電力供給制御装置
【課題】スイッチ素子保護のために使用するカウンタを削減することが可能な電力供給制御装置を提供する。
【解決手段】電力供給制御装置１００は、通電路Ｗの基準温度Ｔｏに対する温度上昇値ΔＴｗが温度閾値を超えるとスイッチ素子３５による通電を制限し、温度閾値以下になると制限を解除する通電路保護動作を実行し、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを超えるとスイッチ素子による通電を制限し、基準時間Ｈ後に当該制限を解除するスイッチ保護動作し、上記通電保護動作において通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に温度上昇値に加算値Ｆを加算し、その加算後の温度を温度閾値と比較する。
【解決手段】電力供給制御装置１００は、通電路Ｗの基準温度Ｔｏに対する温度上昇値ΔＴｗが温度閾値を超えるとスイッチ素子３５による通電を制限し、温度閾値以下になると制限を解除する通電路保護動作を実行し、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを超えるとスイッチ素子による通電を制限し、基準時間Ｈ後に当該制限を解除するスイッチ保護動作し、上記通電保護動作において通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に温度上昇値に加算値Ｆを加算し、その加算後の温度を温度閾値と比較する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ素子及び通電路を保護する機能を備えた電力供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源から負荷への通電を入り切りためのスイッチ素子を有し、このスイッチ素子をオンオフさせることにより負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置が提供されている。このような電力供給装置では、過電流が流れるとスイッチ素子が焼損したり電線（通電路）が発煙したりする恐れがある。このため、過電流が流れた場合にスイッチ素子をオフ状態に保持して負荷への通電を禁止し、スイッチ素子及び電線を保護する構成が必要である。
【０００３】
ここで、半導体スイッチと電線とでは熱特性（発熱特性、放熱特性）が異なるため、それぞれを保護するための通電禁止条件が異なり得る。一般的に、スイッチ素子はオン抵抗及び熱容量が共に電線に比べて小さいため、スイッチ素子の保護に関しては、過電流の値が比較的に大きければ即時に通電を禁止する必要があるが、過電流の値が比較的に小さければ通電を禁止する必要はない。一方、電線は熱容量がスイッチ素子に比べて大きいため、電線の保護に関しては、たとえ過電流の値が比較的に小さくてもその過電流が長時間流れる場合には、電線が発煙する恐れがあるので通電を禁止する必要がある。従って、このような通電禁止条件の相違により、スイッチ素子を保護するための構成と電線を保護するための構成とが必要である。
【０００４】
この点、従来、次のようなスイッチ素子保護回路を有する電力供給制御装置がある（特許文献１）。このスイッチ素子保護回路は、過電流を検出したときにスイッチ素子をオフにして所定時間（遮断時間）経過後にそのオフを解除するリトライ動作を行い、このリトライ動作の回数が所定回数に達した場合に通電（リトライ動作）を禁止する。また、このスイッチ素子保護回路は、リトライ動作の回数が所定回数に達する前に、過電流が検出されない状態が所定時間（クリア時間）継続した場合にはリトライ動作の回数をゼロにリセットするように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７４４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記スイッチ素子保護回路を有する電力供給制御装置では、遮断時間の他に、リトライ動作の回数、クリア時間をそれぞれカウントするためのカウンタが必要であり、例えば回路の小型化、軽量化の障害になっていた。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、スイッチ素子保護のために使用するカウンタを削減することが可能な電力供給制御装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための手段として、第１発明に係る電力供給制御装置は、電源と負荷との間の通電路に接続されるスイッチ素子と、前記通電路に流れる通電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出素子と、前記通電路の基準温度に対する温度上昇値が、温度閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限する通電路保護動作を実行する通電路保護部と、前記検出信号に基づく前記通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限し、基準時間後に当該制限を解除するスイッチ保護動作を実行するスイッチ保護部と、を備え、前記通電保護部は、前記通電電流の値が前記電流閾値を超えたことを条件に前記温度上昇値に加算値を加算し、その加算後の温度を前記温度閾値と比較する。
【０００９】
この発明によれば、通電路の基準温度に対する温度上昇値が温度閾値を超えたことを条件にスイッチ素子による通電を制限する、通電路保護動作を実行する。一方、通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件にスイッチ素子による通電を制限する、スイッチ保護動作を実行する。また、通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に通電路の温度上昇値に加算値を加算し、その加算後の温度が温度閾値を超えたことを条件に通電路保護動作を実行する。
【００１０】
これにより、スイッチ保護動作（リトライ動作）の実行回数が、基準温度及び温度閾値の差分と加算値とに応じた回数に制限される。そして、これは通電路保護部の構成を利用して実現しており、この実行回数をカウントするための専用カウンタを設ける必要はない。
【００１１】
また、ノイズ等により誤ってスイッチ保護動作が動作し、通電路の温度上昇値に加算値が加算された場合、その後、一定の時間が経過すれば通電路の温度上昇値は加算値が加算される前の温度上昇値に戻る。このため、従来の技術にあるリトライ回数をクリアするためのカウンターが不要となる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の電力供給制御装置であって、前記通電路保護部は、前記通電電流の値、及び、前記通電路の熱特性に基づき前記温度上昇値を算出する構成である。
この発明によれば、通電路の温度上昇値を、温度センサによることなく把握することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明の電力供給制御装置であって、前記加算値は固定値である。
