(57)【要約】【課題】フューズを模擬したスイッチ回路を用いることにより、電線、及び半導体スイッチの小型化を可能とする負荷回路の保護装置を提供する。【解決手段】第１の温度演算手段は、第１の疑似発熱温度演算式、及び第１の疑似放熱温度演算式を用いて電線の温度を推定し、第２の温度演算手段は、第２の疑似発熱温度演算式、及び第２の疑似放熱温度演算式を用いて電線の温度を推定する。そして、負荷電流が閾値電流（例えば、３６［Ａ］）未満である場合には、第１の温度演算手段で求められた推定温度を用いて過電流を判定し、負荷電流が閾値電流以上である場合には、第２の温度演算手段で求められた推定温度を用いて過電流を判定する。その結果、負荷回路に用いられる電線、及び半導体スイッチの双方を過熱から保護することができる。【選択図】図２
2010119261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源、半導体スイッチ、及び負荷が電線を介して接続された負荷回路の、前記負荷に流れる電流を検出し、検出した電流に基づいて前記負荷回路を遮断する負荷回路の保護装置において、
スイッチ手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電線の発熱量、及び放熱量を算出する演算式に用いられる熱容量を第１の疑似熱容量（Ｃ*）に変更した第１の疑似発熱温度演算式、及び第１の疑似放熱温度演算式を備え、該第１の疑似発熱温度演算式、及び第１の疑似放熱温度演算式を用いて前記電線の温度を推定する第１の温度演算手段と、
前記電線の発熱量、及び放熱量を算出する演算式に用いられる熱容量を第２の疑似熱容量（Ｃ**）に変更した第２の疑似発熱温度演算式、及び第２の疑似放熱温度演算式を備え、該第２の疑似発熱温度演算式、及び第２の疑似放熱温度演算式を用いて前記電線の温度を推定する第２の温度演算手段と、
前記電流検出手段で検出される電流が、予め設定された所定の閾値電流未満である場合には、前記第１の温度演算手段で算出される推定温度が第１の許容温度に達した場合に、過電流であると判定し、
前記電流検出手段で検出される電流が、前記閾値電流以上である場合には、前記第２の温度演算手段で算出される推定温度が第２の許容温度に達した場合に、過電流であると判定する過電流判定手段と、
前記過電流と判定された場合に、前記スイッチ手段を遮断する遮断制御手段と、
を備えることを特徴とする負荷回路の保護装置。
【請求項２】
前記遮断制御手段は、前記スイッチ手段を遮断した後、前記第１の温度演算手段、及び前記第２の温度演算手段で推定される電線温度が周囲温度まで低下した場合に、前記スイッチ手段を接続可能状態とすることを特徴とする請求項１に記載の負荷回路の保護装置。
【請求項３】
前記第１の疑似発熱温度演算式及び第１の疑似放熱温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられる電線を保護するために使用するフューズの最低の電流・遮断時間特性と、最高の電流・遮断時間特性との間となるように、前記第１の疑似熱容量（Ｃ*）が設定され、
前記第２の疑似発熱量演算式及び第２の疑似放熱量演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられる前記半導体スイッチの電流・遮断時間特性よりも低くなるように、前記第２の疑似熱容量（Ｃ**）が設定されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の負荷回路の保護装置。
【請求項４】
前記電線の発熱量を算出する演算式は下記（１）式であり、前記電線の放熱量を算出する演算式は下記（２）式であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の負荷回路の保護装置。
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝      …（１）
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝          …（２）
但し、Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１，Ｉ２は通電電流［Ａ］、ｒは電線導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］。
【請求項５】
前記第１の疑似熱容量（Ｃ*）は、電線の熱容量（Ｃ）よりも小さい値であり、前記第２の疑似熱容量（Ｃ**）は、前記第１の疑似熱容量（Ｃ*）よりも小さい値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の負荷回路の保護装置。
【請求項６】
前記第１の許容温度は、前記第２の許容温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の負荷回路の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷回路に過電流が流れて半導体スイッチ、及び電線の温度が上昇した場合に、負荷回路を遮断して回路を保護する負荷回路の保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるバルブやモータ等の負荷に電力を供給する負荷回路は、バッテリと、該バッテリと負荷との間に設けられる半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ等）とが備えられており、バッテリ、半導体スイッチ、及び負荷がそれぞれ電線を含む導体を介して接続されている。更に、半導体スイッチをオン、オフ操作する制御回路が設けられており、該制御回路より出力される駆動、停止信号により、半導体スイッチがオン、オフ動作して負荷の駆動、停止が切り換えられる。
【０００３】
このような負荷回路においては、負荷に過電流が流れた際に、いち早く回路を遮断して、負荷、電線、半導体スイッチ等を保護するために、フューズが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２２は、従来における負荷回路を概略的に示す説明図であり、負荷１０１の電源側端子はＥＣＵ（自動車用電子制御ユニット）１０２、及びジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１０３を介してバッテリＶＢに接続される。
【０００５】
ＥＣＵ１０２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチＴｒ１が複数設けられ、制御ＩＣ１０４によりオン、オフが制御される。また、各半導体スイッチＴｒ１の上流側にはフューズＦ１が設けられており、該フューズＦ１により下流側の電線Ｗ１０１を保護している。換言すれば、フューズＦ１の下流側に設けられる電線Ｗ１０１は、フューズＦ１の遮断電流に耐え得る径（断面積）の電線が用いられている。更に、フューズＦ１の下流側に設けられる半導体スイッチＴｒ１は、フューズＦ１の遮断電流に耐え得る特性を備えている。
