JP2015105924A - Temperature calculation device and protective device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電線に流れる電流値に基づいて該電線又は負荷の温度を算出する温度算出装置、及び該電線又は負荷を過加熱から保護する保護装置に関する。 The present invention relates to a temperature calculation device that calculates the temperature of an electric wire or a load based on the value of a current flowing through the electric wire, and a protection device that protects the electric wire or load from overheating.
車輌にはヘッドライト、モータ等の負荷が搭載されており、該負荷は電線を介して電源に接続されている。電線は摩耗等の経年劣化により内部の芯線が周囲の導体構造物に接触してショートするおそれがある。一般的にはショートによる電線又は負荷の損傷を防ぐために、電線の適宜箇所に熱ヒューズが介装されている。 A load such as a headlight and a motor is mounted on the vehicle, and the load is connected to a power source via an electric wire. There is a possibility that the inner core wire contacts the surrounding conductor structure and short-circuits due to aging deterioration such as wear. Generally, in order to prevent damage to an electric wire or a load due to a short circuit, a thermal fuse is interposed at an appropriate portion of the electric wire.
ところが、熱ヒューズを使用するためには設置スペースを確保する必要があり、部品点数が増加するという問題がある。また、ヘッドランプ等の突入電流が大きな負荷に対する通電を繰り返した場合、熱ヒューズの劣化により溶断時間が短くなる傾向があるため、ある程度電流容量が大きい熱ヒューズを使用する必要があり、これに伴い比較的大きな電流に耐え得る電線を使用しなければならないという問題があった。更に、熱ヒューズが溶断した場合、新しい熱ヒューズに交換する必要があり、メンテナンス作業に手間を要するという問題がある。 However, in order to use a thermal fuse, it is necessary to secure an installation space, and there is a problem that the number of parts increases. In addition, when energizing a load with a large inrush current, such as a headlamp, tends to shorten the fusing time due to deterioration of the thermal fuse, it is necessary to use a thermal fuse with a certain amount of current capacity. There was a problem that an electric wire that could withstand a relatively large current had to be used. Further, when the thermal fuse is blown, it is necessary to replace it with a new thermal fuse, and there is a problem that labor is required for maintenance work.
このような問題を解決する方法として、電線の温度を電流値に基づいて推定し、電線の温度が許容温度に達した場合、リレー等の遮断スイッチを用いて電源から負荷への給電を遮断する保護装置が開示されている(例えば、特許文献1)。具体的には、保護装置に設けられたマイコンが周期的に電線の電流値を電流計から取得し、取得した電流値、電線の発熱及び放熱の関係式を用いて電線の温度上昇値を算出する。そして、電流値を取得する都度算出した温度上昇値の積算結果を通電開始時の周囲温度に加算することによって、電線の温度を算出する。また、リレー、仮想ヒューズの温度を推定して、該温度が許容温度に達したか否かを判定し、給電を遮断することも可能である。 As a method for solving such a problem, the temperature of the wire is estimated based on the current value, and when the temperature of the wire reaches the allowable temperature, the power supply from the power source to the load is cut off using a cutoff switch such as a relay. A protection device is disclosed (for example, Patent Document 1). Specifically, the microcomputer provided in the protection device periodically acquires the current value of the wire from the ammeter, and calculates the temperature rise value of the wire using the acquired current value, the relationship between the heat generation and heat dissipation of the wire. To do. And the temperature of an electric wire is calculated by adding the integration result of the temperature rise value calculated each time the current value is acquired to the ambient temperature at the start of energization. It is also possible to estimate the temperature of the relay and virtual fuse, determine whether the temperature has reached an allowable temperature, and cut off the power supply.
しかしながら、従来の保護装置においては、電流値を取得する都度、電線の温度を算出する構成であるため、マイコンの処理負荷が大きいという問題があった。処理負荷が大きいと、演算処理を高速で行う高価なマイコンが必要になり、コスト高になる。 However, in the conventional protection device, since the temperature of the electric wire is calculated every time the current value is acquired, there is a problem that the processing load of the microcomputer is large. When the processing load is large, an expensive microcomputer that performs arithmetic processing at a high speed is required, resulting in high costs.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は電流値を取得する都度、温度を算出する従来の保護装置に比べて、電線又は負荷の温度を算出する処理負荷を低減することができる温度算出装置、及び該温度算出装置を備え、電線又は負荷を保護する保護装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a processing load for calculating the temperature of an electric wire or a load as compared with a conventional protection device that calculates a temperature each time a current value is acquired. An object of the present invention is to provide a temperature calculation device that can be reduced, and a protection device that includes the temperature calculation device and protects an electric wire or a load.
