CN101978568A - 负载电路的保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种负载电路的保护装置，将阈值温度设置为低于负载电路用的电线的允许温度，且基于周围温度、负载电流、及负载电流所流过电线的时间推测电线温度。并且，在推测的温度达到阈值温度的情形下，半导体继电器(S1)被断开。结果，在由过电流的发生等所引起的电线温度上升的情形下，在电线温度达到允许温度之前的时刻确实地保护电路。因此，无需现有负载电路中所使用的保险丝。

Description

负载电路的保护装置
技术领域
本发明涉及一种通过在负载电路流过过电流而导致电线温度上升时及时断开负载电路来保护负载电路的负载电路的保护装置。
背景技术
将电力供给到搭载于诸如车辆的灯泡和马达的负载的负载电路，包括电池以及设置在电池和负载之间的电子开关(MOSFET等)。并且，电池、电子开关及负载是通过包括电线的导体互相连接的。并且，设置有接通/关断电子开关的控制电路，通过该控制电路输出的驱动、停止信号接通/关断电子开关，从而切换负载的驱动和停止。
在上述的负载电路中，为了在负载流过过电流时通过即时断开电路从而保护负载、电线、电子开关等，设置有保险丝(参照专利文献1)。
在如图1所示的现有的负载电路中，负载101的电源侧端子通过汽车用电子控制单元(ECU)102、接线盒(J/B)103与电池VB连接。
并且，诸如MOSFET的多个电子开关Tr1设置在ECU102中。这些电子开关Tr1通过控制IC104被控制为接通/关断。并且，第1保险丝F1设置在各电子开关Tr1的上游侧。该第1保险丝F1保护其下游侧的电线W101。换言之，设置在第1保险丝F1的下游侧的电线W101具有充分可耐第1保险丝F1的断路电流的电线直径(截面积)。
并且，将第2保险丝F2设置在J/B103中。该第2保险丝F2保护其下游侧的电线W102。换言之，设置在保险丝F2的下游侧的电线W102具有充分可耐第2保险丝F2的断路电流的直径(截面积)。
这里，例如，在将灯泡作为负载101而使用的情形下，在进行灯泡接通时发生的冲击电流及灯泡的重复接通/关断操作引起保险丝F1、F2的劣化。并且，由于保险丝F1、F2的经年使用而引起的劣化，也存在发生保险丝F1、F2误断开的情形。为了防止发生这样的问题，选择了考虑了负载电流的差额(margin)而制备的保险丝。具体而言，使用具有比通常稍高的断路电流的保险丝。结果，有必要使用适合于考虑了差额而制备的保险丝的特性的电线，并且减小在负载电路中所使用的电线直径变得困难。
【专利文献1】US2003/0202304A1
发明内容
如今，尽量小型化、细径化负载电路中所使用的电线的要求越来越高。另一方面，如上所述，在现有的负载电路中，设置有为了在过电流发生而引起电线温度上升时断开电路的保险丝。并且，为了防止发生保险丝因经年使用而劣化所引起的误断开，考虑差额而制备保险丝。由此，现有的负载电路存在难以实现电线的小型化、细径化的缺点。
为解决现有的问题而做出本发明。本发明是以提供一种通过使用模拟了保险丝的开关电路而实现电线细径化的负载电路的保护装置为目的。
为了实现上述目的，根据本发明第1方面的负载电路的保护装置是用于在负载电路的电线温度上升时断开所述负载电路的负载电路的保护装置，所述负载电路将从电源输出的电力供给到负载并驱动所述负载，所述保护装置包括：计时经过时间的计时器；电流检测装置，检测流过其下游侧电线的电流；切换到所述负载电路的连接和断开的开关装置；温度推测装置，基于所述电流检测装置检测的电流值和所述计时器计时的经过时间来推测所述电线温度；以及断开控制装置，将阈值温度设定为低于所述负载电路中使用的电线的允许温度(例如，150℃)的值(例如，50℃)，且在所述电流检测装置所检测的电流变得等于或高于基准电流值(例如，20A)且所推测的温度达到所述阈值温度的情形下，所述断开控制装置断开所述开关装置。
通过这样的构成，由电流检测装置检测上述负载电流，以计时器计时电流流过电线的上述时间，且基于这些结果推测电线温度。并且，在所推测的温度超过阈值温度的情形下，断开开关装置来保护电路。从而，通过将阈值温度设置成低于电线的允许温度的温度，即使在电线温度上升的情形下，通过在上升的温度达到允许温度之前确实地断开电路可以保护电线及负载。并且，在电流值小于预先设定的基准电流值的情形下，尽管进行温度推测，不断开开关装置，但是维持其连接状态。从而，可避免发生在正常电流下电路被断开的问题。
并且，优选地，在断开所述开关装置之后，在所述温度推测装置所推测的温度降低到周围温度或以下的情形下，所述断开控制装置使得所述开关装置处于可连接的状态。
通过这样的构成，即使在电线温度超过阈值温度并且开关装置被断开之后也继续进行电线温度的推测，且在电线温度降低到周围温度(例如，25℃)或以下的情形下，使得开关装置处于可连接的状态。从而，可避免在维持高的电线温度的状态下再次开始负载电路的通电的情形。以这样的方式，可以确实地保护负载电路。
并且，优选地，所述阈值温度被设置成低于直径比所述负载电路中使用的电线直径细一个等级(one level)的电线的允许温度的温度。
通过这样的构成，具有与以往相比更细的直径的电线变得可使用，并且可以实现电线的细径化、小型化。从而，可实现整体的小型化以及空间的节省。并且，在将保护装置应用于搭载于车辆的负载电路的情形下，可实现油耗的改善。
并且，优选地，在电流值达到等于或高于所述基准电流值的范围内，所述阈值温度被设置成位于用于保护所述负载电路中使用的电线的保险丝的最低断开温度和最高断开温度之间的温度。