【０００６】
同様に、Ｊ／Ｂ１０３には、フューズＦ２が設けられており、該フューズＦ２により下流側の電線Ｗ１０２を保護している。
【０００７】
ここで、例えば負荷１０１としてバルブが用いられる場合には、バルブのオン時に発生するラッシュ電流及びバルブのオン、オフの繰り返しによりフューズＦ１，Ｆ２が劣化する。このため、フューズＦ１，Ｆ２の経年使用による劣化に起因してフューズＦ１，Ｆ２に誤遮断が発生する場合がある。このようなトラブルの発生を防止するために負荷電流に対して、マージンを考慮したフューズを選定している。即ち、通常よりも遮断電流を若干高くしたフューズを用いている。その結果、マージンを考慮したヒューズの特性に適合可能な電線、及び半導体スイッチを用いる必要があり、負荷回路に用いる電線径の細径化、及び半導体スイッチを小型化することが難しくなっている。
【特許文献１】特開２００３−１００１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
昨今において、負荷回路に用いる半導体スイッチ及び電線をできるだけ小型化したいという要望が高まっている一方で、上述したように従来の負荷回路の保護装置では、過電流の発生により電線温度が上昇した際に回路を遮断するフューズを設けており、該フューズは経年使用による劣化に起因する誤遮断を防止するために、マージンを考慮しているので半導体スイッチ及び電線を小型化、細径化することが難しいという欠点がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半導体スイッチ及び電線の小型化が可能な負荷回路の保護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】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、電源、半導体スイッチ、及び負荷が電線を介して接続された負荷回路の、前記負荷に流れる電流を検出し、検出した電流に基づいて前記負荷回路を遮断する負荷回路の保護装置において、スイッチ手段と、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電線の発熱量、及び放熱量を算出する演算式に用いられる熱容量を第１の疑似熱容量（Ｃ*）に変更した第１の疑似発熱温度演算式、及び第１の疑似放熱温度演算式を備え、該第１の疑似発熱温度演算式、及び第１の疑似放熱温度演算式を用いて前記電線の温度を推定する第１の温度演算手段と、前記電線の発熱量、及び放熱量を算出する演算式に用いられる熱容量を第２の疑似熱容量（Ｃ**）に変更した第２の疑似発熱温度演算式、及び第２の疑似放熱温度演算式を備え、該第２の疑似発熱温度演算式、及び第２の疑似放熱温度演算式を用いて前記電線の温度を推定する第２の温度演算手段と、前記電流検出手段で検出される電流が、予め設定された所定の閾値電流未満である場合には、前記第１の温度演算手段で算出される推定温度が第１の許容温度に達した場合に、過電流であると判定し、前記電流検出手段で検出される電流が、前記閾値電流以上である場合には、前記第２の温度演算手段で算出される推定温度が第２の許容温度に達した場合に、過電流であると判定する過電流判定手段と、前記過電流と判定された場合に、前記スイッチ手段を遮断する遮断制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記遮断制御手段は、前記スイッチ手段を遮断した後、前記第１の温度演算手段、及び前記第２の温度演算手段で推定される電線温度が周囲温度まで低下した場合に、前記スイッチ手段を接続可能状態とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記第１の疑似発熱温度演算式及び第１の疑似放熱温度演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられる電線を保護するために使用するフューズの最低の電流・遮断時間特性と、最高の電流・遮断時間特性との間となるように、前記第１の疑似熱容量（Ｃ*）が設定され、前記第２の疑似発熱量演算式及び第２の疑似放熱量演算式に基づく電流・遮断時間特性が、前記負荷回路に用いられる前記半導体スイッチの電流・遮断時間特性よりも低くなるように、前記第２の疑似熱容量（Ｃ**）が設定されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記電線の発熱量を算出する演算式は下記（１）式であり、前記電線の放熱量を算出する演算式は下記（２）式であることを特徴とする。
【００１４】
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝      …（１）
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝          …（２）
但し、Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１，Ｉ２は通電電流［Ａ］、ｒは電線導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記第１の疑似熱容量（Ｃ*）は、電線の熱容量（Ｃ）よりも小さい値であり、前記第２の疑似熱容量（Ｃ**）は、前記第１の疑似熱容量（Ｃ*）よりも小さい値であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記第１の許容温度は、前記第２の許容温度よりも低い温度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る負荷回路の保護装置では、第１の温度演算手段にて、第１の疑似発熱温度演算式、及び第１の疑似放熱温度演算式を用いて電線の温度を推定し、第２の温度演算手段にて、第２の疑似発熱温度演算式、及び第２の疑似放熱温度演算式を用いて電線の温度を推定する。更に、所定の閾値電流を設定し、電流計で検出される負荷電流が閾値電流未満である場合には、第１の温度演算手段で求められた推定温度を用い、この推定温度が第１の許容温度に達した場合に、負荷回路を遮断する。
【００１８】
他方、負荷電流が閾値電流以上である場合には、第２の温度演算手段で求められた推定温度を用い、この推定温度が第２の許容温度に達した場合に、負荷回路を遮断する。従って、負荷電流が閾値電流未満である場合には、従来より用いられるフューズと同等の特性で負荷回路を遮断することができ、負荷電流が閾値電流以上である場合には、半導体スイッチの許容特性よりも低い電流で負荷回路を遮断することができる。
