(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線における短絡時の特性をシミュレーションする電気配線シミュレーション装置であって、
シミュレーションの対象として入力された試験対象回路を構成する部品や配線に関する情報である部品情報と電源の放電特性と保護部品の電流−溶断時間特性と配線の電流−発煙時間特性とを格納する特性情報データベースと、
前記試験対象回路上における短絡点が指定されると、この短絡点と電源とを結ぶ指定経路を検索する指定経路検索手段と、
この指定経路検索手段で検索された前記指定経路上における抵抗値を、前記部品情報に基づいて算出するとともに、この抵抗値と前記電源の放電特性中のｔ秒後の放電電圧とに基づいて、単位時間毎のショート電流値を算出する電流値算出手段と、
前記指定経路上にある保護部品が溶断するか否か、前記指定経路の配線が発煙するか否かの、各単位時間毎についての判定を、この電流値算出手段で算出された対応する単位時間の前記ショート電流値と前記電流−発煙時間特性と前記電流−溶断時間特性とに基づいて、それぞれ行う判定手段と
を含むことを特徴とする電気配線シミュレーション装置。
【請求項２】
前記電流値算出手段は、前記部品情報に含まれている抵抗値の時間変化に基づいて、発熱時の抵抗値を考えたことを特徴とする請求項１に記載の電気配線シミュレーション装置。
【請求項３】
電気配線における短絡時の特性をシミュレーションする電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体であって、
シミュレーションの対象として入力された試験対象回路を構成する部品や配線に関する情報である部品情報と電源の放電特性と保護部品の電流−溶断時間特性と配線の電流−発煙時間特性とをデータベースに格納する処理と、
前記試験対象回路上における短絡点が指定されると、この短絡点と電源とを結ぶ指定経路を検索する指定経路検索処理と、
この指定経路検索処理で検索された前記指定経路上における抵抗値を、前記部品情報に基づいて算出するとともに、この抵抗値と前記電源の放電特性中のｔ秒後の放電電圧とに基づいて、単位時間毎のショート電流値を算出する電流値算出処理と、
前記指定経路上にある保護部品が溶断するか否か、前記指定経路の配線が発煙するか否かの、各単位時間毎についての判定を、この電流値算出処理で算出された対応する単位時間の前記ショート電流値と前記電流−発煙時間特性と前記電流−溶断時間特性とに基づいて、それぞれ行う判定処理と
を含むことを特徴とする電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体。
【請求項４】
前記電流値算出処理は、前記部品情報に含まれている抵抗値の時間変化に基づいて、発熱時の抵抗値を考えたことを特徴とする請求項３に記載の電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気配線における短絡時の特性をシミュレーションするための電気配線シミュレーション装置に係り、特に電気配線における保護部品が溶断するか否か、配線が発煙するか否かをシミュレーションすることのできる電気配線シミュレーション装置及び電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、半導体集積回路の回路特性をシミュレーションするものとして、回路素子の自己発熱を考慮してより正確に電流と電圧を求めることのできるシミュレーション方法（特開平８−３２７６９８）があった。
【０００３】
しかし、この方法はワイヤーハーネスなどの電気配線における短絡時の特性をシミュレーションするものではなかった。
【０００４】
そこで、電気配線の短絡時における特性試験を行う場合には、サンプルとなるワイヤーハーネスを実際に作成し、このサンプルのワイヤーハーネスを実際に短絡させて試験を行っていた。
【０００５】
ここで、従来のワイヤーハーネスの特性試験を図１６に基づいて説明する。
【０００６】
図１６に示すように、従来のワイヤーハーネスの特性試験では、試験のサンプルとなるワイヤーハーネス１５０１を電源となるバッテリー１５０２のプラス端子に接続し、ショート部位となる負荷端子１５０３をナイフスイッチ１５０４を介してバッテリー１５０２のマイナス端子に接続する。
【０００７】
そして、ナイフスイッチ１５０４をＯＮして回路を短絡させ、このときのショート電流値をクランプ電流計１５０５で拾い、メモリーハイコーダ１５０６でショート電流値を測定する。さらに、ヒューズなどの保護部品１５０７が溶断するまでの時間も測定する。
【０００８】
