特許 6846244 電線保護装置

(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】6846244

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】電線保護装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 6/00 20060101AFI20210315BHJP

   H02H 5/04 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   H02H6/00 150

   H02H5/04

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-47403(P2017-47403)

(22)【出願日】2017年3月13日

(65)【公開番号】特開2018-152995(P2018-152995A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2020年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊池 崇

(72)【発明者】

【氏名】上田 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】長倉 俊介

(72)【発明者】

【氏名】宮川 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】西野 知也

(72)【発明者】

【氏名】宇治川 登

(72)【発明者】

【氏名】川俣 聖寿

(72)【発明者】

【氏名】月岡 雅隆

(72)【発明者】

【氏名】江副 陸也

【審査官】 佐藤 卓馬

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−８５４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−６５５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０８７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ６／００

Ｈ０２Ｈ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、
前記電圧調節部を流れる電流値から前記電源と前記負荷とを接続する電線の温度情報を計算する温度計算部を有し、前記温度情報に基づいて前記電圧調節部を前記電源と前記負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電圧調節部が前記遮断状態である間に前記温度情報の算出に用いる時定数を第一の時定数とし、かつ前記電圧調節部が前記負荷に対して電力を供給している間に前記温度情報の算出に用いる時定数を第二の時定数とし、
前記第一の時定数は、前記第二の時定数よりも大きく、かつ前記電線の実際の時定数以上の値であり、
前記第二の時定数は、前記電線の実際の時定数よりも小さな値である
ことを特徴とする電線保護装置。

【請求項2】

前記第一の時定数は、前記電線の実際の時定数よりも大きな値である
請求項１に記載の電線保護装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電線保護装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電線の温度を算出して負荷回路を遮断する技術がある。特許文献１には、負荷に流れる電流が上昇しているときには、電線或いは接触導体の熱特性（熱抵抗、熱容量）に基づいて電線の上昇温度を算出し、アーク発生時には、アークによる温度上昇を算出し、更に、負荷に流れる電流がゼロ、或いは減少しているときには、電線の熱特性に基づいて電線の下降温度を算出する負荷回路の保護装置の技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２９５７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電線を保護する技術について、なお改良の余地がある。例えば、電線の推定温度が電線の実際の温度を下回ってしまうと、通電を遮断するタイミングが遅れてしまう可能性がある。電線の温度推定を適切に行って電線を保護できることが望まれている。

【0005】

本発明の目的は、電線を適切に保護することができる電線保護装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の電線保護装置は、電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、前記電圧調節部を流れる電流値から前記電源と前記負荷とを接続する電線の温度情報を計算する温度計算部を有し、前記温度情報に基づいて前記電圧調節部を前記電源と前記負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧調節部が前記遮断状態である間に前記温度情報の算出に用いる時定数を第一の時定数とし、かつ前記電圧調節部が前記負荷に対して電力を供給している間に前記温度情報の算出に用いる時定数を第二の時定数とし、前記第一の時定数は、前記第二の時定数よりも大きく、かつ前記電線の実際の時定数以上の値であり、前記第二の時定数は、前記電線の実際の時定数よりも小さな値であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る電線保護装置は、電源側の電圧を調圧して負荷に供給する電圧調節部と、電圧調節部を流れる電流値から電源と負荷とを接続する電線の温度情報を計算する温度計算部を有し、温度情報に基づいて電圧調節部を電源と負荷とを遮断する遮断状態にさせる制御部と、を備える。制御部は、電圧調節部が遮断状態である間に温度情報の算出に用いる時定数を第一の時定数とし、かつ電圧調節部が負荷に対して電力を供給している間に温度情報の算出に用いる時定数を第二の時定数とする。第一の時定数は、第二の時定数よりも大きく、かつ電線の実際の時定数以上の値であり、第二の時定数は、電線の実際の時定数よりも小さな値である。

【0008】

本発明に係る電線保護装置によれば、電力供給時には電線の推定温度の上昇度合いが実際の温度の上昇度合いよりも大きくなり、かつ遮断状態では推定温度の低下度合いが実際の温度の低下度合いと同等または緩やかとなる。よって、本発明に係る電線保護装置は、電線を適切に保護することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る電線保護装置を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る遮断判定の説明図である。