この発明によれば、スイッチ保護動作の回数（リトライ回数）を、基準温度と温度閾値との差分に応じて変更することができる。
【００１４】
第４の発明は、第１または第２の発明の電力供給制御装置であって、前記通電路保護部は、前記加算値を、前記基準温度及び温度閾値の差分を規定値で除算した値に応じて変更する。
この発明によれば、基準温度の高低にかかわらず、スイッチ保護動作の回数（リトライ回数）を一定にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スイッチ素子保護のために使用するカウンタを削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給制御装置のブロック図
【図２】電線温度の算出を説明するための図
【図３】電線の発煙特性と半導体スイッチ素子の自己破壊特性とを示したグラフ
【図４】保護処理を示すフローチャート
【図５】入力信号、通電電流及び電線温度の変化を示すタイムチャート（その１）
【図６】入力信号、通電電流及び電線温度の変化を示すタイムチャート（その２）
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を図１〜図５を参照しつつ説明する。
本実施形態の電力供給制御装置１００は、例えば図示しない車両に搭載され、その車両用電源（以下、「電源Ｖｄｃ」という）から負荷Ｌへの電力供給制御を行う。なお、負荷Ｌとしては、例えば車両用のランプ、クーリングファン用モータやデフォッガ用ヒータが挙げられる。
【００１８】
１．電力供給制御装置の全体構成
図１は電力供給制御装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。電力供給制御装置１００は、電源Ｖｄｃと負荷Ｌとの間の電線Ｗ（例えばワイヤーハーネス 「通電路」の一例）に接続される半導体スイッチ素子３５（例えばパワーＭＯＳＦＥＴ 「スイッチ素子」の一例）を有し、当該半導体スイッチ素子３５をオンオフすることにより電源Ｖｄｃから負荷Ｌへの電力供給制御を行う。また、電力供給制御装置１００は、半導体スイッチ素子３５自身を保護するためのスイッチ保護機能、及び、電線Ｗを保護するための電線保護機能を備える。
【００１９】
具体的には、電力供給制御装置１００は、マイクロコンピュータ１０、複数（本実施形態では８個）の入力回路２０、複数（本実施形態では８個）の出力回路３０、基準温度設定回路４０、およびレギュレータＩＣ５０等を含む。なお、入力回路２０および出力回路３０の数は、電力制御すべき負荷や保護すべき電線Ｗの数等に応じて適宜変更される。
【００２０】
マイクロコンピュータ１０は、ＷＤＴ（ウォッチドッグ端子）１１、発振子端子１２、複数のＩ／Ｏ端子１３、複数のＡ／Ｄ変換入力端子１４等を備える。なお、マイクロコンピュータ１０は、電線Ｗの温度算出、スイッチ保護機能、電線保護機能のための動作を、例えばマイクロコンピュータ１０内のメモリ（図示せず）に格納されたプログラムの命令に従って実行する。このときマイクロコンピュータ１０は、本発明の「通電路保護部」および「スイッチ保護部」として機能する。
【００２１】
各入力回路２０は、入力Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路を有し、例えば運転席の操作パネルでの入力操作に基づき送信される各種の入力信号を、入力Ｉ／Ｆ回路により例えばマイクロコンピュータ１０に適合した信号に変換等して、マイクロコンピュータ１０に送信する。
【００２２】
出力回路３０は、出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路３１、ＩＰＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｓｗｉｔｃｈ）３２、ＣＲローパスフィルタ３３および電流電圧変換回路（変換回路）３４等を含む。
【００２３】
ＩＰＳ３２は、半導体スイッチ素子３５（例えばｎチャネルＭＯＳＦＥＴ）、チャージポンプ３６、及びセンスＭＯＳＦＥＴ３８（「電流検出素子」の一例）を含む。半導体スイッチ素子３５は、電源Ｖｄｃから負荷Ｌへの通電電流Ｉをオン／オフし、チャージポンプ３６は半導体スイッチ素子３５への制御電圧を昇圧する。センスＭＯＳＦＥＴ３８は負荷電流Ｉと所定の比率関係を有するセンス電流を生成する。
【００２４】
センス電流は、電流電圧変換回路３４によって、センス電流と比例関係を有するセンス電圧信号（変換信号）Ｖｓｅｎｓ（「検出信号」の一例）に変換される。電流電圧変換回路は、例えばセンス電流検出抵抗によって構成される。センス電圧信号ＶｓｅｎｓはＣＲローパスフィルタ３３に供給される。ＣＲローパスフィルタ３３はセンス電圧信号Ｖｓｅｎｓから所定の高周波成分を除去し、高周波成分が除去されたセンス電圧信号Ｖｓｅｎｓをマイクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換入力端子１４に供給する。ここで、ＣＲローパスフィルタ３３の時定数は、ハーネスの放熱時定数に対して十分小さいことが好ましい。本実施形態では、ＣＲローパスフィルタ３３の時定数は０．１ｍｓとしている。
【００２５】
マイクロコンピュータ１は、センス電圧信号Ｖｓｅｎｓを通電電流Ｉに換算する。例えば、センス電圧信号Ｖｓｅｎｓと通電電流Ｉとの対応マップによって通電電流Ｉの実際の値を得る。この対応マップは、例えばマイクロコンピュータ１０内のメモリ（図示せず）に格納されている。
【００２６】
基準温度設定回路４０は、マイクロコンピュータ１０が電線Ｗの温度算出を開始する際の基準温度Ｔｏ（環境温度）を設定する。基準温度設定回路４０は、例えば車両のエンジンルームに設けられた温度センサ（図示せず）と、該温度センサからのセンサ信号を増幅してエンジンルームの温度を示す温度信号を生成する増幅回路（図示せず）とを含む。基準温度設定回路４０はエンジンルームの温度を示す温度信号を基準温度Ｔｏとしてマイクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換入力端子１４に供給する。なお、基準温度設定回路４０は検出する環境温度の数に応じて複数の温度センサおよび複数の増幅回路を含む。さらに、基準温度設定回路４０は、検出された複数の環境温度の中から１つの基準温度を選択するための比較回路等を含んでもよい。
【００２７】
レギュレータＩＣ５０は、所定の直流電圧、例えば１２Ｖをマイクロコンピュータ１０の電源電圧、例えば５Ｖに変換して、５Ｖの直流電圧をマイクロコンピュータ１０に供給する。
【００２８】
２．電線温度の算出
図２は電線温度の算出（推定）を説明するための図である。マイクロコンピュータ１０は、所定のサンプリング時間間隔Δｔ毎に、上記通電電流Ｉの値を検出し、検出された通電電流Ｉの値及び電線Ｗの熱特性（放熱特性・発熱特性）、換言すれば、通電電流Ｉによる電線Ｗの損失（電線Ｗの発熱）及び電線Ｗの放熱時定数τｗに基づき、電線Ｗの基準温度Ｔｏに対する温度上昇値ΔＴｗを直接算出する。そして、その温度上昇値ΔＴｗに基準温度Ｔｏを加算することにより電線温度Ｔｗ（＝Ｔｏ＋ΔＴｗ）を算出する。
【００２９】