本発明に係る温度算出装置は、負荷へ給電するための電線に流れる電流値を検出する電流検出部から反復的に電流値を取得する電流値取得部と、該電流値取得部にて取得された電流値に基づいて、前記電線又は負荷の温度を算出する算出部と、前記電流値取得部にて取得された電流値を記憶する記憶部を備える温度算出装置において、前記算出部は、前記電流値取得部が電流値を取得した場合、該電流値と、前記記憶部が記憶する電流値とに基づいて、前記電流値取得部が電流値を取得する頻度よりも低頻度で温度を算出するようにしてあることを特徴とする。 A temperature calculation device according to the present invention is acquired by a current value acquisition unit that repeatedly acquires a current value from a current detection unit that detects a current value flowing in an electric wire for supplying power to a load, and the current value acquisition unit. On the basis of the current value, the temperature calculation device includes a calculation unit that calculates the temperature of the electric wire or the load, and a storage unit that stores the current value acquired by the current value acquisition unit. When the current value acquisition unit acquires a current value, the temperature is calculated at a lower frequency than the frequency at which the current value acquisition unit acquires the current value based on the current value and the current value stored in the storage unit. It is made to do so.
本発明にあっては、電流検出部が電線に流れる電流値を反復的に取得する。算出部は、電流値算出部が電流値を取得する頻度よりも低頻度で、電線又は負荷の温度を算出する。従って、電流値を取得する都度、温度を算出する構成に比べ、温度算出の負荷が低減される。 In the present invention, the current detection unit repeatedly acquires the value of the current flowing through the electric wire. The calculation unit calculates the temperature of the electric wire or the load at a lower frequency than the frequency at which the current value calculation unit acquires the current value. Accordingly, the temperature calculation load is reduced as compared with the configuration in which the temperature is calculated each time the current value is acquired.
本発明に係る温度算出装置は、前記算出部は、前記電流値取得部が電流値を取得した場合、該電流値と、前記記憶部が記憶する電流値との平均値を算出する平均値算出部を備え、該平均値算出部が算出した電流値の平均値に基づいて、前記電線又は負荷の温度を算出するようにしてあることを特徴とする。 In the temperature calculation device according to the present invention, when the current value acquisition unit acquires a current value, the calculation unit calculates an average value of an average value of the current value and the current value stored in the storage unit. And a temperature of the electric wire or load is calculated based on an average value of current values calculated by the average value calculation unit.
本発明にあっては、電流値取得部が電流値を取得した場合、平均値算出部は、今回取得された電流値と、記憶部が記憶する過去の電流値との平均値を算出する。つまり、平均値算出部は、算出部が電線又は負荷の温度を算出していない期間の電流値の平均値を算出する。そして、算出部は電流値の平均値に基づいて、電線又は負荷の温度を算出する。 In the present invention, when the current value acquisition unit acquires the current value, the average value calculation unit calculates the average value of the current value acquired this time and the past current value stored in the storage unit. That is, the average value calculation unit calculates an average value of current values during a period in which the calculation unit does not calculate the temperature of the electric wire or the load. And a calculation part calculates the temperature of an electric wire or a load based on the average value of an electric current value.
本発明に係る温度算出装置は、前記算出部は、前記電流値取得部が電流値を取得した場合、該電流値と、前記記憶部が記憶する電流値との最大値を算出する最大値算出部を備え、該最大値算出部が算出した電流値の最大値に基づいて、前記電線又は負荷の温度を算出するようにしてあることを特徴とする。 In the temperature calculation device according to the present invention, when the current value acquisition unit acquires a current value, the calculation unit calculates a maximum value between the current value and the current value stored in the storage unit. And a temperature of the electric wire or load is calculated based on the maximum value of the current value calculated by the maximum value calculation unit.
本発明にあっては、電流値取得部が電流値を取得した場合、最大値算出部は、今回取得された電流値と、記憶部が記憶する過去の電流値との最大値を算出する。つまり、最大値算出部は、算出部が電線又は負荷の温度を算出していない期間の電流値の最大値を算出する。そして、算出部は電流値の最大値に基づいて、電線又は負荷の温度を算出する。電流値の最大値を利用することによって、電線又は負荷の温度を高めに算出することが可能になる。 In the present invention, when the current value acquisition unit acquires the current value, the maximum value calculation unit calculates the maximum value of the current value acquired this time and the past current value stored in the storage unit. That is, the maximum value calculation unit calculates the maximum value of the current value during a period when the calculation unit does not calculate the temperature of the electric wire or the load. And a calculation part calculates the temperature of an electric wire or load based on the maximum value of an electric current value. By using the maximum value of the current value, it becomes possible to calculate the temperature of the electric wire or the load higher.
本発明に係る温度算出装置は、前記電流値取得部は、異なる負荷へ給電するための複数の各電線に流れる電流値を検出する複数の前記電流検出部から反復的に電流値を取得するようにしてあり、前記算出部は、異なるタイミングで複数の各電線又は負荷の温度をそれぞれ算出することを特徴とする。 In the temperature calculation device according to the present invention, the current value acquisition unit repeatedly acquires current values from the plurality of current detection units that detect current values flowing in a plurality of electric wires for supplying power to different loads. The calculation unit calculates the temperature of each of the plurality of electric wires or loads at different timings.
本発明にあっては、算出部が複数の電線又は負荷の温度を算出する際、異なるタイミングで各電線又は負荷の温度をそれぞれ算出する。従って、温度の算出負荷を平準化することが可能になる。 In this invention, when a calculation part calculates the temperature of a some electric wire or load, it calculates the temperature of each electric wire or load at a different timing, respectively. Therefore, it is possible to level the temperature calculation load.
