、疑似温度演算式で定義される温度）を推定する。制御回路１６１ａは、この仮想温度が予め設定した許容温度（過熱により発煙する温度であって、例えば、６０℃、または５００℃）に達したときに、電子スイッチＳ１を用いて電線Ｗ１を流れる電流を遮断し、電線Ｗ１及び該電線Ｗ１の下流側に設けられる各電子スイッチＴｒ１及び各負荷１１を保護する。
　発熱時における電線温度、及び放熱時における電線温度は、第１実施形態で示した（１）式、（２）式に基づいて算出される。この（１）式、（２）式を再掲する。
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　…（１）
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　　　…（２）
式中の各変数の定義は前述の通りであり、説明を割愛する。
　以下、第２実施形態に係る第１の温度演算手法、及び第２の温度演算手法について説明する。
［第１の温度演算手法］
　上記の（１）式、（２）式において、熱容量Ｃを実際の値よりも小さい値に変更すれば、推定温度Ｔ２が飽和温度に達するまでの所要時間が短くなる。
　図２０は、許容温度１５０℃の電線（以下、サンプル電線という）に５０［Ａ］の電流を連続して流したときの、電線温度の変化を示す特性図である。曲線ｓ３１は、（１）式に示す熱容量Ｃをこのサンプル電線の実際の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線であり、曲線ｓ３２は、（１）式に示す熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］（即ち、Ｃ*＜Ｃ）とした場合の特性曲線である。
　曲線ｓ３１に示すように、サンプル電線に５０［Ａ］の電流を流すと、電線温度が７８６℃で飽和する。これに対して、曲線ｓ３２に示すように、第１の疑似熱容量Ｃ*を用いて電線温度を算出すると、飽和温度は、７８６℃で曲線ｓ３１と同一であるが、飽和温度に達するまでの時間（飽和時間）が短縮されている。つまり、曲線ｓ３１では、通電開始から約１７０［sec］が経過して飽和温度７８６℃に達しており、曲線ｓ３２では、通電開始後ほぼ瞬時に飽和温度７８６℃に達している。その結果、曲線ｓ３１では、通電開始から約６．４［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達しているが、曲線ｓ３２では、通電開始から約０．２［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達している。
　また、電線の許容温度を６０℃（第１の許容温度）に変更すると、曲線ｓ３１では、通電開始から約１．６７［sec］が経過した時点でこの許容温度（６０℃）に達し、曲線ｓ３２では、通電開始から約０．０３６［sec］が経過した時点で許容温度（６０℃）に達していることが理解される。
　従って、（１）、（２）式に用いられる熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*に変更することにより、電線温度が飽和温度に達するまでに要する時間が早まることになり、更に、許容温度に達するまでに要する時間も早まることになる。
　本実施形態では、上記の（１）式、（２）式に用いられる熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*に変更した式、即ち、下記の（１ａ）式、（２ａ）式を設定する。
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ*・Ｒ）］｝　　…（１ａ）
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ*・Ｒ）］｝　　　　…（２ａ）
　　　　（Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］）
　ここで、（１ａ）式が第１の疑似発熱温度演算式、（２ａ）式が第１の疑似放熱温度演算式である。
　そして、第１の温度演算手法では、上記の（１ａ）式、（２ａ）式を用いて電線温度を推定する。これらの式を用いることにより、サンプル電線の推定温度は、実際の電線温度よりも早く許容温度（６０℃）に達することが判る。
　換言すれば、第１の疑似熱容量Ｃ*を用いた疑似温度演算式（１ａ）、（２ａ）式を用いて電線温度を推定し、この推定温度が電線の許容温度（例えば、６０℃）となった場合に負荷回路を遮断すれば、後述する図２４の曲線ｓ９の特性に基づいて負荷回路を遮断することができる。なお、許容温度を６０℃に設定する理由については後述する。