【００１９】
その結果、負荷回路に用いられる電線、及び半導体スイッチの双方を確実に過熱から保護することができる。
【００２０】
また、従来のフューズのように、ラッシュ電流及び負荷のオン、オフの繰り返しにより劣化することがなく、遮断温度にマージンをとる必要がないので、電線径を細径化することができる。このため、電線及び半導体スイッチの小型、軽量化を図ることができ、ひいては燃費向上の効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る保護装置が適用される負荷回路の構成を示す回路図である。
【００２２】
図１に示す負荷回路は、例えば、車両に搭載されるバルブ、モータ等の負荷１１に、バッテリＶＢ（電源）より出力される電力を供給して各負荷１１の駆動、停止を制御する回路であり、ＥＣＵ（自動車用電子制御ユニット）１２、及びジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１３を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチＴｒ１を複数備えており、各電子スイッチＴｒ１の一方の端子は負荷１１に接続され、他方の端子は電線Ｗ１を介してＪ／Ｂ１３に接続されている。また、ＥＣＵ１２は制御ＩＣ１４を備えており、該制御ＩＣ１４により各電子スイッチＴｒ１のオン、オフが制御され、これに伴って負荷１１の駆動、停止が制御される。
【００２４】
Ｊ／Ｂ１３は、電線Ｗ１とバッテリＶＢを接続するスイッチ回路１６（図中、「ＩＰＳ」で示す）を複数備えており、該スイッチ回路１６は、制御部１５の制御下で動作する。
【００２５】
図２は、スイッチ回路１６の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、スイッチ回路１６は、電子スイッチＳ１（スイッチ手段）と、電線Ｗ１に流れる電流を検出する電流計１６３と、電流が流れる経過時間を計時するタイマ１６２と、電流計１６３で検出される電流、及びタイマ１６２で計時される時間に基づいて電子スイッチＳ１のオン、オフを制御する制御回路１６１を備えている。制御回路１６１は、後述する第１の温度演算手段、及び第２の温度演算手段としての機能を備えている。
【００２６】
そして、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、制御回路１６１により後述する第１の温度演算手法、及び第２の温度演算手法を用いて電線Ｗ１の仮想温度（実際の電線Ｗ１の温度ではなく、疑似演算式で定義される仮想の温度）を推定し、この仮想温度が予め設定した許容温度（例えば、６０℃、または５００℃）に達した場合に、電子スイッチＳ１を遮断して電線Ｗ１の上流側を遮断する。
【００２７】
ここで、発熱時における電線温度、及び放熱時における電線温度は、下記の（１）式、（２）式で示されることが知られている。
【００２８】
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝        …（１）
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝            …（２）
（１）、（２）式において、Ｔ１は周囲温度［℃］、Ｔ２は電線の推定温度［℃］、Ｉ１は通電電流［Ａ］、ｒは電線の導体抵抗［Ω］、Ｒは熱抵抗［℃／Ｗ］、Ｃは熱容量［Ｊ／℃］、ｔは時間［sec］である。Ｉ２は推定電流であり、電線が発熱から放熱に変更された場合に、この変更直前の電線温度Ｔａと、変更後の検出電流による飽和温度Ｔｂに基づき、これらの差分温度Ｔｃ（＝Ｔａ−Ｔｂ）を求めた場合に、この差分温度Ｔｃを飽和温度とする電流である。詳細については、後述するパターン１〜６で説明する。
【００２９】
従って、（１）式に、周囲温度Ｔ１、電流Ｉ１、時間ｔを代入することにより発熱時における電線Ｗ１の推定温度Ｔ２を求めることができ、（２）式に、周囲温度Ｔ１、電流Ｉ２、時間ｔを代入することにより放熱時における電線Ｗ１の推定温度Ｔ２を求めることができる。
【００３０】
なお、上記の周囲温度Ｔ１は、回路が設けられる環境に基づく雰囲気温度を代入する方法、または、温度計（図示省略）を設置し、該温度計で検出される温度を代入する方法等を用いることができる。
【００３１】
以下、第１の温度演算手法、及び第２の温度演算手法について説明する。
【００３２】
［第１の温度演算手法］
上述した（１）式、（２）式において、熱容量Ｃを実際の値よりも小さい値に変更すれば、推定温度Ｔ２が飽和温度に達するまでの所要時間が短くなる。以下、詳細に説明する。
【００３３】
図３は、許容温度１５０℃の電線（以下、サンプル電線という）を使用し、このサンプル電線に５０［Ａ］の電流を連続して流したときの、電線温度の変化を示す特性図であり、曲線ｓ２１は、（１）式に示す熱容量Ｃをこのサンプル電線の実際の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線であり、曲線ｓ２２は、（１）式に示す熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］（即ち、Ｃ*＜Ｃ）とした場合の特性曲線である。
【００３４】
曲線ｓ２１に示すように、サンプル電線に５０［Ａ］の電流を流すと、電線温度が７８６℃で飽和する。これに対して、曲線ｓ２２に示すように、第１の疑似熱容量Ｃ*を用いて電線温度を算出すると、飽和温度は、７８６℃で曲線ｓ２１と同一であるが、飽和温度に達するまでの時間（飽和時間）が短縮されている。つまり、曲線ｓ２１では、通電開始から約１７０［sec］が経過して飽和温度７８６℃に達しており、曲線ｓ２２では、通電開始後ほぼ瞬時に飽和温度７８６℃に達している。その結果、曲線ｓ２１では、通電開始から約６．４［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達しているが、曲線ｓ２２では、通電開始から約０．２［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達している。
【００３５】
また、電線の許容温度を６０℃（第１の許容温度）に変更すると、曲線ｓ２１では、通電開始から約１．６７［sec］が経過した時点でこの許容温度（６０℃）に達し、曲線ｓ２２では、通電開始から約０．０３６［sec］が経過した時点で許容温度（６０℃）に達していることが理解される。
【００３６】
上記のことから、（１）、（２）式に用いられる熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*に変更することにより、電線温度が飽和温度に達するまでに要する時間が早まることになり、更に、許容温度に達するまでに要する時間も早まることになる。