より具体的には、マイクロコンピュータ１０は、図２及び下記式１に示す電線Ｗの放熱および発熱の関係式に、検出された通電電流Ｉの値を代入して温度上昇値ΔＴｗを算出する。そして、マイクロコンピュータ１０は、算出された電線の温度上昇値ΔＴｗを基準温度Ｔｏに加算して、現在の電線温度Ｔｗ（ｎ）（＝Ｔｏ＋ΔＴｗ（ｎ））を算出する。
ΔＴｗ（ｎ）＝ ΔＴｗ（ｎ−１）×ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）＋Ｒｔｈｗ
×Ｒｗ（ｎ−１）×Ｉ（ｎ−１）２×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ））
...（式１）
ここで、 I（ｎ）：サンプリングｎ（１以上の整数）回目の通電電流Ｉの値［Ａ］
ΔＴｗ（ｎ）：サンプリングｎ回時での温度上昇値［℃］
Ｒｗ（ｎ）：サンプリングｎ回時の電線抵抗［Ω］
Ｒｗ（０）：温度（例えば基準温度Ｔｏ）での電線抵抗［Ω］
Ｒｔｈｗ：電線Ｗの熱抵抗［℃／Ｗ］
τｗ：電線Ｗの放熱時定数［ｓ］
κｗ：電線Ｗの抵抗温度係数［／℃］
Δｔ：サンプリング時間間隔［ｓ］
【００３０】
なお、式１において、通電電流Ｉが含まれない右辺の第１項が電線Ｗの放熱による温度成分を示し、通電電流Ｉを含む右辺の第２項が通電電流Ｉによる電線Ｗの発熱による温度成分を示す。従って、半導体スイッチ素子３５がオフして負荷Ｌへの通電が遮断されている場合には、第１項のみによって温度上昇値ΔＴｗが定められる。
【００３１】
３．電線保護機能
図３は電線Ｗの発煙特性（通電電流と発煙温度との関係）と、半導体スイッチ素子３５の自己破壊特性（通電電流と自己破壊温度との関係）とを示したグラフである。なお、各特性線の位置は周囲温度変化に応じて変動する。
【００３２】
電線Ｗは、例えば外皮が劣化して芯線が車両のボディと接触してショートすることがあり、これにより過電流が流れて電線Ｗが焼損するおそれがある。そこで、マイクロコンピュータ１０は電線保護機能を実行する。この電線保護機能では、サンプリング時間間隔Δｔ毎に算出した上記電線温度Ｔｗと上限温度Ｔｍａｘとを比較し、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えたことを条件に半導体スイッチ素子３５を入力回路２０への入力信号の有無にかかわらず強制的にオフ（以下、このオフを「第１強制オフ」という）にし、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘ以下になったことを条件に第１強制オフを解除する。これにより、電線Ｗの発煙を防止することができる。なお、上限温度Ｔｍａｘは、電線Ｗの発煙特性に基づく発煙温度（図３参照）よりもやや低い値に設定されている。
【００３３】
このような構成であれば、半導体スイッチ素子３５がオン／オフを繰り返すようなショート電流によって電線温度Ｔｗが不規則に上昇したとしても、電線Ｗの温度上昇値ΔＴｗを確実に把握して、電線Ｗが発煙温度に達する前に通電電流Ｉを遮断することができる。
【００３４】
４．スイッチ保護機能
図３に示すように発煙特性と自己破壊特性とは大きく異なる。具体的には、半導体スイッチ素子３５はオン抵抗が小さく、電線Ｗに比べて比較的に熱容量が小さい。このため、過電流が生じた場合、電線Ｗの電線温度Ｔｗはまだ上限温度Ｔｍａｘに達していなくても、半導体スイッチ素子３５を保護するために即時的に通電を遮断しなければならない。
【００３５】
そこで、マイクロコンピュータ１０は、前述の電線保護機能とは別にスイッチ保護機能を実行する。このスイッチ保護機能では、サンプリング時間間隔Δｔ毎に検出した通電電流Ｉの値と電流閾値Ｉｍａｘとを比較し、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを越えたことを条件に、入力回路２０への入力信号の有無にかかわらず半導体スイッチ素子３５を一時的にオフ（以下、このオフを「第２強制オフ」という）にし、基準時間Ｈ経過後にその第２強制オフを解除する、リトライ動作を実行し、前述の電線温度に加算値Ｆを加算する。なお、電流閾値Ｉｍａｘは、半導体スイッチ素子３５の自己破壊特性に基づく自己破壊温度（図３参照）よりもやや低い値に設定されている。
【００３６】
そして、このリトライ動作が繰り返され、電線温度が上限閾値温度を超過した場合は通電を遮断させる為、リトライ動作回数に制限を掛けることが可能になる。また、ノイズ等により通電電流Iの値が電流閾値Imaxを超えたと誤判定して遮断動作が発生しても、一定時間が経過すると加算値が加算された温度上昇値は元の温度上昇値に戻る為、リトライ可能な制限回数も元に戻る（クリア動作）。
【００３７】
また、リトライ動作が基準回数繰り返されたことを条件に、それ以降、リトライ動作をも禁止するよう半導体スイッチ素子３５を継続的にオフにする。この継続的なオフは、上記第２強制オフとは異なり、基準時間Ｈを経過しても解除されない。このような構成により、例えばノイズ等により通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを越えたと誤判定して半導体スイッチ素子３５が強制的にオフされることを抑制することができる。マイクロコンピュータ１０は、前述の電線保護機能のための処理を利用してスイッチ保護機能を実現する。
【００３８】
５．マイクロコンピュータの処理内容
図４は保護処理を示すフローチャートであり、図５は入力信号、通電電流Ｉ及び電線温度Ｔｗの変化を示すタイムチャートである。マイクロコンピュータ１０は、電力供給制御装置１００の電源投入に基づき、まず現在の基準温度Ｔｏを温度センサから取得し、次に保護処理を繰り返し実行する。
【００３９】
マイクロコンピュータ１０は、Ｓ１でサンプリングタイミングが到来したか否かを判断し、到来した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ３で、現在の通電電流Ｉの値を検出すると共に、当該通電電流Ｉの値から温度上昇値ΔＴｗを算出する。
【００４０】
Ｓ５では、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを超えたか否かを判断し、超えたと判断した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ７で温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算し、半導体スイッチ素子３５を第２強制オフにしてＳ９に進む。なお、マイクロコンピュータ１０は、半導体スイッチ素子３５を第２強制オフにした後、Ｓ９以降の処理を進めつつ、当該第２強制オフ時から基準時間経過後に当該第２強制オフを解除する処理を並列的に実行する。本実施形態では、加算値Ｆは、上限温度Ｔｍａｘと基準温度Ｔｏとの差分をリトライ回数Ｘで除算した温度（＝［Ｔｍａｘ−Ｔｏ］／Ｘ）である。
【００４１】
一方、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘ以下であると判断した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算せずにＳ９に進む。
【００４２】
