特許 6790350 給電制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6790350

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】給電制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/00 20060101AFI20201116BHJP

   H02H 6/00 20060101ALI20201116BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20201116BHJP

   H02H 3/087 20060101ALI20201116BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H02H7/00 F

   H02H6/00 150

   H02H3/08 D

   H02H3/087

   B60R16/02 650S

   B60R16/02 645A

【請求項の数】3

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-236933(P2015-236933)

(22)【出願日】2015年12月3日

(65)【公開番号】特開2017-103963(P2017-103963A)

(43)【公開日】2017年6月8日

【審査請求日】2018年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】澤野 峻一

(72)【発明者】

【氏名】杉沢 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】小田 康太

(72)【発明者】

【氏名】眞瀬 佳祐

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−００４６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２５２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２１３９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５７０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５３７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９１３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２９９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２２９９４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００２９６３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５４４８１７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９８３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ７／００

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｈ０２Ｈ ３／０８

Ｈ０２Ｈ ３／０８７

Ｈ０２Ｈ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電線の中途に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ制御部を備え、該スイッチ制御部が行う切替えによって前記電線を介した給電を制御する給電制御装置において、
該電線を流れる電流に応じた電流を出力する電流出力回路と、
該電流出力回路が出力した電流が流れる抵抗回路と、
該抵抗回路の両端間の電圧を平滑する平滑回路と、
該平滑回路が平滑した電圧値に基づいて前記電線の電線温度を算出する温度算出部と
を備え、
前記抵抗回路は、
第１抵抗と、
該第１抵抗に並列に接続される第２抵抗及びキャパシタの直列回路と
を有し、
前記スイッチ制御部は、前記抵抗回路の両端間の両端電圧値が予め設定されている電圧値以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、
前記スイッチ制御部は、前記温度算出部が算出した電線温度が所定温度以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、
前記平滑回路は、前記抵抗回路の両端間の電圧が入力され、入力された電圧をそのまま出力するボルテージフォロワー回路を有し、該ボルテージフォロワー回路が出力した電圧を平滑すること
を特徴とする給電制御装置。

【請求項2】

前記電線の周囲温度を検出する温度検出部を備え、
前記温度算出部は、前記電線温度と、該温度検出部が検出した周囲温度との温度差を時系列的に算出する温度差算出部を有し、該温度差算出部が算出した温度差に、前記温度検出部が検出した周囲温度を加算することによって前記電線温度を算出し、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、
前記温度差算出部は、前記平滑回路が平滑した電圧値Ｖｓと、前記温度検出部が検出した周囲温度Ｔａと、前記スイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティＤと、前回算出した先行温度差ΔＴｐとを下記式に代入することによって、温度差ΔＴｗを算出すること
を特徴とする請求項１に記載の給電制御装置。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）
＋Ａ×Ｒｗ×Ｖｓ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））／Ｄ
Ｒｗ＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔａ＋ΔＴｐ−Ｔｏ））
但し、Δｔ：前記温度差算出部が行う算出の時間間隔
Ｒｏ：所定温度Ｔｏにおける電線抵抗値
τｒ：前記電線の電線放熱時定数
κ：前記電線の電線抵抗温度係数
Ａ：定数

【請求項3】

電線の中途に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ制御部を備え、該スイッチ制御部が行う切替えによって前記電線を介した給電を制御する給電制御装置において、
該電線を流れる電流に応じた電流を出力する電流出力回路と、
該電流出力回路が出力した電流が流れる抵抗回路と、
該抵抗回路の両端間の電圧を平滑する平滑回路と、
該平滑回路が平滑した電圧値に基づいて前記電線の電線温度を算出する温度算出部と、
該電線の周囲温度を検出する温度検出部と
を備え、
前記抵抗回路は、
第１抵抗と、
該第１抵抗に並列に接続される第２抵抗及びキャパシタの直列回路と
を有し、
前記スイッチ制御部は、前記抵抗回路の両端間の両端電圧値が予め設定されている電圧値以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、
前記スイッチ制御部は、前記温度算出部が算出した電線温度が所定温度以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、
前記温度算出部は、前記電線温度と、前記温度検出部が検出した周囲温度との温度差を時系列的に算出する温度差算出部を有し、該温度差算出部が算出した温度差に、前記温度検出部が検出した周囲温度を加算することによって前記電線温度を算出し、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、
前記温度差算出部は、前記平滑回路が平滑した電圧値Ｖｓと、前記温度検出部が検出した周囲温度Ｔａと、前記スイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティＤと、前回算出した先行温度差ΔＴｐとを下記式に代入することによって、温度差ΔＴｗを算出することを特徴とする給電制御装置。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）
＋Ａ×Ｒｗ×Ｖｓ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））／Ｄ
Ｒｗ＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔａ＋ΔＴｐ−Ｔｏ））
但し、Δｔ：前記温度差算出部が行う算出の時間間隔
Ｒｏ：所定温度Ｔｏにおける電線抵抗値
τｒ：前記電線の電線放熱時定数
κ：前記電線の電線抵抗温度係数
Ａ：定数

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電線の中途に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えることによって該電線を介した給電を制御する給電制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、車両には、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置（例えば、特許文献１を参照）が搭載されている。特許文献１に記載の給電制御装置では、バッテリ及び負荷間を接続している電線の中途に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えることによって、バッテリから負荷への給電を制御する。

【0003】

更に、制御回路は、電線を流れる電流値が電流閾値以上である場合、スイッチをオフに切替える。これにより、電線に電流閾値以上の電流が流れることはなく、過電流による電線の発煙及び発火が防止されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−５３７６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

抵抗値が電流の通流が開始される時点において非常に小さく、通流時間が長くなるにつれて上昇する負荷に給電する構成においては、制御回路がスイッチをオフからオンに切替えた場合に電線に一時的に大きな電流が流れる。この電流は、所謂、突入電流である。

【0006】

前述した電流閾値が突入電流の電流値以下に設定されている場合、スイッチはオンになった直後にオフに戻されるので、負荷が作動することはない。負荷を作動させるためには、電流閾値を、突入電流の電流値を超える値に設定しておく必要がある。

【0007】

スイッチをオフからオンに切替えた時点では電線温度は低い。このため、電線に突入電流が流れた場合であっても電線の発煙又は発火が生じることはない。従って、スイッチをオフからオンに切替えた直後において、電流閾値は突入電流の電流値を超えていてもよい。

【0008】

しかしながら、突入電流が流れた後においては、電線に電流が一定期間以上流れ、電線温度は一定温度を超えている。このため、突入電流が電線を流れた後においては、電流値が突入電流の電流値と同じである電流が電線を流れた場合、電線の発煙又は発火が生じる可能性がある。従って、突入電流が電線を流れた後においては、電流閾値は突入電流値以下の値に設定する必要がある。