このようにして、従来ではサンプルとなるワイヤーハーネスを実際に作成し、実際に短絡させて、保護部品が正常に作動して溶断するか否か、あるいはワイヤーハーネスが発煙するか否かを試験していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなサンプルのワイヤーハーネスを利用して行う特性試験では、サンプルとなるワイヤーハーネスを実際に作成しなければ試験を実施することができないので、タイムリーに試験を行うことができないという問題点があった。
【００１０】
また、実際に短絡して試験を行う場合には、サンプルのワイヤーハーネスだけでなく、バッテリーや各スイッチ類などの部品が必要であるため、試験材料費が増大するという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気配線における保護部品が溶断するか否か、配線が発煙するか否かをシミュレーションすることのできる電気配線シミュレーション装置及び電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明である電気配線シミュレーション装置は、電気配線における短絡時の特性をシミュレーションする電気配線シミュレーション装置であって、シミュレーションの対象として入力された試験対象回路を構成する部品や配線に関する情報である部品情報と電源の放電特性と保護部品の電流−溶断時間特性と配線の電流−発煙時間特性とを格納する特性情報データベースと、前記試験対象回路上における短絡点が指定されると、この短絡点と電源とを結ぶ指定経路を検索する指定経路検索手段と、この指定経路検索手段で検索された前記指定経路上における抵抗値を、前記部品情報に基づいて算出するとともに、この抵抗値と前記電源の放電特性中のｔ秒後の放電電圧とに基づいて、単位時間毎のショート電流値を算出する電流値算出手段と、前記指定経路上にある保護部品が溶断するか否か、前記指定経路の配線が発煙するか否かの、各単位時間毎についての判定を、この電流値算出手段で算出された対応する単位時間の前記ショート電流値と前記電流−発煙時間特性と前記電流−溶断時間特性とに基づいて、それぞれ行う判定手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
この請求項１の発明によれば、電気配線における保護部品が溶断するか否か、配線が発煙するか否かをシミュレーションすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明である電気配線シミュレーション装置の電流値算出手段は、前記部品情報に含まれている抵抗値の時間変化に基づいて、各単位時間毎に抵抗値を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この請求項２の発明によれば、各部品や各配線の発熱による抵抗値の変化を考慮したシミュレーションを行うことができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明である電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体は、電気配線における短絡時の特性をシミュレーションする電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体であって、シミュレーションの対象として入力された試験対象回路を構成する部品や配線に関する情報である部品情報と電源の放電特性と保護部品の電流−溶断時間特性と配線の電流−発煙時間特性とをデータベースに格納する処理と、前記試験対象回路上における短絡点が指定されると、この短絡点と電源とを結ぶ指定経路を検索する指定経路検索処理と、この指定経路検索処理で検索された前記指定経路上における抵抗値を、前記部品情報に基づいて算出するとともに、この抵抗値と前記電源の放電特性中のｔ秒後の放電電圧とに基づいて、単位時間毎のショート電流値を算出する電流値算出処理と、前記指定経路上にある保護部品が溶断するか否か、前記指定経路の配線が発煙するか否かの、各単位時間毎についての判定を、この電流値算出処理で算出された対応する単位時間の前記ショート電流値と前記電流−発煙時間特性と前記電流−溶断時間特性とに基づいて、それぞれ行う判定処理とを含むことを特徴とする。
【００１７】
この請求項３の発明によれば、電気配線における保護部品が溶断するか否か、配線が発煙するか否かをシミュレーションすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明である電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体の電流値算出処理は、前記部品情報に含まれている抵抗値の発熱時の特性に基づいて変化させることを特徴とする。