【図3】図３は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示すフローチャートである。

【図4】図４は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示すタイムチャートである。

【図5】図５は、比較例の動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の実施形態に係る電線保護装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0011】

［実施形態］
図１から図５を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、電線保護装置に関する。図１は、実施形態に係る電線保護装置を示す図、図２は、実施形態に係る遮断判定の説明図、図３は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示すフローチャート、図４は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示すタイムチャート、図５は、比較例の動作を示すタイムチャートである。

【0012】

図１に示すように、本実施形態に係る電線保護装置１は、電圧調節部３と、制御部２とを有する。電線保護装置１は、車両に搭載され、車両の電気負荷（以下、単に「負荷」と称する。）１２に対する電力供給を行う。電線保護装置１によって電力が供給される負荷１２は、例えば、車両のヘッドランプ等のランプである。電線保護装置１は、電圧調節部３によって負荷１２に対する供給電圧を制御すると共に、負荷１２に対する電力供給をソフトウエア的に遮断する。電線保護装置１は、電圧調節部３を流れる電流値に基づいて電線の発熱量および放熱量を推定し、その推定結果に基づいて負荷１２に対する電力供給を遮断する。以下に本実施形態の電線保護装置１について詳細に説明する。

【0013】

本実施形態の電圧調節部３は、信号入力ポート３０、入力部３１、出力部３２、信号出力ポート３３、電流センサ回路３４、および半導体スイッチング素子３５を有する半導体リレーである。信号入力ポート３０は、制御部２の信号出力ポート２１と電気的に接続されている。入力部３１は、車両の電源１１と電気的に接続されている。電源１１は、例えば、バッテリ等の二次電池である。出力部３２は、負荷１２と電気的に接続されている。

【0014】

半導体スイッチング素子３５は、入力部３１と出力部３２との間に介在している。半導体スイッチング素子３５は、制御信号のＯＮ／ＯＦＦに応じて入力部３１と出力部３２とを接続あるいは遮断する。半導体スイッチング素子３５は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor）である。電圧調節部３は、図示しない制御回路によって、半導体スイッチング素子３５をデューティ制御する。半導体スイッチング素子３５に対するデューティ制御は、例えば、ＰＷＭ制御である。制御回路は、電源１１からの入力電圧と、負荷１２に対する供給電圧の目標値とに基づいてデューティ制御のデューティ比を決定する。このデューティ比は、負荷１２に対する実効電圧を供給電圧の目標値とするように決定される。

【0015】

電流センサ回路３４は、半導体スイッチング素子３５を介して流れる電流値を検出する。言い換えると、電流センサ回路３４は、電圧調節部３を介して電源１１から負荷１２に流れる電流値を検出する。電流センサ回路３４の検出結果を示す信号は、信号出力ポート３３から出力される。信号出力ポート３３は、制御部２の電流信号入力ポート２２と電気的に接続されている。

【0016】

制御部２は、電圧調節部３の作動／停止を制御する。制御部２は、例えば、マイクロコンピュータ等の制御装置や制御回路である。制御部２は、演算部、記憶部、通信部等を有し、本実施形態の動作を実行するためのプログラムや回路構成を有している。制御部２は、指令信号入力ポート２０、制御信号出力ポート２１、電流信号入力ポート２２、入力判定部２３、算出部２４、遮断判定部２５、および論理回路２６を有する。

【0017】

指令信号入力ポート２０は、負荷１２を作動させる指令信号が入力されるポートである。制御信号出力ポート２１は、電圧調節部３に対する制御信号を出力するポートである。電流信号入力ポート２２は、電流センサ回路３４によって検出された電流値についての信号が入力されるポートである。

【0018】

指令信号入力ポート２０には、車両に搭載されたスイッチ４が電気的に接続されている。スイッチ４は、例えば、車両の運転者によって操作される。スイッチ４に対して負荷１２を作動させるための操作入力がなされると、スイッチ４が停止指令状態から作動指令状態に切り替わる。スイッチ４における停止指令状態および作動指令状態の切り替えは、例えば、接地／非接地の切り替えである。作動指令の操作入力がなされたスイッチ４は、作動停止のための操作入力がなされるまで作動指令状態を維持する。

【0019】

入力判定部２３は、指令信号入力ポート２０と電気的に接続されている。入力判定部２３は、スイッチ４の状態に応じた信号を出力する。より具体的には、入力判定部２３は、スイッチ４が作動指令状態である場合にＯＮ信号を出力し、スイッチ４が停止指令状態である場合にＯＦＦ信号を出力する。

