WO2022107572A1 - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

給電制御装置（１１）は電線（Ｗ）を介した給電を制御する。第１電流出力回路（２１）は、電線（Ｗ）を介して流れる電線電流が大きい程、大きい電流を温度差回路（２４）に出力する。温度差回路（２４）は、電線（Ｗ）の電線温度と、電線（Ｗ）周辺の環境温度との温度差が大きい程、高い電圧を出力する。駆動回路（２８）は、温度差回路（２４）の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となった場合、電線電流の通流を遮断する。

Description

給電制御装置

　本開示は給電制御装置に関する。
　本出願は、２０２０年１１月１７日出願の日本出願第２０２０－１９１０９３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

　特許文献１には、電線を介した電源から負荷への給電を制御する車両用の給電制御装置が開示されている。この給電制御装置はマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を備える。マイコンは、電線を流れる電線電流に基づいて、電線の電線温度を算出する。マイコンが算出した電線温度が所定温度以上の温度となった場合、電線電流の通流が遮断される。これにより、電線温度が異常な温度に上昇することが防止される。

特開２００９－１３０９４４号公報

　本開示の一態様に係る給電制御装置は、電線を介した給電を制御する給電制御装置であって、電線を介して流れる電線電流が大きい程、大きい電流を出力する電流出力回路と、前記電流出力回路が出力した電流が入力され、前記電線の電線温度、及び、前記電線周辺の環境温度の温度差が大きい程、高い電圧を出力する温度差回路と、前記温度差回路の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となった場合に前記電線電流の通流を遮断する遮断部とを備える。

実施形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 第１電流出力回路の回路図である。 電線の熱回路図である。 温度差回路の第１例を示す回路図である。 給電制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。 給電制御装置の効果の説明図である。 温度差回路の第２例を示す回路図である。 温度差回路の第３例を示す回路図である。 実施形態２における給電制御装置の要部構成を示すブロック図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 給電制御処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態３における給電制御装置の要部構成を示すブロック図である。

［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１の給電制御装置では、マイコンが電線電流に基づいて電線温度を算出する必要がある。このため、処理能力が高い高価なマイコンを用いる必要がある。

　そこで、電線温度に関する算出を行うことなく、電線温度が異常な温度に上昇することを防止することができる給電制御装置を提供することを目的とする。

［本開示の効果］
　本開示によれば、電線温度に関する算出を行うことなく、電線温度が異常な温度に上昇することを防止することができる。

［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る給電制御装置は、電線を介した給電を制御する給電制御装置であって、電線を介して流れる電線電流が大きい程、大きい電流を出力する電流出力回路と、前記電流出力回路が出力した電流が入力され、前記電線の電線温度、及び、前記電線周辺の環境温度の温度差が大きい程、高い電圧を出力する温度差回路と、前記温度差回路の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となった場合に前記電線電流の通流を遮断する遮断部とを備える。

　上記一態様にあっては、温度差回路では、電流出力回路の出力電流が流れ、温度差に応じた電圧が出力される。このため、電線温度に関する算出は不要である。温度差回路の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となった場合、電線電流の通流を遮断する。このため、電線温度が異常な温度に上昇することが防止される。

（２）本開示の一態様に係る給電制御装置は、前記電線電流の電流経路に配置されるスイッチを備え、前記遮断部は、前記スイッチをオフに切替えることによって、前記電線電流の通流を遮断する。

　上記の態様にあっては、スイッチをオフに切替えることによって、電線電流の通流を遮断する。

（３）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記遮断部は、前記スイッチのスイッチ温度が温度閾値以上の温度となった場合に前記スイッチをオフに切替える。

　上記一態様にあっては、スイッチ温度が温度閾値以上の温度となった場合、スイッチがオフに切替えられる。これにより、スイッチ及び電線を介した電線電流の通流が遮断され、スイッチ温度が低下する。結果、スイッチ温度が異常な温度に上昇することが防止される。

（４）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記温度差回路はキャパシタを有し、前記電線が発熱した場合、前記キャパシタは充電され、前記電線が放熱した場合、前記キャパシタは放電し、前記キャパシタの両端間の電圧が高い程、前記温度差回路が出力する出力電圧は高い。

　上記の態様にあっては、電線が発熱した場合、キャパシタが充電される。電線が放熱した場合、キャパシタが放電する。電線の発熱量及び放熱量が一致した場合、キャパシタの両端間の電圧は一定値に維持される。結果、温度差回路の出力電圧も一定値に維持される。

（５）本開示の一態様に係る給電制御装置は、処理を実行する処理部を備え、前記処理部は、前記電線電流が通流している間に前記温度差回路の出力電圧を取得し、取得した出力電圧が前記電圧閾値以上であるか否かを判定し、前記遮断部は、前記処理部によって、前記出力電圧が前記電圧閾値以上であると判定した場合、前記電線電流の通流を遮断する。

　上記一態様にあっては、温度差回路の出力電圧が電圧閾値以上であるか否かの判定は、処理部によって行われる。

（６）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記遮断部は、前記電線電流が電流閾値以上の電流となった場合に前記電線電流の通流を遮断する。

　上記の態様にあっては、電線電流が電流閾値以上の電流となった場合、電線電流の通流が遮断される。このため、電線電流が電流閾値を超える値に上昇することが防止される。

（７）本開示の一態様に係る給電制御装置は、処理を実行する処理部を備え、前記処理部は、前記電線電流が通流している間に前記温度差回路の出力電圧を取得し、取得した出力電圧が第２の電圧閾値以下であるか否かを判定し、前記第２の電圧閾値は、前記電圧閾値未満である。

　上記一態様にあっては、第２の電圧閾値は、例えば、ゼロＶ、又は、ゼロＶに近い正値である。電線電流が通流を開始した場合、温度差回路の出力電圧は、即時に、第２の電圧閾値を超える。温度差回路の出力電圧が第２の電圧閾値以下であるか否かを判定することによって、温度差回路の異常を検知する。

（８）本開示の一態様に係る給電制御装置は、前記電流出力回路を介して流れる電流の第２の電流経路に配置されるダイオードを備える。

　上記の態様にあっては、ダイオードが設けられているため、温度差回路及び電流出力回路の順に電流が流れることはない。

［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
＜電源システムの構成＞
　図１は、実施形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は車両に搭載されている。電源システム１は、車両電源１０、給電制御装置１１及び負荷１２を備える。車両電源１０は、直流電源であり、例えばバッテリである。車両電源１０の正極及び負極それぞれは、ユーザによって、正極端子Ｂｐ及び負極端子Ｂｎに接続される。

　給電制御装置１１はメインスイッチ２０を有する。メインスイッチ２０はＮチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。メインスイッチ２０がオンである場合、メインスイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に小さい。このため、メインスイッチ２０のドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。メインスイッチ２０がオフである場合、メインスイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に大きい。このため、メインスイッチ２０のドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。

　メインスイッチ２０のドレイン及びソース間には、寄生ダイオード２０ｐが接続されている。寄生ダイオード２０ｐのカソード及びアノードそれぞれは、メインスイッチ２０のドレイン及びソースに接続されている。寄生ダイオード２０ｐは、メインスイッチ２０の内部で形成されるダイオードである。

　負極端子Ｂｎは接地されている。接地は、例えば、車両のボディへの接続によって実現される。正極端子Ｂｐは、メインスイッチ２０のドレインに接続されている。メインスイッチ２０のソースは電線Ｗの一端に接続されている。電線Ｗの他端は負荷１２の一端に接続されている。負荷１２の他端は接地されている。

　メインスイッチ２０がオンである場合、電流は、車両電源１０の正極から、メインスイッチ２０、電線Ｗ及び負荷１２の順に流れる。これにより、負荷１２に電力が供給される。メインスイッチ２０及び電線Ｗを介して電流が流れるので、電線Ｗを介して流れる電線電流の電流経路にメインスイッチ２０が配置されている。メインスイッチ２０がオフであるとき、メインスイッチ２０、電線Ｗ及び負荷１２を介して電流は流れない。このため、負荷１２に電力が供給されることはない。給電制御装置１１は、メインスイッチ２０をオン又はオフに切替えることによって、電線Ｗを介した負荷１２への給電を制御する。