本発明に係る温度算出装置は、前記電流値取得部は第1周期で電流値を取得し、前記算出部は該第1周期の整数倍の第2周期で温度を算出するようにしてあり、前記整数は温度算出対象の前記電線又は負荷の数以上の整数であることを特徴とする。 In the temperature calculation device according to the present invention, the current value acquisition unit acquires a current value in a first cycle, and the calculation unit calculates a temperature in a second cycle that is an integral multiple of the first cycle, The integer is an integer greater than or equal to the number of the electric wires or loads to be temperature-calculated.
本発明にあっては、異なるタイミングで複数の電線又は負荷の温度を算出することによって、温度の算出負荷を平準化することが可能になる。 In the present invention, the temperature calculation load can be leveled by calculating the temperatures of a plurality of electric wires or loads at different timings.
本発明に係る温度算出装置は、前記電流値取得部は第1周期で電流値を取得し、前記算出部は該第1周期の2以上の整数倍の第2周期で温度を算出するようにしてあることを特徴とする。 In the temperature calculation device according to the present invention, the current value acquisition unit acquires a current value in a first cycle, and the calculation unit calculates a temperature in a second cycle that is an integer multiple of 2 or more of the first cycle. It is characterized by being.
本発明にあっては、同じタイミングで電線又は負荷の温度を算出することは無く、温度の算出負荷を平準化することが可能になる。 In the present invention, the temperature of the electric wire or load is not calculated at the same timing, and the temperature calculation load can be leveled.
本発明に係る温度算出装置は、前記算出部が算出した温度と、所定温度とを比較する比較部を備えることを特徴とする。 The temperature calculation apparatus according to the present invention includes a comparison unit that compares the temperature calculated by the calculation unit with a predetermined temperature.
本発明にあっては、比較部が電線又は負荷の温度と、所定温度とを比較する。比較部による比較結果は、電線又は負荷が過加熱の状態にあるか否かを示している。 In the present invention, the comparison unit compares the temperature of the electric wire or the load with a predetermined temperature. The comparison result by the comparison unit indicates whether or not the electric wire or the load is in an overheated state.
本発明に係る保護装置は、前記温度算出装置と、前記比較部の比較結果に応じて、給電を遮断する遮断スイッチとを備えることを特徴とする。 The protection device according to the present invention includes the temperature calculation device and a cut-off switch that cuts off power supply according to a comparison result of the comparison unit.
本発明にあっては、比較部の比較結果に応じて、遮断スイッチが電線を遮断する。 In this invention, according to the comparison result of a comparison part, an interruption | blocking switch interrupts | blocks an electric wire.
本発明によれば、電流値を取得する都度、温度を算出する従来の保護装置に比べて、電線又は負荷の温度を算出するための演算負荷を低減することができる。 According to the present invention, the calculation load for calculating the temperature of the electric wire or the load can be reduced as compared with the conventional protection device that calculates the temperature each time the current value is acquired.
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、本実施の形態1に係る保護システムの一構成例を示したブロック図である。本実施の形態1に係る保護システムは、車輌5に搭載された保護装置1、ボディECU2、電源3及び負荷51を備える。負荷51は、例えばヘッドライト、ワイパー等である。負荷51の正極端子は電線6を介して電源3の正極に接続され、負荷51の負極端子は接地されている。電線6の適宜箇所には給電スイッチ7が設けられており、給電スイッチ7の開閉はボディECU2によって制御され、負荷51への給電が制御される。また、電線6の適宜箇所には、電線6及び負荷51の過加熱又は過電流から、該電線6及び負荷51を保護する保護装置1が設けられている。保護装置1及びボディECU2は車載LAN等の通信線4によって接続され、負荷51の制御に必要な情報を送受信するように構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a protection system according to the first embodiment. The protection system according to the first embodiment includes a