通过这样的构成，可设置模拟了常用于保护负载电路的电线的保险丝的特性的温度特性，并且相应地可获得与现有的保险丝的效果同等的效果。
并且，在所述断开控制装置计算电线温度时的的算术表达式被表示为：
[数学式1]
T2＝T1+I12rR{1-exp(-t/CR)}…(1)
[数学式2]
T2＝T1+I22rR{exp(-t/CR)}…(2)
优选地，在发热时使用表达式(1)，在放热时使用表达式(2)，T1是周围温度[℃]，T2是电线的推测温度[℃]，I1和I2是通电电流[A]、r是电线导体电阻[Ω]，R是热阻[℃/W]，C是热容量[J/℃]，并且t是时间[sec]。
在上述构成中，通过使用表达式(1)计算电线的发热，使用表达式(2)计算电线的放热，由此获得电线的推测温度。从而，可进行高精度的温度推测。
在根据本发明第1方面的负载电路的保护装置中，推测负载电路所连接的电线的温度，并且在所推测的电线温度超过阈值温度的情形下，断开开关装置来保护电路。从而，在由过电流所引起的发热导致电线温度上升的情形下，在电线温度达到允许温度之前确实地断开电路，保护电线和负载。并且，没有如现有的保险丝那样的冲击电流的重复操作所引起的劣化。因此，无需确保断开温度的差额，相应地可以实现减小电线的直径。从而可实现电线的小型化、轻量化。并且，在保护装置用于车辆的情形下，也可以发挥改善油耗的效果。
附图说明
图1是表示现有示例中的负载电路的保护装置的构成的电路图。
图2是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的构成的电路图。
图3是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置中的开关电路的详细构成的框图。
图4是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的温度特性的说明图。
图5是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的温度特性的说明图。
图6是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的温度特性的说明图。
图7是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的温度特性的说明图。
图8是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的温度特性的说明图。
图9是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的温度特性的说明图。
图10(a)和图10(b)是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的、计算发热所改变的电线温度及计算放热所改变的电线温度的过程的说明图。
图11(a)和图11(b)是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的、计算发热所改变的电线温度及计算放热所改变的电线温度的过程的说明图。
图12(a)和图12(b)是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的、计算发热所改变的电线温度及计算放热所改变的电线温度的过程的说明图。
图13(a)和图13(b)是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的、计算发热所改变的电线温度及计算放热所改变的电线温度的过程的说明图。
图14(a)和图14(b)是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的、计算发热所改变的电线温度及计算放热所改变的电线温度的过程的说明图。
图15(a)和图15(b)是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的、计算发热所改变的电线温度及计算放热所改变的电线温度的过程的说明图。
图16A是表示根据本发明的实施例的负载电路的保护装置的处理动作的流程图。
图16B是图16A的流程图的继续。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图2所示的负载电路，对例如搭载于车辆的灯泡和马达等的负载11供给从电池(电源)VB所输出的电力，从而控制各负载11的驱动和停止。该负载电路包括汽车用电子控制单元(ECU)12和接线盒(J/B)13。
ECU12包括诸如MOSFET的多个电子开关Tr1。各电子开关Tr1的一侧端子与负载11连接，并且其另一侧端子通过电线W1与J/B13连接。并且，ECU12包括控制IC14。并且，各电子开关Tr1是通过IC14来控制接通/关断，并且跟随电子开关Tr1的接通/关断而控制负载11的驱动和停止。
J/B13包括将电线W1和电池VB互相连接的多个开关电路(IPS)16。开关电路16在控制部15的控制下动作。
如图3所示，每个控制电路16包括：半导体继电器(开关装置)S1；检测流过电线W1的电流的电流计163；计时电流流过电线W1的经过时间的计时器162；以及控制电路161，其基于电流计163检测的电流值及计时器162计时的时间来控制半导体继电器S1的接通/关断。