Ｓ９では、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えているか否かを判断する。なお、この判断は、温度上昇値ΔＴｗが、温度閾値（＝上限温度Ｔｍａｘ−基準温度Ｔｏ）を超えたか否かを判断してもよい。
【００４３】
電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを越えていれば（Ｓ９：ＹＥＳ）、Ｓ１１で、半導体スイッチ素子３５を第１強制オフにし、Ｓ１に戻る。一方、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘ以下であれば、Ｓ１３で、電線温度Ｔｗが下限温度Ｔｍｉｎを下回っているか否かを判断し、下回っていれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、Ｓ１５で上記第１強制オフ状態であればそれを解除してＳ１に戻る。これに対し、電線温度Ｔｗが下限温度Ｔｍｉｎ以上であれば（Ｓ１３：ＮＯ）、半導体スイッチ素子３５のオンオフ状態を変えずにＳ１に戻る。
【００４４】
６．本実施形態の作用効果
図５は、入力信号が入力回路２０に入力された直後に通電電流Ｉが電流閾値Ｉｍａｘを超える場合を示す。この場合、半導体スイッチ素子３５を第２強制オフとする（同図２段目参照）ことで通電が遮断（通電電流Ｉが略ゼロ）されるため、半導体スイッチ素子３５を保護することができ、また、電線温度Ｔｗが電線Ｗの放熱により若干低下する。
【００４５】
また、第２強制オフ時において電線温度Ｔｗは温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算して算出される（同図３段目参照）。そして、この電線温度Ｔｗ（＝Ｔｏ＋ΔＴｗ＋Ｆ）が上限温度Ｔｍａｘ以下であれば、第２強制オフが、その実行から基準時間Ｈ経過時に解除され（リトライ動作）、通電電流Ｉが再び流れ始める。このリトライ動作時にも通電電流Ｉが電流閾値Ｉｍａｘを超える場合には、半導体スイッチ素子３５が再び第２強制オフされる。そして、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えた場合に半導体スイッチ素子３５を第１強制オフさせ、これによりリトライ動作が禁止される。
【００４６】
このように本実施形態では、電線温度Ｔｗの算出処理において、第２強制オフがされる度に、温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算して電線温度Ｔｗを算出し、その電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えたことを条件としてリトライ動作を終了させる構成であり、リトライ動作をカウントするための専用カウンタを要しない。
【００４７】
しかも、加算値Ｆは、上限温度Ｔｍａｘと基準温度Ｔｏとの差分をリトライ回数Ｘで除算した温度（＝［Ｔｍａｘ−Ｔｏ］／Ｘ）である。従って、図５の３，４段目に示すように、基準温度Ｔｏの高低（Ｔｏ１＞Ｔｏ２）にかかわらず、リトライ動作の回数をほぼＸ回とすることができる。
【００４８】
また、ノイズ等により通電電流Iの値が電流閾値Imaxを超えたと誤判定して遮断動作が発生しても、一定時間が経過すると加算値が加算された温度上昇値は元の温度上昇値に戻る為、リトライ可能な制限回数も元に戻る。このため、過電流が検出されない期間をカウントする為の専用カウンター（クリアーカウンター）が不要となる（図６参照）。また、第１強制オフの実行の実行後、電線温度Ｔｗが電線Ｗの放熱により低下して下限温度Ｔｍｉｎを下回った場合に、第１強制オフを解除する構成であるため、第１強制オフの実行時からの経過時間をカウントするための専用カウンタを要しない。
【００４９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。特に、各実施形態の構成要素のうち、最上位の発明の構成要素以外の構成要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
（１）上記実施形態では、電線Ｗを保護したが、本発明でいう「通電路」はこれに限られない。例えば回路基板上のパターンなど、他の導体であってもよい。
【００５０】
（２）上記実施形態では、マイクロコンピュータ１０に保護処理（電線温度の算出処理等）を実行させる構成であったが、本発明はこれに限られない。電線温度の算出、電線保護機能のための処理、及び、スイッチ保護のための処理の全部または一部を専用の回路（ＡＳＩＣ等）に実行させてもよい。
【００５１】
（３）上記実施形態では、センスＭＯＳＦＥＴ３８を利用して電流を検出する、センスＭＯＳ方式を採用したが、本発明はこれに限られない。例えば電線Ｗに接続したシャント抵抗を利用して電流を検出する、シャント方式などを採用してもよい。
【００５２】
（４）上記実施形態では、加算値Ｆは上限温度Ｔｍａｘと基準温度Ｔｏとの差分をリトライ回数Ｘで除算した温度であったが、本発明はこれに限られない。例えば加算値は固定値であってもよい。このようにすれば、基準温度Ｔｏが高く電線Ｗの発煙等が生じ易い場合にリトライ動作を少なくして早期に第１強制オフさせることができる。一方、基準温度Ｔｏが低く電線Ｗの発煙等が生じ難い場合にリトライ動作を多くして電力供給制御を極力続行させることができる。
【００５３】
（５）上記実施形態では、半導体スイッチ素子３５は、負荷Ｌよりも高電位側に接続した構成であったが、これに限らず、負荷Ｌよりも低電位側に接続した構成であってもよい。
【００５４】
（６）上記実施形態では、第１強制オフ及び第２強制オフにより負荷Ｌへの通電を遮断したが、本発明をこれに限られない。遮断するのではなく、例えば通電電流Ｉの許容量を減少してもよく、要するに半導体スイッチ素子の通電を制限すればよい。
【００５５】
（７）上記実施形態では、電線温度Ｔｗを通電電流Ｉの値から算出する構成としたが、本発明はこれに限られない。例えば上記電線Ｗを測定する温度センサを設けて、上記サンプリングタイミング時間間隔毎に温度センサからの測定信号に基づき電線温度を検出するようにしてもよい。この場合も第２強制オフ毎に上記電線温度に加算値Ｆを加算することで上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０...マイクロコンピュータ（通電路保護部、スイッチ保護部）
３５...半導体スイッチ素子（スイッチ素子）
３８...センスＭＯＳＦＥＴ（電流検出素子）
１００...電力供給制御装置
Ｆ...加算値
Ｈ...基準時間
Ｉ...通電電流
Ｉｍａｘ...電流閾値
Ｌ...負荷
Ｔｗ...電線温度
ΔＴｗ...温度上昇値
Ｔｏ...基準温度
Ｖｓｅｎｓ...センス電圧信号（検出信号）
Ｖｄｃ...電源
Ｗ...電線（通電路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ素子及び通電路を保護する機能を備えた電力供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源から負荷への通電を入り切りためのスイッチ素子を有し、このスイッチ素子をオンオフさせることにより負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置が提供されている。このような電力供給装置では、過電流が流れるとスイッチ素子が焼損したり電線（通電路）が発煙したりする恐れがある。このため、過電流が流れた場合にスイッチ素子をオフ状態に保持して負荷への通電を禁止し、スイッチ素子及び電線を保護する構成が必要である。