【0009】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチをオフからオンに切替えた直後において突入電流が電線を流れることを許容しつつ、過電流による電線の発煙及び発火を確実に防止することができる給電制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る給電制御装置は、電線の中途に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ制御部を備え、該スイッチ制御部が行う切替えによって前記電線を介した給電を制御する給電制御装置において、該電線を流れる電流に応じた電流を出力する電流出力回路と、該電流出力回路が出力した電流が流れる抵抗回路と、該抵抗回路の両端間の電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路が平滑した電圧値に基づいて前記電線の電線温度を算出する温度算出部とを備え、前記抵抗回路は、第１抵抗と、該第１抵抗に並列に接続される第２抵抗及びキャパシタの直列回路とを有し、前記スイッチ制御部は、前記抵抗回路の両端間の両端電圧値が予め設定されている電圧値以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、前記スイッチ制御部は、前記温度算出部が算出した電線温度が所定温度以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、前記平滑回路は、前記抵抗回路の両端間の電圧が入力され、入力された電圧をそのまま出力するボルテージフォロワー回路を有し、該ボルテージフォロワー回路が出力した電圧を平滑することを特徴とする。

【0011】

本発明にあっては、例えば、電線を流れる電流値の上昇と共に電流値が上昇する電流が、電流出力回路から抵抗回路に出力される。抵抗回路では、第１抵抗に、第２抵抗及びキャパシタの直列回路が並列に接続されている。抵抗回路の両端間の両端電圧値が、予め設定されている電圧値以上である場合、スイッチをオフに切替え、電線を介した給電を停止する。

【0012】

抵抗回路の両端電圧値が、予め設定されている電圧値である場合に電線を流れている電流値、即ち、電流閾値は、キャパシタに蓄えられている電力に依存する。キャパシタに電力が蓄えられていない場合、抵抗回路の抵抗値は、並列に接続された第１抵抗及び第２抵抗の合成抵抗値である。そして、キャパシタに蓄えられている電力が上昇するにつれて、抵抗回路の抵抗値は上昇する。抵抗回路の抵抗値の最大値は第１抵抗の抵抗値である。キャパシタに蓄えられている電力が小さい場合、抵抗回路の抵抗値が小さいため、予め設定されている電圧値を抵抗回路の抵抗値で除算することによって算出される電流値は大きく、電流閾値も大きい。キャパシタに蓄えられている電力が大きい場合、抵抗回路の抵抗値が大きいため、予め設定されている電圧値を抵抗回路の抵抗値で除算することによって算出される電流値は小さく、電流閾値も小さい。

【0013】

スイッチがオフからオンに切替わった場合、キャパシタに蓄えられている電力が小さく、電流閾値は大きい。このため、スイッチをオフからオンに切替えた直後において突入電流が電線を流れることが許容される。更に、突入電流が電線を流れた後においては、キャパシタに電力が蓄えられており、電流閾値は小さい。このため、過電流による電線の発煙及び発火が確実に防止される。

【0017】

また、例えば、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返すことによって、電線を介して負荷に出力される電圧値が一定値に維持されている場合、抵抗回路の両端電圧値はスイッチのオン及びオフに応じて変動する。平滑回路は抵抗回路の両端間の電圧を平滑する。平滑回路が平滑した電圧値に基づいて算出した電線温度が所定温度以上である場合にスイッチをオフに切替える。

【0018】

従って、電線を流れる電流値が前述した電流閾値未満であっても、電線温度が所定温度以上となった場合にスイッチがオンからオフに切替わるので、電線の発煙及び発火がより確実に防止される。更に、スイッチのオン及びオフへの切替えが交互に繰り返されている場合であっても、適切な電線温度が算出される。
更に、平滑回路のボルテージフォロワー回路には、抵抗回路の両端間の電圧が入力される。ボルテージフォロワー回路は、入力された電圧をそのまま出力する。平滑回路では、ボルテージフォロワー回路が出力した電圧が平滑される。

【0019】

本発明に係る給電制御装置は、前記電線の周囲温度を検出する温度検出部を備え、前記温度算出部は、前記電線温度と、該温度検出部が検出した周囲温度との温度差を時系列的に算出する温度差算出部を有し、該温度差算出部が算出した温度差に、前記温度検出部が検出した周囲温度を加算することによって前記電線温度を算出し、前記スイッチ制御部は、前記スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、前記温度差算出部は、前記平滑回路が平滑した電圧値Ｖｓと、前記温度検出部が検出した周囲温度Ｔａと、前記スイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティＤと、前回算出した先行温度差ΔＴｐとを下記式に代入することによって、温度差ΔＴｗを算出することを特徴とする。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）
＋Ａ×Ｒｗ×Ｖｓ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））／Ｄ
Ｒｗ＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔａ＋ΔＴｐ−Ｔｏ））
但し、Δｔ：前記温度差算出部が行う算出の時間間隔
Ｒｏ：所定温度Ｔｏにおける電線抵抗値
τｒ：前記電線の電線放熱時定数
κ：前記電線の電線抵抗温度係数
Ａ：定数