在根据本实施例的负载电路的保护装置中，控制电路(温度推测装置、断开控制装置)161通过使用后述的方法来推测电线W1的温度。并且，在电线W1的推测温度达到预定的阈值温度(例如，50℃)的情形下，控制电路161断开电线W1的上游侧。结果，保护了电线W1和设置在电线W1下游侧的各开关Tr1以及各负载11。
以下，详细说明推测电线W1的温度的方法。以下所示的表达式(1)是表示发热时电线温度的一般表达式。并且，表达式(2)是表示放热时电线温度的一般表达式。
[数学式3]
T2＝T1+I12rR{1-exp(-t/CR)}…(1)
[数学式4]
T2＝T1+I22rR{exp(-t/CR)}…(2)
在此，T1是周围温度[℃]、T2是电线的推测温度[℃]、I1和I2是通电电流[A]、r是电线导体电阻[Ω]、R是热阻[℃/W]、C是热容量[J/℃]、t是时间[sec]。注意，对于上述周围温度T1，可使用指定基于电路被设置的环境的大气温度的方法、设置温度计(未图示)且指定该温度计所检测的温度的方法、等等。
从而，通过对表达式(1)指定周围温度T1、电流I1、时间t，获得发热时电线W1的推测温度T2。并且，通过对表达式(2)指定周围温度T1、电流I2、时间t，获得放热时电线W1的推测温度T2。
并且，如果在推测温度T2达到预定的阈值温度的时刻断开开关电路16，则可以保护包括电线W1的整个负载电路。例如，在电线W1的允许温度为150℃的情形下，如将阈值温度预先设置为50℃作为低于150℃的温度，则在电线W1达到允许温度而导致由过电流的发热所引起的冒烟之前的时刻断开电路，由此可以保护包括电线W1的整个负载电路。从而，如果使用根据本实施例的负载电路的保护装置，则无需像常规那样在各负载电路的上游侧设置保险丝，即可确实地感测到温度上升而断开电路，从而可以保护电路。
在本实施例中，通过设置开关电路16来替换以往使用的保险丝而保护电路。因此，期望开关电路16包括模拟了保险丝的温度特性。相应地，在本实施例中，按照图4～图9的特性图中所示的过程，设定开关电路16的温度特性。以下，参照图4～图9说明开关电路16的温度特性的设定过程。
如图4所示的曲线s1是表示允许温度被设定为150℃时的电流-时间特性的特性图。具体而言，曲线s1表示将上述表达式(1)的左边的T2固定于150℃时的右边的电流I1和经过时间t[sec]之间的关系。从曲线s1可知，在电线的允许温度(由于过热而冒烟的温度)为150℃的情形下，例如在50[A]的电流流过10秒的情形下电线温度未达到150℃，但在流过10秒90[A]的电流的情形下电线温度达到150℃。具体而言，如果电路以曲线s1的内侧(图中的左下侧)的电流值运作，则电线温度不会达到允许温度(即150℃)。
并且，曲线s2和s3是表示设置在允许温度为150℃的电线的上游侧的一般规格保险丝的断开温度特性曲线。在此，曲线s2示出这样的断开温度特性的最大值(MAX)，而曲线s3示出其最小值(MIN)。具体而言，在处于曲线s2和s3之间的区域的电流流过该保险丝时，该保险丝被断开而保护电路。从而，通过使用该保险丝，可在电线温度达到150℃之前的时刻确实地断开电路。从而，只要电路16的构成中包括曲线s2和s3之间的温度特性，则可模拟出以往所使用的保险丝的特性。
图5是表示了流过电线的电流在低于20[A]的情形下被定义为正常电流，而在等于或高于20[A]的情形下被定义为异常电流。并且，在流过电线的电流为正常电流(低于20[A])的情形下，与电线温度无关地设置成不断开开关电路16。
作为位于图4和图5中所示的曲线s3和s4之间的温度特性的一个示例，图6表示了将允许温度设为50℃的情形下的温度特性曲线s4。具体而言，曲线s4表示了在将上述表达式(1)左边的T2固定在50℃时右边的电流I1和经过时间t[sec]之间的关系。并且，如从图6中可知，在电流等于或高于20[A]的范围内，曲线s4成为通过表示保险丝温度特性的最大值的曲线s2和表示其最小值的曲线s3之间的区域的曲线。具体而言，应当理解，在电流为等于或高于20[A]的范围内，如果利用表达式(1)及表达式(2)计算发热所引起的电线温度及放热所引起的电线温度，且在电线温度(即，T2)达到50℃的时刻断开开关电路16，则可获得与保险丝的效果同等的效果。
图7还在图6所示的各种特性曲线之外写入表示负载特性的曲线s5。并且，从图7中可知道，曲线s4和s5在低电流区域交叉。因此，当使用50℃的温度特性曲线s4时，在低电流区域的正常电流下断开开关电路16。
图8是表示当设置成在电流小于20[A]的范围内不能断开开关电路16时，允许温度为50℃的温度特性曲线s6。通过上述的设置，曲线s6和s5不交叉，并且曲线s6位于曲线s2和s3之间的范围内。具体而言，在电流小于20[A](基准电流值)的范围内，不断开开关电路16，并且在电流等于或高于20[A]的范围内使用50℃的温度特性曲线，由此可以获得与保险丝的特性同等的特性。
图9表示通过开关电路16能够根据曲线s6所示的温度特性断开电路的事实，与以往相比可以更多地减小电线的直径的情形。具体而言，例如，通过使用包括曲线s6所示的温度特性的开关电路16，即使在将具有曲线s1中所示的允许温度的电线变化为具有低于曲线s1中所示的的允许温度的曲线s7中所示的允许温度的电线的情形下，也可毫无问题地使用具有曲线s7所示的这样的较低允许温度。具体而言，在根据本实施例的负载电路的保护装置中，通过使用包括与现有的保险丝同等温度特性的开关电路16，可以减小电线的直径。
其次，说明图10～图15所示的模式1～6，其与通过上述表达式(1)计算发热时的电线温度及通过表达式(2)计算放热时的电线温度的过程相关。
