特許 6882023 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】6882023

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】電線保護装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 5/04 20060101AFI20210524BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   H02H5/04

   H02H3/08 D

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-47362(P2017-47362)

(22)【出願日】2017年3月13日

(65)【公開番号】特開2018-152991(P2018-152991A)

(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２０１６−１６３４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７８２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２２８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０４５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ５／０４

Ｈ０２Ｈ ３／０８

(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、
前記温度情報は、前記電流値に基づく温度変化量および予め定められた前記温度情報の初期値から計算され、
前記制御部は、前記温度情報が前記初期値よりも低温側の値である条件を含むスリープ条件が成立するとスリープ状態へ移行し、
前記制御部が前記スリープ状態から復帰するときの前記初期値は、前記電線に対して定常電流の最大値で通電が行われる場合の前記電線の温度の収束値に基づく値である
ことを特徴とする電線保護装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記温度情報が予め定められた閾値よりも高温側の値となる場合に前記電圧調節部を前記遮断状態にさせ、
前記制御部が前記スリープ状態から復帰するときの前記初期値は、前記閾値よりも低温側の値である
請求項１に記載の電線保護装置。

【請求項3】

前記収束値の算出における環境温度は、前記電線が配索される箇所の環境に応じた温度である
請求項１または２に記載の電線保護装置。

【請求項4】

前記閾値と前記初期値との間に設けるマージンは、突入電流による前記温度情報の上昇量に応じて定められている
請求項２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、前記温度情報は、前記電流値に基づく温度変化量および予め定められた前記温度情報の初期値から計算され、前記制御部は、前記温度情報が前記初期値よりも低温側の値である条件を含むスリープ条件が成立するとスリープ状態へ移行し、前記制御部が前記スリープ状態から復帰するときの前記初期値は、前記電線に対して定常電流の最大値で通電が行われる場合の前記電線の温度の収束値に基づく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。温度情報は、電流値に基づく温度変化量および予め定められた温度情報の初期値から計算される。制御部は、温度情報が初期値よりも低温側の値である条件を含むスリープ条件が成立するとスリープ状態へ移行する。制御部がスリープ状態から復帰するときの初期値は、電線に対して定常電流の最大値で通電が行われる場合の電線の温度の収束値に基づく値である。本発明に係る電線保護装置は、温度計算部によって計算される温度情報が電線の実際の温度を下回ることを抑制し、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】

【0008】

【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タイムチャートである。

【図4】図４は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示す他の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】

【0009】

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。

【0010】

［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タイムチャート、図４は、実施形態に係る電線保護装置の動作を示す他のタイムチャート、図５は、比較例の動作を示すタイムチャートである。

【0011】

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、フェールセーフ回路６と、ＯＲ回路７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。

【0012】

本実施形態の電圧調節部３は、信号入力ポート３０ａ、入力部３０ｂ、出力部３０ｃ、信号出力ポート３０ｄ、半導体スイッチング素子３１、および電流センサ回路３２を有する半導体リレーである。信号入力ポート３０ａは、ＯＲ回路７を介して制御部２の制御信号出力ポート２０ｂと電気的に接続されている。入力部３０ｂ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３０ｃは、負荷１２と電気的に接続されている。

【0013】

半導体スイッチング素子３１は、入力部３０ｂと出力部３０ｃとの間に介在している。半導体スイッチング素子３１は、制御信号のＯＮ／ＯＦＦに応じて負荷１２に対する電力供給を実行または停止する。半導体スイッチング素子３１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３１をデューティ制御する。半導体スイッチング素子３１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。

【0014】

電流センサ回路３２は、半導体スイッチング素子３１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３２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３２の検出結果を示す信号は、信号出力ポート３０ｄから出力される。信号出力ポート３０ｄは、制御部２の電流信号入力ポート２０ｃと電気的に接続されている。

【0015】

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２０ａ、制御信号出力ポート２０ｂ、電流信号入力ポート２０ｃ、ウォッチドッグ信号出力ポート２０ｄ、入力判定部２１、ウェークアップ判定部２２、スリープ判定部２３、初期値記憶部２４、温度計算部２５、遮断判定部２６、および論理回路２７を有する。