図2は、保護装置1及びボディECU2の一構成例を示したブロック図である。保護装置1はマイコン(温度算出装置)11を備える。マイコン11は、該マイコン11の各構成部の動作を制御する制御部11a、例えば一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU等を備える。制御部11aには、バスを介して、ROM11b、第1記憶部11c、計時部11d、CAN(Controller Area Network)通信I/F11e及びI/F部11fが接続されている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the
ROM11bは、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等の不揮発性メモリであり、本実施の形態1に係る温度算出処理及び給電遮断処理を行うためのコンピュータプログラムを記憶している。
The
第1記憶部11cは、DRAM(Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM)等のメモリであり、制御部11aの演算処理を実行する際にROM11bから読み出されたコンピュータプログラム、また制御部11aの演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。
The
計時部11dは、後述する電流検出部13aから電線6の電流値を取得するタイミングを計時しており、該タイミングを通知する信号を制御部11aに与える。マイコン11は、例えば、5m秒又は10m秒等の所定時間毎に電線6の温度算出処理を実行するように構成されており、計時部11dは、所定時間が経過する都度、前記信号を制御部11aに与える。また、計時部11dは、周期カウンタ11gを備えている。周期カウンタ11gのカウント値は、電流値取得タイミングが到来する都度、1ずつ増加し、所定のカウント値になった場合、0にリセットされる。前記所定の値は例えば3である。
The
CAN通信I/F11eは、車輌5に搭載されたボディECU2と、通信線4を介して接続されており、CANプロトコルに従ってボディECU2とデータの送受信を行う。CAN通信I/F11eは、制御部11aから与えられたデータを送信し、ボディECU2から受信したデータを制御部11aへ与える。これにより保護装置1は、ボディECU2へ制御命令などを送信して該ボディECU2へ所定の動作を要求することができ、ボディECU2からの情報をCAN通信I/F11eによって取得することができる。
The CAN communication I /
I/F部11fには温度検出部12及びIPD(Intelligent Power Device)13が接続されている。温度検出部12は、例えばサーミスタを備え、気温によって変化するサーミスタの電気抵抗を検出することによって、保護装置1の周囲の温度を検出する。
IPD13は電源3と、負荷51との間に介装された遮断スイッチ13bを備える。遮断スイッチ13bは例えば、IGBT、パワーMOSFET等で構成される半導体リレー、機械式リレーであり、遮断スイッチ13bの一端は給電スイッチ7を介して電源3の正極に接続され、他端は負荷51に接続されている。遮断スイッチ13bは、I/F部11fを介して制御部11aから与えられる制御信号に従って開閉する。また、IPD13は電線6を流れる電流値を検出する電流検出部13aを備える。
電流検出部13aは、例えば、ホール素子センサである。ホール素子センサは、電線6を流れる電流によって発生した磁界をホール素子で検出し、磁界によってホール素子に生じたホール電圧を増幅し、電流値として出力する。また、所定の回路素子による降下電圧から電流値を求める直列抵抗方式の電流検出部13aを用いても良い。直列抵抗方式の電流検出部13aは、電線6に直列接続された抵抗器における降下電圧から電流値を検出するものである。
A
The
The current detection unit 13a is, for example, a Hall element sensor. The Hall element sensor detects a magnetic field generated by the current flowing through the electric wire 6 by the Hall element, amplifies the Hall voltage generated in the Hall element by the magnetic field, and outputs the amplified current as a current value. Alternatively, a series resistance type current detector 13a that obtains a current value from a voltage drop caused by a predetermined circuit element may be used. The series resistance type current detection unit 13 a detects a current value from a voltage drop in a resistor connected in series to the electric wire 6.
ボディECU2は、ボディ系の車載機器を制御する制御装置であり、車輌5に搭載されたヘッドライト、ターンハザード、ワイパー、ドアロック機構等の車載機器を制御する。即ち、ボディECU2は、ユーザの操作を受け付けて、ヘッドライト及びターンハザードの点灯及び消灯、ワイパーのオンオフ又は間欠動作等を制御し、更にドアロック機構の施錠/解錠を制御するものである。具体的にはボディECU2は、ボディECU2の各構成部の動作を制御する制御部21を備える。制御部21は、例えば一又は複数のCPU、マルチコアCPU等であり、制御部21には、バスを介して、ROM22、第2記憶部23、CAN(Controller Area Network)通信I/F24、計時部25及びI/F部26が接続されている。
The
ROM22は、EEPROM等の不揮発性メモリであり、車載機器の制御に必要な情報の保持及び提供を行うためのコンピュータプログラムを記憶している。
The
第2記憶部23は、DRAM、SRAM等のメモリであり、制御部21の演算処理を実行する際にROM22から読み出されたコンピュータプログラム、また制御部21の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。
The