【模式1】
图10(a)是表示电线温度在恒定电流(40[A])下饱和并且饱和后电流被断开而放热的情形下的电线的温度变化的特性图。并且，图10(b)是表示状态变化的说明图。首先，在初期温度为周围温度T0(状态P1)的状态下，电线流过40[A]的电流。然后，电线温度从温度T0开始逐渐上升(状态P2)，并且在时刻tx＝t1达到流过40[A]的电流时的饱和温度T40max。具体而言，将在上述表达式(1)右边的周围温度T1指定为T0，将右侧的电流I1指定为40[A]，并且将右侧的时间t指定为t1。发热所引起的电线的推测温度T2沿着如图10(a)所示的曲线上升，且在时刻t1达到饱和温度T40max。
当电流在此后被断开时，由于此时的电线温度为T40max(状态P3)，所以反过来计算在电线温度T40max饱和的电流值I2。结果，所获得的电流值I2为40[A]。然后，将在表达式(2)所示的T1指定为周围温度，并且进一步将所获得的电流值I2及经过时间t指定给表达式(2)中对应的项，从而获得放热所引起的电线的推测温度T2(状态P4)。
具体而言，在电线流过40[A]的电流且在电线温度达到该电流40[A]的饱和温度T40max之后电流被断开的情形下，将在表达式(2)右边所示的电流I2指定为40[A]，从而获得放热时的电线温度。
【模式2】
图11(a)是表示在电线温度上升到恒定电流(40[A])、在电线温度达到饱和温度T40max之前的瞬态电流被断开而放热的情形下的电线的温度变化的特性图。并且，图11(b)是表示状态变化的示意图。首先，在初期温度为周围温度T0(状态P11)的情形下，电线流过40[A]的电流。然后，电线温度从温度T0逐渐上升(状态P12)。并且，在时刻tx断开40[A]的通电电流的情形下，即在电线温度达到由40[A]通电的饱和温度T40max之前的瞬态温度下断开电流的情形下，获得由于此时发热所引起的温度Tx，并且反过来计算该温度Tx成为饱和温度的电流值I2(状态P13)。例如，在时刻tx的电线温度Tx为流过30[A]电流时的饱和温度T30max的情形下，将在表达式(2)右边的电流I2指定为30[A]，进一步将右边的T1指定为周围温度，并进一步将右边的t指定为经过时间，由此获得放热所引起的电线的推测温度T2(状态P14)。
具体而言，在流过40[A]的电流而在电线温度达到40[A]电流的饱和温度T40max之前断开电流的情形下，获得在断开电流时的温度下饱和的电流。然后，将该电流指定给在表达式(2)右边的对应项，从而获得在放热的情形下的电线温度。
【模式3】
图12(a)是表示在电线温度达到通过第1电流(例如为30[A])的饱和温度，并且电线温度进一步达到通过比第1电流大的第2电流(例如为40[A])的饱和温度的情形下的电线的温度变化的特性图。并且，图12(b)是表示状态变化的说明图。首先，在初期温度为周围温度T0(状态P21)的状态下，电线流过30[A]的电流。然后，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P22)且在时刻t1达到饱和温度T30max(状态P23)。
在此状态下电流变化为40[A]的情形下，反过来计算假定为从当初开始流过40[A]的电流且电线温度达到T30max的情形下的经过时间t3(状态P24)。然后，将在表达式(1)右边的电流I1指定为40[A]，且将时间t指定为上述t3，获得经过时间直到时刻t2为止的推测温度T2(再一次到状态P22)。然后，在时刻t2时电线温度达到流过40[A]电流时的饱和温度T40max(状态P25)。
具体而言，首先，通过流过30[A]的电流，使得电线温度达到30[A]电流的饱和温度T30max。此后，在将电流变化为40[A]的情形下，计算假定为从当初开始流过40[A]的电流的情形下的经过时间，即图12(a)所示的时间t3。然后，通过将时间t3指定给在表达式(1)中的相应项来获得电线温度。
【模式4】
图13(a)是表示在通过第1电流(例如30[A])使得电线温度上升，在电线温度达到该第1电流所引起的饱和温度T30max之前，第1电流被变化为比第1电流大的第2电流(例如40[A])，且电线温度达到该第2电流的饱和温度T40max的情形下的电线的温度变化的特性图。并且，图13(b)是表示状态变化的说明图。首先，在初期温度为周围温度T0(状态P31)，并且电线流过30[A]的电流，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P32)。然后，在时刻tx电线温度达到Tx时，电流变化为40[A]。于是，反过来计算假定从当初开始流过40[A]的电流且电线温度达到Tx的情形下的经过时间t3(状态P33)。并且，将在表达式(1)右边的电流I1指定为40[A]的电流，并且将右边的时间t指定为前述的t3，获得经过时间直到时刻t2为止的推测温度T2(再一次到状态P32)。然后，在时刻t2，电线温度达到流过40[A]的电流时的饱和温度T40max(状态P34)。
具体而言，在电线温度达到通过流过30[A]电流的30[A]电流的饱和温度之前达到温度Tx的时刻，将电流变化为40[A]的情形下，计算假定为从当初开始流过40[A]的电流的情形下的经过时间，即图13(a)所示的时间t3。然后，通过将时间t3指定给表达式(1)的对应项来计算电线温度。
【模式5】