　［第２の温度演算手法］
　図２１は、許容温度１５０℃のサンプル電線に５０［Ａ］の電流を連続して流したときの、電線温度の変化を示す特性図である。曲線ｓ３３は、（１）式に示す熱容量Ｃをこのサンプル電線の実際の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線（つまり、図２０のｓ３１と同様）である。曲線ｓ３４は、（１）式に示す熱容量Ｃを第２の疑似熱容量Ｃ**＝０．０２［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線である。
　曲線ｓ３３に示すように、サンプル電線に５０［Ａ］の電流を流すと、電線温度が７８６℃で飽和する。これに対して、曲線ｓ３４に示すように、第２の疑似熱容量Ｃ**を用いて電線温度を推定すると、飽和温度は７８６℃で曲線ｓ３３と同一であるが、飽和温度に達するまでの時間が短縮されている。つまり、曲線ｓ３３では、通電開始から約１７０［sec］が経過して飽和温度７８６℃に達しており、曲線ｓ３４では、通電開始後ほぼ瞬時に飽和温度７８６℃に達している。また、このときの傾きは、図２０に示した曲線ｓ３２よりも大きくなる。
　その結果、曲線ｓ３３では、通電開始から約６．４［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達しているが、曲線ｓ３４では、通電開始から約０．０２６［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達している。
　また、許容温度を５００℃（第２の許容温度）に変更すると、曲線ｓ３３では、通電開始から約３４．６［sec］が経過した時点で許容温度である５００℃に達し、曲線ｓ３４では、通電開始から約０．２８［sec］が経過した時点で許容温度である５００℃に達していることが理解される。
　上記のことから、（１）、（２）式の熱容量Ｃを、実際の熱容量Ｃよりも小さい第２の疑似熱容量Ｃ**（＜Ｃ*）とした、下記の（１ｂ）式、（２ｂ）式を用いることにより、サンプル電線の推定温度は、実際の電線温度よりも早く許容温度（５００℃）に達することが判る。
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ（－ｔ／Ｃ**・Ｒ）｝　　…（１ｂ）
　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ（－ｔ／Ｃ**・Ｒ）｝　　　　…（２ｂ）
　　　　（Ｃ**＝０．０２［Ｊ／℃］）
　ここで、（１ｂ）式が第２の疑似発熱温度演算式、（２ｂ）式が第２の疑似放熱温度演算式である。
　換言すれば、第２の疑似熱容量Ｃ**を用いた演算式（１ｂ）、（２ｂ）式を用いて電線温度を推定し、この推定温度が電線の許容温度（例えば、５００℃）となった場合に負荷回路を遮断すれば、図２８の曲線ｓ１２の特性で負荷回路を遮断することができる。なお、許容温度を５００℃とする理由については後述する。
　以下、上記した（１ａ）式、（２ａ）式、及び（１ｂ）式、（２ｂ）式を設定する手順について説明する。
　まず、第１実施形態で述べたように、電線に、図２２に示す曲線ｓ１の内側（図中、左下側）に示す電流が流れているとき、電線温度は許容温度である１５０℃に達することはない。また、図２，図１９に示したスイッチ回路１６が、図２２に示す曲線ｓ２とｓ３の間にある電流・遮断時間特性を有すると、従来のヒューズの特性を模擬できることになる。さらにまた、負荷特性を示す曲線ｓ４は、ヒューズの電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ２，ｓ３よりも内側（左下側）で動作するので、通常動作時に負荷に流れる電流によりヒューズが遮断されることはない。
　図２３は、図２２に曲線ｓ８を追加した特性図である。曲線ｓ８は、許容温度を６０℃したときの電流・遮断時間特性を示す。曲線ｓ８は、曲線ｓ１が左下方向に移動した特性を有しており、より小さい電流で許容温度である６０℃に達することを示している。また、曲線ｓ８では、最大の連続通電電流（約１０［Ａ］）がヒューズの特性とほぼ一致している。即ち、曲線ｓ２，ｓ３の左端の電流と、曲線ｓ８の左端の電流はほぼ一致している。換言すれば、許容温度を６０℃とすることにより、ヒューズ特性の左端の電流に合わせることができる。