【0016】

指令信号入力ポート２０ａ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２０ｂ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２０ｃは、電流センサ回路３２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。ウォッチドッグ信号出力ポート２０ｄは、ウォッチドッグ信号を出力するポートである。制御部２は、定期的にウォッチドッグ信号をウォッチドッグ信号出力ポート２０ｄから出力する。

【0017】

指令信号入力ポート２０ａ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。

【0018】

入力判定部２１は、指令信号入力ポート２０ａと電気的に接続されている。入力判定部２１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２１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。

【0019】

ウェークアップ判定部２２は、制御部２が停止状態から通常動作に移ったことを検知する。制御部２の停止状態には、スリープ状態や電源電圧の低下による作動停止の状態が含まれる。ウェークアップ判定部２２は、例えば、スリープ判定部２３の出力信号やウォッチドッグ信号に基づいて制御部２が通常動作に移行したか否かを判定する。ウェークアップ判定部２２は、制御部２の通常動作への移行を検知した場合、ウェークアップＯＮ信号を出力する。一方、ウェークアップ判定部２２は、制御部２の停止状態を検知した場合、ウェークアップＯＦＦ信号を出力する。ウェークアップ判定部２２の出力信号は、温度計算部２５に送られる。

【0020】

スリープ判定部２３は、スリープ条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態のスリープ条件は、入力判定部２１の出力信号がＯＦＦであり、かつ後述する電線５の推定温度Ｔｗがスリープ閾値Ｔｓｌｐよりも低温側の値であることである。なお、温度に関する条件は、「推定温度Ｔｗ≦スリープ閾値Ｔｓｌｐ」とされてもよい。スリープ閾値Ｔｓｌｐは、例えば、後述する初期値Ｔｉｎｉである。スリープ判定部２３は、スリープ条件が成立している場合、スリープＯＮ信号を出力する。一方、スリープ判定部２３は、スリープ条件が成立していない場合、スリープＯＦＦ信号を出力する。スリープ判定部２３の出力信号は、ウェークアップ判定部２２に送られる。制御部２は、スリープ判定部２３からスリープＯＮ信号が出力されるとスリープ状態に移行する。スリープ状態では、入力判定部２１およびウェークアップ判定部２２が作動する。また、スリープ状態では、少なくとも温度計算部２５および遮断判定部２６が動作を停止する。

【0021】

初期値記憶部２４は、電線５の温度情報についての初期値Ｔｉｎｉを記憶している。初期値記憶部２４に記憶されている初期値Ｔｉｎｉは、スリープ判定部２３および温度計算部２５に送られる。

【0022】

温度計算部２５は、電線５の温度を算出する回路または演算装置である。温度計算部２５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。温度計算部２５は、電流信号入力ポート２０ｃと電気的に接続されている。温度計算部２５は、電流センサ回路３２によって検出された電流値を示す信号を取得する。温度計算部２５は、初期値記憶部２４から温度計算に用いる初期値Ｔｉｎｉを取得する。

【0023】

本実施形態の温度計算部２５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）、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）

【0024】

温度計算部２５は、電流センサ回路３２から取得した電流値の情報から一定時間毎に温度情報を計算する。温度計算部２５は、算出した温度情報を遮断判定部２６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。

【0025】

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２５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２５によって推定された電線５の現在の温度である。本実施形態では、電線５の推定温度Ｔｗは初期値記憶部２４に記憶されている初期値Ｔｉｎｉと温度変化量ΔＴとの和として算出される。

【0026】

遮断判定部２６は、入力判定部２１の信号と温度計算部２５から取得した推定温度Ｔｗ（温度情報）とに基づいて遮断判定を行う。遮断判定部２６は、判定結果を示す信号を論理回路２７に出力する。遮断判定部２６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２１の信号（ＳＷ）、推定温度Ｔｗ、および遮断判定部２６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２６は、入力判定部２１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２６は、入力判定部２１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。