图14(a)是表示在通过第1电流(例如为40[A])使得电线温度达到第1电流的饱和温度T40max，并且使得电线温度降低至在通过比第1电流小的第2电流(例如为30[A])的第2电流的饱和温度T30max的情形下的电线的温度变化的特性图。并且，图14(b)是表示状态变化的说明图。首先，在初期温度为周围温度T0(状态P41)时，电线流过40[A]的电流。然后，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P42)，并且在时刻t1达到饱和温度T40max(状态P43)。
在电流在该状态下变化为30[A]的情形下，获得在流过40[A]的电流时的饱和温度T40max和在流过30[A]的电流时的饱和温度T30max之间的差dT(dT＝T40max-T30max)。然后，根据温度差dT计算饱和的电流值I2(状态P44)。结果，例如在I2变成等于7.5[A]的情形下，将在表达式(2)右边的I2指定为电流7.5[A]，并且获得放热所引起的电线的推测温度T2(状态P45)。此后，在经过时间t2后，电线温度达到在流过30[A]的电流时的饱和温度T30max(状态P46)。
具体而言，首先，流过40[A]的电流，电线温度达到40[A]电流的饱和温度T40max。此后，在电流变化为30[A]的情形下，获得各饱和温度之间的差dT，并且计算在该温度差dT下饱和的电流值I2。然后，通过将该电流值I2指定给表达式(2)中的对应项来计算电线温度。
【模式6】
图15(a)是表示在通过第1电流(例如为40[A])使得电线温度上升，在电线温度达到第1电流的饱和温度T40max之前达到温度Tx时，第1电流变化为比第1电流小的第2电流(例如为30[A])，并且电线温度降低而达到第2电流的饱和温度T30max的情形下的电线的温度变化特性图。并且，图15(b)是表示状态变化的说明图。首先，在初期温度为周围温度T0(状态P51)时，电线流过40[A]的电流。然后，电线温度Tx从温度T0逐渐上升(状态P52)。然后，在时刻tx电线温度达到Tx时电流变化为30[A]的情形下，获得温度Tx和流过30[A]电流时的饱和温度T30max之间的温度差dT(dT＝Tx-T30max)，并且计算在该温度差dT下饱和的电流值I2(状态P53)。结果，在I2变成等于5[A]的情形下，将在表达式(2)的右边的I2指定为5[A]，并且获得由放热所引起的推测温度T2(状态P54)。此后，在经过时间t2后，电线温度达到接通30[A]的电流时的饱和温度T30max(状态P55)。
具体而言，在电线温度通过流过40[A]的电流而达到流过40[A]电流时的饱和温度T40max之前达到温度Tx的时刻，电流变化为30[A]的情形下，计算温度Tx和接通30[A]的电流时的饱和温度T30max之间的差dT，并且计算以该温度差dT饱和的电流值I2。然后，通过将该电流值I2指定给表达式(2)的对应项来获得电线温度。
接下来，参照如图16A和16B所示的流程图，对根据本实施例的负载电路的保护装置的处理动作进行说明。注意，在图16A和16B中所述的一系列处理是以预定的采样周期反复执行的。
首先，在步骤S11的处理中，如图3所示的开关电路16的控制电路161，对通过电流计163是否检测出电流进行判断。具体而言，控制电路161判断电流是否流过图2所示的负载11。然后，在判断为电流流过负载11的情形下(在步骤S11中的是)，处理移动到步骤S12。并且，在判断为电流未流过负载11的情形下(在步骤S11中的否)，处理移动到步骤S17。
在步骤S12，控制电路161判断在步骤S11的处理中所检测出的电流是否等于或小于预先设定的阈值电流(例如20[A])。然后，在电流等于或小于阈值电流的情形下(步骤S12中的是)，处理移动到步骤S13。并且，在电流不等于或小于阈值电流的情形下(步骤S12中的否)，处理移动到步骤S14。
在步骤S13，控制电路161判断现在电流值的目标温度(在持续流过具有现在值的电流的情形下的饱和温度)是否等于或高于已有推测温度(前次采样时的目标温度)。然后，在判断为目标温度等于或高于已有推测温度的情形下(步骤S13中的是)，处理移动到步骤S15。并且，在判断为目标温度不等于或高于已有推测温度的情形下(步骤S13中的否)，处理移动到步骤S17。
在步骤S14，控制电路161判断现在电流值的目标温度(在持续流过具有现在值的电流的情形下的饱和温度)是否等于或高于已有推测温度(前次采样时的目标温度)。然后，在判断为目标温度等于或高于已有推测温度的情形下(步骤S14中的是)，处理移动到步骤S16。并且，在判断为目标温度不等于或高于已有推测温度的情形下(步骤S14中的否)，处理移动到步骤S17。
在步骤S15，控制电路161根据表达式(1)向着目标温度进行发热处理。在该情形下，使用在前述的模式3及模式4中所示的温度推测方法。在该处理结束的情形下，处理移动到步骤S18。
在步骤S16，控制电路161根据表达式(1)向着目标温度进行发热处理(T2＝50℃)。在该情形下，使用在前述的模式3及模式4中所示的温度推测方法。在该处理结束的情形下，处理移动到步骤S18。
在步骤S17，控制电路161根据表达式(2)向着目标温度进行发热处理。在该情形下，使用在前述的模式1、2、5、6中所示的温度推测方法。并且，在未检测出电流的情形下将周围温度定义为目标温度。在该处理结束的情形下，处理移动到步骤S18。
在步骤S18，控制电路161基于从步骤S15、S16、S17的处理中获得的温度，计算电线W1的现在推测温度。并且，将计算的推测温度保存到存储器(未图示)等中。在该处理结束的情形下，处理移动到步骤S19。