　負荷１２は電気機器である。負荷１２に電力が供給された場合、負荷１２は作動する。負荷１２への給電が停止した場合、負荷１２は動作を停止する。

＜給電制御装置１１の構成＞
　給電制御装置１１は、メインスイッチ２０に加えて、第１電流出力回路２１、第２電流出力回路２２、逆流防止ダイオード２３、温度差回路２４、コンパレータ２５、直流電源２６、電流抵抗２７、駆動回路２８、スイッチ温度回路２９及びマイコン３０を有する。コンパレータ２５は、プラス端、マイナス端及び出力端を有する。

　メインスイッチ２０のドレイン、ソース及びゲートは、第１電流出力回路２１に各別に接続されている。メインスイッチ２０のドレイン、ソース及びゲートは、更に、第２電流出力回路２２に各別に接続されている。第１電流出力回路２１は、逆流防止ダイオード２３のアノードに接続されている。逆流防止ダイオード２３のカソードは温度差回路２４に接続されている。温度差回路２４は接地されている。温度差回路２４は、更に、コンパレータ２５のプラス端に接続されている。コンパレータ２５のマイナス端は、直流電源２６の正極に接続されている。直流電源２６の負極は接地さている。第２電流出力回路２２は、更に、電流抵抗２７の一端に接続されている。電流抵抗２７の他端は接地されている。

　メインスイッチ２０のゲートは駆動回路２８に接続されている。駆動回路２８は、更に、コンパレータ２５の出力端と、スイッチ温度回路２９と、マイコン３０とに接続されている。駆動回路２８は、更に、第２電流出力回路２２及び電流抵抗２７間の接続ノードに接続されている。

　メインスイッチ２０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧以上である場合、メインスイッチ２０はオンである。メインスイッチ２０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧未満である場合、メインスイッチ２０はオフである。基準電位が接地電位であるゲートの電圧を、以下ではゲート電圧と記載する。駆動回路２８は、ゲート電圧を一定の目標電圧に上昇させる。これにより、メインスイッチ２０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧以上の電圧に上昇する。結果、メインスイッチ２０はオンに切替わる。

　駆動回路２８はゲート電圧をゼロＶに低下させる。これにより、メインスイッチ２０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧がゼロＶに低下する。結果、メインスイッチ２０はオフに切替わる。
　以上のように、駆動回路２８は、ゲート電圧を調整することによって、メインスイッチ２０をオン又はオフに切替える。

　前述したように、駆動回路２８は、ゲート電圧を目標電圧に上昇させることによって、メインスイッチ２０をオンに切替える。前述したように、メインスイッチ２０がオンである場合、車両電源１０の正極から、電流がメインスイッチ２０、電線Ｗ及び負荷１２の順に流れる。駆動回路２８がゲート電圧を目標電圧に上昇させた場合、第１電流出力回路２１及び第２電流出力回路２２は作動する。

　第１電流出力回路２１は、メインスイッチ２０及び電線Ｗを介して流れる電線電流に比例する電流を引き込み、引き込んだ電流を出力する。第１電流出力回路２１の出力電流は、逆流防止ダイオード２３を介して温度差回路２４に入力される。従って、逆流防止ダイオード２３は第１電流出力回路２１を介して流れる電流の第２の電流経路に配置されている。第１電流出力回路２１が出力する電流は、（電線電流）／Ｋ１で表される。ここで、Ｋ１は、一定の所定値であり、例えば１０００である。従って、第１電流出力回路２１の出力電流は、電線電流が大きい程、大きい。

　温度差回路２４は、基準電位が接地電位である電圧をコンパレータ２５のプラス端に出力する。温度差回路２４の出力電圧は、電線Ｗの電線温度と、電線Ｗ周辺の環境度との温度差が大きい程、高い。直流電源２６は、例えば、レギュレータを有する。レギュレータは、基準電位が接地電位であるメインスイッチ２０のドレインの電圧を、一定の電圧閾値に降圧し、降圧した電圧をコンパレータ２５のマイナス端に出力する。

　コンパレータ２５は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値未満である場合、コンパレータ２５はローレベル電圧を駆動回路２８に出力する。コンパレータ２５は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上である場合、コンパレータ２５はハイレベル電圧を駆動回路２８に出力する。

　温度差回路２４の出力電圧は、電線Ｗの温度差が一定の温度差閾値以上である場合、電圧閾値以上であり、電線Ｗの温度差が温度差閾値未満である場合、電圧閾値未満である。従って、電線Ｗの温度差が温度差閾値未満である場合、コンパレータ２５はローレベル電圧を駆動回路２８に出力する。電線Ｗの温度差が温度差閾値以上である場合、コンパレータ２５はハイレベル電圧を駆動回路２８に出力する。電圧閾値はゼロＶを超えている。温度差閾値はゼロ度を超えている。

　前述したように、駆動回路２８は、ゲート電圧をゼロＶに低下させることによって、メインスイッチ２０をオフに切替える。メインスイッチ２０がオフである場合、メインスイッチ２０及び電線Ｗを介して電流が流れることはない。駆動回路２８がゲート電圧をゼロＶに低下させた場合、第１電流出力回路２１は動作を停止する。第１電流出力回路２１が動作を停止している場合、第１電流出力回路２１は電流を出力せず、温度差回路２４の出力電圧はゼロＶである。このため、コンパレータ２５はローレベル電圧を出力している。

　前述したように、駆動回路２８は、ゲート電圧を目標電圧に上昇させることによって、メインスイッチ２０をオンに切替える。駆動回路２８がゲート電圧を目標電圧に上昇させた場合、第１電流出力回路２１及び第２電流出力回路２２は作動する。

　第２電流出力回路２２は、第１電流出力回路２１と同様に、メインスイッチ２０及び電線Ｗを介して流れる電線電流に比例する電流を引き込み、引き込んだ電流を出力する。第２電流出力回路２２が出力した電流は電流抵抗２７を介して流れる。第２電流出力回路２２が出力する電流は、（電線電流）／Ｋ２で表される。ここで、Ｋ２は、一定の所定値であり、例えば１０００である。従って、第２電流出力回路２２が出力する電流は、電線電流が大きい程、大きい。

　駆動回路２８には、電流抵抗２７の両端間の電圧が出力される。電流抵抗２７の両端間の電圧は、（電流抵抗２７の抵抗値）・（電線電流）／Ｋ２で表される。電流抵抗２７の抵抗値は一定値であるので、電流抵抗２７の両端間の電圧は、電線電流を示す電線電流情報として機能する。

　スイッチ温度回路２９は、メインスイッチ２０の温度が大きい程、高い電圧を、メインスイッチ２０の温度を示すスイッチ温度情報として駆動回路２８に出力する。以下では、メインスイッチ２０の温度をスイッチ温度と記載する。

　スイッチ温度回路２９は、例えば、以下のように構成される。スイッチ温度回路２９では、レギュレータが、基準電位が接地電位であるメインスイッチ２０のドレインの電圧を降圧することによって、一定電圧を生成し、生成した一定電圧を出力する。レギュレータが出力した一定電圧は、サーミスタ及び抵抗によって分圧され、分圧された電圧がスイッチ温度情報として駆動回路２８に出力される。分圧された電圧は、サーミスタ及び抵抗の抵抗値に応じて変動する。サーミスタの抵抗値は、サーミスタの温度に応じて変動する。サーミスタはメインスイッチ２０近傍に配置されている。従って、サーミスタの温度は、スイッチ温度が上昇した場合に上昇する。抵抗の抵抗値は一定である。このため、サーミスタ及び抵抗によって分圧された電圧は、スイッチ温度に応じて変動し、スイッチ温度情報として機能する。

　温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値未満であり、電線電流が一定の電流閾値未満であり、かつ、スイッチ温度が一定の温度閾値未満である給電制御装置１１の状態を通常状態と記載する。温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上であるか、電線電流が電流閾値以上であるか、又は、スイッチ温度が温度閾値以上である給電制御装置１１の状態を異常状態と記載する。温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値未満であるか否かは、コンパレータ２５の出力電圧がローレベル電圧であるか否かに基づいて判定される。

　マイコン３０は、ハイレベル電圧又はローレベル電圧を駆動回路２８に出力している。マイコン３０は、負荷１２を作動させる場合、出力電圧をハイレベル電圧に切替える。給電制御装置１１の状態が通常状態である場合において、マイコン３０が出力電圧をハイレベル電圧に切替えたとき、駆動回路２８はメインスイッチ２０をオンに切替える。これにより、負荷１２に電力が供給される。結果、負荷１２は作動する。