CAN通信I/F24は、車輌5に搭載された保護装置1、その他の図示しない各種ECUと、通信線4を介して接続されており、CANプロトコルに従ってデータの送受信を行う。CAN通信I/F24は、制御部21から与えられたデータを送信し、他のECUから受信したデータを制御部21へ与える。これによりボディECU2は、各種ECUに接続された車載機器から得られる情報をCAN通信I/F24によって取得することができると共に、他のECUに接続された車載機器への動作命令などを送信して該車載機器の動作を制御することができる。
The CAN communication I /
I/F部26には給電スイッチ7が接続されており、制御部21はI/F部26を介して開閉信号を給電スイッチ7に与えることによって、負荷51への給電を制御する。例えば、ユーザによってヘッドライトのオン操作がされた場合、制御部21はI/F部26を介して閉信号を給電スイッチ7に与え、ヘッドライトである負荷51への給電を行う。ユーザによってヘッドライトのオフ操作がされた場合、制御部21はI/F部26を介して開信号を給電スイッチ7に与え、ヘッドライトである負荷51への給電の遮断を行う。
The power supply switch 7 is connected to the I /
図3は、電線6の温度算出及び電線6の保護に係る制御部11aの処理手順を示したフローチャートである。電流値を取得するタイミングを通知する信号が制御部11aに入力した場合、制御部11aは、電流検出部13aから電流値I(n)を取得し、取得した電流値を第1記憶部11cに記憶させる(ステップS11)。具体的には、電流検出部13aから制御部11aに入力している電流値はアナログの信号であり、制御部11aは、アナログの信号をAD変換することによって、電流値を取得する。nは電流値を取得するタイミングを示しており、電流値を取得する毎に1ずつ増加するものとする。例えば、I(1)は1回目に取得した電流値、I(2)は2回目に取得した電流値を示している。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the
次いで、制御部11aは、取得した電流値I(n)に基づいて、過電流が発生しているか否かを判定する(ステップS12)。例えば、電流値I(n)が所定の閾値以上である場合、過電流が発生したと判定する。過電流が発生していると判定した場合(ステップS12:YES)、制御部11aは、遮断スイッチ13bを開状態にすることで、電線6を通じた負荷51への給電を遮断し(ステップS18)、処理を終える。
Next, the
過電流が発生していないと判定した場合(ステップS12:NO)、制御部11aは、周期カウンタ11gのカウント値が0であるか否かを判定する(ステップS13)。本実施の形態では周期カウンタ11gは、4周期で0にリセットされる構成であるため、周期カウンタ11gは、電流値取得タイミングが到来する毎に、0,1,2,3,0,1,2,3…というように計数する。周期カウンタ11gのカウント値が0で無いと判定した場合(ステップS13:NO)、制御部11aは処理を終える。周期カウンタ11gのカウント値が0であると判定した場合(ステップS13:YES)、制御部11aは、ステップS11で取得した電流値と、第1記憶部11cが記憶する過去の電流値との平均値又は最大値を算出する(ステップS14)。例えば、制御部11aは、今回ステップS11で取得した電流値I(n),及び過去3回分の電流値I(n−1),I(n−2),I(n−3)の平均値又は最大値を算出する。電流値I(n−1),I(n−2),I(n−3)は、電線6の温度算出が行われずに第1記憶部11cに蓄積された電流値である。
When it determines with the overcurrent not having generate | occur | produced (step S12: NO), the
次いで、制御部11aは、ステップS14で算出した電流値の平均値又は最大値を用いて電線6の温度を算出する(ステップS15)。
Next, the
具体的には、制御部11aは、温度検出部12にて検出される周囲温度を基準にして、電線6の温度上昇値を算出する。電線6に電流が流れていない場合、電線6の温度は周囲温度に等しい。通電によって電線6が発熱すると、電線6の温度は周囲温度に比べて、前記温度上昇値分だけ高くなる。電線6の温度上昇値は例えば、下記式(1)で表される。
ΔTw(n)=ΔTw(n−N)×exp(−Δt×N/τw)+Rthw×Rw×I2 ×{1−exp(−Δt×N/τw}…(1)
但し、
ΔTw(n):第n回目の電流値取得タイミングにおける、周囲温度に対する電線6の温度上昇値
N:周期カウンタ11gのカウント周期である。
τw:電線6の発熱及び放熱の時定数
Δt:電流値取得周期
Rw:電線6の電気抵抗値
Rthw:電線6の熱抵抗値
I:電流I(n),…I(n−N+1)の平均値又は最大値
Specifically, the
ΔTw (n) = ΔTw (n−N) × exp (−Δt × N / τw) + Rthw × Rw × I 2 × {1-exp (−Δt × N / τw} (1)
However,
ΔTw (n): Temperature rise value N of the electric wire 6 with respect to the ambient temperature at the n-th current value acquisition timing N: Count cycle of the
τw: time constant of heat generation and heat dissipation of the electric wire 6 Δt: current value acquisition cycle Rw: electric resistance value of the electric wire 6 Rthw: thermal resistance value of the electric wire 6: current I (n), average of I (n−N + 1) Value or maximum value
上記式(1)の第1項は、これまでに電線6に蓄積された熱の放熱による温度変化を表しており、第2項は電線6の発熱による温度変化を示している。上記式(1)は、下記式(2)に変形することができる。
ΔTw(n)=(Rthw×Rw×I2 −ΔTw(n−N))×{1−exp(−Δt×N/τw)}+ΔTw(n−N)
=(A×I2 −ΔTw(n−N))×B+ΔTw(n−N)…(2)
但し、
A:定数=Rthw×Rw
B:定数=1−exp(−Δt×N/τw)
The first term of the above formula (1) represents a temperature change due to heat dissipation of the heat accumulated in the electric wire 6 so far, and the second term represents a temperature change due to heat generation of the electric wire 6. The above formula (1) can be transformed into the following formula (2).