在步骤S19，控制电路161判断在步骤S18的处理中计算的推测温度是否等于或小于设定保护温度。设定保护温度被设定为例如50℃。并且，在推测温度等于或小于设定保护温度的情形下(步骤S19中的是)，处理回到步骤S11。并且，在推测温度不等于或小于设定保护温度的情形下(步骤S19中的否)，处理移动到步骤S20。
在步骤S20，控制电路161强制性关断图3所示的半导体继电器S1。在该处理结束的情形下，处理移动到步骤S21。具体而言，在电线的推测温度等于或高于阈值温度的情形下，控制电路161断开半导体继电器S1，从而保护电路。
在步骤S21，控制电路161利用表达式(2)进行放热处理，其中周围温度被定义为目标温度。具体而言，即使在半导体继电器S1被关断的情形下，电线W1也放热，从而获得在该情形下的放热温度。在该处理结束的情形下，处理移动到步骤S22。
在步骤S22，控制电路161判断推测温度是否已经降低到周围温度或以下。然后，在推测温度已经降低到周围温度或以下的情形下(在步骤S22中的是)，处理移动到步骤S23。并且，在推测温度未降低到周围温度或以下的情形下(在步骤S22中的否)，处理返回到步骤S21。
在步骤S23，控制电路161解除半导体继电器S1的这种强制关断。具体而言，在电线W1的推测温度已经降低到周围温度或以下的情形下，即使使得电流再次流过电线W1也不会有问题。因此，解除半导体继电器S1的强制关断。在该处理结束的情形下，处理返回到步骤S11。
如上所述，在根据本实施例的负载电路的保护装置中，通过使用表达式(1)和表达式(2)来推测电线W1的温度。并且，在该推测温度达到阈值温度(例如，50℃)的情形下，控制电路161断开半导体继电器S1，保护负载电路。从而，在过电流流过负载11而在电线W1的实际温度达到允许温度(例如，50℃)之前的时刻可以确实地断开电路，并且可以保护电线W1及设置在其下游侧的负载11。因此，无需使用现有的保险丝。
并且，不会发生以往的保险丝那样因冲击电流及负载的接通及关断操作的重复进行所引起的劣化，也无需确保用于断开温度的差额。因此，可降低电线的直径，并且可以实现电线的小型化、轻量化。并且，最终可以发挥改善油耗的效果。
并且，对于现有的保险丝，设定了诸如5[A]、7.5[A]、10[A]、15[A]、20[A]的固定电流值。然而，在根据本实施例的负载电路的保护装置中，可设置任意的电流值(例如，6[A]、12.5[A]等)。因此，可以使保护装置有利于电线直径的减小。
并且，在根据本实施例的负载电路的保护装置中，使用了温度推测方法。因此，保护装置不仅可以适用于具有相对于一个负载而设置一个保险丝的构成的负载电路，而且可适用于在下游侧连接多个分歧的负载的***以及在任意时刻进行负载的接通和关断的负载电路。
如上所述，已经基于图示的实施例说明了根据本发明的负载电路的保护装置。但是，本发明并不限于上述内容，并且各部分的构成也可替换为具有与其相同功能的任意结构。例如，尽管例如采用搭载于车辆的负载电路作为例子说明了本实施例，但是本发明并不限于这些，并且也可适用于其他负载电路。
工业实用性
本发明的负载电路的保护装置，在不使用在负载电路中使用的保险丝的情况下保护电线，因此非常实用。

Claims (5)

1.一种负载电路的保护装置，用于在负载电路的电线温度上升时断开所述负载电路，所述负载电路将从电源输出的电力供给到负载并驱动所述负载，所述保护装置包括：
计时经过时间的计时器；
电流检测装置，检测流过其下游侧电线的电流；
开关装置，切换到所述负载电路的电力的连接和断开；
温度推测装置，基于所述电流检测装置检测的电流值和所述计时器计时的经过时间来推测所述电线温度；以及
断开控制装置，将阈值温度设定为低于所述负载电路中使用的电线的允许温度的值，在所述电流检测装置所检测的电流变得等于或高于基准电流值且所推测的温度达到所述阈值温度的情形下，所述断开控制装置断开所述开关装置。
2.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其中，在断开所述开关装置之后，在所述温度推测装置所推测的温度降低到周围温度或以下的情形下，所述断开控制装置使得所述开关装置处于可连接的状态。
3.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其中，所述阈值温度被设置成低于直径比所述负载电路中使用的电线直径细一个等级的电线的允许温度的温度。
4.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其中，在电流达到等于或高于所述基准电流值的电流值的范围内，所述阈值温度被设置成位于用于保护在所述负载电路中使用的电线的保险丝的最低断开温度和最高断开温度之间的温度。
5.根据权利要求1所述的负载电路的保护装置，其中，在所述断开控制装置计算所述电线温度时的算术表达式被表示为：
[数学式1]
T2＝T1+I12rR{1-exp(-t/CR)}…(1)
[数学式2]
T2＝T1+I22rR{exp(-t/CR)}…(2)
其中，在发热时使用表达式(1)，在放热时使用表达式(2)，T1是周围温度[℃]，T2是电线的推测温度[℃]，I1和I2是通电电流[A]，r是电线导体电阻[Ω]，R是热阻[℃/W]，C是热容量[J/℃]，并且t是时间[sec]。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102988068A (zh) * 2012-11-22 2013-03-27 南京恒瑞医疗科技有限公司 基于实时时钟的热容保护x射线机及其热容保护方法