【００３７】
本実施形態では、上記の（１）式、（２）式に用いられる熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*に変更した式、即ち、下記の（１ａ）式、（２ａ）式を設定する。
【００３８】
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ*・Ｒ）｝    …（１ａ）
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ*・Ｒ）｝        …（２ａ）
（Ｃ*＝０．１２［Ｊ／℃］）
ここで、（１ａ）式が第１の疑似発熱温度演算式、（２ａ）式が第２の疑似放熱温度演算式である。
【００３９】
そして、第１の温度演算手法では、上記の（１ａ）式、（２ａ）式を用いて電線温度を推定する。これらの式を用いることにより、サンプル電線の温度は、実際の電線温度よりも早く許容温度（６０℃）に達することが判る。
【００４０】
換言すれば、第１の疑似熱容量Ｃ*を用いた疑似演算式（１ａ）、（２ａ）式を作成し、この疑似演算式（１ａ）、（２ａ）式を用いて電線温度を推定し、この温度が電線の許容温度（例えば、６０℃）となった場合に負荷回路を遮断すれば、後述する図７の曲線ｓ６の特性で負荷回路を遮断することができる。なお、許容温度を６０℃とする理由については後述する。
【００４１】
［第２の温度演算手法］
図４は、許容温度１５０℃のサンプル電線に５０［Ａ］の電流を連続して流したときの、電線温度の変化を示す特性図であり、曲線ｓ２３は、（１）式に示す熱容量Ｃをこのサンプル電線の実際の熱容量Ｃ＝４．７０４７［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線（つまり、図３のｓ１１と同様）であり、曲線ｓ２４は、（１）式に示す熱容量Ｃを第２の疑似熱容量Ｃ**＝０．０２［Ｊ／℃］とした場合の特性曲線である。
【００４２】
曲線ｓ２３に示すように、サンプル電線に５０［Ａ］の電流を流すと、電線温度が７８６℃で飽和する。これに対して、曲線ｓ２４に示すように、第２の疑似熱容量Ｃ**を用いて電線温度を推定すると、飽和温度は７８６℃で曲線ｓ２３と同一であるが、飽和温度に達するまでの時間が短縮されている。つまり、曲線ｓ２３では、通電開始から約１７０［sec］が経過して飽和温度７８６℃に達しており、曲線ｓ２４では、通電開始後ほぼ瞬時に飽和温度７８６℃に達している。また、このときの傾きは、図３に示した曲線ｓ２２よりも大きくなる。
【００４３】
その結果、曲線ｓ２３では、通電開始から約６．４［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達しているが、曲線ｓ２４では、通電開始から約０．０２６［sec］が経過した時点で許容温度である１５０℃に達している。
【００４４】
また、許容温度を５００℃（第２の許容温度）に変更すると、曲線ｓ２３では、通電開始から約３４．６［sec］が経過した時点で許容温度である５００℃に達し、曲線ｓ２４では、通電開始から約０．２８［sec］が経過した時点で許容温度である５００℃に達していることが理解される。
【００４５】
上記のことから、（１）、（２）式の熱容量Ｃを、実際の熱容量Ｃよりも小さい第２の疑似熱容量Ｃ**（＜Ｃ*）とした、下記の（１ｂ）式、（２ｂ）式を用いることにより、サンプル電線の温度は、実際の電線温度よりも早く許容温度（５００℃）に達することが判る。
【００４６】
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ１２ｒＲ｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ**・Ｒ）｝    …（１ｂ）
Ｔ２＝Ｔ１＋Ｉ２２ｒＲ｛ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ**・Ｒ）｝        …（２ｂ）
（Ｃ**＝０．０２［Ｊ／℃］）
ここで、（１ｂ）式が第２の疑似発熱温度演算式、（２ｂ）式が第２の疑似放熱温度演算式である。
【００４７】
換言すれば、第２の疑似熱容量Ｃ**を用いた演算式（１ｂ）、（２ｂ）式を作成し、この演算式（１ｂ）、（２ｂ）式を用いて電線温度を推定し、この温度が電線の許容温度（例えば、５００℃）となった場合に負荷回路を遮断すれば、図１１の曲線ｓ９の特性で負荷回路を遮断することができる。なお、許容温度を５００℃とする理由については後述する。
【００４８】
以下、上記した（１ａ）式、（２ａ）式、及び（１ｂ）式、（２ｂ）式を設定する手順について説明する。
【００４９】
図５に示す曲線ｓ１は、許容温度を１５０℃としたときの、電流・遮断時間特性を示す特性図である。即ち、曲線ｓ１は、上述した（１）式の左辺のＴ２を１５０℃に固定したときの、右辺の電流Ｉ１と経過時間ｔ［sec］との関係を示している。曲線ｓ１から理解されるように、電線の許容温度（過熱により発煙する温度）が１５０℃である場合には、例えば２０［Ａ］の電流が１０秒間流れた場合には、電線温度は１５０℃に達しないが、９０［Ａ］の電流が１０秒間流れた場合には、電線温度は１５０℃に達することを示している。つまり、曲線ｓ１の内側（図中、左下側）の電流で動作すれば、電線温度は許容温度である１５０℃に達することはない。
【００５０】
また、曲線ｓ２、ｓ３は、許容温度が１５０℃とされた電線の上流側に設けられる、一般的な規格のフューズの電流・遮断時間特性曲線であり、曲線ｓ２は最大値（ＭＡＸ）、曲線ｓ３は最小値（ＭＩＮ）を示している。つまり、このフューズは、曲線ｓ２とｓ３との間の領域となる電流が流れたときに遮断して回路を保護する。よって、このフューズを用いることにより、電線の温度が１５０℃に達する前の時点で確実に回路を遮断することができることになる。従って、図１，図２に示したスイッチ回路１６が、曲線ｓ２とｓ３の間となる電流・遮断時間特性を備える構成とすれば、従来より用いられているフューズの特性を模擬できることになる。
【００５１】
また、曲線ｓ４は負荷特性を示している。曲線ｓ４は、フューズの電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ２，ｓ３よりも内側（左下側）で動作するので、通常動作時に負荷に流れる電流によりフューズが遮断されることはない。
【００５２】
図６は、許容温度を６０℃したときの、電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ５を記入した特性図である。曲線ｓ５は、曲線ｓ１が左下方向に移動した特性を有しており、より小さい電流で許容温度である６０℃に達することを示している。また、曲線ｓ５では、最大の連続通電電流（約１０［Ａ］）がフューズの特性とほぼ一致している。即ち、曲線ｓ２，ｓ３の左端の電流と、曲線ｓ５の左端の電流はほぼ一致している。換言すれば、許容温度を６０℃とすることにより、フューズ特性の左端の電流と合わせることができる。