　マイコン３０は、負荷１２の動作を停止させる場合、出力電圧をローレベル電圧に切替える。マイコン３０が出力電圧をローレベル電圧に切替えた場合、駆動回路２８はメインスイッチ２０をオフに切替える。これにより、負荷１２への給電が停止する。結果、負荷１２は動作を停止する。

　駆動回路２８は、メインスイッチ２０がオンである場合において、給電制御装置１１の状態が異常状態になったとき、マイコン３０の出力電圧に無関係にメインスイッチ２０をオフに切替える。従って、駆動回路２８は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となった場合、メインスイッチ２０をオフに切替える。駆動回路２８は、電線電流が電流閾値以上の電流となった場合、メインスイッチ２０をオフに切替える。駆動回路２８は、スイッチ温度が温度閾値以上の温度となった場合、メインスイッチ２０をオフに切替える。メインスイッチ２０がオフに切替わった場合、電線電流の通流は遮断される。駆動回路２８は遮断部として機能する。

　メインスイッチ２０がオフに切替わった場合、電線Ｗ及びメインスイッチ２０それぞれは、発熱を停止し、放熱のみを行う。これにより、電線Ｗの電線温度と、メインスイッチ２０のスイッチ温度とは低下する。
　以上のことから、電線温度及びスイッチ温度が異常な温度に上昇することが防止される。また、電線電流が電流閾値を超える値に上昇することが防止される。

＜第１電流出力回路２１の構成＞
　図２は第１電流出力回路２１の回路図である。第１電流出力回路２１は、サブスイッチ４０、トランジスタ４１及び差動増幅器４２を有する。サブスイッチ４０はＮチャネル型のＦＥＴである。サブスイッチ４０のドレイン及びソース間に寄生ダイオード４０ｐが接続されている。寄生ダイオード４０ｐのカソード及びアノードそれぞれは、サブスイッチ４０のドレイン及びソースに接続されている。寄生ダイオード４０ｐはサブスイッチ４０の内部に形成されている。トランジスタ４１はＰチャネル型のＦＥＴである。トランジスタ４１のソース及びドレイン間に寄生ダイオード４１ｐが接続されている。寄生ダイオード４１ｐのカソード及びアノードそれぞれは、トランジスタ４１のソース及びドレインに接続されている。寄生ダイオード４１ｐはトランジスタ４１の内部に形成されている。差動増幅器４２は、プラス端、マイナス端及び出力端を有する。

　サブスイッチ４０のドレイン及びゲートそれぞれは、メインスイッチ２０のドレイン及びゲートに接続されている。サブスイッチ４０のソースは、トランジスタ４１のソースに接続されている。トランジスタ４１のドレインは逆流防止ダイオード２３のアノードに接続されている。トランジスタ４１のドレイン及びゲートそれぞれは、差動増幅器４２のマイナス端及び出力端に接続されている。差動増幅器４２のプラス端はメインスイッチ２０のソースに接続されている。

　サブスイッチ４０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧以上である場合、サブスイッチ４０はオンである。サブスイッチ４０がオンである場合、サブスイッチ４０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に小さい。このため、サブスイッチ４０のドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。サブスイッチ４０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧未満である場合、サブスイッチ４０はオフである。サブスイッチ４０がオフである場合、サブスイッチ４０のドレイン及びソース間の抵抗値は十分に大きい。このため、サブスイッチ４０のドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。

　前述したように、駆動回路２８は、メインスイッチ２０のゲート電圧を目標電圧に上昇させることによって、メインスイッチ２０をオンに切替える。駆動回路２８がゲート電圧を目標電圧に上昇させた場合、サブスイッチ４０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧以上であり、サブスイッチ４０はオンである。サブスイッチ４０がオンである場合、サブスイッチ４０のドレイン、サブスイッチ４０のソース、トランジスタ４１のソース、トランジスタ４１のドレイン、逆流防止ダイオード２３及び温度差回路２４の順に電流が流れる。

　前述したように、駆動回路２８は、メインスイッチ２０のゲート電圧をゼロＶに低下させることによって、メインスイッチ２０をオフに切替える。駆動回路２８がゲート電圧をゼロＶに低下させた場合、サブスイッチ４０において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧が一定電圧未満であり、サブスイッチ４０はオフである。サブスイッチ４０がオフに切替わった場合、サブスイッチ４０及びトランジスタ４１を介した電流の通流が遮断される。

　以上のように、駆動回路２８は、メインスイッチ２０をオンに切替える場合、サブスイッチ４０をオンに切替える。駆動回路２８は、メインスイッチ２０をオフに切替える場合、サブスイッチ４０をオフに切替える。サブスイッチ４０がオンである場合、第１電流出力回路２１は、作動し、電流を出力する。サブスイッチ４０がオフである場合、第１電流出力回路２１は、動作を停止し、電流を出力することはない。

　トランジスタ４１では、電流はソース及びドレインの順に流れる。トランジスタ４１において、基準電位がソースの電位であるゲートの電圧を調整電圧と記載する。トランジスタ４１のソース及びドレイン間の抵抗値は、調整電圧が高い程、大きい。差動増幅器４２は、基準電位はサブスイッチ４０のソースの電位であるメインスイッチ２０のソースの電圧を増幅し、増幅した電圧をトランジスタ４１のゲートに出力する。以下では、基準電位はサブスイッチ４０のソースの電位であるメインスイッチ２０のソースの電圧をソース差分電圧と記載する。

　ソース差分電圧が高い程、差動増幅器４２の出力電圧は高い。差動増幅器４２の出力電圧が高い程、トランジスタ４１の調整電圧は高い。前述したように、調整電圧が高い程、トランジスタ４１のソース及びドレイン間の抵抗値が大きい。従って、差動増幅器４２は、ソース差分電圧が高い程、トランジスタ４１のソース及びドレイン間の抵抗値を大きい値に調整する。

　メインスイッチ２０のソースの電圧がサブスイッチ４０のソース電圧よりも低下した場合、ソース差分電圧は低下する。この場合、差動増幅器４２は、トランジスタ４１のソース及びドレイン間の抵抗値を低下させる。これにより、サブスイッチ４０のドレイン及びソースを介して流れる電流は上昇する。結果、トランジスタ４１において生じる電圧降下の幅が上昇し、サブスイッチ４０のソースの電圧が低下する。

　メインスイッチ２０のソースの電圧がサブスイッチ４０のソース電圧よりも上昇した場合、ソース差分電圧は上昇する。この場合、差動増幅器４２は、トランジスタ４１のソース及びドレイン間の抵抗値を上昇させる。これにより、サブスイッチ４０のドレイン及びソースを介して流れる電流は低下する。結果、トランジスタ４１において生じる電圧降下の幅が低下し、サブスイッチ４０のソースの電圧が上昇する。
　以上のように、差動増幅器４２は、メインスイッチ２０のソースの電圧がサブスイッチ４０のソースの電圧に一致するように、トランジスタ４１のソース及びドレイン間の抵抗値を調整する。

　メインスイッチ２０がオンである場合におけるメインスイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値をＲｍと記載する。サブスイッチ４０がオンである場合におけるサブスイッチ４０のドレイン及びソース間の抵抗値をＲｓと記載する。電線電流をＩｈと記載する。第１電流出力回路２１の出力電流をＩｓと記載する。車両電源１０の両端間の電圧をＶｈと記載する。

　基準電位が接地電位であるメインスイッチ２０のソースの電圧は、Ｖｈ－（Ｒｍ・Ｉｈ）で表される。「・」は積を表す。基準電位が接地電位であるサブスイッチ４０のソースの電圧は、Ｖｈ－（Ｒｓ・Ｉｓ）で表される。差動増幅器４２は、メインスイッチ２０のソースの電圧を、サブスイッチ４０のソースの電圧に一致させるので、下記式が成り立つ。
　Ｖｈ－（Ｒｍ・Ｉｈ）＝Ｖｈ－（Ｒｓ・Ｉｓ）
　この式を展開することによって、電線電流Ｉｈは下記式で表される。
　Ｉｈ＝（Ｒｓ／Ｒｍ）・Ｉｓ