【0027】

遮断判定部２６は、入力判定部２１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２６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２１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２６がＯＦＦ信号を出力している状態で入力判定部２１の信号がＯＮからＯＦＦに切り替わった場合、入力判定部２１の信号が再度ＯＮとなるまでの間ＯＦＦ信号を出力し続ける。

【0028】

論理回路２７は、入力判定部２１の信号と遮断判定部２６の信号とに応じて制御信号を出力する。遮断判定部２６の出力信号は、ＯＮ／ＯＦＦが反転されて論理回路２７に入力される。すなわち、遮断判定部２６のＯＮ信号はＯＦＦ信号に反転されて論理回路２７に入力され、遮断判定部２６のＯＦＦ信号はＯＮ信号に反転されて論理回路２７に入力される。論理回路２７は、ＡＮＤ回路である。論理回路２７は、入力判定部２１の出力信号がＯＮであり、かつ遮断判定部２６がＯＦＦ信号を出力している場合、制御信号出力ポート２０ｂからＯＮ信号を出力する。論理回路２７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。

【0029】

一方、論理回路２７は、入力判定部２１の出力信号がＯＦＦである場合や、遮断判定部２６がＯＮ信号を出力している場合、制御信号出力ポート２０ｂからＯＦＦ信号を出力する。論理回路２７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２６がＯＮ信号を出力している場合に論理回路２７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。

【0030】

フェールセーフ回路６は、制御部２が正常に動作しない場合に、制御部２に代わって電圧調節部３を制御する。フェールセーフ回路６は、停止判定回路６１および論理回路６２を有する。停止判定回路６１は、ウォッチドッグ信号出力ポート２０ｄから出力されるウォッチドッグ信号に基づいて制御部２の停止判定を行う。停止判定回路６１は、タイマーによって予め定められた一定周期をカウントしている。停止判定回路６１は、一定周期をカウントアップするまでの間に制御部２からウォッチドッグ信号を受信すると、タイマーをリセットする。停止判定回路６１は、一定周期をカウントアップしない限りＯＮ信号を出力する。一方、停止判定回路６１は、タイマーが一定周期をカウントアップすると、ＯＦＦ信号を出力する。

【0031】

論理回路６２は、スイッチ４の出力信号と停止判定回路６１の出力信号とに応じた信号を出力する。停止判定回路６１の出力信号は、ＯＮ／ＯＦＦが反転されて論理回路６２に入力される。すなわち、停止判定回路６１のＯＮ信号はＯＦＦ信号に反転されて論理回路６２に入力され、停止判定回路６１のＯＦＦ信号はＯＮ信号に反転されて論理回路６２に入力される。論理回路６２は、ＡＮＤ回路である。論理回路６２は、スイッチ４の出力信号がＯＮであり、かつ停止判定回路６１がＯＦＦ信号を出力している場合、フェールセーフＯＮ信号を出力する。フェールセーフＯＮ信号は、負荷１２に対する電力供給を電圧調節部３に命じる供給指令信号である。

【0032】

一方、論理回路６２は、スイッチ４の出力信号がＯＦＦである場合や、停止判定回路６１がＯＮ信号を出力している場合、フェールセーフＯＦＦ信号を出力する。論理回路６２の出力および論理回路２７の出力は、ＯＲ回路７に入力される。ＯＲ回路７は、論理回路２７の出力および論理回路６２の出力の少なくとも一方がＯＮである場合にＯＮ信号を出力する。従って、スイッチ４がＯＮ信号を出力しているにもかかわらず制御部２の異常によって論理回路２７からＯＮ信号が出力されない場合、フェールセーフ回路６が電圧調節部３に対して供給指令信号を出力する。

【0033】

本実施形態において温度計算部２５が推定温度Ｔｗの計算に用いる初期値Ｔｉｎｉは、以下に説明するように、電線５を適切に保護できるように定められている。具体的には、本実施形態の初期値Ｔｉｎｉは、定常電流の最大値Ｉｍａｘで通電が行われる場合の電線５の収束温度である。定常電流の最大値Ｉｍａｘは、負荷１２において定常的に通電することが許容される電流範囲の最大値である。定常電流の最大値Ｉｍａｘは、例えば、以下のように定められる。