CN103248001A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 国家电网公司 一种具有反时限特性的电子式低压配变熔丝箱
CN103247999A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 国家电网公司 一种采用仿真方式来实现熔丝真实物理特性的电子熔丝装置
CN103701086A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 英业达科技有限公司 电路保护装置
CN105518954A (zh) * 2013-09-05 2016-04-20 株式会社自动网络技术研究所 控制装置
CN107210600A (zh) * 2015-01-15 2017-09-26 株式会社自动网络技术研究所 供电控制装置
CN111697395A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 广东电网有限责任公司 一种紧急电路保护装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5482055B2 (ja) * 2009-09-25 2014-04-23 株式会社オートネットワーク技術研究所 電力供給制御装置
JP2011250604A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 車両用電源装置
JP5718833B2 (ja) * 2012-01-31 2015-05-13 住友電装株式会社 電線保護装置
CN103247998A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 国家电网公司 一种可模拟多种熔丝特性曲线的电子式低压配变熔丝箱
EP2960587B1 (de) * 2014-06-24 2023-06-07 Grundfos Holding A/S Verfahren zum Begrenzen des Versorgungsstromes in einem Wärmeübertragungssystem
JP6304072B2 (ja) * 2015-02-27 2018-04-04 株式会社オートネットワーク技術研究所 遮断装置、遮断方法及びコンピュータプログラム
DE102015121194A1 (de) * 2015-12-04 2017-06-08 Infineon Technologies Ag Vorrichtung mit integriertem Schutzverlauf und Verfahren

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373671B1 (en) * 1998-10-16 2002-04-16 Hitachi, Ltd. Apparatus with an over-current shutdown means and an over-temperature shutdown means
DE102005046980A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-12 Infineon Technologies Ag Sicherungsschaltung und Verfahren zum Schützen einer Last
EP1850438A2 (en) * 2006-04-27 2007-10-31 Yazaki Corporation Protection device for load circuits
DE102006033044A1 (de) * 2006-07-14 2008-01-17 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Vorrichtung zum Überlastschutz eines Versorgungsstrangs für eine elektrische Last in einem Kraftfahrzeug

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2990834B2 (ja) * 1991-04-16 1999-12-13 三菱電機株式会社 送電線過負荷制御装置
JP3127768B2 (ja) * 1995-02-28 2001-01-29 日新電機株式会社 電線路の温度監視方法
GB9514528D0 (en) * 1995-07-15 1995-09-13 Smiths Industries Plc Electrical apparatus
JP2000236246A (ja) * 1999-02-14 2000-08-29 Yazaki Corp 電源供給制御装置
JP4153624B2 (ja) * 1999-07-29 2008-09-24 太平洋精工株式会社 レアショート判断機能付きヒューズ素子
JP4443744B2 (ja) * 2000-09-04 2010-03-31 太平洋精工株式会社 レアショート判断装置及びレアショート判断方法
JP2002238147A (ja) * 2001-02-09 2002-08-23 Nissin Electric Co Ltd 温度演算形過負荷保護リレー