【００５３】
更に、上記の（１）式、（２）式において、熱容量Ｃを第１の疑似熱容量Ｃ*（＝０．１２［Ｊ／℃］）に変更することにより、曲線ｓ５は、図７の曲線ｓ６に示すように、曲線ｓ２，ｓ３の間を通る電流・遮断時間特性曲線となる。
【００５４】
即ち、（１）式、（２）式の熱容量Ｃを、Ｃ*（＝０．１２［Ｊ／℃］）に変更し、変更後の（１ａ）式、（２ａ）式を用いて、電線の温度を推定し、推定温度が６０℃に達した場合に電子スイッチＳ１（図２参照）を遮断すれば、従来のフューズとほぼ同等の特性を得ることができることになる。なお、この場合の推定温度は、実際の電線温度ではなく、第１の温度演算手法で決められる擬似的な温度であることは言うまでもない。
【００５５】
また、図８は図１に示した半導体スイッチＴｒ１の許容特性を示す曲線ｓ７を記入した特性図である。従って、曲線ｓ７を上回る領域（曲線ｓ７の右上の領域）の電流が流れた場合には、半導体スイッチＴｒ１は発熱による損傷が発生する。そして、図８から理解されるように、曲線ｓ７と曲線ｓ６は、電流が４５［Ａ］付近で交差している。即ち、電流が４５［Ａ］以上となる領域では、半導体スイッチＴｒ１の許容特性は、許容温度を６０℃として設定した電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ６を下回ることになる。これは、電流が４５［Ａ］を超えた場合には、半導体スイッチＴｒ１を保護できないことを意味する。
【００５６】
従って、電流が４５［Ａ］以上となる領域においては、半導体スイッチＴｒ１の許容特性曲線ｓ７よりも低い電流・遮断時間特性を備える演算式が必要となる。そこで、本実施形態では、図９に示すように半導体スイッチＴｒ１の温度特性及び電流の検出誤差等のバラツキを考慮し、このバラツキを２０％に設定し、４５［Ａ］の電流に対して２０％低い電流である３６［Ａ］を閾値電流（所定の閾値電流）として設定する。更に、以下に示すように、許容温度を５００℃に設定した電流・遮断時間特性を示す曲線を用いて、半導体スイッチＴｒ１を保護するための演算式を設定する。
【００５７】
図１０は、許容温度を５００℃に設定した電流・遮断時間特性を示す曲線ｓ８を記入した特性図である。この曲線ｓ８は、連続通電時の最大通電可能電流が約３６［Ａ］となっている。即ち、曲線ｓ８の左端は上記の閾値電流である３６［Ａ］となっている。換言すれば、左端の電流が３６［Ａ］となる電流・遮断時間特性を備える電線の許容温度が５００℃であるので、許容温度を５００℃に設定している。
【００５８】
図１１は、図１０に示した曲線ｓ８の熱容量を変更した場合の電流・遮断時間特性ｓ９を示す曲線である。上記の（１）式、（２）式において、熱容量Ｃを第２の疑似熱容量Ｃ**（＝０．０２［Ｊ／℃］）に変更することにより、曲線ｓ８は曲線ｓ９に示すように、曲線ｓ７を若干下回る電流・遮断時間特性曲線となる。
【００５９】
即ち、（１）式、（２）式の熱容量Ｃを、Ｃ**（＝０．０２［Ｊ／℃］）に変更し、変更後の（１ｂ）式、（２ｂ）式を用いて電線の温度を推定し、推定温度が５００℃に達した際に電子スイッチＳ１を遮断すれば、電流が３６［Ａ］以上となる領域において半導体スイッチＴｒ１を保護することができることになる。なお、この場合の推定温度は、実際の電線温度ではなく、第２の温度演算手法で決められる擬似的な温度であることは言うまでもない。
【００６０】
以上のことから、電流が３６［Ａ］未満の領域において（１ａ）式、（２ａ）式を用い、電流が３６［Ａ］以上の領域において（１ｂ）式、（２ｂ）式を用いて過電流を判定すれば、電線Ｗ１及び半導体スイッチＴｒ１の双方を発熱から保護することができることが理解される。
【００６１】
図１２は、スイッチ回路１６が、上記の曲線ｓ６または曲線ｓ９に示す電流・遮断時間特性で負荷回路を遮断可能であることにより、電線径を従来よりも細径化できることを示している。即ち、曲線ｓ１に示す許容温度１５０℃の電線を、例えば、この電線よりも許容温度の低い曲線ｓ１０の特性を備える電線に変更しても、問題なく使用することができる。
【００６２】
次に、上述した（１ａ），（１ｂ）式による発熱時の電線温度の算出、及び（２ａ），（２ｂ）式による放熱時の電線温度の算出手順についての６通りのパターン、即ち図１３〜図１８に示すパターン１〜６について説明する。
【００６３】
［パターン１］
図１３（ａ）は一定電流（４０［Ａ］）で電線温度が飽和し、その後電流が遮断されて放熱する場合の、電線の温度変化を示す特性図、図１３（ｂ）は状態変化を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０で（状態Ｐ１）、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度は、温度Ｔ０から徐々に上昇し（状態Ｐ２）、時刻ｔｘ＝ｔ１で電流４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する。即ち、上述した（１）式の右辺の周囲温度Ｔ１にＴ０を代入し、電流Ｉ１に４０［Ａ］を代入し、時間ｔにｔ１を代入すると、発熱による電線の推定温度Ｔ２は、図１３（ａ）に示す曲線で上昇して時刻ｔ１で飽和温度Ｔ40maxに達することになる。
【００６４】
その後、電流が遮断されると、このときの電線温度がＴ40maxであるから、電線温度Ｔ40maxで飽和する電流Ｉ２を逆算出する（状態Ｐ３）。その結果、電流Ｉ２は４０［Ａ］として求められる。そして、（２）式に示すＴ１に周囲温度を代入し、更に求めた電流Ｉ２及び経過時間ｔを代入して、放熱による電線の推定温度Ｔ２が求められる（状態Ｐ４）。
【００６５】
つまり、電線に４０［Ａ］の電流が流れて電線の温度がこの電流４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達した後、電流を遮断した場合には、（２）式右辺に示される電流Ｉ２に４０［Ａ］を代入して放熱時の電線温度を求める。
【００６６】
［パターン２］
図１４（ａ）は一定電流（４０［Ａ］）で電線温度が上昇し、電線温度が飽和温度Ｔ40maxに達する前の過渡状態で電流が遮断されて放熱する場合の、電線の温度変化を示す特性図、図１４（ｂ）は状態変化を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０で（状態Ｐ１１）、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度は、温度Ｔ０から徐々に上昇する（状態Ｐ１２）。そして、時刻ｔｘで電流４０［Ａ］の通電を遮断した場合、即ち、４０［Ａ］の通電による飽和温度Ｔ40maxに達する前の過渡温度で電流が遮断された場合には、このときの発熱による温度Ｔｘを求め、この温度Ｔｘが飽和温度となる電流Ｉ２を逆算出する（状態Ｐ１３）。例えば、時刻ｔｘでの電線温度Ｔｘが電流３０［Ａ］が流れたときの飽和温度Ｔ30maxであった場合には、（２）式の右辺の電流Ｉ２に３０［Ａ］を代入し、更に、Ｔ１に周囲温度を代入し、経過時間ｔを代入することにより、放熱による電線の推定温度Ｔ２が求められる（状態Ｐ１４）。