【0020】

算出部２４は、電線５の温度情報を算出する回路または演算装置である。算出部２４による温度算出対象の電線５は、例えば、電源１１と電圧調節部３とを接続する電線５や、電圧調節部３と負荷１２とを接続する電線５である。算出部２４は、温度計算部２４ａおよび時定数切替部２４ｂを有する。温度計算部２４ａは、電流信号入力ポート２２と電気的に接続されている。温度計算部２４ａは、電流センサ回路３４によって検出された電流値を示す信号を取得する。また、温度計算部２４ａは、時定数切替部２４ｂと電気的に接続されている。温度計算部２４ａは、時定数切替部２４ｂから温度計算に用いる時定数の値を取得する。

【0021】

本実施形態の温度計算部２４ａによる温度算出の考え方について、以下に式（１）から式（４）を参照して説明する。なお、式（１）から式（４）において、Ｐｃinは電線５の単位時間の発熱エネルギー［Ｊ／ｓ］、Ｐｃoutは電線５の単位時間の放熱エネルギー［Ｊ／ｓ］、ｒｃは電線５の導体抵抗［Ω］、Ｉは通電電流［Ａ］、Ｃthは電線５の熱容量［Ｊ／℃］、Ｒthは電線５の熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｑｃ（ｎ）はｎ回目に電流値がサンプリングされたときの電線５の熱量（累積値）［Ｊ］、Δｔはサンプリング時間（サンプリング間隔）［ｓ］、ΔＴは、電線５における温度変化量（累積値）［℃］である。
Ｐｃin ＝ ｒｃ×Ｉ² …（１）
Ｐｃout ＝ Ｑｃ（ｎ−１）／（Ｃth×Ｒth） …（２）
Ｑｃ（ｎ） ＝ Ｑｃ（ｎ−１）＋（Ｐｃin−Ｐｃout）×Δｔ …（３）
ΔＴ ＝ Ｑｃ（ｎ）／Ｃth …（４）

【0022】

温度計算部２４ａは、電流センサ回路３４から取得した電流値の情報および時定数切替部２４ｂから取得した時定数τから一定時間毎に温度情報を計算する。温度計算部２４ａは、算出した温度情報を遮断判定部２５に出力する。本実施形態の温度情報は、電線５の現在の温度や温度変化量、熱収支等に関する情報である。制御部２は、温度情報に基づいて、電圧調節部３を遮断状態とし、電源１１と負荷１２とを遮断させる。ここで、遮断状態とは、電圧調節部３において負荷１２に対する電力供給が継続的に停止され、デューティ制御がなされない状態である。

【0023】

本実施形態の温度情報は、電線５の現在の温度の推定値である。以下の説明では、温度計算部２４ａによって算出された電線５の現在の温度を単に「推定温度Ｔｗ」と称する。推定温度Ｔｗは、温度計算部２４ａによって推定された電線５の現在の温度である。電線５の推定温度Ｔｗは、例えば、電線５の周囲温度Ｔａｍｂと温度変化量ΔＴの和として算出される。周囲温度Ｔａｍｂは、例えば、予め記憶している値であっても、実測された値であってもよい。例えば、周囲温度Ｔａｍｂとして、電圧調節部３が負荷１２に対して定格電流を供給しているときの電線５の定常状態の温度が記憶されている。

【0024】

遮断判定部２５は、入力判定部２３の信号と温度計算部２４ａから取得した推定温度Ｔｗ（温度情報）とに基づいて判定結果を出力する。遮断判定部２５は、例えば、図２に示すように遮断判定を行う。図２には、入力判定部２３の信号（ＳＷ）、推定温度Ｔｗ、および遮断判定部２５によってなされる遮断判定の内容が示されている。遮断判定部２５は、入力判定部２３がＯＮ信号を出力しており、かつ推定温度Ｔｗが予め定められた遮断温度Ｔｓｈ以上（ＨＩ）であればＯＮ信号を出力する。このＯＮ信号は、電圧調節部３を遮断状態とする遮断指令である。一方、遮断判定部２５は、入力判定部２３がＯＮ信号を出力しており、かつ推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈ未満（ＬＯＷ）であればＯＦＦ信号を出力する。このＯＦＦ信号は、電圧調節部３による負荷１２に対する給電を許容する通常指令である。遮断判定部２５は、入力判定部２３の信号がリセットされるまで遮断判定の内容を維持する。言い換えると、遮断判定部２５は、電圧調節部３を遮断状態にすると判断した後は、入力判定部２３の信号が一旦ＯＦＦとされ、再度ＯＮとされるまでの間はＯＮ信号を出力し続ける。また、遮断判定部２５がＯＦＦ信号を出力している状態で入力判定部２３の信号がＯＮからＯＦＦに切り替わった場合、入力判定部２３の信号が再度ＯＮとなるまでの間ＯＦＦ信号を出力し続ける。