【００１９】
この請求項４の発明によれば、各部品や各配線の発熱による抵抗値の変化を考慮したシミュレーションを行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電気配線シミュレーション装置及び電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の電気配線シミュレーション装置１は、電気配線のシミュレーションを行うオペレータからの命令が入力される入力装置２と、電気配線のシミュレーション処理を実行する処理装置３と、シミュレーション処理に必要な各部品や配線の特性に関する情報を格納する特性情報データベース４と、シミュレーションの入力画面やシミュレーション結果を出力するディスプレイ５とから構成されている。
【００２２】
さらに、処理装置３は、シミュレーションの対象として入力された試験対象回路上における短絡点が、オペレータによって指定されると、この短絡点と電源とを結ぶ指定経路を検索する指定経路検索手段１１と、検索された指定経路上における抵抗値を算出し、この抵抗値と電源の放電特性とに基づいてショート電流値を算出する電流値算出手段１２と、このショート電流値と電流−発煙時間特性と電流−溶断時間特性とに基づいて、指定経路上にある保護部品が溶断するか否か、指定経路の配線が発煙するか否かを単位時間毎に判定する判定手段１３とを含んでいる。なお、処理装置３は、各種の処理を行うためのＣＰＵと、この処理の命令を記憶する記憶手段とを含む通常のコンピュータシステムによって構成され、処理装置３で行われる各処理の命令やタイミング制約は記憶手段に保持されており、必要に応じてＣＰＵにロードされ、実行がなされる。
【００２３】
また、特性情報データベース４は、試験対象回路を構成する部品や配線に関する部品情報と、バッテリーなどの電源の放電特性と、フューズやフュージブルリンクなどの保護部品の電流−溶断時間特性と、各配線の電流−発煙時間特性とを格納している。
【００２４】
次に、図２のフローチャートに基づいて、電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーション処理について説明する。
【００２５】
まず、シミュレーションの処理が開始されると、図３に示すように操作メニューの表示されている入力画面がディスプレイ５に表示される（Ｓ２０１）。
【００２６】
そして、オペレーターはシミュレーションの対象となる試験対象回路を作成するために、試験対象回路で使用される部品を選択し、その部品の配置を入力する（Ｓ２０２）。部品の選択は、入力画面上の操作メニューの中から、部品１、部品２、部品３などをクリックして、図４に示すような選択ウィンドウの中から部品を選択する。また、部品の配置位置は入力画面上をクリックして、部品の位置を入力する。
【００２７】
そして、部品とその配置位置が決まると、この部品の部品名称、型式の選択ウィンドウが図５に示すように表示され、部品名称、型式の入力を行う（Ｓ２０３）。
【００２８】
次に、入力画面の操作メニューにおける「ワイヤー」をクリックして配線を作成し、部品間の接続を行う（Ｓ２０４）。まず、接続する部品のうちバッテリー側の部品を画面上でクリックし、次にアース側の部品をクリックする。そして、図６に示すようなワイヤーデータの入力ウィンドウからワイヤの長さ、サイズ、ワイヤハーネスの名称、回路符号などを入力する。
【００２９】
そして、試験対象回路が作成できるまで上述の処理を繰り返し行って（Ｓ２０５）、図７に示すような試験対象回路が作成できたら、この試験対象回路上にあるリレーやスイッチを切り換えてシミュレーションを行うための回路設定にする（Ｓ２０６）。
【００３０】
こうして、試験対象回路の作成と設定が終了したら、試験対象回路の短絡時におけるシミュレーションを開始する。
【００３１】
まず、画面上に表示されている試験対象回路の中から短絡する部品をクリックして短絡点を指定する（Ｓ２０７）。このとき、オペレータが１つの短絡点を指定するだけではなく、予め複数の短絡点を入力しておき、自動的に次の短絡点をシミュレーションできるようにしてもよい。例えば、図８に示すような試験対象回路があった場合には、▲１▼，▲２▼，▲３▼，…の番号をつけた短絡点を予め入力しておき、この順番で自動的に短絡点を指定してシミュレーションを行えるようにする。
【００３２】
こうして短絡点が指定されると、次に短絡点からバッテリーなどの電源までの経路を検索し、図９に示すようにその経路を指定経路９１として画面上で他の経路と区別して表示するとともに、短絡点９２についても矢印で表示する（Ｓ２０８）。
【００３３】