EP1294069B2 (en) * 2001-09-18 2015-04-01 ABB Technology AG Electronic circuit breaker
JP2006345654A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Mitsubishi Electric Corp 過電流保護装置
KR100827674B1 (ko) * 2006-05-23 2008-05-07 (주)한빛테크 자동트립 장치와 그 제어방법
US7675721B2 (en) * 2006-10-13 2010-03-09 Eaton Corporation Circuit interrupter including a shunt wire current sensor and a processor having a thermal overload predictive function
US7706116B2 (en) * 2007-01-22 2010-04-27 Honeywell International Inc. SSPC technology incorporated with thermal memory effects to achieve the fuse curve coordination
JP2008289297A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 Yazaki Corp 負荷回路の保護装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373671B1 (en) * 1998-10-16 2002-04-16 Hitachi, Ltd. Apparatus with an over-current shutdown means and an over-temperature shutdown means
DE102005046980A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-12 Infineon Technologies Ag Sicherungsschaltung und Verfahren zum Schützen einer Last
EP1850438A2 (en) * 2006-04-27 2007-10-31 Yazaki Corporation Protection device for load circuits
DE102006033044A1 (de) * 2006-07-14 2008-01-17 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Vorrichtung zum Überlastschutz eines Versorgungsstrangs für eine elektrische Last in einem Kraftfahrzeug

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103701086A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 英业达科技有限公司 电路保护装置
CN103701086B (zh) * 2012-09-27 2016-03-30 英业达科技有限公司 电路保护装置
CN102988068A (zh) * 2012-11-22 2013-03-27 南京恒瑞医疗科技有限公司 基于实时时钟的热容保护x射线机及其热容保护方法
CN103248001A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 国家电网公司 一种具有反时限特性的电子式低压配变熔丝箱
CN103247999A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 国家电网公司 一种采用仿真方式来实现熔丝真实物理特性的电子熔丝装置
CN103247999B (zh) * 2013-04-25 2015-11-18 国家电网公司 一种采用仿真方式来实现熔丝真实物理特性的电子熔丝装置
CN105518954A (zh) * 2013-09-05 2016-04-20 株式会社自动网络技术研究所 控制装置
CN105518954B (zh) * 2013-09-05 2018-09-14 株式会社自动网络技术研究所 控制装置
CN107210600A (zh) * 2015-01-15 2017-09-26 株式会社自动网络技术研究所 供电控制装置
CN107210600B (zh) * 2015-01-15 2019-09-20 株式会社自动网络技术研究所 供电控制装置
CN111697395A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 广东电网有限责任公司 一种紧急电路保护装置

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Publication number Publication date
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