　前述した所定値Ｋ１はＲｓ／Ｒｍで表される。第１電流出力回路２１の出力電流Ｉｓは下記式で表される。
　Ｉｓ＝Ｉｈ／Ｋ１
　所定値Ｋ１は、前述したように、一定値であり、例えば１０００である。メインスイッチ２０の抵抗値Ｒｍは、メインスイッチ２０のスイッチ温度に応じて変動する。しかしながら、所定値Ｋ１は、スイッチ温度に無関係に一定値に維持される。

　メインスイッチ２０の抵抗値Ｒｍは、メインスイッチ２０の温度度が高い程、大きい。サブスイッチ４０の抵抗値Ｒｓは、サブスイッチ４０の温度に応じて変動する。サブスイッチ４０の抵抗値Ｒｓは、サブスイッチ４０の温度差が高い程、大きい。サブスイッチ４０はメインスイッチ２０の近傍に配置されている。このため、メインスイッチ２０の温度が上昇した場合、サブスイッチ４０の温度も上昇する。結果、メインスイッチ２０の温度が上昇したことによって、抵抗値Ｒｍが上昇した場合、抵抗値Ｒｓも上昇する。従って、Ｋ１は、メインスイッチ２０の温度によって変動することはなく、一定値に維持される。

　第１電流出力回路２１の出力電流Ｉｓは、電線電流Ｉｈよりも十分に小さい。このため、サブスイッチ４０及びトランジスタ４１として、ドレイン及びソースを介して流れる電流の許容量が小さいＦＥＴが用いられる。この場合、寄生ダイオード４０ｐ，４１ｐを介して流れる電流の許容量も小さい。

　ユーザが、誤って、車両電源１０の正極及び負極それぞれを負極端子Ｂｎ及び正極端子Ｂｐに接続した場合において、逆流防止ダイオード２３が設けられていないとき、電流は、寄生ダイオード４０ｐ，４１ｐを介して大きい電流が流れる可能性がある。しかしながら、給電制御装置１１では、逆流防止ダイオード２３が設けられている。このため、車両電源１０の正極及び負極それぞれが負極端子Ｂｎ及び正極端子Ｂｐに接続された場合であっても、温度差回路２４及び第１電流出力回路２１の順に電流が流れることはない。結果、寄生ダイオード４０ｐ，４１ｐを介して流れることはない。

＜第２電流出力回路２２の構成＞
　第２電流出力回路２２は、第１電流出力回路２１と同様に構成されている。第２電流出力回路２２のトランジスタ４１のドレインは電流抵抗２７の一端に接続されている。第２電流出力回路２２の出力電流は、Ｉｈ／Ｋ２で表される。第２電流出力回路２２のサブスイッチ４０もメインスイッチ２０の近傍に配置されている。このため、所定値Ｋ２は、所定値Ｋ１と同様に、メインスイッチ２０のスイッチ温度に無関係に一定値に維持される。

＜電線Ｗの熱回路＞
　図３は電線Ｗの熱回路図である。温度差回路２４は、電流が、電線Ｗの熱回路の熱と同様の通流（伝導）を行う回路である。そこで、まず、電線Ｗの熱回路を説明する。図３の下側には、電線Ｗの断面が示されている。図３の下側に示されているように、電線Ｗでは、電流が流れる棒状の導電体５０の外面が絶縁体５１によって覆われている。図３の上側に示す熱回路は、電線Ｗが導電体５０及び絶縁体５１を有する場合の熱回路である。電線電流は導電体５０を介して流れる。電線電流が流れた場合、導電体５０から熱が発生する。

　電線Ｗの熱回路は、熱源６０、第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２を有する。第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２それぞれは熱源６０に並列に接続されている。熱源６０は、第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２の一端に向けて、熱を出力する。第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２の一端の温度は、電線Ｗの電線温度である。第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２の他端の温度は、電線Ｗ周辺の環境温度である。

　熱源６０で発生した熱の一部は、第１熱抵抗６１を介して電線Ｗの外部に放出される。熱源６０で発生した熱の残りは、第１熱容量６２に蓄えられる。第１熱容量６２に蓄えられた熱は、第１熱抵抗６１を介して電線Ｗの外部に放出される。熱源６０の両端間の差が、電線温度と環境温度との温度差である。図３の例では、第１熱抵抗６１は絶縁体５１の熱抵抗である。

　熱源６０が出力する熱の熱量をＪｗと記載する。第１熱抵抗６１の抵抗値をＲｔと記載する。第１熱容量６２の容量値をＣｔと記載する。電線温度、環境温度及び温度差それぞれを、Ｔｗ、Ｔａ及びΔＴと記載する。電線Ｗの抵抗値をＲｗと記載する。前述したように、電線電流はＩｈで表される。

　電線Ｗにおいて熱が発生している場合、温度差ΔＴは、下記の（１）式で表される。
　ΔＴ＝Ｊｗ・Ｒｔ・｛１－ｅｘｐ（－ｔ／（Ｃｔ・Ｒｔ））｝・・・（１）
　ここで、ｔは、電線Ｗが発熱している期間、即ち、電線Ｗを介して電流が通流している通電期間である。また、熱量Ｊｗは、下記の（２）式で表される。
　Ｊｗ＝Ｉｈ² ・Ｒｗ・・・（２）
　熱量Ｊｗは電線電流Ｉｈに応じて変動する。

　温度差閾値をΔＴｔｈと記載する。温度差ΔＴが温度差閾値ΔＴｔｈである場合における電線電流ＩｈをＩｆと記載する。
　（１）式及び（２）式を用いて、電線電流Ｉｆは下記の（３）式で表される。

 

＜温度差回路２４の構成＞
　図４は温度差回路２４の第１例を示す回路図である。第１例では、温度差回路２４は、第１抵抗７０、第２抵抗７１及び第１キャパシタ７２を有する。第１抵抗７０の一端は、逆流防止ダイオード２３のカソードに接続されている。第１抵抗７０の他端は接地されている。第１抵抗７０の一端は、第２抵抗７１の一端に接続されている。第２抵抗７１の他端は第１キャパシタ７２の一端に接続されている。第１キャパシタ７２の他端は接地されている。第１キャパシタ７２の一端は、コンパレータ２５のプラス端に接続されている。

　第１電流出力回路２１の出力電流の一部は、第１抵抗７０を介して流れる。第１電流出力回路２１の出力電流の残りは、第２抵抗７１を介して第１キャパシタ７２に流れ込む。これにより、第１キャパシタ７２に電力が蓄えられる。第１キャパシタ７２に電力が蓄えられている場合、第１キャパシタ７２の一端から、電流が第２抵抗７１及び第１抵抗７０の順に流れ、第１キャパシタ７２は放電する。
　以上のように、温度差回路２４における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似している。温度差回路２４の第１例は、図３の上側に示す熱回路に対応する。

　第１キャパシタ７２の両端間の電圧が、温度差回路２４の出力電圧として、コンパレータ２５のプラス端に出力される。直流電源２６の両端間の電圧、即ち、電圧閾値をＶｔｈと記載する。前述したように、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合、コンパレータ２５はローレベル電圧を駆動回路２８に出力する。温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合、コンパレータ２５はハイレベル電圧を駆動回路２８に出力する。

　第１キャパシタ７２の両端間の電圧をＶｄと記載する。第１抵抗７０及び第２抵抗７１それぞれの抵抗値をＲ１及びＲ２と記載する。第１キャパシタ７２の容量値をＣ１と記載する。電線Ｗを介して電流が流れている場合、即ち、電線Ｗにおいて熱が発生している場合、第１キャパシタ７２の両端間の電圧Ｖｄは、下記の（４）式で表される。ここで、ｔは、前述した通電期間である。

 

　第１キャパシタ７２の両端間の電圧Ｖｄが電圧閾値Ｖｔｈである場合における電線電流ＩｈをＩｒと記載する。Ｉｒは下記の（５）式で表される。

 

　定数の決定方法を説明する。電線Ｗの抵抗値Ｒｗ及び第１熱容量６２の容量値Ｃｔは、電線Ｗの構造に応じて予め決定されている。温度差閾値ΔＴｔｈを、電線Ｗ周辺の環境温度が最大値であっても電線Ｗが発煙しない値に設定する。例えば、環境温度の最大値が８０度であると仮定する。電線温度が１００度である場合に電線Ｗにおける発熱を停止する構成では、温度差閾値ΔＴｔｈは２０度に設定される。