【0025】

論理回路２６は、入力判定部２３の信号と遮断判定部２５の信号とに応じた制御信号を出力する。遮断判定部２５の出力信号は、ＯＮ／ＯＦＦが反転されて論理回路２６に入力される。すなわち、遮断判定部２５のＯＮ信号はＯＦＦ信号に反転されて論理回路２６に入力され、遮断判定部２５のＯＦＦ信号はＯＮ信号に反転されて論理回路２６に入力される。論理回路２６は、ＡＮＤ回路である。論理回路２６は、入力判定部２３の出力信号がＯＮであり、かつ遮断判定部２５がＯＦＦ信号を出力している場合、制御信号出力ポート２１からＯＮ信号を出力する。論理回路２６が出力するＯＮ信号は、負荷１２に対する電力供給の実行を指令する供給指令信号である。

【0026】

一方、論理回路２６は、入力判定部２３の出力信号がＯＦＦである場合や、遮断判定部２５がＯＮ信号を出力している場合、制御信号出力ポート２１からＯＦＦ信号を出力する。論理回路２６が出力するＯＦＦ信号は、負荷１２に対する電力供給の停止を指令する停止指令信号である。遮断判定部２５がＯＮ信号を出力している場合に論理回路２６から出力される停止指令信号は、電圧調節部３を遮断状態として電線５を保護する遮断指令信号として機能する。停止指令信号に応じて電圧調節部３が電源１１と負荷１２とを継続的に遮断することで、電線５に対する通電が停止され、電線５における発熱が停止される。その結果、電線５の更なる温度上昇が抑制される。

【0027】

時定数切替部２４ｂは、遮断判定部２５の出力信号に応じて異なる時定数τを出力する。本実施形態の時定数切替部２４ｂが出力する時定数τは、電線５の熱容量Ｃthと電線５の熱抵抗Ｒthとの積であり、下記式（５）で示される。
τ ＝ Ｃth×Ｒth …（５）

【0028】

時定数切替部２４ｂは、時定数τとして、第一の時定数τｓあるいは第二の時定数τｎの何れかを出力する。第一の時定数τｓは、遮断判定部２５の出力信号がＯＮである場合に時定数切替部２４ｂによって出力される。すなわち、第一の時定数τｓは、遮断判定部２５によって遮断指令がなされ、電圧調節部３が遮断状態である間に出力される。第二の時定数τｎは、遮断判定部２５の出力信号がＯＦＦである場合に時定数切替部２４ｂによって出力される。すなわち、第二の時定数τｎは、遮断判定部２５による遮断指令がなされていない通常時に時定数切替部２４ｂによって出力される。

【0029】

本実施形態の第二の時定数τｎは、電線５の実際の時定数τｒよりも小さな値である。電線５の実際の時定数τｒは、電線５の物性に対応する時定数である。従って、温度計算部２４ａによって計算される推定温度Ｔｗの上昇度合いは、実際温度Ｔｒの上昇度合いよりも大きくなる。つまり、実際の時定数τｒによって算出される推定温度Ｔｗは、電線５を熱から保護する観点において安全側の値となる。

【0030】

本実施形態の第一の時定数τｓは、第二の時定数τｎよりも大きな値であり、かつ電線５の実際の時定数τｒ以上の値である。すなわち、電線５に対する通電が遮断されて電線５の温度が下降するときには、時定数τの値が電線５の実際の時定数τｒ以上の値とされる。その結果、推定温度Ｔｗと実際温度Ｔｒとの大小関係の逆転が防がれる。図４の時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に示されるように、推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも大きな値で推移する。時刻ｔ２において、推定温度Ｔｗは実際温度Ｔｒよりも高い温度である。この状態から電線５の温度が低下していく場合に、推定温度Ｔｗの低下度合いは実際温度Ｔｒの低下度合いと同等であるか、実際温度Ｔｒの低下度合いよりも緩やかになる。従って、推定温度Ｔｗを実際温度Ｔｒよりも低めに推定してしまうことが未然に抑制される。