【0020】

本発明にあっては、電線温度と電線の周囲温度との温度差を時系列的に算出し、算出した温度差に電線の周囲温度を加算することによって電線温度を算出する。スイッチのオン及びオフへの切替えが交互に繰り返される。平滑回路が平滑した電圧値Ｖｓと、温度検出部が検出した電線の周囲温度Ｔａと、スイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティＤと、前回算出した先行温度差ΔＴｐとを上述した式に代入することによって温度差ΔＴｗを算出する。
本発明に係る給電制御装置は、電線の中途に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ制御部を備え、該スイッチ制御部が行う切替えによって前記電線を介した給電を制御する給電制御装置において、該電線を流れる電流に応じた電流を出力する電流出力回路と、該電流出力回路が出力した電流が流れる抵抗回路と、該抵抗回路の両端間の電圧を平滑する平滑回路と、該平滑回路が平滑した電圧値に基づいて前記電線の電線温度を算出する温度算出部と、該電線の周囲温度を検出する温度検出部とを備え、前記抵抗回路は、第１抵抗と、該第１抵抗に並列に接続される第２抵抗及びキャパシタの直列回路とを有し、前記スイッチ制御部は、前記抵抗回路の両端間の両端電圧値が予め設定されている電圧値以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、前記スイッチ制御部は、前記温度算出部が算出した電線温度が所定温度以上である場合に前記スイッチをオフに切替え、前記温度算出部は、前記電線温度と、前記温度検出部が検出した周囲温度との温度差を時系列的に算出する温度差算出部を有し、該温度差算出部が算出した温度差に、前記温度検出部が検出した周囲温度を加算することによって前記電線温度を算出し、前記スイッチ制御部は、前記スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、前記温度差算出部は、前記平滑回路が平滑した電圧値Ｖｓと、前記温度検出部が検出した周囲温度Ｔａと、前記スイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティＤと、前回算出した先行温度差ΔＴｐとを下記式に代入することによって、温度差ΔＴｗを算出することを特徴とする。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）
＋Ａ×Ｒｗ×Ｖｓ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））／Ｄ
Ｒｗ＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔａ＋ΔＴｐ−Ｔｏ））
但し、Δｔ：前記温度差算出部が行う算出の時間間隔
Ｒｏ：所定温度Ｔｏにおける電線抵抗値
τｒ：前記電線の電線放熱時定数
κ：前記電線の電線抵抗温度係数
Ａ：定数
本発明にあっては、例えば、電線を流れる電流値の上昇と共に電流値が上昇する電流が、電流出力回路から抵抗回路に出力される。抵抗回路では、第１抵抗に、第２抵抗及びキャパシタの直列回路が並列に接続されている。抵抗回路の両端間の両端電圧値が、予め設定されている電圧値以上である場合、スイッチをオフに切替え、電線を介した給電を停止する。
抵抗回路の両端電圧値が、予め設定されている電圧値である場合に電線を流れている電流値、即ち、電流閾値は、キャパシタに蓄えられている電力に依存する。キャパシタに電力が蓄えられていない場合、抵抗回路の抵抗値は、並列に接続された第１抵抗及び第２抵抗の合成抵抗値である。そして、キャパシタに蓄えられている電力が上昇するにつれて、抵抗回路の抵抗値は上昇する。抵抗回路の抵抗値の最大値は第１抵抗の抵抗値である。キャパシタに蓄えられている電力が小さい場合、抵抗回路の抵抗値が小さいため、予め設定されている電圧値を抵抗回路の抵抗値で除算することによって算出される電流値は大きく、電流閾値も大きい。キャパシタに蓄えられている電力が大きい場合、抵抗回路の抵抗値が大きいため、予め設定されている電圧値を抵抗回路の抵抗値で除算することによって算出される電流値は小さく、電流閾値も小さい。
スイッチがオフからオンに切替わった場合、キャパシタに蓄えられている電力が小さく、電流閾値は大きい。このため、スイッチをオフからオンに切替えた直後において突入電流が電線を流れることが許容される。更に、突入電流が電線を流れた後においては、キャパシタに電力が蓄えられており、電流閾値は小さい。このため、過電流による電線の発煙及び発火が確実に防止される。
また、例えば、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返すことによって、電線を介して負荷に出力される電圧値が一定値に維持されている場合、抵抗回路の両端電圧値はスイッチのオン及びオフに応じて変動する。平滑回路は抵抗回路の両端間の電圧を平滑する。平滑回路が平滑した電圧値に基づいて算出した電線温度が所定温度以上である場合にスイッチをオフに切替える。
従って、電線を流れる電流値が前述した電流閾値未満であっても、電線温度が所定温度以上となった場合にスイッチがオンからオフに切替わるので、電線の発煙及び発火がより確実に防止される。更に、スイッチのオン及びオフへの切替えが交互に繰り返されている場合であっても、適切な電線温度が算出される。
また、電線温度と電線の周囲温度との温度差を時系列的に算出し、算出した温度差に電線の周囲温度を加算することによって電線温度を算出する。スイッチのオン及びオフへの切替えが交互に繰り返される。平滑回路が平滑した電圧値Ｖｓと、温度検出部が検出した電線の周囲温度Ｔａと、スイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティＤと、前回算出した先行温度差ΔＴｐとを上述した式に代入することによって温度差ΔＴｗを算出する。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、スイッチをオフからオンに切替えた直後において突入電流が電線を流れることを許容しつつ、過電流による電線の発煙及び発火を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態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。

【図2】抵抗回路２３の作用の説明図である。

【図3】制御部が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】実施の形態２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。

【図5】平滑回路の回路図である。

【図6】負荷を作動させている場合における電線電流値の波形図である。

【図7】制御部が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態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、好適に車両に搭載され、バッテリ１０、負荷１１、電線１２を備える。バッテリ１０の正極と、負荷１１の一端とは電線１２によって接続されている。バッテリ１０の負極と、負荷１１の他端は接地されている。

【0024】

電線１２を介してバッテリ１０から負荷１１に給電される。負荷１１は、車両に搭載された電気機器、例えばランプであり、負荷１１の抵抗値は、電流の通流が開始される時点において非常に小さく、通流時間が長くなるにつれて上昇する。バッテリ１０から負荷１１に給電されている場合、負荷１１は作動し、バッテリ１０から負荷１１への給電が停止した場合、負荷１１は動作を停止する。

【0025】

電源システム１は給電制御装置１３を更に備える。給電制御装置１３は電線１２の中途に設けられている。給電制御装置１３には、負荷１１の作動を指示する作動信号と、負荷１１の動作の停止を指示する停止信号とが入力される。給電制御装置１３は、給電制御装置１３に入力された信号と、電線１２を流れる電線電流値と、電線１２の電線温度とに基づいて、負荷１１への給電を制御する。

【0026】

給電制御装置１３は、スイッチ２０、制御回路２１、電流出力回路２２、抵抗回路２３、温度検出部２４及びマイクロコンピュータ（以下ではマイコンという）２５を有する。抵抗回路２３はキャパシタＣ１及び抵抗Ｒ１，Ｒ２を有する。

【0027】

スイッチ２０は電線１２の中途に設けられている。スイッチ２０はＮチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。スイッチ２０のドレインは、電線１２を介してバッテリ１０の正極に接続されている。スイッチ２０のソースは電線１２を介して負荷１１の一端に接続されている。スイッチ２０のゲートは制御回路２１に接続されている。制御回路２１は、更に、電流出力回路２２の出力端とマイコン２５とに接続されている。

【0028】

電流出力回路２２の出力端は、更に、抵抗回路２３の抵抗Ｒ１，Ｒ２夫々の一端と、マイコン２５とに接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗回路２３のキャパシタＣ１の一端に接続されている。キャパシタＣ１及び抵抗Ｒ１夫々の他端は接地されている。このように、抵抗回路２３では、抵抗Ｒ１には、キャパシタＣ１及び抵抗Ｒ２の直列回路が並列に接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２夫々は第１抵抗及び第２抵抗として機能する。温度検出部２４もマイコン２５に接続されている。

【0029】

スイッチ２０において、ゲートの電圧値が一定値以上である場合、ドレイン及びソース間を電流が流れることが可能である。このとき、スイッチ２０はオンである。スイッチ２０において、ゲートの電圧値が一定値未満である場合、ドレイン及びソース間を電流が流れることはない。このとき、スイッチ２０はオフである。制御回路２１は、スイッチ２０におけるゲートの電圧値を調整することによって、スイッチ２０をオン又はオフに切替える。

【0030】

制御回路２１には、スイッチ２０のオンへの切替えを指示するオン信号と、スイッチ２０のオフへの切替えを指示するオフ信号とがマイコン２５から入力される。更に、制御回路２１には、接地電位を基準とした電流出力回路２２の出力端の電圧値、即ち、抵抗回路２３の両端間の両端電圧値が入力される。

【0031】

制御回路２１は、抵抗回路２３の両端電圧値が、予め設定されている基準電圧値未満である場合において、マイコン２５からオン信号が入力されたとき、スイッチ２０をオンに切替える。これにより、電線１２を介してバッテリ１０から負荷１１に給電され、負荷１１は作動する。
制御回路２１は、同様の場合において、マイコン２５からオフ信号が入力されたとき、スイッチ２０をオフに切替える。これにより、バッテリ１０から負荷１１への給電が遮断され、負荷１１は動作を停止する。

【0032】

制御回路２１は、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧値以上である場合、マイコン２５から制御回路２１に入力されている信号とは無関係にスイッチ２０をオフに切替える。これにより、バッテリ１０から負荷１１への給電が遮断され、負荷１１は動作を停止する。