　（３）式及び（５）式に基づいて、任意の通電期間tに関してＩｒがＩｆと実質的に一致するように、所定値Ｋ１、電圧閾値Ｖｔｈ、抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定する。具体的には、任意の通電期間ｔに関して、下記の（６）式及び（７）式が実質的に満たされるように、所定値Ｋ１、電圧閾値Ｖｔｈ、抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定する。

 

　なお、（７）式の左辺では平方根が用いられている。（７）式の右辺では平方根が用いられていない。このため、全ての通電期間ｔに関して、（７）式を満たす抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定することは不可能である。このため、（７）式に任意の通電期間ｔに対応する左辺及び右辺の値が、予め設定されている一定の設定値以下となるように、抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び容量値Ｃ１を決定する。（６）式に関しては、左辺及び右辺の値が一致するように、所定値Ｋ１、電圧閾値Ｖｔｈ及び抵抗値Ｒ１を決定する。

　以上のように、温度差回路２４の複数の定数が決定された場合、温度差回路２４における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似する。電線Ｗの熱回路において、電線Ｗが発熱した場合、第１熱容量６２に熱が蓄えられる。このとき、温度差回路２４では、第１キャパシタ７２が充電される。電線Ｗの熱回路において、第１熱容量６２から電線Ｗの外部に熱が放出される。これにより、電線Ｗは放熱する。電線Ｗから発生した熱の熱量と第１熱容量６２が放出した熱の熱量とが一致している場合、第１熱容量６２に蓄えられている熱の熱量は一定値に維持される。このとき、第１キャパシタ７２の両端間の電圧も一定値に維持される。電線Ｗが放熱した場合、第１キャパシタ７２は放電する。第１キャパシタ７２の両端間の電圧が高い程、温度差回路２４の出力電圧は高い。

＜給電制御装置１１の動作例＞
　図５は給電制御装置１１の動作例を示すタイミングチャートである。図５には、メインスイッチ２０の状態の推移と、温度差の推移と、温度差回路２４の出力電圧の推移とが示されている。各推移の横軸には時間が示されている。図５に示すように、駆動回路２８がメインスイッチ２０をオンに切替えた場合、電線電流は電線Ｗを介して流れ、電線温度と環境温度との温度差は上昇する。温度差が上昇した場合、温度差回路２４の出力電圧も上昇する。

　電線Ｗから発生した熱の熱量と、電線Ｗが放出した熱の熱量とが一致した場合、温度差は、温度差閾値ΔＴｔｈ未満の値で安定する。温度差が温度差閾値ΔＴｔｈ未満の値で安定した場合、温度差回路２４の出力電圧は、電圧閾値Ｖｔｈ未満の値で安定する。

　駆動回路２８がメインスイッチ２０をオフに切替えた場合、電線電流の通流が停止するので、電線Ｗは発熱を停止する。電線Ｗが発熱を停止した場合、電線Ｗは放熱のみを行う。結果、温度差は低下する。温度差が低下した場合、温度差回路２４の出力電圧も低下する。温度差がゼロ度となった場合、温度差回路２４の出力電圧はゼロＶに低下する。

　前述したように、駆動回路２８がメインスイッチ２０をオンに切替えてから、一定時間が経過した場合、温度差は温度差閾値ΔＴｔｈ未満の値で安定する。ここで、電線電流が上昇して温度差が上昇し始めたと仮定する。この場合、電線電流が上昇するので、温度差閾値も上昇し始める。温度差が温度差閾値ΔＴｔｈに到達した場合、温度差回路２４の出力電圧は電圧閾値Ｖｔｈに到達する。温度差回路２４の出力電圧は電圧閾値Ｖｔｈに到達した場合、コンパレータ２５はハイレベル電圧を出力する。コンパレータ２５の出力電圧がハイレベル電圧に切替わった場合、駆動回路２８は、マイコン３０の出力電圧に無関係にメインスイッチ２０をオフに切替え、メインスイッチ２０のオフを維持する。

　メインスイッチ２０がオフに切替わった場合、前述したように、温度差、即ち、電線温度は低下する。温度差が低下した場合、温度差回路２４の出力電圧も低下する。駆動回路２８は、所定条件が満たされた場合、メインスイッチ２０のオフの維持を解除する。所定条件は、例えば、マイコン３０の出力電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わることである。

＜給電制御装置１１の効果＞
　図６は給電制御装置１１の効果の説明図である。図６では、発煙特性、スイッチ遮断特性及び温度差遮断特性それぞれが細い実線、一点鎖線及び太い実線で示されている。発煙特性では、種々の電線電流に関して、電線電流の通流が開始されてから電線Ｗが発煙するまでの通電期間が示されている。スイッチ遮断特性では、種々の電線電流に関して、電線電流の通流が開始されてからスイッチ温度が温度閾値に到達するまでの通電期間が示されている。温度差遮断特性では、種々の電線電流に関して、電線電流の通流が開始されてから温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値に到達するまでの通電期間が示されている。

　図６において、電線電流がＩａである場合においては、通電期間がＴ１となったとき、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値に到達する。同様の場合において、通電期間がＴ２となったとき、スイッチ温度が温度閾値に到達する。同様の場合において、通電期間がＴ３となったとき、電線Ｗが発煙する。通電期間Ｔ１，Ｔ２それぞれは、通電期間Ｔ３よりも短い。このため、電線電流がＩａである場合においては、電線Ｗが発煙する前にメインスイッチ２０がオフに切替わり、電線電流の通流が遮断される。

　前述したように、電線電流情報が示す電線電流が電流閾値以上の値となった場合、駆動回路２８は、マイコン３０の出力電圧に無関係にメインスイッチ２０をオフに切替える。図６では、電流閾値をＩｔｈと記載している。電線電流が電流閾値Ｉｔｈ以上となった場合、駆動回路２８は、通電期間に無関係にメインスイッチ２０をオフに切替え、電線電流の通流を遮断する。

　発煙特性及びスイッチ遮断特性を比較する。電線電流が大きい場合、図６に示すように、電線Ｗが発煙する前に、スイッチ温度が温度閾値に到達する。このため、電線Ｗが発煙する前にメインスイッチ２０がオフに切替わる。しかしながら、電線電流が小さい場合、スイッチ温度が温度閾値に到達する前に電線Ｗが発煙する。このため、温度差に基づく遮断を行わない構成では、電線電流が小さい場合、電線温度が異常な温度に上昇する。

　しかしながら、電線電流が小さい場合、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値に到達するので、電線Ｗが発煙する前にメインスイッチ２０がオフに切替わる。結果、任意の電線電流に関して、駆動回路２８は、電線Ｗが発煙する前にメインスイッチ２０がオフに切替える。結果、電線温度が異常な温度に上昇することが防止される。

　以上のように、温度差回路２４では、第１電流出力回路２１の出力電流が流れ、電線温度及び環境温度の温度差に応じた電圧が出力される。このため、電線温度に関する算出が不要である。
　電線Ｗの構造が図３の下側に示す構造とは異なる場合、電線Ｗの熱回路は図３の上側に示す構造とは異なる。温度差回路２４の構成は、電線Ｗの熱回路に応じて変更される。以下では、温度差回路２４の他例を説明する。

＜温度差回路２４の第２例＞
　図７は、温度差回路２４の第２例を示す回路図である。図７の上側には、電線Ｗの熱回路が示されている。図７の下側には、電線Ｗの熱回路に対応する温度差回路２４が示されている。

　図７の上側には、多段のカウアーモデルが示されている。図７の上側に示すように、第２例では、電線Ｗの熱回路は、熱源６０、第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２に加えて、Ｎ個の第２熱抵抗６３及びＮ個の第２熱容量６４を有する。第２熱抵抗６３及び第２熱容量６４によって構成されるＮ個の熱ＲＣ回路が第１熱容量６２及び第１熱抵抗６１間に配置されている。Ｎは自然数である。第１熱容量６２の一端は、Ｎ個の第２熱抵抗６３を介して第１熱抵抗６１の一端に接続されている。各第２熱抵抗６３において、第１熱抵抗６１側の一端に第２熱容量６４の一端が接続されている。第１熱抵抗６１及びＮ個の第２熱容量６４の他端は第１熱容量６２の他端に接続されている。