そして、この指定経路上における部品と配線の初期抵抗値を特性情報データベース４に格納されている部品情報を検索して読み出し、これらの初期抵抗値を合計して指定経路の初期抵抗値を算出する（Ｓ２０９）。ここで、部品情報は、各部品の型式、名称、容量、初期抵抗値などを含む情報で、一例としてヒュージブルリンクの部品情報を図１０に示す。
【００３４】
さらに、この指定経路の初期抵抗値と、特性情報データベース４に格納されているバッテリーの放電特性とに基づいて初期ショート電流値を算出する（Ｓ２１０）。
【００３５】
ここで、バッテリーの放電特性とは、時間ｔ秒後のバッテリーの電圧Ｖを表すものなので、この放電特性から短絡０秒後の電圧を読みだし、この電圧と初期抵抗値とによって初期ショート電流値を算出する。
【００３６】
こうして、算出された初期抵抗値と初期ショート電流値は、図９に示すようなウィンドウ９３に表示され、また初期値の修正が必要な場合には、このウィンドウ９３で補正値を入力して初期値補正を行う（Ｓ２１１）。この初期値補正はワイヤハーネスなどの電気配線を実際の車両に搭載した場合のデータに合わせるために行われるもので、例えば、シミュレーションのデータにおけるショート電流値が、実際の車両に搭載した場合のショート電流値よりも低くなることが分かっているような場合には、その点を考慮してシミュレーションのショート電流値を予め補正しておく。同様に初期抵抗値についても補正を行う。
【００３７】
そして、補正が終了して図９のウィンドウ９３の「補正なし」のボタンが押されると、次にシミュレーションの条件設定が行われる（Ｓ２１２）。
【００３８】
この条件としては、シミュレーションを繰り返す所定の単位時間と、シミュレーションを実行する経過時間とを設定する。ここでは、単位時間として０．１秒、経過時間として１８００秒と設定した場合について説明する。
【００３９】
まず、最初の０．１秒について、試験対象回路の保護部品が溶断するか否かを判定し（Ｓ２１３）、次に試験対象回路の配線が焼損するか否かを判定する（Ｓ２１４）。
【００４０】
ここで、保護部品が溶断するか否か、配線が焼損するか否かの判断は特性情報データベース４に格納された電流−溶断時間特性、電流−発煙時間特性に基づいて行われる。この電流−溶断時間特性、電流−発煙時間特性の一例を図１１に示し、この図１１に基づいて保護部品が溶断するか否か、配線が焼損するか否かの判定を説明する。図１１における横軸はショート電流値、縦軸は時間を示しており、実線で示したＳ１は定格４０Ａの保護部品の電流−溶断時間特性、すなわちショート電流値に対して保護部品が溶断するまでの時間を示したもので、点線で示したＳ２は１．２５ｓｑの配線の電流−発煙時間特性、すなわちショート電流値に対して配線が発煙（焼損）するまでの時間を示したものである。
【００４１】
この図１１において、例えばシミュレーション開始から１秒後では、点Ｐ１で示すようにショート電流値が約１４２（Ａ）を越えている場合には保護部品が溶断し、ショート電流値が１４２（Ａ）より小さい場合には保護部品は溶断しない。
【００４２】
そして、点Ｐ２経過後、すなわちシミュレーション開始から約１５秒を経過した後では保護部品が溶断する電流値よりも配線が発煙する電流値のほうが低くなるので、例えば点Ｐ３で示すように、シミュレーション開始から４０秒後にショート電流値が５０（Ａ）を越えていた場合には配線が焼損することになる。
【００４３】
こうして、電流−溶断時間特性、電流−発煙時間特性に基づいて、単位時間における保護部品の溶断、配線の焼損の判定が行われ、保護部品が溶断する場合には図１２に示すようなシミュレーション結果をディスプレイ５に表示し、配線が焼損する場合には図１３に示すようなシミュレーション結果をディスプレイ５に表示する（Ｓ２１５）。このとき、シミュレーション結果には溶断、あるいは焼損した位置、それまでの時間、そのときの電流値などが含まれている。
【００４４】
また、判定を行っている単位時間において保護部品の溶断も配線の焼損も発生しなかった場合には、次に経過時間１８００秒を過ぎたか否かを判断する（Ｓ２１６）。
【００４５】
ここで、経過時間になっていない場合には次の単位時間におけるショート電流値を算出して（Ｓ２１７）再びステップＳ２１３以下の処理を繰り返し行う。このとき、次の単位時間におけるショート電流値は、特性情報データベース４に格納されている電源の放電特性からｔ秒後の放電電圧を読みだし、さらに部品情報から各部品や各配線のｔ秒後の抵抗値を読み出して、これらに基づいて算出される。このｔ秒後の抵抗値は各部品や各配線の発熱による変化を考慮して算出されたものが、部品情報として特性情報データベース４に格納されている。
【００４６】