【0033】

以上のように、給電制御装置１３では、制御回路２１が行うスイッチ２０の切替えによって、電線１２を介したバッテリ１０から負荷１１への給電が制御される。制御回路２１はスイッチ制御部として機能する。

【0034】

電流出力回路２２は出力端から電流を抵抗回路２３に出力し、抵抗回路２３には電流出力回路２２が出力端から出力した電流が流れる。電流出力回路２２が出力する電流値は電線電流値に比例する。具体的には、電流出力回路２２が出力する電流値は、電線電流値を所定数、例えば１０００で除算した値である。従って、電線１２を流れる電流値の上昇と共に、電流出力回路２２が出力する電流値も上昇する。

【0035】

電流出力回路２２が出力端から電流を出力している場合、即ち、電線１２に電流が流れている場合、抵抗回路２３において、電流は抵抗Ｒ１を流れる。同様の場合において、キャパシタＣ１の両端間の電圧値が抵抗Ｒ１の両端間の電圧値未満であるとき、電流は、抵抗Ｒ２及びキャパシタＣ１の順に流れる。これにより、キャパシタＣ１に電力が蓄えられ、キャパシタＣ１の両端間の電圧値が上昇する。同様の場合において、キャパシタＣ１の両端間の電圧値が抵抗Ｒ１の両端間の電圧値と一致しているとき、電流はキャパシタＣ１及び抵抗Ｒ２の直列回路に流れることはない。

【0036】

電流出力回路２２が出力端から電流を出力していない場合、即ち、電線１２に電流が流れていない場合、抵抗回路２３のキャパシタＣ１は放電し、キャパシタＣ１の両端間の電圧値は低下する。このとき、電流は、キャパシタＣ１の一端から抵抗Ｒ１，Ｒ２の順に流れ、キャパシタＣ１の他端に戻る。
抵抗回路２３の両端電圧値は、制御回路２１だけではなく、マイコン２５にも入力される。

【0037】

抵抗回路２３の抵抗値は、キャパシタＣ１に蓄えられている電力に依存する。キャパシタＣ１に電力が蓄えられていない場合、キャパシタＣ１は導線のように作用するため、抵抗回路２３の抵抗値は、並列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗値である。並列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗値は、抵抗回路２３の抵抗値の最小値である。

【0038】

キャパシタＣ１に蓄えられている電力の上昇と共に、抵抗回路２３の抵抗値は上昇する。キャパシタＣ１の両端間の電圧値が抵抗Ｒ１の両端間の電圧値が一致している場合、キャパシタＣ１に電力が更に蓄えられることはなく、電流出力回路２２が出力した全ての電流は抵抗Ｒ１を流れる。このとき、抵抗回路２３の抵抗値は抵抗Ｒ１の抵抗値である。抵抗回路２３の抵抗値の最大値は抵抗Ｒ１の抵抗値である。

【0039】

図２は抵抗回路２３の作用の説明図である。図２には、スイッチ２０のオン及びオフの推移と、電線電流値の推移と、電線電流値の電流閾値の推移とが示されている。図２において横軸は時間を表す。電流閾値は、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧値である場合において電線１２を流れている電流値である。従って、電線電流値が電流閾値未満である場合、抵抗回路２３の両端電圧値は基準電圧値未満であり、電線電流値が電流閾値以上である場合、抵抗回路２３の両端電圧値は基準電圧値以上である。

【0040】

前述したように、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧値以上となった場合、制御回路２１はスイッチ２０をオフに切替える。電流出力回路２２が出力する電流値は、電線電流値を所定数で除算した値である。従って、電線電流値の電流閾値は、（基準電圧値）×（所定数）／（抵抗回路２３の抵抗値）で表される。このため、抵抗回路２３の抵抗値が小さい程、電流閾値は高い。

【0041】

制御回路２１がスイッチ２０をオフに維持しており、かつ、キャパシタＣ１に電力が蓄えられていない場合、抵抗回路２３の抵抗値は、前述したように、並列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗値であり、最小値である。このため、電流閾値は最も大きい。

【0042】

制御回路２１がスイッチ２０をオフからオンに切替えた場合、電流が、電線１２を介してバッテリ１０から負荷１１に流れ、電流出力回路２２から電流が抵抗回路２３に出力される。これにより、抵抗回路２３のキャパシタＣ１に電力が蓄えられ、抵抗回路２３の抵抗値が上昇し、電流閾値が低下する。

【0043】

負荷１１の抵抗値は、前述したように、電流の通流が開始される時点において非常に小さく、通流時間が長くなるにつれて上昇するので、制御回路２１がスイッチ２０をオフからオンに切替えた直後において、電線１２を突入電流が流れ、電線１２を流れる電流値が一時的に上昇する。制御回路２１がスイッチ２０をオフからオンに切替えた直後においては、電流閾値は十分に大きい。このため、電線１２を突入電流が流れた場合であっても、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧値以上となることはなく、制御回路２１はスイッチ２０をオフに切替えることはない。このように、制御回路２１がスイッチ２０をオフからオンに切替えた直後において突入電流が流れることが許容される。

【0044】

前述したように、抵抗回路２３において、抵抗Ｒ１の両端間の電圧値がキャパシタＣ１の電圧値と一致している場合、電流は抵抗Ｒ１のみを流れる。このとき、抵抗回路２３の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値と一致しており、最大値である。抵抗回路２３の抵抗値が抵抗Ｒ１の抵抗値と一致している場合、電流閾値は、最も小さく、突入電流の電流値未満である。電線電流値が電流閾値以上となった場合に制御回路２１はスイッチ２０をオフに切替える。

【0045】

例えば、抵抗Ｒ１，Ｒ２夫々の抵抗値が４ｋΩであり、基準電圧値及び所定数が５Ｖ及び１０００であると仮定する。キャパシタＣ１に電力が蓄えられていない場合、抵抗回路２３の抵抗値は、並列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗値であるので、２ｋΩである。このとき、電流閾値は２．５Ａ（＝５×１０００／２０００）である。抵抗Ｒ１の両端間の電圧値がキャパシタＣ１の両端間の電圧値と一致している場合、抵抗回路２３の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値であるので、４ｋΩである。このとき、電流閾値は１．２５Ａ（＝５×１０００／４０００）である。

【0046】

従って、キャパシタＣ１に電力が蓄えられていない状態でスイッチ２０がオフからオンに切替わった場合、時間の経過と共に、電流閾値が２．５Ａから１．２５Ａに徐々に低下する。電流閾値が１．２５Ａとなった後においては、スイッチ２０がオフに切替わらない限り、電流閾値は低下することなく、１．２５Ａに維持される。

【0047】

このように、電線１２に突入電流が流れた後においては、スイッチ２０がオンからオフに切替わらない限り、電流閾値は最小値に維持されている。突入電流が電線１２を流れた後において電流閾値が低下するので、過電流による電線の発煙及び発火が確実に防止される。
スイッチ２０がオンからオフに切替わった後、電線電流値はゼロＡとなり、キャパシタＣ１は放電する。キャパシタＣ１に蓄えられている電力が低下するにつれて、電流閾値が上昇する。