　更に、上記の（１）式、（２）式において、熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*（＝０．１２［Ｊ／℃］）に変更することにより、曲線ｓ８は、図２４の曲線ｓ９に示すように、曲線ｓ２，ｓ３の間を通る電流・遮断時間特性をもった曲線となる。
　即ち、（１）式、（２）式の熱容量Ｃを、Ｃ*（＝０．１２［Ｊ／℃］）に変更し、変更後の（１ａ）式、（２ａ）式を用いて、電線の温度を推定し、推定温度が６０℃に達した場合に電子スイッチＳ１（図１９参照）を遮断すれば、従来のヒューズとほぼ同等の特性を得ることができることになる。なお、この場合の推定温度は、実際の電線温度ではなく、第１の温度演算手法で決められる擬似的な温度であることは言うまでもない。
　図２５は図２に示した電子スイッチＴｒ１の許容特性を示す曲線ｓ１０を記入した特性図である。曲線ｓ１０を上回る領域（曲線ｓ１０の右上の領域）の電流が流れた場合、電子スイッチＴｒ１は発熱による損傷が発生する。なお、図２５から理解されるように、曲線ｓ１０と曲線ｓ９は、電流が４５［Ａ］付近で交差している。即ち、電流が４５［Ａ］以上となる領域において、電子スイッチＴｒ１の許容特性は、許容温度を６０℃として設定した電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ９を下回る。これは、電流が４５［Ａ］を超えた場合には、電子スイッチＴｒ１を保護できないことを意味する。
　従って、電流が４５［Ａ］以上となる領域においては、電子スイッチＴｒ１の許容特性曲線ｓ１０よりも低い電流・遮断時間特性を備える演算式が必要となる。そこで、本実施形態では、図２６に示すように電子スイッチＴｒ１の温度特性及び電流の検出誤差等のバラツキを考慮した。例えば、このバラツキを２０％に設定し、４５［Ａ］の電流に対して２０％低い電流である３６［Ａ］を閾値電流（所定の閾値電流）として設定する。更に、以下に示すように、許容温度を５００℃に設定した電流・遮断時間特性を示す曲線を用いて、電子スイッチＴｒ１を保護するための演算式を設定する。
　図２７は、許容温度を５００℃に設定した電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ１１を記入した特性図である。この曲線ｓ１１は、連続通電時の最大通電可能電流が約３６［Ａ］となっている。即ち、曲線ｓ１１の左端は上記の閾値電流である３６［Ａ］となっている。換言すれば、左端の電流が３６［Ａ］となる電流・遮断時間特性を有する電線の許容温度が５００℃である。
　図２８は、図２７に示した曲線ｓ１１の熱容量を変更した場合の電流・遮断時間特性を有する曲線ｓ１２を示す。上記の（１）式、（２）式において、熱容量Ｃを第２の疑似熱容量Ｃ**（＝０．０２［Ｊ／℃］）に変更することにより、曲線ｓ１１は曲線ｓ１２に示すように、曲線ｓ１０を若干下回る電流・遮断時間特性をもつ曲線となる。
　即ち、（１）式、（２）式の熱容量Ｃを、Ｃ**（＝０．０２［Ｊ／℃］）に変更し、変更後の（１ｂ）式、（２ｂ）式を用いて電線の温度を推定し、推定温度が５００℃に達した際に電子スイッチＳ１を遮断すれば、電流が３６［Ａ］以上となる領域において電子スイッチＴｒ１を保護することができる。なお、この場合の推定温度は、実際の電線温度ではなく、第２の温度演算手法で決められる擬似的な温度であることは言うまでもない。
　以上のことから、電流が３６［Ａ］未満の領域において（１ａ）式、（２ａ）式を用い、電流が３６［Ａ］以上の領域において（１ｂ）式、（２ｂ）式を用いて過電流を判定すれば、電線Ｗ１及び電子スイッチＴｒ１の双方を発熱から保護することができることが理解される。
　図２９は、スイッチ回路１６が、上記の曲線ｓ９または曲線ｓ１２に示す電流・遮断時間特性で負荷回路を遮断可能であることから、電線径を従来よりも細径化できることを示している。即ち、曲線ｓ１に示す許容温度１５０℃の電線を、例えば、この電線よりも許容温度の低い曲線ｓ１３の特性をもつ電線に変更できる。
　なお、上述した（１ａ），（１ｂ）式による発熱時の電線温度の算出、及び（２ａ），（２ｂ）式による放熱時の電線温度の算出手順についてのパターンは、第１実施形態で述べた６通りのパターン（図１２～図１７を参照）と同じであるので、説明を省略する。
　次に、図３０～図３２に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る負荷回路の保護装置の処理動作について説明する。なお、図３０～図３２に示す一連の処理は、所定のサンプリング周期で繰り返して実行される。