【００６７】
つまり、４０［Ａ］の電流が流れて電線温度が４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する前に電流を遮断した場合には、電流を遮断したときの温度で飽和する電流を求め、この電流を（２）式右辺に代入して放熱した場合の電線温度を求める。
【００６８】
［パターン３］
図１５（ａ）は第１電流（例えば３０［Ａ］）により電線温度が飽和温度に達し、更に、第１電流よりも大きい第２電流（例えば４０［Ａ］）により電線温度が飽和温度に達する場合の、電線の温度変化を示す特性図、図１５（ｂ）は状態変化を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０で（状態Ｐ２１）、電線に３０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは、温度Ｔ０から徐々に上昇し（状態Ｐ２２）、時刻ｔ１で飽和温度Ｔ30maxに達する（状態Ｐ２３）。
【００６９】
この状態で、電流が４０［Ａ］に変化した場合には、当初から４０［Ａ］の電流が流れて電線温度がＴ30maxとなったものと仮定した場合の経過時間ｔ３を逆算する（状態Ｐ２４）。そして、（１）式の右辺の電流Ｉ１に４０［Ａ］を代入し、且つ、時間ｔに前記ｔ３を代入して、時刻ｔ２となるまでの推定温度Ｔ２を求める（再度、状態Ｐ２２）。そして、時刻ｔ２となると電線温度は４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する（状態Ｐ２５）。
【００７０】
つまり、３０［Ａ］の電流が流れて電線温度が３０［Ａ］の飽和温度Ｔ30maxに達し、その後、電流が４０［Ａ］に変化した場合には、当初から４０［Ａ］の電流が流れたものと仮定したときの経過時間、即ち、図１５（ａ）に示す時間ｔ３を算出し、この時間ｔ３を（１）式に代入して電線温度を求める。
【００７１】
［パターン４］
図１６（ａ）は第１電流（例えば３０［Ａ］）により電線温度が上昇し、この第１電流による飽和温度Ｔ30maxに達する前に、第１電流よりも大きい第２電流（例えば４０［Ａ］）に変更されて、この第２電流の飽和温度Ｔ40maxに達する場合の、電線の温度変化を示す特性図、図１６（ｂ）は状態変化を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０で（状態Ｐ３１）、電線に３０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは温度Ｔ０から徐々に上昇する（状態Ｐ３２）。そして、時刻ｔｘで電線温度がＴｘとなったときに電流が４０［Ａ］に変更されると、当初から４０［Ａ］の電流が流れて電線温度がＴｘとなったものと仮定した場合の経過時間ｔ３を逆算する（状態Ｐ３３）。そして、（１）式の右辺の電流Ｉ１に４０［Ａ］を代入し、且つ、時間ｔに前記ｔ３を代入して、時刻ｔ２となるまでの推定温度Ｔ２を求める（再度、状態Ｐ３２）。そして、時刻ｔ２となると電線温度は４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する（状態Ｐ３４）。
【００７２】
つまり、３０［Ａ］の電流が流れて電線温度が３０［Ａ］の飽和温度に達する前の温度Ｔｘとなった時点で、電流が４０［Ａ］に変化した場合には、当初から４０［Ａ］の電流が流れたものと仮定したときの経過時間、即ち、図１６（ａ）に示す時間ｔ３を算出し、この時間ｔ３を（１）式に代入して電線温度を求める。
【００７３】
［パターン５］
図１７（ａ）は第１電流（例えば４０［Ａ］）により電線温度が第１電流の飽和温度Ｔ40maxに達し、更に、第１電流よりも小さい第２電流（例えば３０［Ａ］）により電線温度が第２電流の飽和温度Ｔ30maxまで低下する場合の、電線の温度変化を示す特性図、図１７（ｂ）は状態変化を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０で（状態Ｐ４１）、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは温度Ｔ０から徐々に上昇し（状態Ｐ４２）、時刻ｔ１で飽和温度Ｔ40maxに達する（状態Ｐ４３）。
【００７４】
この状態で、電流が３０［Ａ］に変化した場合には、４０［Ａ］での飽和温度Ｔ40maxと３０［Ａ］での飽和温度Ｔ30maxとの差分ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ40max−Ｔ30max）を求め、この温度ΔＴで飽和する電流Ｉ２を算出する（状態Ｐ４４）。その結果、例えば、Ｉ２＝７．５［Ａ］となった場合には、（２）式の右辺のＩ２に電流７．５［Ａ］を代入して放熱による電線の推定温度Ｔ２を求める（状態Ｐ４５）。その後、時間ｔ２が経過すると、電線温度は３０［Ａ］の電流が流れたときの飽和温度Ｔ30maxに達する（状態Ｐ４６）。
【００７５】
つまり、４０［Ａ］の電流が流れて電線温度が４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達し、その後、電流が３０［Ａ］に変化した場合には、各飽和温度の差分ΔＴを求め、この差分温度ΔＴで飽和する電流Ｉ２を算出し、この電流Ｉ２を（２）式に代入することにより、電線温度を求める。
【００７６】
［パターン６］
図１８（ａ）は第１電流（例えば４０［Ａ］）により電線温度が上昇し、第１電流の飽和温度Ｔ40maxに達する前の温度Ｔｘとなったときに、第１電流よりも小さい第２電流（例えば３０［Ａ］）に変更されて、電線温度が低下して第２電流の飽和温度Ｔ30maxに達する場合の、電線の温度変化を示す特性図、図１８（ｂ）は状態変化を示す説明図である。いま、初期温度が周囲温度のＴ０で（状態Ｐ５１）、電線に４０［Ａ］の電流が流れると、電線温度Ｔｘは温度Ｔ０から徐々に上昇する（状態Ｐ５２）。そして、時刻ｔｘで電線温度がＴｘとなったときに電流が３０［Ａ］に変更されると、温度Ｔｘと３０［Ａ］の電流が流れたときの飽和温度Ｔ30maxとの差分ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｘ−Ｔ30max）を求め、この温度ΔＴで飽和する電流Ｉ２を算出する（状態Ｐ５３）。その結果、例えば、Ｉ２＝５［Ａ］となった場合には、（２）式の右辺のＩ２に電流５［Ａ］を代入して放熱による電線の推定温度Ｔ２を求める（状態Ｐ５４）。その後、時間ｔ２が経過すると、電線温度は３０［Ａ］通電時の飽和温度Ｔ30maxに達する（状態Ｐ５５）。