【０００３】
ここで、半導体スイッチと電線とでは熱特性（発熱特性、放熱特性）が異なるため、それぞれを保護するための通電禁止条件が異なり得る。一般的に、スイッチ素子はオン抵抗及び熱容量が共に電線に比べて小さいため、スイッチ素子の保護に関しては、過電流の値が比較的に大きければ即時に通電を禁止する必要があるが、過電流の値が比較的に小さければ通電を禁止する必要はない。一方、電線は熱容量がスイッチ素子に比べて大きいため、電線の保護に関しては、たとえ過電流の値が比較的に小さくてもその過電流が長時間流れる場合には、電線が発煙する恐れがあるので通電を禁止する必要がある。従って、このような通電禁止条件の相違により、スイッチ素子を保護するための構成と電線を保護するための構成とが必要である。
【０００４】
この点、従来、次のようなスイッチ素子保護回路を有する電力供給制御装置がある（特許文献１）。このスイッチ素子保護回路は、過電流を検出したときにスイッチ素子をオフにして所定時間（遮断時間）経過後にそのオフを解除するリトライ動作を行い、このリトライ動作の回数が所定回数に達した場合に通電（リトライ動作）を禁止する。また、このスイッチ素子保護回路は、リトライ動作の回数が所定回数に達する前に、過電流が検出されない状態が所定時間（クリア時間）継続した場合にはリトライ動作の回数をゼロにリセットするように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７４４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記スイッチ素子保護回路を有する電力供給制御装置では、遮断時間の他に、リトライ動作の回数、クリア時間をそれぞれカウントするためのカウンタが必要であり、例えば回路の小型化、軽量化の障害になっていた。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、スイッチ素子保護のために使用するカウンタを削減することが可能な電力供給制御装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための手段として、第１発明に係る電力供給制御装置は、電源と負荷との間の通電路に接続されるスイッチ素子と、前記通電路に流れる通電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出素子と、前記通電路の基準温度に対する温度上昇値が、温度閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限する通電路保護動作を実行する通電路保護部と、前記検出信号に基づく前記通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限し、基準時間後に当該制限を解除するスイッチ保護動作を実行するスイッチ保護部と、を備え、前記通電保護部は、前記通電電流の値が前記電流閾値を超えたことを条件に前記温度上昇値に加算値を加算し、その加算後の温度を前記温度閾値と比較する。
【０００９】
この発明によれば、通電路の基準温度に対する温度上昇値が温度閾値を超えたことを条件にスイッチ素子による通電を制限する、通電路保護動作を実行する。一方、通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件にスイッチ素子による通電を制限する、スイッチ保護動作を実行する。また、通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に通電路の温度上昇値に加算値を加算し、その加算後の温度が温度閾値を超えたことを条件に通電路保護動作を実行する。
【００１０】
これにより、スイッチ保護動作（リトライ動作）の実行回数が、基準温度及び温度閾値の差分と加算値とに応じた回数に制限される。そして、これは通電路保護部の構成を利用して実現しており、この実行回数をカウントするための専用カウンタを設ける必要はない。
【００１１】
また、ノイズ等により誤ってスイッチ保護動作が動作し、通電路の温度上昇値に加算値が加算された場合、その後、一定の時間が経過すれば通電路の温度上昇値は加算値が加算される前の温度上昇値に戻る。このため、従来の技術にあるリトライ回数をクリアするためのカウンターが不要となる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の電力供給制御装置であって、前記通電路保護部は、前記通電電流の値、及び、前記通電路の熱特性に基づき前記温度上昇値を算出する構成である。
この発明によれば、通電路の温度上昇値を、温度センサによることなく把握することができる。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明の電力供給制御装置であって、前記加算値は固定値である。
この発明によれば、スイッチ保護動作の回数（リトライ回数）を、基準温度と温度閾値との差分に応じて変更することができる。
【００１４】
第４の発明は、第１または第２の発明の電力供給制御装置であって、前記通電路保護部は、前記加算値を、前記基準温度及び温度閾値の差分を規定値で除算した値に応じて変更する。
この発明によれば、基準温度の高低にかかわらず、スイッチ保護動作の回数（リトライ回数）を一定にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スイッチ素子保護のために使用するカウンタを削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給制御装置のブロック図
【図２】電線温度の算出を説明するための図
【図３】電線の発煙特性と半導体スイッチ素子の自己破壊特性とを示したグラフ
【図４】保護処理を示すフローチャート
【図５】入力信号、通電電流及び電線温度の変化を示すタイムチャート（その１）
【図６】入力信号、通電電流及び電線温度の変化を示すタイムチャート（その２）
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を図１〜図５を参照しつつ説明する。
本実施形態の電力供給制御装置１００は、例えば図示しない車両に搭載され、その車両用電源（以下、「電源Ｖｄｃ」という）から負荷Ｌへの電力供給制御を行う。なお、負荷Ｌとしては、例えば車両用のランプ、クーリングファン用モータやデフォッガ用ヒータが挙げられる。
【００１８】
１．電力供給制御装置の全体構成
図１は電力供給制御装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。電力供給制御装置１００は、電源Ｖｄｃと負荷Ｌとの間の電線Ｗ（例えばワイヤーハーネス 「通電路」の一例）に接続される半導体スイッチ素子３５（例えばパワーＭＯＳＦＥＴ 「スイッチ素子」の一例）を有し、当該半導体スイッチ素子３５をオンオフすることにより電源Ｖｄｃから負荷Ｌへの電力供給制御を行う。また、電力供給制御装置１００は、半導体スイッチ素子３５自身を保護するためのスイッチ保護機能、及び、電線Ｗを保護するための電線保護機能を備える。