　まず、図３０のステップＳ２１において、図１９に示すスイッチ回路１６の制御回路１６１ａは、第１の温度演算手法を用いて電線温度を推定する。この処理では、電流計１６３で検出される電流に基づき、発熱量演算、または放熱量演算を実施して、現在の電線温度を求める。詳細な処理手順については、図３１を参照して後述する。
　ステップＳ２２において、制御回路１６１ａは、第２の温度演算手法を用いて電線温度を推定する。この処理では、電流計１６３で検出される電流に基づき、発熱量演算、または放熱量演算を実施して、現在の電線温度を求める。詳細な処理手順については、図３２を参照して後述する。
　以下、ステップＳ２１に示した第１の温度演算手法による電線温度の推定処理を、図３１に示すフローチャートを参照して説明する。
　図３１のステップＳ３１において、制御回路１６１ａは、電流計１６３により電流が検出されたか否かを判定する。即ち、図２に示す負荷１１に電流が流れているか否かを判定する。そして、電流が流れていると判定した場合には（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ステップＳ３２に処理を移し、電流が流れていると判定しない場合には（ステップＳ３１でＮＯ）、ステップＳ３４に処理を移す。
　ステップＳ３２において、制御回路１６１ａは、現在の電流の目標温度（現在の電流が流れ続けた場合の飽和温度）が、現在の推定温度（前回サンプリング時の推定温度）以上であるか否かを判定する。そして、目標温度が現在の推定温度以上であると判定した場合には（ステップＳ３２でＹＥＳ）、前回サンプリング時の発熱またはそれ以上の発熱が生じていることから、ステップＳ３３に処理を移し、目標温度が現在の推定温度未満であると判定した場合には（ステップＳ３２でＮＯ）、放熱が生じていることから、ステップＳ３４に処理を移す。
　ステップＳ３３において、制御回路１６１ａは、（１ａ）式（第１の疑似熱容量Ｃ*を用いた式）により目標温度に向けて発熱処理を実行する。この発熱処理では、前述のパターン３及びパターン４に示した温度推定方法を用いた処理（即ち、時間ｔ３の算出など）が実行される。この処理が終了した場合には、ステップＳ３５に処理を移す。
　ステップＳ３４において、制御回路１６１ａは、（２ａ）式（第１の疑似熱容量Ｃ*を用いた式）により目標温度に向けて放熱処理を実行する。この放熱処理では、前述のパターン１，２，５，６に示した温度推定方法を用いた処理（即ち、差分温度の算出など）が実行される。また、電流が検出されない場合の目標温度は周囲温度（例えば、２５℃）とする。この処理が終了した場合には、ステップＳ３５に処理を移す。
　ステップＳ３５において、制御回路１６１ａは、ステップＳ３３，Ｓ３４の処理の結果に基づいて、電線Ｗ１の現在の推定温度Ｔ２*を算出する。更に、算出した推定温度をメモリ（図示省略）等に記憶保存する。この処理が終了した場合には、図３０のステップＳ２２に処理を移す。
　次に、図３０のステップＳ２２に示した第２の温度演算手法による電線温度の推定処理を、図３２に示すフローチャートを参照して説明する。
　図３２のステップＳ５１において、制御回路１６１ａは、電流計１６３により電流が検出されたか否かを判定する。即ち、図２に示す負荷１１に電流が流れているか否かを判定する。そして、電流が流れていると判定した場合には（ステップＳ５１でＹＥＳ）、ステップＳ５２に処理を移し、電流が流れていると判定しない場合には（ステップＳ５１でＮＯ）、ステップＳ５４に処理を移す。
　ステップＳ５２において、制御回路１６１ａは、現在の電流の目標温度（現在の電流が流れ続けた場合の飽和温度）が、現在の推定温度（前回サンプリング時の推定温度）以上であるか否かを判定する。そして、目標温度が現在の推定温度以上であると判定した場合には（ステップＳ５２でＹＥＳ）、前回サンプリング時の発熱又はそれ以上の発熱が生じていることから、ステップＳ５３に処理を移し、目標温度が推定温度以上であると判定しない場合には（ステップＳ５２でＮＯ）、放熱が生じていることから、ステップＳ５４に処理を移す。
　ステップＳ５３において、制御回路１６１ａは、（１ｂ）式（第２の疑似熱容量Ｃ**を用いた式）により目標温度に向けて上述の発熱処理を実行する。この処理が終了した場合には、ステップＳ５５に処理を移す。