【００７７】
つまり、４０［Ａ］の電流が流れて電線温度が４０［Ａ］の飽和温度Ｔ40maxに達する前の温度Ｔｘとなった時点で、電流が３０［Ａ］に変化した場合には、温度Ｔｘと３０［Ａ］通電時の飽和温度Ｔ30maxの差分ΔＴを算出し、この差分温度ΔＴで飽和する電流Ｉ２を算出し、この電流Ｉ２を（２）式に代入することにより、電線温度を求める。
【００７８】
次に、図１９〜図２１に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る負荷回路の保護装置の処理動作について説明する。なお、図１９〜図２１に示す一連の処理は、所定のサンプリング周期で繰り返して実行される。
【００７９】
まず、図１９のステップＳ１１において、図２に示すスイッチ回路１６の制御回路１６１は、第１の温度演算手法を用いて電線温度を推定する。この処理では、電流計１６３で検出される電流に基づき、発熱量演算、または放熱量演算を実施して、現在の電線温度を求める。詳細な処理手順については、図２０を参照して後述する。
【００８０】
ステップＳ１２において、制御回路１６１は、第２の温度演算手法を用いて電線温度を推定する。この処理では、電流計１６３で検出される電流に基づき、発熱量演算、または放熱量演算を実施して、現在の電線温度を求める。詳細な処理手順については、図２１を参照して後述する。
【００８１】
以下、ステップＳ１１に示した第１の温度演算手法による電線温度の推定処理を、図２０に示すフローチャートを参照して説明する。
【００８２】
図２０のステップＳ３１において、制御回路１６１は、電流計１６３により電流が検出されたか否かを判定する。即ち、図１に示す負荷１１に電流が流れているか否かを判定する。そして、電流が流れていると判定した場合には（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ステップＳ３２に処理を移し、電流が流れていると判定しない場合には（ステップＳ３１でＮＯ）、ステップＳ３４に処理を移す。
【００８３】
ステップＳ３２において、制御回路１６１は、現在の電流の目標温度（現在の電流が流れ続けた場合の飽和温度）が、現在の推定温度（前回サンプリング時の推定温度）以上であるか否かを判定する。そして、目標温度が推定温度以上であると判定した場合には（ステップＳ３２でＹＥＳ）、発熱であるからステップＳ３３に処理を移し、目標温度が推定温度以上であると判定しない場合には（ステップＳ３２でＮＯ）、放熱であるからステップＳ３４に処理を移す。
【００８４】
ステップＳ３３において、制御回路１６１は、（１ａ）式（第１の疑似熱容量Ｃ*を用いた式）により目標温度に向けて発熱処理を実行する。この際、前述のパターン３及びパターン４に示した温度推定方法を用いる。この処理が終了した場合には、ステップＳ３５に処理を移す。
【００８５】
ステップＳ３４において、制御回路１６１は、（２ａ）式（第１の疑似熱容量Ｃ*を用いた式）により目標温度に向けて放熱処理を実行する。この際、前述のパターン１，２，５，６に示した温度推定方法を用いる。また、電流が検出されない場合の目標温度は周囲温度（例えば、２５℃）とする。この処理が終了した場合には、ステップＳ３５に処理を移す。
【００８６】
ステップＳ３５において、制御回路１６１は、ステップＳ３３，Ｓ３４の処理で求められた温度に基づいて、電線Ｗ１の現在の推定温度Ｔ２*を算出する。更に、算出した推定温度をメモリ（図示省略）等に記憶保存する。この処理が終了した場合には、図１９のステップＳ１２に処理を移す。
【００８７】
次に、図１９のステップＳ１２に示した第２の温度演算手法による電線温度の推定処理を、図２１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
図２１のステップＳ５１において、制御回路１６１は、電流計１６３により電流が検出されたか否かを判定する。即ち、図１に示す負荷１１に電流が流れているか否かを判定する。そして、電流が流れていると判定した場合には（ステップＳ５１でＹＥＳ）、ステップＳ５２に処理を移し、電流が流れていると判定しない場合には（ステップＳ５１でＮＯ）、ステップＳ５４に処理を移す。
【００８９】
ステップＳ５２において、制御回路１６１は、現在の電流の目標温度（現在の電流が流れ続けた場合の飽和温度）が、現在の推定温度（前回サンプリング時の推定温度）以上であるか否かを判定する。そして、目標温度が推定温度以上であると判定した場合には（ステップＳ５２でＹＥＳ）、発熱であるからステップＳ５３に処理を移し、目標温度が推定温度以上であると判定しない場合には（ステップＳ５２でＮＯ）、放熱であるからステップＳ５４に処理を移す。
【００９０】
ステップＳ５３において、制御回路１６１は、（１ｂ）式（第２の疑似熱容量Ｃ**を用いた式）により目標温度に向けて発熱処理を実行する。この際、前述のパターン３及びパターン４に示した温度推定方法を用いる。この処理が終了した場合には、ステップＳ５５に処理を移す。
【００９１】
ステップＳ５４において、制御回路１６１は、（２ｂ）式（第２の疑似熱容量Ｃ**を用いた式）により目標温度に向けて放熱処理を実行する。この際、前述のパターン１，２，５，６に示した温度推定方法を用いる。また、電流が検出されない場合の目標温度は周囲温度（例えば、２５℃）とする。この処理が終了した場合には、ステップＳ５５に処理を移す。
【００９２】
ステップＳ５５において、制御回路１６１は、ステップＳ５３，Ｓ５４の処理で求められた温度に基づいて、電線Ｗ１の現在の推定温度Ｔ２**を算出する。更に、算出した推定温度をメモリ（図示省略）等に記憶保存する。この処理が終了した場合には、図１９のステップＳ１３に処理を移す。
【００９３】
図１９のステップＳ１３において、制御回路１６１は、電流計１６３で検出された電流が、閾値電流未満であるか、或いは閾値電流以上であるかを判定する。この処理では、前述したように、閾値電流を３６［Ａ］に設定し、この閾値電流と検出電流とを対比する。検出電流が閾値電流未満である場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理を移し、検出電流が閾値電流以上である場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１５に処理を移す。
【００９４】
ステップＳ１４において、制御回路１６１は、図２０のステップＳ３５の処理で求められた現在の推定温度Ｔ２*が第１の許容温度である６０℃に達したか否かを判定する。そして、６０℃に達した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）ステップＳ１６に処理を移し、６０℃に達しない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ１１に処理を戻す。