【0048】

以下に、キャパシタＣ１の静電容量ｕ１、及び、抵抗Ｒ１，Ｒ２夫々の抵抗値ｒ１，ｒ２の設定について説明する。
ｔ秒間の電線１２への通流によって発煙する電流値Ｉｆは下記式で算出される。

【0049】

【数1】

【0050】

定数について説明する。括弧内に定数の単位が示されている。Ｔｆは電線１２が発煙する発煙温度（℃）であり、Ｔａは、電線１２の周囲温度（℃）である。Ｒｗは電線１２の電線抵抗（Ω）であり、Ｒｔｈは電線１２の電線熱抵抗（℃／Ｗ）である。τｕは電線１２の温度上昇に係る時定数（ｓ）である。

【0051】

また、ｔ秒間の電線１２への通流によって、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧値Ｖｒとなる電流値Ｉｔｈは、キルヒホッフの法則に基づいて算出され、下記式で表される。Ｎは前述した所定数である。

【0052】

【数2】

【0053】

電流値Ｉｔｈが電流値Ｉｆ未満である範囲内において、ゼロから所定時間までの時間ｔについて、電流値Ｉｔｈが電流値Ｉｆにできるだけ近くなるように、静電容量ｕ１及び抵抗値ｒ１，ｒ２を設定すればよい。所定時間は、例えば、スイッチ２０がオフからオンに切替わってから電線電流値が安定するまでの時間である。

【0054】

図１に示す温度検出部２４は、温度検出部２４はサーミスタを用いて構成される。温度検出部２４は電線１２の周囲温度を検出し、検出した周囲温度を示す温度情報をマイコン２５に出力する。電線１２の周囲温度は、スイッチ２０近傍の温度、又は、給電制御装置１３内の温度等である。

【0055】

前述したように、マイコン２５には、抵抗回路２３の両端電圧値と、温度情報とが入力される。更に、マイコン２５には、作動信号及び停止信号が入力される。マイコン２５は、マイコン２５に入力されている信号と、抵抗回路２３の両端電圧値と、温度検出部２４から入力された温度情報とに基づいて、制御回路２１にオン信号又はオフ信号を出力する。
前述したように、制御回路２１は、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧値未満である場合において、マイコン２５からオン信号が入力されたとき、スイッチ２０をオンに切替え、マイコン２５からオフ信号が入力されたとき、スイッチ２０をオフに切替える。

【0056】

マイコン２５は、入力部３０，３１，３２、出力部３３、Ａ(Analog)／Ｄ(Digital)変換部３４、記憶部３５及び制御部３６を有する。入力部３０，３２、出力部３３、Ａ／Ｄ変換部３４、記憶部３５及び制御部３６はバス３７に接続されている。Ａ／Ｄ変換部３４は、バス３７の他に、入力部３１に接続されている。入力部３１は、更に、電流出力回路２２の出力端に接続されている。入力部３２は、更に、温度検出部２４に接続されている。出力部３３は、更に、制御回路２１に接続されている。

【0057】

入力部３０には作動信号及び停止信号のいずれかが入力されている。入力部３０は、入力されている信号を制御部３６に通知する。
入力部３１には、抵抗回路２３におけるアナログの両端電圧値が入力される。入力部３１は、入力されたアナログの両端電圧値をＡ／Ｄ変換部３４に出力する。Ａ／Ｄ変換部３４は、入力部３１から入力されたアナログの両端電圧値をデジタルの両端電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換部３４が変換したデジタルの両端電圧値は、Ａ／Ｄ変換部３４から制御部３６によって取得される。

【0058】

入力部３２には温度検出部２４から温度情報が入力される。温度検出部２４から入力部３２に入力された温度情報は、入力部３２から制御部３６によって取得される。
出力部３３は、制御部３６の指示に従って、オン信号又はオフ信号を制御回路２１に出力する。

【0059】

記憶部３５は不揮発性メモリである。記憶部３５には制御プログラムが記憶されている。制御部３６は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を有し、記憶部３５に記憶されている制御プログラムを実行することによって制御処理を実行する。

【0060】

制御部３６は、抵抗回路２３の両端電圧値と、温度検出部２４から入力された温度情報が示す電線１２の周囲温度とに基づいて電線温度を算出する。電線温度の算出では、制御部３６は、電線温度と、温度検出部２４から入力された温度情報が示す電線１２の周囲温度Ｔａとの温度差ΔＴｗを周期的に算出する。

【0061】

具体的には、制御部３６は、（抵抗回路２３の両端電圧値）×（所定数）／（抵抗Ｒ１の抵抗値）を算出することによって電線電流値Ｉｗを算出する。抵抗回路２３の抵抗値が抵抗Ｒ１の抵抗値未満である期間は、スイッチ２０がオフからオンとなった直後の短い期間であり、電線温度の算出期間よりも十分に短い。このため、電線温度の算出では、抵抗回路２３の抵抗値を抵抗Ｒ１の抵抗値に近似してもよい。制御部３６は、前回算出した先行温度差ΔＴｐと、電線電流値Ｉｗと、電線１２の周囲温度Ｔａとを以下に示す演算式（１），（２）に代入することによって、温度差ΔＴｗを算出する。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）＋Ｒｔｈ×Ｒｗ
×Ｉｗ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））・・・（１）
Ｒｗ＝Ｒｏ×（１＋κ×（Ｔａ＋ΔＴｐ−Ｔｏ））・・・（２）

【0062】

演算式（１），（２）で用いられている変数及び定数を説明する。変数及び定数の説明では、変数又は定数の単位も併せて示している。ΔＴｗ、ΔＴｐ、Ｔａ、Ｉｗ、Ｒｗ及びＲｔｈ夫々は、前述したように、算出した温度差（℃）、先行温度差（℃）、電線１２の周囲温度（℃）、算出した電線電流値（Ａ）、電線１２の電線抵抗（Ω）及び電線１２の電線熱抵抗（℃／Ｗ）である。Δｔは温度差ΔＴｗを算出する周期（ｓ）である。τｒは電線１２の電線放熱時定数（ｓ）である。

【0063】

Ｔｏは所定の温度（℃）であり、Ｒｏは温度Ｔｏにおける電線抵抗（Ω）である。κは電線１２の電線抵抗温度係数（／℃）である。温度差ΔＴｗ、先行温度差ΔＴｐ、電線電流値Ｉｗ及び周囲温度Ｔａは変数であり、周期Δｔ、電線放熱時定数τｒ、電線熱抵抗Ｒｔｈ、電線抵抗Ｒｏ、電線抵抗温度係数κ及び温度Ｔｏは、予め設定されている定数である。

【0064】

演算式（１）の第１項の値は、周期Δｔが長い程、低下するので、演算式（１）の第１項は電線１２の放熱を表す。また、演算式（１）の第２項の値は、周期Δｔが長い程、上昇するので、演算式（１）の第２項は電線１２の発熱を表す。

【0065】

制御部３６は、算出した温度差ΔＴｗに、温度検出部２４から入力された温度情報が示す電線１２の周囲温度Ｔａを加算することによって、電線温度を算出する。制御部３６は温度算出部として機能する。
先行温度差ΔＴｐは記憶部３５に記憶されており、制御部３６によって記憶部３５から読み出される。また、記憶部３５に記憶されている先行温度差ΔＴｐは制御部３６によって書き換えられる。