ΔTw (n) = (Rthw × Rw × I 2 −ΔTw (n−N)) × {1−exp (−Δt × N / τw)} + ΔTw (n−N)
= (A × I 2 −ΔTw (n−N)) × B + ΔTw (n−N) (2)
However,
A: Constant = Rthw × Rw
B: Constant = 1−exp (−Δt × N / τw)
マイコン11は、前記定数A,BをROM11bに記憶しており、制御部11aは、電流値の平均値又は最大値と、前回算出した温度上昇値ΔTw(n−N)に基づいて、今回の電流値取得タイミングにおける温度上昇値ΔTw(n)を算出する。そして、制御部11aは、算出した温度上昇値ΔTw(n)を周囲温度に加算することによって、電線6の温度T(n)を算出する。電線6の温度は下記式(3)で表される。周囲温度は、温度検出部12によって検出される温度である。
The
T(n)=Ta+ΔTw(n)…(3)
但し、
Ta:周囲温度
T (n) = Ta + ΔTw (n) (3)
However,
Ta: Ambient temperature
ステップS15の処理を終えた制御部11aは、遮断スイッチ13bが遮断状態にあるか否かを判定する(ステップS16)。制御部11aが遮断スイッチ13bの開閉制御を行っているため、遮断スイッチ13bの状態は制御部11aによって把握されている。遮断状態に無いと判定した場合(ステップS16:NO)、制御部11aは算出した電線6の温度が所定温度以上であるか否かを判定する(ステップS17)。電線6の温度が所定温度以上であると判定した場合(ステップS17:YES)、制御部11aは遮断スイッチ13bを開状態にすることで、電線6を通じた負荷51への給電を遮断し(ステップS18)、処理を終える。電線6の温度が所定温度未満であると判定した場合(ステップS17:NO)、制御部11aは処理を終える。
ステップS16で遮断状態にあると判定した場合(ステップS16:YES)、制御部11aは、復帰可能であるか否かを判定する(ステップS19)。例えば、制御部11aは、遮断スイッチ13bが遮断状態になってから一定の時間が経過したか否かを判定することにより、復帰可能であるか否かを判定する。また、電線6の温度が前記所定温度よりも更に低い第2の所定温度未満になったか否かを判定することにより、復帰可能であるか否かを判定する。復帰可能であると判定した場合(ステップS19:YES)、制御部11aは遮断スイッチ13bを閉状態に接続することで、電線6を通じた負荷51への給電を再開させ(ステップS20)、処理を終える。復帰不可能であると判定した場合(ステップS19:NO)、制御部11aは、遮断スイッチ13bを開状態にしたまま処理を終える。
When it determines with it being in the interruption | blocking state by step S16 (step S16: YES), the
図4は、本実施の形態1に係る制御部11aの処理負荷等を示すタイミングチャート、図5は、従来技術に係る制御部11aの処理負荷等を示すタイミングチャートである。横軸は時間である。図4A及び図5Aの縦軸は電流を示している。図4B及び図5Bの縦軸は、電流値の取得に係る制御部11aの処理負荷、図4C及び図5Cの縦軸は、過電流検知に係る制御部11aの処理負荷、図4D及び図5Dの縦軸は、電線6の温度算出に係る制御部11aの処理負荷を示している。そして、図4E及び図5Eの縦軸は、制御部11aの各種処理に係る総負荷を示している。
図4及び図5を比較して分かるように、本実施の形態1に係る保護装置によれば、制御部11aは、電流値を取得する周期よりも長周期で電線6の温度を算出する構成であるため、電流値を取得する都度、温度を算出する従来の保護装置に比べ、電線6又は負荷51の温度を算出するマイコンの処理負荷を低減させることができる。
FIG. 4 is a timing chart showing the processing load and the like of the
As can be seen by comparing FIG. 4 and FIG. 5, according to the protection device according to the first embodiment, the
また、過電流の有無は、電流値取得タイミング毎に判定する構成であるため、過電流に対する応答性は高く、電線6又は負荷51を過電流から保護することができる。例えば、図4C中、ハッチングで示した時点において、電流値が閾値Xを超え、過電流が流れている。該時点は、電線6の温度を算出するタイミングでは無いが、過電流の判定は、電流値を取得する都度行っているため、該時点で遮断スイッチ13bが開状態になり、負荷51への給電は遮断される。
Moreover, since it is the structure which determines the presence or absence of overcurrent for every electric current value acquisition timing, the responsiveness with respect to overcurrent is high, and can protect the electric wire 6 or the
更に、電線6の温度が所定温度以上になった場合、負荷51への給電を遮断スイッチ13bによって遮断することができ、電線6又は負荷51の過加熱を防止することができる。
Furthermore, when the temperature of the electric wire 6 becomes more than a predetermined temperature, the power supply to the
なお、本実施の形態1では主に電線6の過加熱を防止する例を説明したが、負荷51の温度を検出して該負荷51の過加熱を判定し、負荷51の過加熱が発生している場合、負荷51への給電を遮断するように構成しても良い。
In addition, although the example which mainly prevents the overheating of the electric wire 6 was demonstrated in this
(実施の形態2)
図6は、本実施の形態2に係る保護システムの一構成例を示したブロック図である。実施の形態2に係る保護装置101は、実施の形態1に係る保護装置1と同様の構成であり、複数系統の負荷51、電線6及びIPD13を備え、各電線6の温度を算出するタイミングに係る処理が異なる。以下では主に斯かる相違点を説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the protection system according to the second embodiment. The
具体的には、実施の形態2に係る保護システムは複数の負荷51,51,…,51を備える。複数の負荷51,51,…,51それぞれの正極端子は電線6,6,…,6を介して電源3の正極に接続され、負荷51,51,…,51の負極端子は接地されている。電線6,6,…,6の適宜箇所には給電スイッチ7,7,…,7が設けられており、給電スイッチ7,7,…,7の開閉はボディECU2によって制御され、負荷51,51,…,51への給電が制御される。また、電線6,6,…,6の適宜箇所には、電線6及び負荷51,51,…,51の過加熱又は過電流から、該電線6,6,…,6及び負荷51,51,…,51を保護するIPD13,13,…,13が設けられている。IPD13,13,…,13の構成は実施の形態1と同様であり、遮断スイッチ13b,13b,…,13b及び電流検出部13a,13a,…,13aを備え、I/F部11fに接続されている。
周期カウンタ11gは実施の形態1と同様の構成であるが、カウント周期は少なくとも保護対象の電線6,6,…,6又は負荷51,51,…,51の数以上である。
Specifically, the protection system according to the second embodiment includes a plurality of
The