【００９５】
ステップＳ１５において、制御回路１６１は、図２１のステップＳ５５の処理で求められた現在の推定温度Ｔ２**が第２の許容温度である５００℃に達したか否かを判定する。そして、５００℃に達した場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）ステップＳ１６に処理を移し、５００℃に達しない場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１１に処理を戻す。
【００９６】
ステップＳ１６において、制御回路１６１は、電子スイッチＳ１を強制オフとする。即ち、検出電流が閾値電流である３６［Ａ］未満である場合には、第１の温度演算手法に基づいた電線温度の推定結果を用い、この推定温度が６０℃に達した場合に電子スイッチＳ１を強制オフとする。つまり、図７の曲線ｓ６以上となる領域の電流が流れた場合に負荷回路を遮断する。また、検出電流が閾値電流である３６［Ａ］以上である場合には、第２の温度演算手法に基づいた電線温度の推定結果を用い、この推定温度が５００℃に達した場合に電子スイッチＳ１を強制オフとする。つまり、図１１の曲線ｓ９以上となる領域の電流が流れた場合に負荷回路を遮断する。その結果、電線Ｗ１及び半導体スイッチＴｒ１の双方を過熱から保護することができる。
【００９７】
ステップＳ１７において、制御回路１６１は、周囲温度に向けて放熱処理を行う。この処理では、電子スイッチＳ１がオフとされたことにより、電線温度は周囲温度である２５℃に向けて放熱することになる。従って、第１の温度演算手法では、（２ａ）式により放熱処理を行い、第２の温度演算手法では、（２ｂ）式により放熱処理を行う。
【００９８】
ステップＳ１８において、制御回路１６１は、第１の温度演算手法による電線の推定温度、及び第２の温度演算手法による電線の推定温度の双方が周囲温度以下となったか否かを判定する。
【００９９】
電線の推定温度が周囲温度以下となった場合には、負荷回路に再度電流を流しても問題はないので、電子スイッチＳ１の強制オフを解除する。即ち、電子スイッチＳ１をオンとして、負荷１１の電力供給を可能とし、半導体スイッチＴｒ１をオンとすることにより、負荷回路に電流を流すことができる。
【０１００】
このようにして、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、電流計１６３で検出される電流と閾値電流（例えば、３６［Ａ］）を対比し、閾値電流未満である場合には第１の温度演算手法を用いて求められた電線Ｗ１の推定温度を用い、この推定温度が第１の許容温度として設定した６０℃以上となった場合に、負荷回路を遮断する。また、検出された電流が閾値電流以上である場合には第２の温度演算手法を用いて求められた電線Ｗ１の推定温度を用い、この推定温度が第２の許容温度として設定した５００℃以上となった場合に、負荷回路を遮断する。
【０１０１】
従って、負荷回路に用いられる電線Ｗ１、及び半導体スイッチＴｒ１の双方を過熱から保護することができ、従来より用いられているフューズを使用することなく、確実に負荷回路を保護することができる。
【０１０２】
更に、従来のフューズのように、ラッシュ電流及び負荷のオン、オフの繰り返しにより劣化することがなく、遮断温度にマージンをとる必要がないので、電線径を細径化することができ、電線の小型、軽量化を図ることができ、ひいては燃費向上の効果を発揮することができる。
【０１０３】
また、従来のフューズは５［Ａ］、７．５［Ａ］、１０［Ａ］、１５［Ａ］、２０［Ａ］・・のように決められた電流が設定されていたが、本実施形態に係る負荷回路の保護装置では、第１の疑似熱容量Ｃ*、第２の疑似熱容量Ｃ**、及び許容温度を適宜設定することにより、任意の電流（例えば、６［Ａ］、１２．５［Ａ］等）を設定できるので、電線径の細径化に役立てることができる。
【０１０４】
また、温度推定方式を利用しているため、１つの負荷に対して１つのフューズの構成を備える負荷回路のみならず、下流側に分岐した複数の負荷が接続されるシステムや、ランダムなタイミングで負荷のオン、オフが行われる負荷回路にも適用することができる。
【０１０５】
以上、本発明の負荷回路の保護装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。例えば、本実施形態は、車両に搭載される負荷回路を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の負荷回路にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
フューズを使用することなく負荷回路に用いられる電線、及び半導体スイッチを保護する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、スイッチ回路の詳細な構成を示すブロックである。
【図３】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置に係り、電線の熱容量を変更した場合の電線導体温度の特性を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置に係り、電線の熱容量を変更した場合の電線導体温度の特性を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、電流・遮断時間特性を示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、発熱による電線温度の算出、及び放熱による電線温度の算出手順を示す説明図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、第１の温度演算手法の処理動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の一実施形態に係る負荷回路の保護装置の、第２の温度演算手法の処理動作を示すフローチャートである。
【図２２】従来における負荷回路の保護装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１１  負荷
１２  ＥＣＵ
１３  Ｊ／Ｂ（ジャンクションボックス）
１４  制御ＩＣ
１５  制御部
１６  スイッチ回路
１６１  制御回路（温度推定手段、遮断制御手段）
１６２  タイマ
１６３  電流計（電流検出手段）
ＶＢ  バッテリ
Ｓ１  電子スイッチ（スイッチ手段）
Ｔｒ１  半導体スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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