　電線Ｗが発熱した場合、第１熱容量６２及びＮ個の第２熱容量６４に熱が蓄えられる。第１熱容量６２及びＮ個の第２熱容量６４それぞれは、第１熱抵抗６１を介して電線Ｗの外部に放熱する。これにより、電線Ｗが放熱する。電線温度Ｔｗ及び環境温度Ｔａの温度差ΔＴは、熱源６０の両端間の温度差である。

　多段のカウアーモデルに対応する温度差回路２４は、第１抵抗７０、第２抵抗７１及び第１キャパシタ７２に加えて、Ｎ個の第３抵抗７３、第４抵抗７４及びＮ個の第２キャパシタ７５を有する。第３抵抗７３及び第２キャパシタ７５によって構成されるＮ個のＲＣ回路が第１キャパシタ７２及び第４抵抗７４間に配置されている。第１キャパシタ７２の一端は、Ｎ個の第３抵抗７３を介して第４抵抗７４の一端に接続されている。各第３抵抗７３において、第４抵抗７４側の一端に第２キャパシタ７５の一端が接続されている。Ｎ個の第２キャパシタ７５及び第４抵抗の他端は接地されている。コンパレータ２５には、第１キャパシタ７２の両端間の電圧が出力される。

　第１電流出力回路２１の出力電流は複数の電流に分流される。第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５それぞれに電流が流れる。結果、第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５は充電される。第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５それぞれに電力が蓄えられている場合、第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５それぞれは、第４抵抗７４を介して放電する。

　以上のように、温度差回路２４における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似している。このため、温度差回路２４の第２例に関しても、電線電流Ｉｆ，Ｉｒを表す２つの式を作成する。前述したように、電線電流Ｉｆは、温度差ΔＴが温度差閾値ΔＴｔｈである場合における電線電流Ｉｈである。電線電流Ｉｒは、第１キャパシタ７２の両端間の電圧Ｖｄが電圧閾値Ｖｔｈである場合における電線電流Ｉｈである。任意の通電期間tに関してＩｒがＩｆと実質的に一致するように、複数の定数を決定する。

　以上のように、温度差回路２４の複数の定数が決定された場合、温度差回路２４における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似する。前述したように、電線Ｗの熱回路において、電線Ｗが発熱した場合、第１熱容量６２及びＮ個の第２熱容量６４に熱が蓄えられる。このとき、温度差回路２４では、第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５は充電される。

　電線Ｗの熱回路において、第１熱容量６２及びＮ個の第２熱容量６４から電線Ｗの外部に熱が放出される。これにより、電線Ｗは放熱する。電線Ｗが放熱した場合、第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５は放電する。電線Ｗから発生した熱の熱量と、第１熱容量６２及びＮ個の第２熱容量６４が放出した熱の熱量が一致している場合、第１熱容量６２及びＮ個の第２熱容量６４に蓄えられている熱の熱量は一定値に維持される。このとき、第１キャパシタ７２及びＮ個の第２キャパシタ７５の両端間の電圧も一定値に維持される。第１キャパシタ７２の両端間の電圧が高い程、温度差回路２４の出力電圧は高い。

＜温度差回路２４の第３例＞
　図８は、温度差回路２４の第３例を示す回路図である。図８の左側には、電線Ｗの熱回路が示されている。図８の右側には、電線Ｗの熱回路に対応する温度差回路２４が示されている。

　図８の左側には、フォスターモデルが示されている。図８の左側に示すように、第３例では、電線Ｗの熱回路は、熱源６０、第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２に加えて、Ｎ個の第３熱抵抗６５及びＮ個の第３熱容量６６を有する。第１熱抵抗６１に第１熱容量６２が並列に接続されている。第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２間の一方の接続ノードは熱源６０の一端に接続されている。熱源６０の他端の温度は環境温度である。第３熱抵抗６５に第３熱容量６６が並列に接続されているＮ個の熱ＲＣ回路は直列に接続されている。直列回路の一端は、第１熱抵抗６１及び第１熱容量６２間の他方の接続ノードに接続されている。直列回路の他端の温度は環境温度である。

　電線Ｗが発熱した場合、第１熱容量６２及びＮ個の第３熱容量６６に熱が蓄えられる。第１熱容量６２は、第１熱抵抗６１を介して放熱する。各熱ＲＣ回路では、第３熱容量６６は第３熱抵抗６５を介して放熱する。電線温度Ｔｗ及び環境温度Ｔａの温度差ΔＴは、熱源６０の両端間の温度差である。

　多段のフォスターモデルに対応する温度差回路２４は、第１抵抗７０及び第１キャパシタ７２に加えて、Ｎ個の第５抵抗７６及びＮ個の第３キャパシタ７７を有する。第１抵抗７０に第１キャパシタ７２が並列に接続されている。第１抵抗７０及び第１キャパシタ７２間の一方の接続ノードは、逆流防止ダイオード２３のカソードと、コンパレータ２５のプラス端とに接続されている。第５抵抗７６に第３キャパシタ７７が並列に接続されているＮ個のＲＣ回路は直列に接続されている。直列回路の一端は、第１抵抗７０及び第１キャパシタ７２間の他方の接続ノードに接続されている。直列回路の他端は接地されている。

　第１電流出力回路２１の出力電流が温度差回路２４に入力された場合、第１キャパシタ７２及びＮ個の第３キャパシタ７７それぞれに電流が流れる。結果、第１キャパシタ７２及びＮ個の第３キャパシタ７７は充電される。第１キャパシタ７２に電力が蓄えられている場合、第１キャパシタ７２は第１抵抗７０を介して放電する。各ＲＣ回路において、第３キャパシタ７７に電力が蓄えられている場合、第３キャパシタ７７は第５抵抗７６を介して放電する。

　以上のように、温度差回路２４における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似している。このため、温度差回路２４の第３例に関しても、電線電流Ｉｆ，Ｉｒを表す２つの式を作成する。前述したように、電線電流Ｉｆは、温度差ΔＴが温度差閾値ΔＴｔｈである場合における電線電流Ｉｈである。電線電流Ｉｒは、第１キャパシタ７２の両端間の電圧Ｖｄが電圧閾値Ｖｔｈである場合における電線電流Ｉｈである。任意の通電期間tに関してＩｒがＩｆと実質的に一致するように、複数の定数を決定する。

　以上のように、温度差回路２４の複数の定数が決定された場合、温度差回路２４における電流の通流は、電線Ｗの熱回路における熱の伝導と類似する。前述したように、電線Ｗの熱回路において、電線Ｗが発熱した場合、第１熱容量６２及びＮ個の第３熱容量６６に熱が蓄えられる。このとき、温度差回路２４では、第１キャパシタ７２及びＮ個の第３キャパシタ７７は充電される。

　電線Ｗの熱回路において、第１熱容量６２は第１熱抵抗６１を介して放熱する。各熱ＲＣ回路では、第３熱容量６６は第３熱抵抗６５を介して放熱する。これにより、電線Ｗは放熱する。電線Ｗが放熱した場合、第１キャパシタ７２は第１抵抗７０を介して放電する。各ＲＣ回路では、第３キャパシタ７７が第５抵抗７６を介して放電する。電線Ｗから発生した熱の熱量と、第１熱容量６２及びＮ個の第３熱容量６６が放出した熱の熱量が一致している場合、第１熱容量６２及びＮ個の第３熱容量６６に蓄えられている熱の熱量は一定値に維持される。このとき、第１キャパシタ７２及びＮ個の第３キャパシタ７７の両端間の電圧も一定値に維持される。第１キャパシタ７２の両端間の電圧が高い程、温度差回路２４の出力電圧は高い。

（実施形態２）
　実施形態１においては、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上であるか否かの判定は、コンパレータ２５によって行われている。しかしながら、この判定を行う構成部はコンパレータ２５に限定されない。
　以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜給電制御装置１１の構成＞
　図９は、実施形態２における給電制御装置１１の要部構成を示すブロック図である。実施形態２における給電制御装置１１は、実施形態１における給電制御装置１１が有する構成部の中で、コンパレータ２５及び直流電源２６を除く他の構成を有する。実施形態２における給電制御装置１１では、温度差回路２４は、コンパレータ２５の代わりに、マイコン３０に接続されている。