【0034】

定常電流の最大値Ｉｍａｘは、例えば、負荷１２の仕様や、国際基準、技術基準等に基づく値である。例えば、負荷１２の動作電圧の最大値が１８［Ｖ］で、負荷定格のばらつきが±２０％であるとする。負荷１２が負荷定格６０［Ｗ］のランプであれば、定常電流の最大値Ｉｍａｘは、供給電圧１８Ｖで６０Ｗのランプに流れる電流値の１．２倍の電流値である。国際基準や技術基準によって負荷１２に通電する電流の最大値が決められている場合、この最大値が定常電流の最大値Ｉｍａｘとされてもよい。定常電流の最大値Ｉｍａｘは、上記の基準によって決まる動作電圧範囲の電圧による最大電流値であってもよい。

【0035】

初期値Ｔｉｎｉは、定常電流の最大値Ｉｍａｘで負荷１２に給電がなされるときに電線５の温度が収束するときの電線５の温度（以下、単に「収束温度Ｔｖ」と称する。）である。言い換えると、初期値Ｔｉｎｉは、定常電流の最大値Ｉｍａｘが電線５に通電されるときに電線５において放熱量と発熱量とが均衡するときの電線５の温度である。なお、収束温度Ｔｖの算出における環境温度は、電線５が配索される箇所の環境に応じて適宜定められる。

【0036】

温度計算部２５は、電線５の推定温度Ｔｗの計算を開始あるいは再開するときに、推定温度Ｔｗとして初期値Ｔｉｎｉを設定する。言い換えると、初期値Ｔｉｎｉを出発点として推定温度Ｔｗの算出が開始される。本実施形態の電線保護装置１は、初期値Ｔｉｎｉを用いることで、以下に説明するように、電線５を適切に保護することができる。

【0037】

図３のタイムチャートには、（ａ）電流値、（ｂ）温度、（ｃ）スイッチ４からの入力、（ｄ）フェールセーフ信号、（ｅ）制御部２の出力信号、（ｆ）制御部２の状態、および（ｇ）遮断判定の結果、が示されている。（ａ）電流値の欄に示される電流値Ｉは、電線５を介して負荷１２に供給される電流値である。（ｂ）温度の欄には、温度計算部２５による推定温度Ｔｗおよび電線５の実際温度Ｔｒが示されている。（ｄ）フェールセーフ信号は、論理回路６２の出力信号である。（ｅ）制御部２の出力信号は、制御部２の制御信号出力ポート２０ｂの出力信号である。

【0038】

図３では、時刻ｔ０にスイッチ４がＯＦＦからＯＮに切り替わる。制御部２の異常や不調により制御部２が停止したままであると、一定周期が経過した時刻ｔ１にフェールセーフ信号がＯＮとなる。フェールセーフＯＮ信号が出力されて時刻ｔ１に通電が開始され、電線５の実際温度Ｔｒが周囲温度Ｔａｍｂから上昇し始める。時刻ｔ２に制御部２が起動して制御部２が推定温度Ｔｗの計算を開始する。このときに、制御部２は、推定温度Ｔｗとして初期値Ｔｉｎｉを設定する。初期値Ｔｉｎｉは、上記のように定常電流の最大値Ｉｍａｘが通電されたときの電線５の収束温度Ｔｖである。従って、初期値Ｔｉｎｉは、電線５の実際温度Ｔｒ以上の温度である。その結果、時刻ｔ２以降の推定温度Ｔｗは、実際温度Ｔｒと同等または実際温度Ｔｒよりも高い値で推移する。

【0039】

時刻ｔ３に回路においてショートが発生し、電線５にショート電流が流れ始める。時刻ｔ４に推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈに到達する。推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈ以上となったことに対応して、遮断判定部２６による遮断判定の結果が「通常」から「遮断」に切り替わる。その結果、電圧調節部３が遮断状態となり、通電が停止される。このときに、実際温度Ｔｒは、推定温度Ｔｗよりも低温である。従って、電線５が適切に保護される。なお、推定温度Ｔｗおよび実際温度Ｔｒにおける時刻ｔ４以降の破線は、通電が遮断されなかった場合の温度の推移を示している。