　ステップＳ５４において、制御回路１６１ａは、（２ｂ）式（第２の疑似熱容量Ｃ**を用いた式）により目標温度に向けて上述の放熱処理を実行する。また、電流が検出されない場合の目標温度は周囲温度（例えば、２５℃）とする。この処理が終了した場合には、ステップＳ５５に処理を移す。
　ステップＳ５５において、制御回路１６１ａは、ステップＳ５３，Ｓ５４の処理で求められた温度に基づいて、電線Ｗ１の現在の推定温度Ｔ２**を算出する。更に、算出した推定温度をメモリ（図示省略）等に記憶保存する。この処理が終了した場合には、図３０のステップＳ２３に処理を移す。
　図３０のステップＳ２３において、制御回路１６１ａは、電流計１６３で検出された電流が、閾値電流未満であるか、或いは閾値電流以上であるかを判定する。この処理では、前述したように、閾値電流を３６［Ａ］に設定し、この閾値電流と検出電流とを対比する。検出電流が閾値電流未満である場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４に処理を移し、検出電流が閾値電流以上である場合には（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２５に処理を移す。
　ステップＳ２４において、制御回路１６１ａは、図３１のステップＳ３５の処理で求められた現在の推定温度Ｔ２*が第１の許容温度である６０℃に達したか否かを判定する。そして、６０℃に達した場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）ステップＳ２６に処理を移し、６０℃に達しない場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２１に処理を戻す。
　ステップＳ２５において、制御回路１６１ａは、図３１のステップＳ５５の処理で求められた現在の推定温度Ｔ２**が第２の許容温度である５００℃に達したか否かを判定する。そして、５００℃に達した場合には（ステップＳ２５でＹＥＳ）ステップＳ２６に処理を移し、５００℃に達しない場合には（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２１に処理を戻す。
　ステップＳ２６において、制御回路１６１ａは、電子スイッチＳ１を強制オフとする。即ち、検出電流が閾値電流である３６［Ａ］未満である場合には、第１の温度演算手法に基づいた電線温度の推定結果を用い、この推定温度が６０℃に達した場合に電子スイッチＳ１を強制オフとする。つまり、図２４の曲線ｓ９以上となる領域の電流が流れた場合に負荷回路を遮断する。また、検出電流が閾値電流である３６［Ａ］以上である場合には、第２の温度演算手法に基づいた電線温度の推定結果を用い、この推定温度が５００℃に達した場合に電子スイッチＳ１を強制オフとする。つまり、図２８の曲線ｓ１２以上となる領域の電流が流れた場合に負荷回路を遮断する。その結果、電線Ｗ１及び電子スイッチＴｒ１の双方を過熱から保護することができる。
　ステップＳ２７において、制御回路１６１ａは、周囲温度に向けて放熱処理を行う。この処理では、電子スイッチＳ１がオフとされたことにより、電線温度は周囲温度である２５℃に向けて放熱することになる。従って、第１の温度演算手法では、（２ａ）式により放熱処理を行い、第２の温度演算手法では、（２ｂ）式により放熱処理を行う。
　ステップＳ２８において、制御回路１６１ａは、第１の温度演算手法による電線の推定温度、及び第２の温度演算手法による電線の推定温度の双方が周囲温度以下となったか否かを判定する。
　電線の推定温度が周囲温度以下となった場合には、負荷回路に再度電流を流しても問題はないので、電子スイッチＳ１の強制オフを解除する。即ち、電子スイッチＳ１をオンとして、負荷１１の電力供給を可能とし、電子スイッチＴｒ１をオンとすることにより、負荷回路に電流を流すことができる。
　このようにして、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、電流計１６３で検出される電流と閾値電流（例えば、３６［Ａ］）を対比し、閾値電流未満である場合には第１の温度演算手法を用いて求められた電線Ｗ１の推定温度を用い、この推定温度が第１の許容温度として設定した６０℃以上となった場合に、負荷回路を遮断する。また、検出された電流が閾値電流以上である場合には第２の温度演算手法を用いて求められた電線Ｗ１の推定温度を用い、この推定温度が第２の許容温度として設定した５００℃以上となった場合に、負荷回路を遮断する。