【0031】

図３および図４を参照して、本実施形態に係る電線保護装置１の動作について説明する。図３に示すフローチャートは、例えば、車両のイグニッションＯＮの状態において繰り返し実行される。図４のタイムチャートにおいて、横軸は時間を示す。図４には、（ａ）温度、（ｂ）電流、（ｃ）入力判定部２３の出力信号（ＳＷ）、（ｄ）時定数τ、および（ｅ）遮断判定部２５による遮断判定結果が示されている。（ａ）温度の欄には、温度計算部２４ａによって推定された推定温度Ｔｗに加えて、電線５の実際温度Ｔｒが示されている。

【0032】

図４では、時刻ｔ０にスイッチ４がＯＮに切り替わり、電圧調節部３に対して電力供給指令が出力される。このときに、遮断判定部２５の遮断判定結果は通常となっており、遮断判定部２５はＯＦＦ信号を出力している。従って、時定数τの値は第二の時定数τｎである。時刻ｔ１に異常発生によりショート電流が流れ始める。ショート電流により、実際温度Ｔｒおよび推定温度Ｔｗはそれぞれ上昇していく。第二の時定数τｎが実際の時定数τｒよりも小さな値であることから、推定温度Ｔｗは実際温度Ｔｒよりも速く上昇していく。時刻ｔ２に推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈに達して遮断判定部２５による遮断判定結果が「遮断」に変化する。遮断判定部２５は、遮断指令であるＯＮ信号を出力し始める。遮断判定部２５による遮断指令に応じて時定数τの値が第二の時定数τｎから第一の時定数τｓに変化する。

【0033】

本実施形態の電線保護装置１によれば、図３のフローチャートに示す動作により、遮断後の推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも高い値で推移する。従って、スイッチ４が再度ＯＮにされた場合に、推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも高い状態から電線５の温度推定がなされる。その結果、熱に対する電線５の保護がより確実になされる。

【0034】

図３を参照し、ステップＳ１０において、時定数切替部２４ｂは、遮断判定が出力されているか否かを判定する。時定数切替部２４ｂは、遮断判定部２５の出力信号がＯＮである場合にステップＳ１０で肯定判定してステップＳ２０に進む。一方、時定数切替部２４ｂは、遮断判定部２５の出力信号がＯＦＦであればステップＳ１０で否定判定してステップＳ３０に進む。図４では、時刻ｔ２までの間はステップＳ１０で否定判定がなされ、時刻ｔ２以降時刻ｔ４まではステップＳ１０で肯定判定がなされる。

【0035】

ステップＳ２０において、時定数切替部２４ｂは、出力する時定数τの値を遮断後の時定数である第一の時定数τｓに設定する。ステップＳ２０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

【0036】

ステップＳ３０において、時定数切替部２４ｂは、出力する時定数τの値を通常動作の時定数である第二の時定数τｎに設定する。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

【0037】

ステップＳ４０において、温度計算部２４ａは、時定数切替部２４ｂから取得した時定数τによって電線５の推定温度Ｔｗを計算する。温度計算部２４ａは、電流センサ回路３４によってサンプリングされた電流値を取得して、現在設定されている時定数τの値を用いて推定温度Ｔｗを計算する。ステップＳ２０において時定数τとして第一の時定数τｓが設定されてからステップＳ４０に進んだ場合、温度計算部２４ａは第一の時定数τｓを用いて電線５の推定温度Ｔｗを計算する。一方、ステップＳ３０において時定数τとして第二の時定数τｎが設定されてからステップＳ４０に進んだ場合、温度計算部２４ａは第二の時定数τｎを用いて電線５の推定温度Ｔｗを計算する。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

【0038】

ステップＳ５０において、温度計算部２４ａは、電線温度情報を出力する。温度計算部２４ａは、ステップＳ４０において更新した電線５の推定温度Ｔｗを遮断判定部２５に出力する。ステップＳ５０が実行されると、本制御フローは一旦終了する。