【0066】

図３は、制御部３６が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。制御処理には、温度差ΔＴｗに電線１２の周囲温度Ｔａを加算することによって行う電線温度の算出が含まれる。制御部３６は、算出した電線温度が温度閾値以上とならない限り、制御処理を周期的に実行する。

【0067】

制御部３６は、まず、Ａ／Ｄ変換部３４から抵抗回路２３の両端電圧値を取得する（ステップＳ１）。ステップＳ１で取得した両端電圧値は、ステップＳ１が実行された時点における抵抗回路２３の両端電圧値に略一致する。次に、制御部３６は、（ステップＳ１で取得した両端電圧値）×（所定数）／（抵抗Ｒ１の抵抗値）を算出することによって電線電流値を算出する（ステップＳ２）。

【0068】

制御部３６は、ステップＳ２を実行した後、記憶部３５から前回算出した先行温度差ΔＴｐを読み出し（ステップＳ３）、温度検出部２４から入力部３２に入力された温度情報を入力部３２から取得する（ステップＳ４）。制御部３６が温度検出部２４から取得した温度情報が示す電線１２の周囲温度Ｔａは、制御部３６が温度情報を取得した時点に温度検出部２４が検出した電線１２の周囲温度Ｔａと略一致する。

【0069】

次に、制御部３６は、ステップＳ２で算出した電線電流値Ｉｗと、ステップＳ３で読み出した先行温度差ΔＴｐと、ステップＳ４で取得した温度情報が示す電線１２の周囲温度Ｔａとを前述した演算式（１），（２）に代入することによって、電線温度、及び、電線１２の周囲温度Ｔａの温度差ΔＴｗを算出する（ステップＳ５）。ここで、周期Δｔは、繰り返し実行される制御処理の周期である。前述したように、制御処理は周期的に実行されるので、温度差ΔＴｗは、制御部３６によって時系列的に算出される。

【0070】

次に、制御部３６は、ステップＳ５で算出した温度差ΔＴｗを先行温度差ΔＴｐとして記憶部３５に記憶する（ステップＳ６）。ステップＳ６で記憶された先行温度差ΔＴｐは、次に実行されるステップＳ５で用いられる。

【0071】

制御部３６は、ステップＳ６を実行した後、ステップＳ５で算出した温度差に、ステップＳ４で取得した温度情報が示す電線１２の周囲温度を加算することによって電線温度を算出する（ステップＳ７）。次に、制御部３６は、ステップＳ７で算出した電線温度が温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。温度閾値は、一定値であり、記憶部３５に予め記憶されている。

【0072】

制御部３６は、電線温度が温度閾値以上であると判定した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、出力部３３に指示して、オフ信号を制御回路２１に出力させる（ステップＳ９）。これにより、制御回路２１は、スイッチ２０をオフに切替え、バッテリ１０から負荷１１への給電が遮断される。

【0073】

以上のように、制御回路２１は、制御部３６が算出した電線温度が温度閾値以上となった場合にスイッチ２０をオフに切替える。このため、電線１２を流れる電線電流値が電流閾値未満であっても、電線温度が温度閾値以上となった場合にスイッチ２０がオンからオフに切替わるので、電線１２の発煙及び発火がより確実に防止される。

【0074】

制御部３６は、ステップＳ９を実行した後、制御処理を終了する。その後、所定の条件が満たされるまで、例えば、入力部３０に停止信号が入力されて再び作動信号が入力されるまで、制御部３６は制御処理を再び実行することはない。

【0075】

制御部３６は、電線温度が温度閾値未満であると判定した場合（Ｓ８：ＮＯ）、入力部３０に作動信号が入力されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御部３６は、入力部３０に作動信号が入力されていると判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、出力部３３に指示して、制御回路２１にオン信号を出力させる（ステップＳ１１）。これにより、制御回路２１はスイッチ２０をオンに切替え、バッテリ１０から負荷１１への給電が開始される。

【0076】

制御部３６は、入力部３０に作動信号が入力されていない、即ち、入力部３０に停止信号が入力されていると判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、出力部３３に指示して、制御回路２１にオフ信号を出力させる（ステップＳ１２）。これにより、制御回路２１はスイッチ２０をオフに切替え、バッテリ１０から負荷１１への給電が遮断される。
制御部３６は、ステップＳ１１又はステップＳ１２を実行した後、制御処理を終了する。制御部３６は、次の周期が到来した場合、再び制御処理を実行する。

【0077】

（実施の形態２）
図４は実施の形態２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。
以下では、実施の形態２について、実施の形態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、実施の形態１と共通しているため、実施の形態１と共通する構成部には実施の形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

【0078】

実施の形態２における電源システム１も車両に好適に搭載されている。バッテリ１０、負荷１１、電線１２及び給電制御装置１３は実施の形態１と同様に接続されている。

【0079】

実施の形態２における給電制御装置１３は、実施の形態１における給電制御装置１３が備える構成部に加えて、平滑回路２６を有する。バッテリ１０、負荷１１、電線１２、スイッチ２０、制御回路２１、電流出力回路２２及び抵抗回路２３は実施の形態１と同様に接続されている。マイコン２５は、制御回路２１及び温度検出部２４に各別に接続されると共に、スイッチ２０のドレインに接続されている。電流出力回路２２の出力端は、更に、平滑回路２６に接続されている。平滑回路２６は、電流出力回路２２の出力端の他に、マイコン２５に接続されている。

【0080】

制御回路２１、電流出力回路２２及び抵抗回路２３夫々は実施の形態１と同様に作用するので、制御回路２１がスイッチ２０をオフからオンに切替えた直後において突入電流が流れることが許容される。また、突入電流が電線１２を流れた後においては電流閾値が低下するので、過電流による電線の発煙及び発火が確実に防止される。

【0081】

平滑回路２６は、抵抗回路２３の両端間の電圧を平滑する。平滑回路２６が平滑した平滑電圧値はマイコン２５の入力部３１に入力される。

【0082】

図５は平滑回路２６の回路図である。平滑回路２６は、オペアンプ５０、キャパシタＣ３及び抵抗Ｒ４を有する。オペアンプ５０は、プラス端子、マイナス端子及び出力端子を有する。オペアンプ５０のプラス端子は電流出力回路２２の出力端に接続されている。オペアンプ５０の出力端子は、オペアンプ５０のマイナス端子と、抵抗Ｒ４の一端とに接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、マイコン２５と、キャパシタＣ３の一端とに接続されている。キャパシタＣ３の他端は接地されている。

【0083】

オペアンプ５０は、所謂ボルテージフォロワー回路として機能する。オペアンプ５０は、プラス端子に入力された抵抗回路２３の両端間の電圧を、出力端子からそのまま出力する。オペアンプ５０のプラス端子における入力インピーダンスは非常に高いため、オペアンプ５０の出力端子に接続されている回路の作用が、オペアンプ５０のプラス端子に接続されている回路に影響することはない。