【００１９】
具体的には、電力供給制御装置１００は、マイクロコンピュータ１０、複数（本実施形態では８個）の入力回路２０、複数（本実施形態では８個）の出力回路３０、基準温度設定回路４０、およびレギュレータＩＣ５０等を含む。なお、入力回路２０および出力回路３０の数は、電力制御すべき負荷や保護すべき電線Ｗの数等に応じて適宜変更される。
【００２０】
マイクロコンピュータ１０は、ＷＤＴ（ウォッチドッグ端子）１１、発振子端子１２、複数のＩ／Ｏ端子１３、複数のＡ／Ｄ変換入力端子１４等を備える。なお、マイクロコンピュータ１０は、電線Ｗの温度算出、スイッチ保護機能、電線保護機能のための動作を、例えばマイクロコンピュータ１０内のメモリ（図示せず）に格納されたプログラムの命令に従って実行する。このときマイクロコンピュータ１０は、本発明の「通電路保護部」および「スイッチ保護部」として機能する。
【００２１】
各入力回路２０は、入力Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路を有し、例えば運転席の操作パネルでの入力操作に基づき送信される各種の入力信号を、入力Ｉ／Ｆ回路により例えばマイクロコンピュータ１０に適合した信号に変換等して、マイクロコンピュータ１０に送信する。
【００２２】
出力回路３０は、出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路３１、ＩＰＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｓｗｉｔｃｈ）３２、ＣＲローパスフィルタ３３および電流電圧変換回路（変換回路）３４等を含む。
【００２３】
ＩＰＳ３２は、半導体スイッチ素子３５（例えばｎチャネルＭＯＳＦＥＴ）、チャージポンプ３６、及びセンスＭＯＳＦＥＴ３８（「電流検出素子」の一例）を含む。半導体スイッチ素子３５は、電源Ｖｄｃから負荷Ｌへの通電電流Ｉをオン／オフし、チャージポンプ３６は半導体スイッチ素子３５への制御電圧を昇圧する。センスＭＯＳＦＥＴ３８は負荷電流Ｉと所定の比率関係を有するセンス電流を生成する。
【００２４】
センス電流は、電流電圧変換回路３４によって、センス電流と比例関係を有するセンス電圧信号（変換信号）Ｖｓｅｎｓ（「検出信号」の一例）に変換される。電流電圧変換回路は、例えばセンス電流検出抵抗によって構成される。センス電圧信号ＶｓｅｎｓはＣＲローパスフィルタ３３に供給される。ＣＲローパスフィルタ３３はセンス電圧信号Ｖｓｅｎｓから所定の高周波成分を除去し、高周波成分が除去されたセンス電圧信号Ｖｓｅｎｓをマイクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換入力端子１４に供給する。ここで、ＣＲローパスフィルタ３３の時定数は、ハーネスの放熱時定数に対して十分小さいことが好ましい。本実施形態では、ＣＲローパスフィルタ３３の時定数は０．１ｍｓとしている。
【００２５】
マイクロコンピュータ１は、センス電圧信号Ｖｓｅｎｓを通電電流Ｉに換算する。例えば、センス電圧信号Ｖｓｅｎｓと通電電流Ｉとの対応マップによって通電電流Ｉの実際の値を得る。この対応マップは、例えばマイクロコンピュータ１０内のメモリ（図示せず）に格納されている。
【００２６】
基準温度設定回路４０は、マイクロコンピュータ１０が電線Ｗの温度算出を開始する際の基準温度Ｔｏ（環境温度）を設定する。基準温度設定回路４０は、例えば車両のエンジンルームに設けられた温度センサ（図示せず）と、該温度センサからのセンサ信号を増幅してエンジンルームの温度を示す温度信号を生成する増幅回路（図示せず）とを含む。基準温度設定回路４０はエンジンルームの温度を示す温度信号を基準温度Ｔｏとしてマイクロコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換入力端子１４に供給する。なお、基準温度設定回路４０は検出する環境温度の数に応じて複数の温度センサおよび複数の増幅回路を含む。さらに、基準温度設定回路４０は、検出された複数の環境温度の中から１つの基準温度を選択するための比較回路等を含んでもよい。
【００２７】
レギュレータＩＣ５０は、所定の直流電圧、例えば１２Ｖをマイクロコンピュータ１０の電源電圧、例えば５Ｖに変換して、５Ｖの直流電圧をマイクロコンピュータ１０に供給する。
【００２８】
２．電線温度の算出
図２は電線温度の算出（推定）を説明するための図である。マイクロコンピュータ１０は、所定のサンプリング時間間隔Δｔ毎に、上記通電電流Ｉの値を検出し、検出された通電電流Ｉの値及び電線Ｗの熱特性（放熱特性・発熱特性）、換言すれば、通電電流Ｉによる電線Ｗの損失（電線Ｗの発熱）及び電線Ｗの放熱時定数τｗに基づき、電線Ｗの基準温度Ｔｏに対する温度上昇値ΔＴｗを直接算出する。そして、その温度上昇値ΔＴｗに基準温度Ｔｏを加算することにより電線温度Ｔｗ（＝Ｔｏ＋ΔＴｗ）を算出する。
【００２９】
より具体的には、マイクロコンピュータ１０は、図２及び下記式１に示す電線Ｗの放熱および発熱の関係式に、検出された通電電流Ｉの値を代入して温度上昇値ΔＴｗを算出する。そして、マイクロコンピュータ１０は、算出された電線の温度上昇値ΔＴｗを基準温度Ｔｏに加算して、現在の電線温度Ｔｗ（ｎ）（＝Ｔｏ＋ΔＴｗ（ｎ））を算出する。
ΔＴｗ（ｎ）＝ ΔＴｗ（ｎ−１）×ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）＋Ｒｔｈｗ
×Ｒｗ（ｎ−１）×Ｉ（ｎ−１）２×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ））
...（式１）
ここで、 I（ｎ）：サンプリングｎ（１以上の整数）回目の通電電流Ｉの値［Ａ］
ΔＴｗ（ｎ）：サンプリングｎ回時での温度上昇値［℃］
Ｒｗ（ｎ）：サンプリングｎ回時の電線抵抗［Ω］
Ｒｗ（０）：温度（例えば基準温度Ｔｏ）での電線抵抗［Ω］
Ｒｔｈｗ：電線Ｗの熱抵抗［℃／Ｗ］
τｗ：電線Ｗの放熱時定数［ｓ］
κｗ：電線Ｗの抵抗温度係数［／℃］
Δｔ：サンプリング時間間隔［ｓ］
【００３０】
なお、式１において、通電電流Ｉが含まれない右辺の第１項が電線Ｗの放熱による温度成分を示し、通電電流Ｉを含む右辺の第２項が通電電流Ｉによる電線Ｗの発熱による温度成分を示す。従って、半導体スイッチ素子３５がオフして負荷Ｌへの通電が遮断されている場合には、第１項のみによって温度上昇値ΔＴｗが定められる。
【００３１】
３．電線保護機能
図３は電線Ｗの発煙特性（通電電流と発煙温度との関係）と、半導体スイッチ素子３５の自己破壊特性（通電電流と自己破壊温度との関係）とを示したグラフである。なお、各特性線の位置は周囲温度変化に応じて変動する。
【００３２】