　従って、負荷回路に用いられる電線Ｗ１、及び電子スイッチＴｒ１の双方を過熱から保護することができ、従来より用いられているヒューズを使用することなく、確実に負荷回路を保護することができる。
　また本発明によれば、各実施形態から理解される通り、従来のヒューズのように、ラッシュ電流及び負荷のオン、オフの繰り返しにより劣化することがなく、遮断温度にマージンをとる必要がない。従って、電線径を細径化することができ、電線の小型、軽量化を図ることができる。さらに、燃費向上の効果を発揮することができる。
　また、従来のヒューズは５［Ａ］、７．５［Ａ］、１０［Ａ］、１５［Ａ］、２０［Ａ］・・のように決められた電流が設定されていたが、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、第１の疑似熱容量Ｃ*、第２の疑似熱容量Ｃ**、及び許容温度を適宜設定することにより、任意の電流（例えば、６［Ａ］、１２．５［Ａ］等）を設定できるので、電線径の細径化に寄与できる。
　また、温度推定方式を利用しているため、１つの負荷に対して１つのヒューズの構成を備える負荷回路のみならず、下流側に分岐した複数の負荷が接続されるシステムや、ランダムなタイミングで負荷のオン、オフが行われる負荷回路にも適用することができる。
　以上、本発明の負荷回路の保護装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。例えば、本実施形態は、車両に搭載される負荷回路を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の負荷回路にも適用することができる。
　負荷回路に用いられるヒューズを使用することなく電線、電子スイッチ等を保護する上で極めて有用である。

Claims (11)

  1. 負荷回路の保護装置であって、
    　　　　電線を介して負荷に流れる電流の経過時間を計時するタイマと、
    　　　　前記電流を検出する電流検出部と、
    　　　　前記電流の供給、遮断を切り換えるスイッチ部と、
    　　　　疑似温度演算式に基づいて前記電線の温度を推定する温度推定部と、
    　　　　前記温度推定部で推定される温度が前記電線の許容温度に達した場合に、前記スイッチ部を遮断する遮断制御部と、
    を備え、
    　前記疑似温度演算式は、前記タイマで計時される経過時間と前記電流検出部で検出される前記電流と前記電線の熱容量及び導体抵抗とを用いる前記電線の温度演算式において、前記熱容量に前記電線の熱容量よりも小さい擬似熱容量を代入し、且つ、前記導体抵抗に前記電線の導体抵抗よりも大きい擬似導体抵抗を代入することで設定される。
  2. 請求項１に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記遮断制御部は、前記スイッチ部を遮断した後、前記温度推定部によって推定される温度が周囲温度以下に低下した場合に、前記スイッチ部を接続可能状態にする。
  3. 請求項１に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記疑似導体抵抗および前記疑似熱容量は、前記疑似温度演算式に基づく前記電線の電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられる前記電線よりも小さい直径の電線の電流・遮断時間特性よりも低くなるように、設定される。
  4. 請求項１に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記疑似導体抵抗および前記疑似熱容量は、前記疑似温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記電線を保護するヒューズの最低の電流・遮断時間特性と、最高の電流・遮断時間特性との間となるように、設定される。
  5. 請求項１に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記電線の温度演算式は、
    　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　…（１）
    　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　　　…（２）
    であり、
    （１）式が発熱時の温度演算式であり、（２）式が放熱時の温度演算式であり、