【0084】

キャパシタＣ３及び抵抗Ｒ４によって構成されるＣＲフィルタは、オペアンプ５０の出力端子から出力された電圧、即ち、抵抗回路２３の両端間の電圧を平滑する。キャパシタＣ３及び抵抗Ｒ４によって構成されるＣＲフィルタは、平滑した平滑電圧値をマイコン２５に出力する。
キャパシタＣ３及び抵抗Ｒ４によって構成されるＣＲフィルタのＣＲ時定数は、抵抗回路２３のキャパシタＣ１及び抵抗Ｒ２のＣＲ時定数よりも大きい。負荷１１が作動している場合において、平滑電圧値は、スイッチ２０のオン及びオフへの切替えによって大きく変動することはなく、略一定である。負荷１１が動作を停止している場合、即ち、スイッチ２０のオフが維持されている場合、平滑電圧値はゼロＶである。

【0085】

図４に示すマイコン２５には、スイッチ２０のドレインから、バッテリ１０の出力電圧値（以下、バッテリ電圧値という）が入力される。マイコン２５は、外部から入力されている信号、バッテリ電圧値、負荷電圧値、平滑電圧値及び温度情報に基づいて、制御回路２１にオン信号又はオフ信号を出力する。

【0086】

実施の形態２におけるマイコン２５は、実施の形態１におけるマイコン２５が有する構成部に加えて、入力部３８及びＡ／Ｄ変換部３９を有する。入力部３０，３１，３２、出力部３３、Ａ／Ｄ変換部３４、記憶部３５、制御部３６及びバス３７は実施の形態１と同様に接続されている。入力部３１，３２及び出力部３３夫々は、更に、平滑回路２６、温度検出部２４及び制御回路２１に接続されている。

【0087】

バス３７には、更に、Ａ／Ｄ変換部３９が接続されている。Ａ／Ｄ変換部３９は、バス３７の他に、入力部３８に接続されている。入力部３８は、更に、スイッチ２０のドレインに接続されている。

【0088】

入力部３１には、平滑回路２６からアナログの平滑電圧値が入力される。入力部３１は、入力されたアナログの平滑電圧値をＡ／Ｄ変換部３４に出力する。Ａ／Ｄ変換部３４は、入力部３１から入力されたアナログの平滑電圧値をデジタルの平滑電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換部３４が変換したデジタルの平滑電圧値は、Ａ／Ｄ変換部３４から制御部３６によって取得される。

【0089】

入力部３８には、スイッチ２０のドレインからアナログのバッテリ電圧値が入力される。入力部３８は、入力されたアナログのバッテリ電圧値をＡ／Ｄ変換部３９に出力する。Ａ／Ｄ変換部３９は、入力部３８から入力されたアナログのバッテリ電圧値をデジタルのバッテリ電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換部３９が変換したデジタルのバッテリ電圧値は、Ａ／Ｄ変換部３９から制御部３６によって取得される。

【0090】

制御部３６は、実施の形態１と同様に、記憶部３５に記憶されている制御プログラムを実行することによって、制御処理と、スイッチ２０のオン及びオフに関するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を制御回路２１に行わせることによって負荷１１に給電する給電処理とを実行する。

【0091】

給電処理では、制御部３６は、出力部３３に指示して、オン信号及びオフ信号を交互に制御回路２１に出力させる。これにより、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧未満である場合においては、制御回路２１はスイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に行う。給電処理では、制御部３６は、出力部３３に出力させている信号に関して、オン信号からオフ信号への切替え、又は、オフ信号からオン信号への切替えを周期的に行う。

【0092】

制御部３６はＡ／Ｄ変換部３９からバッテリ電圧値を取得する。制御部３６がＡ／Ｄ変換部３９から取得したバッテリ電圧値は、制御部３６がバッテリ電圧値を取得した時点におけるバッテリ電圧値と略一致する。制御部５９は、Ａ／Ｄ変換部３９から取得したバッテリ電圧値から、スイッチ２０がオンに維持されているオン期間が１周期中に占める割合、即ち、デューティを算出する。デューティはゼロ以上１以下である。デューティが高い程、スイッチ２０のオン期間が長いため、負荷１１に印加される電圧値の平均値は高い。デューティは、負荷１１に印加される電圧値の平均値をバッテリ電圧値で除算することによって算出される。

【0093】

記憶部３５には、負荷１１に印加されるべき電圧値の平均値が目標電圧値として予め記憶されている。制御部３６は、目標電圧値を、Ａ／Ｄ変換部３９から取得したバッテリ電圧値で除算することによってデューティを算出する。制御部３６は、算出したデューティを記憶部３５に記憶する。制御部３６は、記憶部３５に記憶されているデューティに従って、オン信号及びオフ信号を出力部３３に出力させる。これにより、抵抗回路２３の両端電圧値が基準電圧未満である場合においては、制御回路２１は、スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。制御回路２１がこの切替えを行うことによって、バッテリ１０から負荷１１へ給電される。

【0094】

給電処理では、制御部３６は、スイッチ２０のオン及びオフの切替えに係るデューティの算出を定期的に実行し、記憶部３５に記憶されているデューティを定期的に更新している。制御部３６は、制御処理及び給電処理を並行して実行する。

【0095】

実施の形態２における制御処理においても、実施の形態１と同様に、制御部３６は電線温度を算出する。実施の形態２における制御処理において、制御部３６は、記憶部３５に記憶されているデューティと、Ａ／Ｄ変換部３４から取得した平滑電圧値と、温度検出部２４から入力部３２に入力された温度情報が示す電線１２の周囲温度と、前回算出した先行温度差とに基づいて、電線温度と、温度検出部２４が検出した電線１２の周囲温度との温度差を周期的に算出する。

【0096】

以下では、電線温度と、電線１２の周囲温度との温度差の算出に用いられる式について説明する。図６は、負荷１１を作動させている場合における電線電流値Ｉｗの波形図である。図６において横軸は時間を表す。図６には実際の電線電流値Ｉｗが示されている。
給電処理が実行されて負荷１１が作動している場合、スイッチ２０のオン及びオフの切替えが周期的に行われているため、電線電流値Ｉｗの波形はパルス状をなす。各パルスは矩形状をなし、各パルスの電流値は同じであり、この電流値を以下では電流値Ｉｍと表す。

【0097】

なお、スイッチ２０がオフからオンに切替わった場合、突入電流が電線１２に流れるが、スイッチ２０のオン期間に対して突入電流が流れている期間は十分に短く、突入電流の電流値を電流値Ｉｍと近似することが可能である。このため、突入電流の図示を省略している。電流値Ｉｍは、突入電流が電線１２を流れた後に収束する電流値である。

【0098】

前述した演算式（１）におけるＩｗ² は、電流値Ｉｍと、スイッチ２０のオン及びオフの切替えに係るデューティＤとを用いて以下のように表される。
Ｉｗ² ＝Ｉｍ² ×Ｄ・・・（３）

【0099】

電線電流値Ｉｗの平均値はＩｍ×Ｄで表される。平滑回路２６は抵抗回路２３の両端間の電圧を平滑するので、平滑電圧値Ｖｓは電線電流値Ｉｗの平均値に比例する。このため、以下の式（４）が成り立つ。
Ｉｍ×Ｄ＝α×Ｖｓ・・・（４）
ここで、αは定数である。