次に、制御部11aの処理を説明する。図7は、本実施の形態2に係る制御部の処理手順を示したフローチャートである。実施の形態1と同様、制御部11aは、各IPD13,13,…,13の電流検出部13aから電流値I(n)を取得し、取得した電流値I(n)を第1記憶部11cに記憶させる(ステップS111)。次いで、制御部11aは、取得した電流値にI(n)基づいて、過電流が発生しているか否かを判定する(ステップS112)。過電流が発生していると判定した場合(ステップS112:YES)、制御部11aは、該当する遮断スイッチ13bを開状態にすることで、電線6,6,…,6を通じた負荷51,51,…,51への給電を遮断し(ステップS118)、処理を終える。
Next, processing of the
過電流が発生していないと判定した場合(ステップS112:NO)、制御部11aは、周期カウンタ11gのカウント値iが、任意の負荷番号のいずれかに等しいか否かを判定する(ステップS113)。負荷番号は、複数の負荷51,51,…,51に0から順に割り当てられた整数の番号である。例えば、保護システムが3つの負荷51,51,51を有している場合、各負荷51,51,51には、0番、1番、2番の番号が割り当てられている。周期カウンタ11gが4周期で計数している場合、つまり0,1,2,3,0,1,2,3…というように計数している場合、制御部11aは、周期カウンタ11gのカウント値が0,1,2の場合、ステップS113でYESと判定し、周期カウンタ11gのカウント値が3の場合、ステップS113でNOと判定する。
When it determines with the overcurrent not having generate | occur | produced (step S112: NO), the
周期カウンタ11gのカウント値が任意の負荷番号のいずれとも異なると判定した場合(ステップS113:NO)、制御部11aは処理を終える。周期カウンタ11gのカウント値が任意の負荷番号のいずれかと等しいと判定した場合(ステップS113:YES)、制御部11aは、周期カウンタ11gのカウント値をiとした場合、負荷番号iに接続された電線6を流れる電流値の平均値又は最大値を算出する。電流値の平均値又は最大値の算出方法は実施の形態1のステップS14と同様である。周期カウンタ11gが4周期で計数している場合、具体的には、制御部11aは、負荷番号iの電線6に流れる電流値I(n),I(n−1),I(n−2)及びI(n−3)の平均値又は最大値を算出する。
When it is determined that the count value of the
次いで、制御部11aは、負荷番号iの負荷51に接続された電線6の温度を算出する(ステップS115)。電線6の温度の算出方法は、実施の形態1のステップS15と同様である。ステップS115以降の処理は、実施の形態1のステップS16〜20と同様であるため、詳細な説明を省略する。
Next, the
本実施の形態2に係る保護装置101及びマイコン11によれば、複数の電線6,6,…,6又は負荷51,51,…,51の温度算出処理を、電流値の取得周期よりも長周期で、しかも異なるタイミングで算出することによって、温度の算出負荷を低減し、かつ平準化することが可能になる。
According to the
なお、本実施の形態では、周期的に電線の温度を算出するように構成してあるが、電線の温度が定常状態に達している場合、温度の算出を省略するように構成しても良い。例えば、第1記憶部は、過去に算出した電線の温度と、過去に取得した電線の電流値とを記憶する。そして、制御部は、ある電流値取得タイミングで取得した電流値と、記憶部が記憶する電流値と、該記憶部が記憶する複数の温度とに基づいて、電線の温度算出の要否を算出すれば良い。より具体的には、制御部は、ある電流値取得タイミングで取得した電流値と、記憶部が記憶する前回取得した電流値との差が第1所定値未満であり、かつ該記憶部が記憶する前回算出した温度と、前々回算出した温度との差が第2所定値未満である場合、温度算出が不要であると判定する。逆に、電流又は温度の変化の差が第1所定値又は第2所定値以上である場合、温度算出要と判定する。そして、制御部は、温度算出要の場合、電線の温度を算出し、温度算出不要の場合、今回算出すべき電線の温度として、前回算出した温度を記憶する。
このように構成することによって、制御部の処理負荷をより低減することができる。
In the present embodiment, the wire temperature is periodically calculated. However, when the wire temperature reaches a steady state, the temperature calculation may be omitted. . For example, a 1st memory | storage part memorize | stores the temperature of the electric wire calculated in the past, and the electric current value of the electric wire acquired in the past. Then, the control unit calculates the necessity of calculating the temperature of the electric wire based on the current value acquired at a certain current value acquisition timing, the current value stored in the storage unit, and the plurality of temperatures stored in the storage unit. Just do it. More specifically, the control unit determines that the difference between the current value acquired at a certain current value acquisition timing and the current value acquired last time stored in the storage unit is less than the first predetermined value, and the storage unit stores the current value. If the difference between the previously calculated temperature and the temperature calculated the last time is less than the second predetermined value, it is determined that the temperature calculation is unnecessary. On the other hand, when the difference in current or temperature change is equal to or greater than the first predetermined value or the second predetermined value, it is determined that the temperature needs to be calculated. The controller calculates the temperature of the electric wire when temperature calculation is necessary, and stores the previously calculated temperature as the temperature of the electric wire to be calculated this time when temperature calculation is not necessary.