電線Ｗは、例えば外皮が劣化して芯線が車両のボディと接触してショートすることがあり、これにより過電流が流れて電線Ｗが焼損するおそれがある。そこで、マイクロコンピュータ１０は電線保護機能を実行する。この電線保護機能では、サンプリング時間間隔Δｔ毎に算出した上記電線温度Ｔｗと上限温度Ｔｍａｘとを比較し、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えたことを条件に半導体スイッチ素子３５を入力回路２０への入力信号の有無にかかわらず強制的にオフ（以下、このオフを「第１強制オフ」という）にし、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘ以下になったことを条件に第１強制オフを解除する。これにより、電線Ｗの発煙を防止することができる。なお、上限温度Ｔｍａｘは、電線Ｗの発煙特性に基づく発煙温度（図３参照）よりもやや低い値に設定されている。
【００３３】
このような構成であれば、半導体スイッチ素子３５がオン／オフを繰り返すようなショート電流によって電線温度Ｔｗが不規則に上昇したとしても、電線Ｗの温度上昇値ΔＴｗを確実に把握して、電線Ｗが発煙温度に達する前に通電電流Ｉを遮断することができる。
【００３４】
４．スイッチ保護機能
図３に示すように発煙特性と自己破壊特性とは大きく異なる。具体的には、半導体スイッチ素子３５はオン抵抗が小さく、電線Ｗに比べて比較的に熱容量が小さい。このため、過電流が生じた場合、電線Ｗの電線温度Ｔｗはまだ上限温度Ｔｍａｘに達していなくても、半導体スイッチ素子３５を保護するために即時的に通電を遮断しなければならない。
【００３５】
そこで、マイクロコンピュータ１０は、前述の電線保護機能とは別にスイッチ保護機能を実行する。このスイッチ保護機能では、サンプリング時間間隔Δｔ毎に検出した通電電流Ｉの値と電流閾値Ｉｍａｘとを比較し、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを越えたことを条件に、入力回路２０への入力信号の有無にかかわらず半導体スイッチ素子３５を一時的にオフ（以下、このオフを「第２強制オフ」という）にし、基準時間Ｈ経過後にその第２強制オフを解除する、リトライ動作を実行し、前述の電線温度に加算値Ｆを加算する。なお、電流閾値Ｉｍａｘは、半導体スイッチ素子３５の自己破壊特性に基づく自己破壊温度（図３参照）よりもやや低い値に設定されている。
【００３６】
そして、このリトライ動作が繰り返され、電線温度が上限閾値温度を超過した場合は通電を遮断させる為、リトライ動作回数に制限を掛けることが可能になる。また、ノイズ等により通電電流Iの値が電流閾値Imaxを超えたと誤判定して遮断動作が発生しても、一定時間が経過すると加算値が加算された温度上昇値は元の温度上昇値に戻る為、リトライ可能な制限回数も元に戻る（クリア動作）。
【００３７】
また、リトライ動作が基準回数繰り返されたことを条件に、それ以降、リトライ動作をも禁止するよう半導体スイッチ素子３５を継続的にオフにする。この継続的なオフは、上記第２強制オフとは異なり、基準時間Ｈを経過しても解除されない。このような構成により、例えばノイズ等により通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを越えたと誤判定して半導体スイッチ素子３５が強制的にオフされることを抑制することができる。マイクロコンピュータ１０は、前述の電線保護機能のための処理を利用してスイッチ保護機能を実現する。
【００３８】
５．マイクロコンピュータの処理内容
図４は保護処理を示すフローチャートであり、図５は入力信号、通電電流Ｉ及び電線温度Ｔｗの変化を示すタイムチャートである。マイクロコンピュータ１０は、電力供給制御装置１００の電源投入に基づき、まず現在の基準温度Ｔｏを温度センサから取得し、次に保護処理を繰り返し実行する。
【００３９】
マイクロコンピュータ１０は、Ｓ１でサンプリングタイミングが到来したか否かを判断し、到来した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ３で、現在の通電電流Ｉの値を検出すると共に、当該通電電流Ｉの値から温度上昇値ΔＴｗを算出する。
【００４０】
Ｓ５では、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘを超えたか否かを判断し、超えたと判断した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ７で温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算し、半導体スイッチ素子３５を第２強制オフにしてＳ９に進む。なお、マイクロコンピュータ１０は、半導体スイッチ素子３５を第２強制オフにした後、Ｓ９以降の処理を進めつつ、当該第２強制オフ時から基準時間経過後に当該第２強制オフを解除する処理を並列的に実行する。本実施形態では、加算値Ｆは、上限温度Ｔｍａｘと基準温度Ｔｏとの差分をリトライ回数Ｘで除算した温度（＝［Ｔｍａｘ−Ｔｏ］／Ｘ）である。
【００４１】
一方、通電電流Ｉの値が電流閾値Ｉｍａｘ以下であると判断した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算せずにＳ９に進む。
【００４２】
Ｓ９では、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えているか否かを判断する。なお、この判断は、温度上昇値ΔＴｗが、温度閾値（＝上限温度Ｔｍａｘ−基準温度Ｔｏ）を超えたか否かを判断してもよい。
【００４３】
電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを越えていれば（Ｓ９：ＹＥＳ）、Ｓ１１で、半導体スイッチ素子３５を第１強制オフにし、Ｓ１に戻る。一方、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘ以下であれば、Ｓ１３で、電線温度Ｔｗが下限温度Ｔｍｉｎを下回っているか否かを判断し、下回っていれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、Ｓ１５で上記第１強制オフ状態であればそれを解除してＳ１に戻る。これに対し、電線温度Ｔｗが下限温度Ｔｍｉｎ以上であれば（Ｓ１３：ＮＯ）、半導体スイッチ素子３５のオンオフ状態を変えずにＳ１に戻る。
【００４４】
６．本実施形態の作用効果
図５は、入力信号が入力回路２０に入力された直後に通電電流Ｉが電流閾値Ｉｍａｘを超える場合を示す。この場合、半導体スイッチ素子３５を第２強制オフとする（同図２段目参照）ことで通電が遮断（通電電流Ｉが略ゼロ）されるため、半導体スイッチ素子３５を保護することができ、また、電線温度Ｔｗが電線Ｗの放熱により若干低下する。
【００４５】
また、第２強制オフ時において電線温度Ｔｗは温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算して算出される（同図３段目参照）。そして、この電線温度Ｔｗ（＝Ｔｏ＋ΔＴｗ＋Ｆ）が上限温度Ｔｍａｘ以下であれば、第２強制オフが、その実行から基準時間Ｈ経過時に解除され（リトライ動作）、通電電流Ｉが再び流れ始める。このリトライ動作時にも通電電流Ｉが電流閾値Ｉｍａｘを超える場合には、半導体スイッチ素子３５が再び第２強制オフされる。そして、電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えた場合に半導体スイッチ素子３５を第１強制オフさせ、これによりリトライ動作が禁止される。