【0040】

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には、本実施形態の推定温度Ｔｗに代えて、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の計算が開始されるときに、比較例の推定温度Ｔｃとして周囲温度Ｔａｍｂが設定される。時刻ｔ２に制御部２が起動して比較例の推定温度Ｔｃの計算を開始する。このときに、制御部２は、比較例の推定温度Ｔｃとして周囲温度Ｔａｍｂを設定する。周囲温度Ｔａｍｂは、例えば、実測された値である。制御部２が停止している間に実際温度Ｔｒが上昇しているため、時刻ｔ２における実際温度Ｔｒは、周囲温度Ｔａｍｂよりも高い値である。

【0041】

時刻ｔ３にショート電流が流れ始め、時刻ｔ５に実際温度Ｔｒが遮断温度Ｔｓｈに到達する。しかしながら、この時点で比較例の推定温度Ｔｃは遮断温度Ｔｓｈよりも低い温度であるため、遮断判定部２６による判定結果は「通常」となる。時刻ｔ６に比較例の推定温度Ｔｃが遮断温度Ｔｓｈに到達して、遮断判定部２６による判定結果が「遮断」に切り替わる。このときの実際温度Ｔｒは、既に遮断温度Ｔｓｈよりも高温となってしまっている。このように、比較例では、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。

【0042】

これに対して、本実施形態の電線保護装置１は、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に到達する。よって、本実施形態の電線保護装置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。

【0043】

次に、図４を参照して、制御部２がスリープ状態から復帰するときの動作について説明する。図４では、時刻ｔ０にスイッチ４がＯＦＦからＯＮに切り替わる。制御部２が停止したままであるため、時刻ｔ１１にフェールセーフ信号がＯＮとなり、負荷１２に対する給電が開始される。時刻ｔ１２に制御部２が起動して制御部２の出力信号がＯＮとなり、フェールセーフ信号はＯＦＦに切り替わる。時刻ｔ１２に推定温度Ｔｗの計算が開始され、推定温度Ｔｗとして初期値Ｔｉｎｉが設定される。推定温度Ｔｗは、初期値Ｔｉｎｉから低下していく。時刻ｔ１３にスイッチ４がＯＮからＯＦＦに切り替わり、負荷１２に対する電力供給が停止される。電線５の通電が停止されることで、推定温度Ｔｗおよび実際温度Ｔｒはそれぞれ低下していく。時刻ｔ１４にスリープ条件の成立により制御部２がスリープ状態へ移行する。

【0044】

時刻ｔ１５にスイッチ４がＯＮにされ、制御部２がスリープ状態から通常の動作状態に復帰する。温度計算部２５は、時刻ｔ１５にスリープ状態から復帰して推定温度Ｔｗの計算を再開するときに、推定温度Ｔｗとして初期値Ｔｉｎｉを設定する。従って、本実施形態の電線保護装置１は、スリープ状態から復帰したときの推定温度Ｔｗを実際温度Ｔｒ以上の値として推定温度Ｔｗの計算を再開することができる。本実施形態では、スリープ条件として、算出された温度情報（典型的には推定温度Ｔｗ）が初期値Ｔｉｎｉよりも低温側の値である条件を含んでいる。従って、スリープ状態において、電線５の実際温度Ｔｒは、初期値Ｔｉｎｉよりも低温側の温度となる。よって、スリープ状態から復帰するときの推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも低温側となってしまうことが抑制される。

【0045】

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、温度計算部２５を有し、温度情報に基づいて電圧調節部３を遮断状態にさせる。温度計算部２５は、電圧調節部３を流れる電流値から電源１１と負荷１２とを接続する電線５の温度情報を計算する。温度情報は、電流値に基づく温度変化量ΔＴおよび予め定められた温度情報の初期値Ｔｉｎｉから計算される。制御部２は、温度情報が初期値Ｔｉｎｉよりも低温側の値である条件を含むスリープ条件が成立するとスリープ状態へ移行する。