With this configuration, the processing load on the control unit can be further reduced.
今回開示された実施の形態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すべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 保護装置
2 ボディECU
3 電源
4 通信線
5 車輌
6 電線
7 給電スイッチ
11 マイコン(温度算出装置)
11a 制御部(算出部、判定部、比較部)
11b ROM
11c 第1記憶部
11d 計時部
11e CAN通信I/F
11f I/F部(電流値取得部)
12 温度検出部
13 IPD
13a 電流検出部
13b 遮断スイッチ
21 制御部
22 ROM
23 第2記憶部
24 CAN通信I/F
25 計時部
26 I/F部
51 負荷
1
3 Power supply 4 Communication line 5 Vehicle 6 Electric wire 7
11a Control unit (calculation unit, determination unit, comparison unit)
11b ROM
11c 1st memory |
11f I / F unit (current value acquisition unit)
12
13a
23
25 Timekeeping section 26 I /
Claims (8)
前記算出部は、
前記電流値取得部が電流値を取得した場合、該電流値と、前記記憶部が記憶する電流値とに基づいて、前記電流値取得部が電流値を取得する頻度よりも低頻度で温度を算出するようにしてある
ことを特徴とする温度算出装置。 Based on the current value acquired by the current value acquisition unit, the current value acquisition unit that repeatedly acquires the current value from the current detection unit that detects the current value flowing in the wire for supplying power to the load, the electric wire Alternatively, in a temperature calculation device including a calculation unit that calculates the temperature of the load and a storage unit that stores the current value acquired by the current value acquisition unit,
The calculation unit includes:
When the current value acquisition unit acquires a current value, based on the current value and the current value stored in the storage unit, the temperature is less frequently than the frequency at which the current value acquisition unit acquires the current value. A temperature calculating device characterized in that the temperature is calculated.
前記電流値取得部が電流値を取得した場合、該電流値と、前記記憶部が記憶する電流値との平均値を算出する平均値算出部を備え、
該平均値算出部が算出した電流値の平均値に基づいて、前記電線又は負荷の温度を算出するようにしてある
ことを特徴とする請求項1に記載の温度算出装置。 The calculation unit includes:
When the current value acquisition unit acquires a current value, an average value calculation unit that calculates an average value of the current value and the current value stored in the storage unit,
The temperature calculation device according to claim 1, wherein the temperature of the electric wire or load is calculated based on an average value of current values calculated by the average value calculation unit.
前記電流値取得部が電流値を取得した場合、該電流値と、前記記憶部が記憶する電流値との最大値を算出する最大値算出部を備え、
該最大値算出部が算出した電流値の最大値に基づいて、前記電線又は負荷の温度を算出するようにしてある
ことを特徴とする請求項1に記載の温度算出装置。 The calculation unit includes:
When the current value acquisition unit acquires a current value, a maximum value calculation unit that calculates the maximum value of the current value and the current value stored in the storage unit,
The temperature calculation device according to claim 1, wherein the temperature of the electric wire or the load is calculated based on the maximum value of the current value calculated by the maximum value calculation unit.
異なる負荷へ給電するための複数の各電線に流れる電流値を検出する複数の前記電流検出部から反復的に電流値を取得するようにしてあり、
前記算出部は、
異なるタイミングで複数の各電線又は負荷の温度をそれぞれ算出する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の温度算出装置。 The current value acquisition unit
The current value is repeatedly obtained from the plurality of current detection units that detect the current value flowing in each of the plurality of electric wires for supplying power to different loads,
The calculation unit includes:
The temperature calculation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature of each of the plurality of electric wires or loads is calculated at different timings.
前記整数は温度算出対象の前記電線又は負荷の数以上の整数である
ことを特徴とする請求項4に記載の温度算出装置。 The current value acquisition unit acquires a current value in a first cycle, and the calculation unit calculates a temperature in a second cycle that is an integral multiple of the first cycle,
The temperature calculation device according to claim 4, wherein the integer is an integer equal to or greater than the number of the electric wires or loads to be temperature calculated.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の温度算出装置。 The current value acquisition unit acquires a current value in a first cycle, and the calculation unit calculates a temperature in a second cycle that is an integer multiple of 2 or more of the first cycle. The temperature calculation apparatus as described in any one of Claim 1 thru | or 4.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の温度算出装置。 The temperature calculation device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a comparison unit that compares the temperature calculated by the calculation unit with a predetermined temperature.
前記比較部の比較結果に応じて、給電を遮断する遮断スイッチと
を備えることを特徴とする保護装置。 The temperature calculation device according to claim 7,
A protection device comprising: a cut-off switch that cuts off power supply according to a comparison result of the comparison unit.
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