　駆動回路２８は、電線電流が電流閾値未満であり、かつ、スイッチ温度が温度閾値未満である場合、マイコン３０の出力電圧に応じてメインスイッチ２０をオン又はオフに切替える。温度差回路２４は電圧をマイコン３０に出力する。

　マイコン３０は、負荷１２を作動させる場合、出力電圧をハイレベル電圧に切替える。マイコン３０は、負荷１２の動作を停止させる場合、出力電圧をローレベル電圧に切替える。マイコン３０は、駆動回路２８にハイレベル電圧を出力している状態で、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となったか否かを判定する。マイコン３０は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となったと判定した場合、駆動回路２８に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。これにより、駆動回路２８は、メインスイッチ２０をオフに切り替える。

　駆動回路２８は、メインスイッチ２０がオンである状態で、電線電流が電流閾値以上の電流となったか、又は、スイッチ温度が温度閾値以上の温度となった場合、マイコン３０の出力電圧に無関係にメインスイッチ２０をオフに切替える。

＜マイコン３０の構成＞
　図１０はマイコン３０の要部構成を示すブロック図である。マイコン３０は、出力部８０、Ａ／Ｄ変換部８１、報知部８２、記憶部８３及び制御部８４を有する。これらは内部バス８５に接続されている。出力部８０は、更に、駆動回路２８に接続されている。Ａ／Ｄ変換部８１は温度差回路２４に接続されている。

　出力部８０は駆動回路２８にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。出力部８０は、制御部８４の指示に従って、駆動回路２８に出力している電圧をハイレベル電圧又はローレベル電圧に切替える。
　Ａ／Ｄ変換部８１には、温度差回路２４の出力電圧のアナログ値が入力される。Ａ／Ｄ変換部８１は、温度差回路２４の出力電圧について、アナログ値をデジタル値に変換する。制御部８４は、Ａ／Ｄ変換部８１から、温度差回路２４の出力電圧のデジタル値を取得する。

　報知部８２は、制御部８４の指示に従って、給電制御装置１１の状態が異常であることを報知する。報知部８２は、信号の送信、又は、メッセージの表示等を行うことによって、異常状態を報知する。

　記憶部８３は不揮発性メモリである。記憶部８３には、コンピュータプログラムＰが記憶されている。制御部８４は、処理を実行する処理素子、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する。制御部８４は処理部として機能する。制御部８４の処理素子（コンピュータ）は、コンピュータプログラムＰを実行することによって、負荷１２への給電を制御する給電制御処理を実行する。

　なお、コンピュータプログラムＰは、制御部８４の処理素子が読み取り可能に、非一時的な記憶媒体Ａに記憶されていてもよい。この場合、図示しない読み出し装置によって記憶媒体Ａから読み出されたコンピュータプログラムＰが記憶部８３に書き込まれる。記憶媒体Ａは、光ディスク、フレキシブルディスク、磁気ディスク、磁気光ディスク又は半導体メモリ等である。光ディスクは、ＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、又は、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等である。磁気ディスクは、例えばハードディスクである。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部装置からコンピュータプログラムＰをダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムＰを記憶部８３に書き込んでもよい。

　制御部８４が有する処理素子の数は、１に限定されず、２以上であってもよい。制御部８４が有する処理素子の数が２以上である場合、複数の処理素子が協同して、給電制御処理を実行してもよい。

＜給電制御処理＞
　図１１は給電制御処理の手順を示すフローチャートである。制御部８４は、メインスイッチ２０がオフである状態で給電制御処理を実行する。給電制御処理では、制御部８４は、負荷１２を作動させるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、制御部８４は、例えば、図示しない通信部が負荷１２の作動を指示する作動信号を受信した場合、負荷１２を作動させると判定する。制御部８４は、通信部が作動信号を受信していない場合、負荷１２を作動させないと判定する。制御部８４は、負荷１２を作動させないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１を再び実行し、負荷１２を作動させるタイミングが到来するまで待機する。

　制御部８４は、負荷１２を作動させると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、出力部８０にハイレベル電圧を出力させることによって、駆動回路２８にメインスイッチ２０のオンへの切替えを指示する（ステップＳ２）。これにより、駆動回路２８はメインスイッチ２０をオンに切替える。制御部８４は、ステップＳ２を実行した後、メインスイッチ２０がオンである状態でＡ／Ｄ変換部８１から温度差回路２４の出力電圧（デジタル値）を取得する（ステップＳ３）。メインスイッチ２０がオンである場合、電線電流が通流している。次に、制御部８４は、ステップＳ３で取得した温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

　制御部８４は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値未満であると判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）、ステップＳ３で取得した温度差回路２４の出力電圧が第２の電圧閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。第２の電圧閾値は、一定値であり、予め設定されている。第２の電圧閾値は、ゼロＶ、又は、ゼロＶ近傍の正値である。第２の電圧閾値は電圧閾値未満である。制御部８４は、ステップＳ２を実行してから一定期間が経過した後にステップＳ３を実行する。その後、出力部８０がハイレベル電圧を出力している状態で制御部８４はステップＳ３を繰り返し実行する。メインスイッチ２０がオンに切替わった場合、即ち、電線電流が通流を開始した場合、温度差回路２４の出力電圧は、即時に、第２の電圧閾値を超える。従って、温度差回路２４の状態が正常である場合、ステップＳ３で取得する出力電圧は第２の電圧閾値を超えている。

　制御部８４は、温度差回路２４の出力電圧が第２の電圧閾値を超えていると判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、負荷１２の動作を停止させるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、制御部８４は、例えば、マイコン３０の通信部が負荷１２の動作の停止を指示する停止信号を受信した場合、負荷１２の動作を停止させると判定する。制御部８４は、マイコン３０の通信部が停止信号を受信していない場合、負荷１２の動作を停止させないと判定する。制御部８４は、負荷１２を作動させないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ３を再び実行する。温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となるか、温度差回路２４の出力電圧が第２の電圧閾値以下の電圧となるか、又は、負荷１２の動作を停止させるタイミングが到来するまで、メインスイッチ２０はオンに維持される。

　制御部８４は、負荷１２の動作を停止させると判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、出力部８０にローレベル電圧を出力させることによって、駆動回路２８にメインスイッチ２０のオフへの切替えを指示する（ステップＳ７）。これにより、駆動回路２８はメインスイッチ２０をオフに切替える。制御部８４は、ステップＳ７を実行した後、給電制御処理を終了する。この場合、制御部８４は、給電制御処理を終了した後、給電制御処理を再び実行する。

　制御部８４は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上であると判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、又は、温度差回路２４の出力電圧が第２の電圧閾値以下であると判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、出力部８０にローレベル電圧を出力させることによって、駆動回路２８にメインスイッチ２０のオフへの切替えを指示する（ステップＳ８）。これにより、駆動回路２８はメインスイッチ２０をオフに切替える。前述したように、メインスイッチ２０がオフに切替わった場合、電線電流の通流が遮断される。制御部８４は、ステップＳ８を実行した後、報知部８２に指示して、給電制御装置１１の状態が異常であることを報知させる（ステップＳ９）。制御部８４は、ステップＳ９を実行した後、給電制御処理を終了する。この場合、制御部８４は、給電制御処理を再び実行することはない。従って、メインスイッチ２０のオフが維持される。

＜給電制御装置１１の効果＞
　以上のように、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上であるか否かの判定をマイコン３０の制御部８４が行う。この場合であっても、実施形態２における給電制御装置１１は実施形態１における給電制御装置１１が奏する効果を同様に奏する。また、実施形態２における給電制御装置１１では、制御部８４は、温度差回路２４の出力電圧が第２の電圧閾値以下であるか否かを判定することによって、温度差回路２４の異常を検知する。

（実施形態３）
　実施形態１において、マイコン３０は、実施形態２と同様に、温度差回路２４の出力電圧が第２の電圧閾値未満であるか否かを判定してもよい。
　以下では、実施形態３について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜給電制御装置１１の構成＞
　図１２は、実施形態３における給電制御装置１１の要部構成を示すブロック図である。実施形態３における給電制御装置１１では、温度差回路２４は、コンパレータ２５のプラス端だけではなく、マイコン３０にも接続されている。温度差回路２４の出力電圧は、コンパレータ２５のプラス端と、マイコン３０とに出力される。