このように、各部品や各配線が発熱した場合の抵抗値の変化を考慮してショート電流値を算出することによって、配線や部品の発熱による抵抗値の変化を考慮したシミュレーションを行うことができる。
【００４７】
また、ステップＳ２１６において、経過時間になっていた場合には図１４に示すようなシミュレーション結果をディスプレイ５に表示して（Ｓ２１５）シミュレーションは終了する。
【００４８】
さらに、１つの試験対象回路において短絡点を変えて同様のシミュレーションを自動的に繰り返し行い、それらのシミュレーション結果をまとめて図１５に示すようなレポート形式のシミュレーション結果を出力することもできる。
【００４９】
このように、本実施形態の電気配線シミュレーション装置１によれば、試作品を製作して実際に短絡試験を行わなくても、電気配線における保護部品が溶断するか否か、配線が発煙するか否かをシミュレーションすることができる。
【００５０】
なお、上述した電気配線シミュレーション装置の各処理を実現するためのプログラムは記録媒体に保存することができ、この記録媒体をコンピュータシステムによって読み込ませることにより、前記プログラムを実行してコンピュータを制御しながら上述した電気配線シミュレーション装置の各処理を実現することができる。ここで、前記記録媒体とは、メモリ装置、磁気ディスク装置、光ディスク装置等、プログラムを記録することができるような装置が含まれる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気配線シミュレーション装置及び電気配線シミュレーション装置におけるシミュレーションプログラムを記録した記録媒体は、電気配線における保護部品が溶断するか否か、配線が発煙するか否かをシミュレーションすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気配線シミュレーション装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電気配線シミュレーション装置１におけるシミュレーション処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す電気配線シミュレーション装置１における入力画面の一例を示す図である。
【図４】図１に示す電気配線シミュレーション装置１における部品の選択画面の一例を示す図である。
【図５】図１に示す電気配線シミュレーション装置１における部品情報の入力画面の一例を示す図である。
【図６】図１に示す電気配線シミュレーション装置１におけるワイヤーデータの入力画面の一例を示す図である。
【図７】図１に示す電気配線シミュレーション装置１における試験対象回路の表示された入力画面の一例を示す図である。
【図８】図１に示す電気配線シミュレーション装置１における複数の短絡点の指定を説明するための図である。
【図９】図１に示す電気配線シミュレーション装置１における指定経路の検索結果を表示する画面の一例を示す図である。
【図１０】図１に示す特性情報データベース４に格納される部品情報の一例を示す図である。
【図１１】図１に示す特性情報データベース４に格納される電流−溶断時間特性、電流−発煙時間特性の一例を示す図である。
【図１２】図１に示す電気配線シミュレーション装置１のシミュレーションにおいて、保護回路が溶断したときのシミュレーション結果の表示画面の一例を示す図である。
【図１３】図１に示す電気配線シミュレーション装置１のシミュレーションにおいて、配線が焼損したときのシミュレーション結果の表示画面の一例を示す図である。
【図１４】図１に示す電気配線シミュレーション装置１のシミュレーションにおいて、異常がなかったときのシミュレーション結果の表示画面の一例を示す図である。
【図１５】試験対象回路に対して、複数の短絡点でシミュレーションした場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】従来行われていたワイヤーハーネスの短絡試験を説明するための図である。
【符号の説明】
１  電気配線シミュレーション装置
２  入力装置
３  処理装置
４  特性情報データベース
５  ディスプレイ
１１  指定経路検索手段
１２  電流値算出手段
１３  判定手段
９１  指定経路
９２  短絡点
９３  データ補正ウィンドウ
１５０１  ワイヤーハーネス
１５０２  バッテリー
１５０３  負荷端子
１５０４  ナイフスイッチ
１５０５  電流計
１５０６  メモリーハイコーダ
１５０７  保護部品
【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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