【0039】

図４を参照して、時刻ｔ２以降における電線保護装置１の動作について説明する。時刻ｔ２に遮断判定部２５によって遮断指令が出力されると、時定数τは第二の時定数τｎから第一の時定数τｓに切り替わり、電圧調節部３は遮断状態となる。従って、電線５の通電電流Ｉは０となり、実際温度Ｔｒおよび推定温度Ｔｗはそれぞれ低下していく。本実施形態では、第一の時定数τｓは、電線５の実際の時定数τｒよりも大きな値である。つまり、推定温度Ｔｗの低下度合いは、実際温度Ｔｒの低下度合いよりも緩やかである。

【0040】

時刻ｔ３にスイッチ４がＯＦＦに切り替わる。遮断判定部２５による遮断判定結果は、スイッチ４がＯＮからＯＦＦに切り替わっても維持される。時刻ｔ４においてスイッチ４が再びＯＮとされると、遮断判定部２５は、時刻ｔ４の推定温度Ｔｗに基づいて遮断判定結果を更新する。言い換えると、遮断判定部２５は、スイッチ４がＯＦＦに切り替わってから、再度スイッチ４がＯＮとされるまで、スイッチ４がＯＦＦに切り替わったときの遮断判定の結果を維持する。遮断判定部２５によるこのような結果維持機能に対応して、時定数τの値は、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの間、第一の時定数τｓに維持される。

【0041】

時刻ｔ４においてスイッチ４がＯＮとされたときに、推定温度Ｔｗは実際温度Ｔｒよりも高い温度である。従って、電線５に対する通電によって電線５の実際温度Ｔｒが上昇していくときに、推定温度Ｔｗは実際温度Ｔｒよりも高い値で推移する。よって、電線５の実際温度Ｔｒが遮断温度Ｔｓｈに到達する前に推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈに到達し、電圧調節部３が遮断状態とされる。その結果、電線保護装置１は、電線５の過度な温度上昇を未然に抑制することができる。

【0042】

更に、本実施形態では、第二の時定数τｎが電線５の実際の時定数τｒよりも小さな値であることから、推定温度Ｔｗの上昇速度は実際温度Ｔｒの上昇速度よりも大きい。従って、電線５の過度な温度上昇がより確実に抑制される。

【0043】

本実施形態の電線保護装置１による効果について、図５に示す比較例を参照して説明する。図５に示す比較例には、時定数τとして、電圧調節部３の遮断後にも第二の時定数τｎが用いられた場合の温度の推移が示されている。図５において、温度の欄には、比較例の推定温度Ｔｃが示されている。比較例の推定温度Ｔｃは、電圧調節部３が負荷１２に対する電力供給を実行しているか遮断状態であるかにかかわらず、第二の時定数τｎが用いられて算出される。

【0044】

図５に示すように、時刻ｔ０にスイッチ４がＯＮとなり、時刻ｔ１から電線５にショート電流が流れる。比較例の推定温度Ｔｃは、本実施形態の推定温度Ｔｗと同様に、実際温度Ｔｒよりも速く上昇して遮断温度Ｔｓｈに到達する。時刻ｔ２に比較例の推定温度Ｔｃが遮断温度Ｔｓｈに達すると、遮断判定の結果が「通常」から「遮断」に切り替わる。その結果、電圧調節部３が遮断状態とされて実際温度Ｔｒおよび比較例の推定温度Ｔｃがそれぞれ低下する。

【0045】

第二の時定数τｎが電線５の実際の時定数τｒよりも小さな値であるため、比較例の推定温度Ｔｃは実際温度Ｔｒよりも速く低下してしまう。スイッチ４が時刻ｔ５においてＯＦＦに切り替わった後に、時刻ｔ６において再度ＯＮにされる。このときに、比較例の推定温度Ｔｃは、実際温度Ｔｒよりも低い温度になっている。その結果、時刻ｔ６以降の比較例の推定温度Ｔｃは、実際温度Ｔｒよりも低い値で推移する。時刻ｔ６に電線５にショート電流が流れ始め、時刻ｔ７に実際温度Ｔｒが遮断温度Ｔｓｈに到達する。このときに、比較例の推定温度Ｔｃは、遮断温度Ｔｓｈよりも低い温度のままである。このように、比較例では、実際温度Ｔｒが遮断温度Ｔｓｈを超えてしまう可能性がある。