【0046】

制御部２がスリープ状態から復帰するときの初期値Ｔｉｎｉは、電線５に対して定常電流の最大値Ｉｍａｘで通電が行われる場合の電線５の温度の収束値に基づく値である。本実施形態の電線保護装置１は、制御部２がスリープ状態から復帰するときに初期値Ｔｉｎｉから推定温度Ｔｗの計算を開始することで、推定温度Ｔｗが実際温度Ｔｒよりも低い値となってしまうことを抑制する。よって、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。また、本実施形態の電線保護装置１は、スリープ状態において温度情報の算出を行わなくとも適切に電線５を保護することができる。従って、スリープ状態において温度計算部２５による温度情報の計算を停止させておくことができ、消費電力の低減を実現できる。

【0047】

本実施形態に係る電線保護装置１において、制御部２は、温度情報が予め定められた閾値である遮断温度Ｔｓｈよりも高温側の値となる場合に電圧調節部３を遮断状態にさせる。制御部２がスリープ状態から復帰するときの初期値Ｔｉｎｉは、遮断温度Ｔｓｈよりも低温側の値である。スリープ状態から復帰するときの初期値Ｔｉｎｉが遮断温度Ｔｓｈよりも低温側の値とされていることで、通電開始時の突入電流によって推定温度Ｔｗが遮断温度Ｔｓｈに到達してしまうことが抑制される。初期値Ｔｉｎｉと遮断温度Ｔｓｈとの間に設けるマージンは、例えば、突入電流による推定温度Ｔｗの上昇量に応じて定められる。

【0048】

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。初期値Ｔｉｎｉは、収束温度Ｔｖと同じ値には限定されない。初期値Ｔｉｎｉは、収束温度Ｔｖに対して所定の割合のマージンや所定の幅のマージンが設けられた値とされてもよい。例えば、初期値Ｔｉｎｉは、収束温度Ｔｖに対してＭ［％］高温側の値やＭ［％］低温側の値であってもよい。上記Ｍ［％］は、例えば、２０％、１０％、５％等の値であってもよい。

【0049】

制御部２がスリープ状態から復帰するときの初期値Ｔｉｎｉと、これ以外の場合の初期値Ｔｉｎｉとが異なっていてもよい。スリープ状態から復帰するときの初期値Ｔｉｎｉを「ＴｉｎｉＡ」と称し、スリープ状態から復帰するとき以外の初期値Ｔｉｎｉを「ＴｉｎｉＢ」と称する。初期値ＴｉｎｉＢは、初期値ＴｉｎｉＡよりも低温側の値であってもよい。

【0050】

スリープ条件は、実施形態で例示したものには限定されない。スリープ条件は、例えば、推定温度Ｔｗがスリープ閾値Ｔｓｌｐ未満である状態が所定時間継続するという条件を含んでもよい。スリープ条件は、スイッチ４がＯＦＦに切り替わってから一定の時間が経過したという条件を含んでもよい。また、スリープ条件は、その他の条件を含んでもよい。

【0051】

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３１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。

【0052】

温度計算部２５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。

【0053】

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】

【0054】

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
６ フェールセーフ回路
７ ＯＲ回路
１１ 電源
１２ 負荷
２０ａ 指令信号入力ポート
２０ｂ 制御信号出力ポート
２０ｃ 電流信号入力ポート
２０ｄ ウォッチドッグ信号出力ポート
２１ 入力判定部
２２ ウェークアップ判定部
２３ スリープ判定部
２４ 初期値記憶部
２５ 温度計算部
２６ 遮断判定部
２７ 論理回路
３０ａ 信号入力ポート
３０ｂ 入力部
３０ｃ 出力部
３０ｄ 信号出力ポート
３１ 半導体スイッチング素子
３２ 電流センサ回路
６１ 停止判定回路
６２ 論理回路
Ｔａｍｂ 周囲温度
Ｔｃ 比較例の推定温度
Ｔｉｎｉ 初期値
Ｔｒ 実際温度
Ｔｓｈ 遮断温度（閾値）
Ｔｓｌｐ スリープ閾値
Ｔｖ 収束温度
Ｔｗ 推定温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】