【0100】

式（３），（４）から電流値Ｉｍを消去すると以下の式（５）が導かれる。
Ｉｗ² ＝α² ×Ｖｓ² ／Ｄ・・・（５）
演算式（１）及び式（５）から電線電流値Ｉｗを消去すると、以下の演算式（６）が導出される。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）＋α² ×Ｒｔｈ
×Ｒｗ×Ｖｓ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））／Ｄ・・・（６）

【0101】

α² ×Ｒｔｈは定数であるため、演算式（６）においてα² ×Ｒｔｈを定数Ａに置き換えると以下の演算式（７）が導出される。
ΔＴｗ＝ΔＴｐ×ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ）＋Ａ×Ｒｗ
×Ｖｓ² ×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｒ））／Ｄ・・・（７）
実施の形態２における電線温度の算出では、演算式（２），（７）が用いられる。平滑電圧値Ｖｓの単位はボルト（Ｖ）である。デューティＤは比であるため、デューティＤの単位はない。また、負荷１１が動作を停止している場合、前述したように平滑電圧値ＶｓはゼロＶであるので、周期Δｔが経過する都度、温度差ΔＴｗは低下する。

【0102】

図７は、制御部３６が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。制御部３６は、実施の形態１と同様に、算出した電線温度が温度閾値以上とならない限り、制御処理を周期的に実行する。

【0103】

まず、制御部３６は、Ａ／Ｄ変換部３４から平滑電圧値を取得する（ステップＳ２１）。制御部３６が取得した平滑電圧値は、制御部３６が平滑電圧値を取得した時点で平滑回路から出力された平滑電圧値に略一致する。次に、制御部３６は、記憶部３５から、スイッチ２０のオン及びオフの切替えに係るデューティＤ、及び、前回算出した先行温度差ΔＴｐを読み出し（ステップＳ２２）、温度検出部２４から入力部３２に入力された温度情報を入力部３２から取得する（ステップＳ２３）。

【0104】

次に、制御部３６は、ステップＳ２１で取得した平滑電圧値Ｖｓと、ステップＳ２２で読出したデューティＤ及び先行温度差ΔＴｐと、ステップＳ２３で取得した温度情報が示す電線１２の周囲温度Ｔａとを演算式（２），（７）に代入することによって、電線温度、及び、電線１２の周囲温度Ｔａの温度差ΔＴｗを算出する（ステップＳ２４）。ここで、周期Δｔは、繰り返し実行される制御処理の周期である。前述したように、制御処理は周期的に実行されるので、温度差ΔＴｗは、制御部３６によって時系列的に算出される。制御部３６は温度差算出部としても機能する。

【0105】

次に、制御部３６は、ステップＳ２４で算出した温度差ΔＴｗを先行温度差ΔＴｐとして記憶部３５に記憶する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５で記憶された先行温度差ΔＴｐは、次に実行されるステップＳ２４で用いられる。制御部３６は、ステップＳ２５を実行した後、ステップＳ２４で算出した温度差に、ステップＳ２３で取得した温度情報が示す電線１２の周囲温度を加算することによって電線温度を算出する（ステップＳ２６）。

【0106】

次に、制御部３６は、ステップＳ２６で算出した電線温度が温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。制御部３６は、電線温度が温度閾値以上であると判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、給電処理を終了する（ステップＳ２８）。給電処理は、後述するように、入力部３０に作動信号が入力された場合に制御部３６によって開始される。制御部３６は、ステップＳ２８を実行した後、出力部３３に指示して、オフ信号を制御回路２１に出力させる（ステップＳ２９）。これにより、制御回路２１はスイッチ２０をオフに切替え、バッテリ１０から負荷１１への給電が遮断される。
なお、制御部３６は、ステップＳ２８を実行する時点で給電処理が実行されていなかった場合、ステップＳ２８を実行することなく、ステップＳ２９を実行する。

【0107】

制御部３６は、ステップＳ２９を実行した後、制御処理を終了する。制御部３６はステップＳ２９を実行して制御処理を終了した場合、所定の条件が満たされるまで、制御部３６は制御処理を再び実行することはない。

【0108】

制御部３６は、電線温度が温度閾値未満であると判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、入力部３０に作動信号が入力されているか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御部３６は、入力部３０に作動信号が入力されていると判定した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、給電処理を開始する（ステップＳ３１）。給電処理では、前述したように、制御回路２１はスイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、バッテリ１０から負荷１１に給電される。制御部３６は、ステップＳ３１を実行した後、制御処理を終了する。制御部３６は、ステップＳ３１を実行して制御処理を終了した場合においては、次の周期が到来したとき、再び制御処理を実行する。
なお、制御部３６は、ステップＳ２８を実行する時点で給電処理が実行されている場合、ステップＳ３１を実行することなく、制御処理を終了する。

【0109】

制御部３６は、入力部３０に作動信号が入力されていない、即ち、入力部３０に停止信号が入力されていると判定した場合（Ｓ３０：ＮＯ）、給電処理を終了し（ステップＳ３２）、出力部３３に指示して、オフ信号を制御回路２１に出力させる（ステップＳ３３）。これにより、制御回路２１はスイッチ２０をオフに切替え、バッテリ１０から負荷１１への給電が遮断される。
なお、制御部３６は、ステップＳ３２を実行する時点で給電処理が実行されていなかった場合、ステップＳ３２を実行することなく、ステップＳ３３を実行する。

【0110】

制御部３６は、ステップＳ３３を実行した後、制御処理を終了する。制御部３６は、ステップＳ３３を実行して制御処理を終了した場合においては、次の周期が到来したとき、再び制御処理を実行する。

【0111】

以上のように構成された実施の形態２における給電制御装置１３においては、電線電流値が電流閾値未満であっても、電線温度が温度閾値以上となった場合にスイッチ２０がオンからオフに切替わるので、電線１２の発煙及び発火をより確実に防止することができる。
前述したように、制御部３６は、平滑回路２６が平滑した平滑電圧値を演算式（２），（７）に代入することによって、電線温度と、電線１２の周囲温度との温度差を算出する。このため、スイッチ２０のオン及びオフへの切替えが交互に繰り返されている場合であっても制御部３６は適切な電線温度を算出することができる。

【0112】

なお、実施の形態２において、スイッチ２０のオン及びオフの切替えに係るデューティを調整する構成は、バッテリ電圧値に基づいて調整する構成に限定されず、例えば、スイッチ２０から負荷１１に出力される電圧値に基づいて調整する構成であってもよい。更に、スイッチ２０のオン及びオフの切替えに係るデューティは一定値であってもよい。

【0113】

また、電線温度を算出する構成は、電線温度と電線１２の周囲温度との温度差を算出し、算出した温度差に電線１２の周囲温度を加算する構成に限定されず、平滑回路２６が平滑した平滑電圧値に基づいて電線温度を算出する構成であればよい。
更に、スイッチ２０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。

【0114】

開示された実施の形態１，２は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0115】

１２ 電線
１３ 給電制御装置
２０ スイッチ
２１ 制御回路（スイッチ制御部）
２２ 電流出力回路
２３ 抵抗回路
２４ 温度検出部
２６ 平滑回路
３６ 制御部（温度算出部、温度差算出部）
Ｃ１ キャパシタ
Ｒ１ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ２ 抵抗（第２抵抗）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】