[发明专利]负载电路的保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载电路的保护装置，用于在过电流流经负载电路并且电线温度升高时立即切断该负载电路以保护电路。

背景技术

对安装在车辆上的诸如车灯或电机的负载供电的负载电路包括蓄电池和设置在该蓄电池和负载之间的电子开关(MOSFET等)。该蓄电池、电子开关和负载经由包含电线的导体而彼此连接。在该负载电路中，设置控制电路以接通和断开电子开关。通过从该控制电路输出的驱动信号和停止信号来使电子开关接通和断开，以将负载在驱动状态和停止状态之间切换。

在该负载电路中，将熔丝设置成当过电流流经负载时通过立即切断电路来保护负载、电线、电子开关等。此外，作为具有与熔丝恰好相同的特性而不使用熔丝的电流检测电路，例如，在JP-A-2007-19728(专利文献1)中所描述的构造是已知的。

在专利文献1所采用的构造中，产生了具有与流经用作驱动负载用的电子开关的功率MOSFET的电流成正比的大小的电流，并且当电流超过预定的阈值电流且由电阻器和电容器形成的RC电路中产生的电压达到预定的阈值电压时，该电路被切断。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2007-19728

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1中所描述的传统实例中，采用其中当过电流流经负载时切断电路的构造。由于实际的电线温度不能计算，所以不可能得到模拟在如果发生过电流而保护电路时的现有熔丝的切断特性。在负载电路中设置的熔丝不是通过检测过电流来切断电路，而是通过由于当发生过电流时所发生的发热而引起的熔断来切断负载电路。从而，不能说专利文献1中所描述的装置真实地模拟了熔丝的特性。此外，由于在熔丝中存在劣化的问题，所以针对这种劣化，电线的直径必须是大的。

本发明将解决现有的问题，并且其目的是提供一种负载电路的保护装置，能够通过更真实地模拟熔丝来保护电路。

问题的解决

为了达到上述目的，本发明提供一种负载电路的保护装置，当在向负载提供从电源输出的电力以驱动该负载的所述负载电路中的电线的温度升高的时候，该负载电路的保护装置保护该负载电路，所述保护装置包括：计时单元，适于对经过时间计时；电流检测单元，适于检测流经所述负载电路的电线的电流；开关单元，适于在所述负载电路的连接和切断之间切换；温度计算单元，适于设定小于在所述负载电路中使用的电线的热容的伪热容(pseudo heat capacity)，并且参考所述电线的发热量的计算表达式、所述电线的放热量的计算表达式、由所述计时单元计时的时间以及所述伪热容来计算该电线的温度；以及切断控制单元，当由所述温度计算单元算出的所述电线的温度达到该电线的允许温度时，该切断控制单元适于切断所述开关单元。

在优选的方面中，如果通过I来表示由所述电流检测单元检测到的电流，那么由下面的表达式来表示发热量的计算表达式：

(发热量)＝I²×Ron×Δt；

这里，Ron表示每单位长度的所述电线的电阻，而Δt表示采样时间。

在优选的方面中，由下面的表达式来表示放热量的计算表达式；

(放热量)＝Q/(Cth*×Rth/Δt)；

这里，Cth*表示每单位长度的所述电线的伪热容，Rth表示每单位长度的所述电线的热阻，Δt表示采样时间，而Q表示每单位长度的所述电线的热量以及通过将所述电线的温度乘以所述伪热容Cth*所得到的值。

在优选的方面中，所述切断控制单元基于在上次采样时间中算得的所述电线的温度Tp、所述发热量、所述放热量以及所述伪热容Cth*，通过下面的表达式来计算当前的温度Tn：

Tn＝Tp+(发热量-放热量)/Cth*。

此外，在根据本发明的负载电路的保护装置中使用的伪热容Cth*的计算方法中，有下面的步骤：

(i)使电流经过具有期望熔断特性的熔丝，以获得表示通电电流与熔断时间之间关系的电流/时间特性数据；

(ii)从所述电流/时间特性数据来计算能够经过所述熔丝连续通电的最大电流Imax；

(iii)通过下面的表达式来计算使最大电流Imax经过保护电路的下游电线而连续通电时的温度阈值ΔTmax：

ΔTmax＝Rth×Ron×Imax²；

这里，Rth表示每单位长度的所述电线的热阻，而Ron表示每单位长度的所述电线的电阻；以及

(iv)通过作为温度阈值ΔTmax的函数的下述表达式来计算伪热容Cth*：

[表达式1]