    　Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１，Ｉ２は通電電流［Ａ］、ｒは電線導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］である。
  6. 負荷回路の保護装置であって、
    　　　　電線を介して負荷に流れる電流の経過時間を計時するタイマと、
    　　　　前記電流を検出する電流検出部と、
    　　　　前記第１の疑似発熱温度演算式および前記第１の疑似放熱温度演算式に基づいて前記電線の温度を推定する第１の温度演算部と、
    　　　　前記第２の疑似発熱温度演算式および前記第２の疑似放熱温度演算式に基づいて前記電線の温度を推定する第２の温度演算部と、
    　　　　前記電流検出部で検出される電流が予め設定された所定の閾値電流未満であり、且つ前記第１の温度演算部で算出される推定温度が第１の許容温度に達した場合に、該検出電流は過電流であると判定し、前記電流検出部で検出される電流が前記閾値電流以上であり、且つ前記第２の温度演算部で算出される推定温度が第２の許容温度に達した場合に、該検出電流は過電流であると判定する過電流判定部と、
    　　　　前記過電流判定部が該検出電流を過電流である判定した場合に、前記スイッチ部を遮断する遮断制御部と、
    を備え、
    　前記第１の疑似発熱温度演算式および前記第１の疑似放熱温度演算式は、前記タイマで計時される経過時間と前記電流検出部で検出される前記電流と前記電線の熱容量及び導体抵抗とを用いる前記電線の温度演算式において、前記熱容量に第１の擬似熱容量を代入することで設定され、
    　前記第２の疑似発熱温度演算式および前記第２の疑似放熱温度演算式は、前記電線の前記温度演算式において、前記熱容量に第２の擬似熱容量を代入することで設定され、
    　前記第１及び第２の疑似熱容量は互いに異なる。
  7. 請求項６に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記遮断制御部は、前記スイッチ部を遮断した後、前記第１の温度演算部、及び前記第２の温度演算部で推定される電線温度が周囲温度まで低下した場合に、前記スイッチ部を接続可能状態にする。
  8. 請求項６に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記第１の疑似熱容量は、前記第１の疑似発熱温度演算式及び第１の疑似放熱温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記電線を保護するヒューズの最低の電流・遮断時間特性と、最高の電流・遮断時間特性との間となるように、設定され、
    　前記第２の疑似熱容量は、前記第２の疑似発熱温度演算式及び第２の疑似放熱温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられ、前記電流が流れる電子スイッチの電流・遮断時間特性よりも低くなるように、設定される。
  9. 請求項６に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記電線の温度演算式は、
    　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１－ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　…（１）
    　Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ［－ｔ／（Ｃ・Ｒ）］｝　　　　…（２）
    であり、
    （１）式が発熱時の温度演算式であり、（２）式が放熱時の温度演算式であり、
    　Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１，Ｉ２は通電電流［Ａ］、ｒは電線導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］である。
  10. 請求項６に記載の負荷回路の保護装置であって、
    　前記第１の疑似熱容量は、前記電線の熱容量よりも小さい値であり、
    　前記第２の疑似熱容量は、前記第１の疑似熱容量よりも小さい値である。
  11. 請求項６に記載の負荷回路の保護装置であって、
    前記第１の許容温度は、前記第２の許容温度よりも低い。
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