【0046】

これに対して、本実施形態に係る電線保護装置１は、推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも低くなることを好適に抑制することができる。その結果、電線保護装置１は、電線５および負荷１２を適切に保護することができる。

【0047】

以上説明したように、本実施形態の電線保護装置１は、電圧調節部３と、制御部２とを有する。電圧調節部３は、電源１１側の電圧を調圧して負荷１２に供給する。制御部２は、電圧調節部３を流れる電流値から電線５の温度情報を計算する温度計算部２４ａを有する。制御部２は、温度情報に基づいて電圧調節部３を電源１１と負荷１２とを遮断する遮断状態にさせる。

【0048】

制御部２は、電圧調節部３が遮断状態である間に温度情報の算出に用いる時定数τを第一の時定数τｓとし、かつ電圧調節部３が負荷１２に対して電力を供給している間に温度情報の算出に用いる時定数τを第二の時定数τｎとする。第一の時定数τｓは、第二の時定数τｎよりも大きく、かつ電線５の実際の時定数τｒ以上の値である。第二の時定数τｎは、電線５の実際の時定数τｒよりも小さな値である。

【0049】

本実施形態の電線保護装置１において、第二の時定数τｎは、電線５の実際の時定数τｒよりも小さな値とされている。従って、電圧調節部３が負荷１２に対してデューティ制御に従い電力を供給している間に、推定温度Ｔｗの上昇度合いが実際温度Ｔｒの上昇度合いよりも大きくなる。よって、推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも先に遮断温度Ｔｓｈに到達しやすくなり、電線５の保護が適切になされる。

【0050】

更に、第一の時定数τｓは、第二の時定数τｎよりも大きく、かつ電線５の実際の時定数τｒ以上の値である。従って、電圧調節部３を遮断状態としているときの推定温度Ｔｗの低下度合いを実際温度Ｔｒの低下度合いと同様あるいは実際温度Ｔｒの低下度合いよりも緩やかとすることができる。その結果、遮断状態から電線５に対する通電が再開されるときに、推定温度Ｔｗは、少なくとも実際温度Ｔｒ以上となっている。よって、本実施形態の電線保護装置１は、電線５を過度の温度上昇から適切に保護することができる。

【0051】

本実施形態の電線保護装置１において、第一の時定数τｓは、電線５の実際の時定数τｒよりも大きな値とされている。従って、電圧調節部３が遮断状態とされている間に、推定温度Ｔｗの低下度合いが実際温度Ｔｒの低下度合いよりも緩やかになる。よって、電線５に対する通電が再開されるときの推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも高くなり、電線５の保護が適切になされる。

【0052】

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。電線保護装置１において、電源１１側の電圧を調圧して負荷に供給する手段は、半導体スイッチング素子には限定されない。また、半導体スイッチング素子３５は、ＭＯＳＦＥＴには限定されない。半導体スイッチング素子３５として、他のスイッチング素子が用いられてもよい。負荷１２は、ランプには限定されない。負荷１２は、ランプ以外の電気負荷であってもよい。

【0053】

温度計算部２４ａによって計算される温度情報は、電線５の推定温度Ｔｗには限定されない。温度情報は、電線５の温度についての情報や電線５の温度に関連する物理量についての情報である。制御部２が遮断判定において参照する温度情報は、例えば、温度変化量ΔＴであってもよく、熱量Ｑｃ等であってもよい。

【0054】

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 電線保護装置
２ 制御部
３ 電圧調節部
４ スイッチ
５ 電線
１１ 電源
１２ 負荷
２０ 指令信号入力ポート
２１ 制御信号出力ポート
２２ 電流信号入力ポート
２３ 入力判定部
２４ 算出部
２４ａ 温度計算部
２４ｂ 時定数切替部
２５ 遮断判定部
２６ 論理回路
３０ 信号入力ポート
３１ 入力部
３２ 出力部
３３ 信号出力ポート
３４ 電流センサ回路
３５ 半導体スイッチング素子
Ｔｃ 比較例の推定温度
Ｔｒ 実際温度
Ｔａｍｂ 周囲温度
Ｔｓｈ 遮断温度
Ｔｗ 推定温度
τｓ 第一の時定数
τｎ 第二の時定数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】