＜マイコン３０の構成＞
　マイコン３０は実施形態２と同様に構成されている。従って、温度差回路２４の出力電圧（アナログ値）は、Ａ／Ｄ変換部８１に出力される。マイコン３０の制御部８４は、コンピュータプログラムＰを実行することによって、給電制御処理を実行する。

＜給電制御処理＞
　制御部８４は、実施形態２と同様に、メインスイッチ２０がオフである状態で給電制御処理を実行する。実施形態３における給電制御処理では、制御部８４は、実施形態２における給電制御処理のステップＳ１～Ｓ３，Ｓ５～Ｓ９を実行する。実施形態３における給電制御処理では、制御部８４は、温度差回路２４の出力電圧が電圧閾値以上であるか否かの判定を行う必要はない。このため、制御部８４は、ステップＳ３を実行した後、ステップＳ５を実行する。

＜給電制御装置１１の効果＞
　実施形態３における給電制御装置１１は実施形態２における給電制御装置１１が奏する効果を同様に奏する。

＜変形例＞
　実施形態１～３において、逆流防止ダイオード２３は、第１電流出力回路２１を介して流れる電流の電流経路に配置されていればよい。このため、逆流防止ダイオード２３は、例えば、メインスイッチ２０のドレインと、第１電流出力回路２１との間に配置されていてもよい。また、実施形態１～３において、スイッチ温度が温度閾値以上であるか否かは、駆動回路２８ではなく、マイコン３０によって判定されてもよい。電線電流が電流閾値以上であるか否かも、駆動回路２８ではなく、マイコン３０によって判定されてもよい。

　実施形態１～３に関して、逆流防止ダイオード２３が設けられていない場合において、車両電源１０の正極及び負極それぞれが誤って負極端子Ｂｎ及び正極端子Ｂｐに接続されたときに、温度差回路２４及び第１電流出力回路２１の順に流れる電流が小さいと仮定する。この場合、実施形態１～３における給電制御装置１１において逆流防止ダイオード２３は設けられていなくてもよい。この構成では、第１電流出力回路２１は直接に温度差回路２４に接続される。

　実施形態１～３に関して、図６に示すように、スイッチ温度に基づく遮断が行われず、電線電流に基づく遮断と、温度差に基づく遮断とが行われる構成であっても、電線Ｗが発煙する前に電線電流の通流が遮断される。このため、実施形態１～３において、給電制御装置１１は、スイッチ温度に基づく遮断が行われない構成であってもよい。この場合、給電制御装置１１は、スイッチ温度回路２９を有する必要はない。電線電流に基づく遮断は、電線電流が電流閾値以上の電流となった場合に行われる遮断である。

　また、実施形態１～３に関して、図６に示すように、電線電流に基づく遮断が行われず、スイッチ温度に基づく遮断と、温度差に基づく遮断とが行われる構成であっても、電線Ｗが発煙する前に電線電流の通流が遮断される。このため、実施形態１～３において、給電制御装置１１は、電線電流に基づく遮断が行われない構成であってもよい。この場合、給電制御装置１１は、第２電流出力回路２２及び電流抵抗２７を有する必要はない。

　更に、実施形態１～３に関して、図６に示すように、電線電流及びスイッチ温度に基づく遮断が行われず、温度差に基づく遮断のみが行われる構成であっても、電線Ｗが発煙する前に電線電流の通流が遮断される。このため、実施形態１～３において、給電制御装置１１は、温度差に基づく遮断のみが行われる構成であってもよい。この場合、給電制御装置１１は、第２電流出力回路２２、電流抵抗２７及びスイッチ温度回路２９を有する必要はない。

　メインスイッチ２０及びサブスイッチ４０それぞれは、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ等であってもよい。バイポーラトランジスタの１つとして、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)が挙げられる。トランジスタ４１は、Ｐチャネル型のＦＥＴに限定されず、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであってもよい。サブスイッチ４０として寄生ダイオードが形成されないスイッチが用いられるか、又は、トランジスタ４１として寄生ダイオードが形成されないトランジスタが用いられる場合、逆流防止ダイオード２３を設ける必要はない。

　また、電流が負荷１２、電線Ｗ及びメインスイッチ２０の順に流れることを防止するために、電線電流の電流経路に逆流防止ダイオードが配置されてもよい。同様に、電流が電流抵抗２７及び第２電流出力回路２２の順に流れることを防止するために、第２電流出力回路２２を介して流れる電流の電流経路に逆流防止ダイオードが配置されてもよい。
　更に、第１電流出力回路２１及び第２電流出力回路２２それぞれにおいて、サブスイッチ４０の代わりに抵抗を配置してもよい。

　開示された実施形態１～３はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　電源システム
　１０　車両電源
　１１　給電制御装置
　１２　負荷
　２０　メインスイッチ
　２０ｐ　寄生ダイオード
　２１　第１電流出力回路
　２２　第２電流出力回路
　２３　逆流防止ダイオード
　２４　温度差回路
　２５　コンパレータ
　２６　直流電源
　２７　電流抵抗
　２８　駆動回路（遮断部）
　２９　スイッチ温度回路
　３０　マイコン
　４０　サブスイッチ
　４０ｐ　寄生ダイオード
　４１　トランジスタ
　４１ｐ　寄生ダイオード
　４２　差動増幅器
　５０　導電体
　５１　絶縁体
　６０　熱源
　６１　第１熱抵抗
　６２　第１熱容量
　６３　第２熱抵抗
　６４　第２熱容量
　６５　第３熱抵抗
　６６　第３熱容量
　７０　第１抵抗
　７１　第２抵抗
　７２　第１キャパシタ
　７３　第３抵抗
　７４　第４抵抗
　７５　第２キャパシタ
　７６　第５抵抗
　７７　第３キャパシタ
　８０　出力部
　８１　Ａ／Ｄ変換部
　８２　報知部
　８３　記憶部
　８４　制御部（処理部）
　８５　内部バス
　Ａ　記憶媒体
　Ｂｎ　負極端子
　Ｂｐ　正極端子
　Ｐ　コンピュータプログラム

Claims (8)

1. 　電線を介した給電を制御する給電制御装置であって、
   　電線を介して流れる電線電流が大きい程、大きい電流を出力する電流出力回路と、
   　前記電流出力回路が出力した電流が入力され、前記電線の電線温度、及び、前記電線周辺の環境温度の温度差が大きい程、高い電圧を出力する温度差回路と、
   　前記温度差回路の出力電圧が電圧閾値以上の電圧となった場合に前記電線電流の通流を遮断する遮断部と
   　を備える給電制御装置。
2. 　前記電線電流の電流経路に配置されるスイッチを備え、
   　前記遮断部は、前記スイッチをオフに切替えることによって、前記電線電流の通流を遮断する
   　請求項１に記載の給電制御装置。
3. 　前記遮断部は、前記スイッチのスイッチ温度が温度閾値以上の温度となった場合に前記スイッチをオフに切替える
   　請求項２に記載の給電制御装置。
4. 　前記温度差回路はキャパシタを有し、
   　前記電線が発熱した場合、前記キャパシタは充電され、
   　前記電線が放熱した場合、前記キャパシタは放電し、
   　前記キャパシタの両端間の電圧が高い程、前記温度差回路が出力する出力電圧は高い
   　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給電制御装置。
5. 　処理を実行する処理部を備え、
   　前記処理部は、
   　前記電線電流が通流している間に前記温度差回路の出力電圧を取得し、
   　取得した出力電圧が前記電圧閾値以上であるか否かを判定し、
   　前記遮断部は、前記処理部によって、前記出力電圧が前記電圧閾値以上であると判定した場合、前記電線電流の通流を遮断する
   　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給電制御装置。
6. 　前記遮断部は、前記電線電流が電流閾値以上の電流となった場合に前記電線電流の通流を遮断する
   　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給電制御装置。
7. 　処理を実行する処理部を備え、
   　前記処理部は、
   　前記電線電流が通流している間に前記温度差回路の出力電圧を取得し、
   　取得した出力電圧が第２の電圧閾値以下であるか否かを判定し、
   　前記第２の電圧閾値は、前記電圧閾値未満である
   　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の給電制御装置。
8. 　前記電流出力回路を介して流れる電流の第２の電流経路に配置されるダイオードを備える
   　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の給電制御装置。

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