【００４６】
このように本実施形態では、電線温度Ｔｗの算出処理において、第２強制オフがされる度に、温度上昇値ΔＴｗに加算値Ｆを加算して電線温度Ｔｗを算出し、その電線温度Ｔｗが上限温度Ｔｍａｘを超えたことを条件としてリトライ動作を終了させる構成であり、リトライ動作をカウントするための専用カウンタを要しない。
【００４７】
しかも、加算値Ｆは、上限温度Ｔｍａｘと基準温度Ｔｏとの差分をリトライ回数Ｘで除算した温度（＝［Ｔｍａｘ−Ｔｏ］／Ｘ）である。従って、図５の３，４段目に示すように、基準温度Ｔｏの高低（Ｔｏ１＞Ｔｏ２）にかかわらず、リトライ動作の回数をほぼＸ回とすることができる。
【００４８】
また、ノイズ等により通電電流Iの値が電流閾値Imaxを超えたと誤判定して遮断動作が発生しても、一定時間が経過すると加算値が加算された温度上昇値は元の温度上昇値に戻る為、リトライ可能な制限回数も元に戻る。このため、過電流が検出されない期間をカウントする為の専用カウンター（クリアーカウンター）が不要となる（図６参照）。また、第１強制オフの実行の実行後、電線温度Ｔｗが電線Ｗの放熱により低下して下限温度Ｔｍｉｎを下回った場合に、第１強制オフを解除する構成であるため、第１強制オフの実行時からの経過時間をカウントするための専用カウンタを要しない。
【００４９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。特に、各実施形態の構成要素のうち、最上位の発明の構成要素以外の構成要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
（１）上記実施形態では、電線Ｗを保護したが、本発明でいう「通電路」はこれに限られない。例えば回路基板上のパターンなど、他の導体であってもよい。
【００５０】
（２）上記実施形態では、マイクロコンピュータ１０に保護処理（電線温度の算出処理等）を実行させる構成であったが、本発明はこれに限られない。電線温度の算出、電線保護機能のための処理、及び、スイッチ保護のための処理の全部または一部を専用の回路（ＡＳＩＣ等）に実行させてもよい。
【００５１】
（３）上記実施形態では、センスＭＯＳＦＥＴ３８を利用して電流を検出する、センスＭＯＳ方式を採用したが、本発明はこれに限られない。例えば電線Ｗに接続したシャント抵抗を利用して電流を検出する、シャント方式などを採用してもよい。
【００５２】
（４）上記実施形態では、加算値Ｆは上限温度Ｔｍａｘと基準温度Ｔｏとの差分をリトライ回数Ｘで除算した温度であったが、本発明はこれに限られない。例えば加算値は固定値であってもよい。このようにすれば、基準温度Ｔｏが高く電線Ｗの発煙等が生じ易い場合にリトライ動作を少なくして早期に第１強制オフさせることができる。一方、基準温度Ｔｏが低く電線Ｗの発煙等が生じ難い場合にリトライ動作を多くして電力供給制御を極力続行させることができる。
【００５３】
（５）上記実施形態では、半導体スイッチ素子３５は、負荷Ｌよりも高電位側に接続した構成であったが、これに限らず、負荷Ｌよりも低電位側に接続した構成であってもよい。
【００５４】
（６）上記実施形態では、第１強制オフ及び第２強制オフにより負荷Ｌへの通電を遮断したが、本発明をこれに限られない。遮断するのではなく、例えば通電電流Ｉの許容量を減少してもよく、要するに半導体スイッチ素子の通電を制限すればよい。
【００５５】
（７）上記実施形態では、電線温度Ｔｗを通電電流Ｉの値から算出する構成としたが、本発明はこれに限られない。例えば上記電線Ｗを測定する温度センサを設けて、上記サンプリングタイミング時間間隔毎に温度センサからの測定信号に基づき電線温度を検出するようにしてもよい。この場合も第２強制オフ毎に上記電線温度に加算値Ｆを加算することで上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０...マイクロコンピュータ（通電路保護部、スイッチ保護部）
３５...半導体スイッチ素子（スイッチ素子）
３８...センスＭＯＳＦＥＴ（電流検出素子）
１００...電力供給制御装置
Ｆ...加算値
Ｈ...基準時間
Ｉ...通電電流
Ｉｍａｘ...電流閾値
Ｌ...負荷
Ｔｗ...電線温度
ΔＴｗ...温度上昇値
Ｔｏ...基準温度
Ｖｓｅｎｓ...センス電圧信号（検出信号）
Ｖｄｃ...電源
Ｗ...電線（通電路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷との間の通電路に接続されるスイッチ素子と、
前記通電路に流れる通電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出素子と、
前記通電路の基準温度に対する温度上昇値が、温度閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限する通電路保護動作を実行する通電路保護部と、
前記検出信号に基づく前記通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限し、基準時間後に当該制限を解除するスイッチ保護動作を実行するスイッチ保護部と、を備え、
前記通電保護部は、前記通電電流の値が前記電流閾値を超えたことを条件に前記温度上昇値に加算値を加算し、その加算後の温度を前記温度閾値と比較する、電力供給制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給制御装置であって、
前記通電路保護部は、前記通電電流の値、及び、前記通電路の熱特性に基づき前記温度上昇値を算出する構成である、電力供給制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力供給制御装置であって、
前記加算値は固定値である、電力供給制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電力供給制御装置であって、
前記通電路保護部は、前記加算値を、前記基準温度及び温度閾値の差分を規定値で除算した値に応じて変更する、電力供給制御装置。
【請求項１】
電源と負荷との間の通電路に接続されるスイッチ素子と、
前記通電路に流れる通電電流の値に応じた検出信号を出力する電流検出素子と、
前記通電路の基準温度に対する温度上昇値が、温度閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限する通電路保護動作を実行する通電路保護部と、
前記検出信号に基づく前記通電電流の値が電流閾値を超えたことを条件に前記スイッチ素子による通電を制限し、基準時間後に当該制限を解除するスイッチ保護動作を実行するスイッチ保護部と、を備え、
前記通電保護部は、前記通電電流の値が前記電流閾値を超えたことを条件に前記温度上昇値に加算値を加算し、その加算後の温度を前記温度閾値と比較する、電力供給制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給制御装置であって、
前記通電路保護部は、前記通電電流の値、及び、前記通電路の熱特性に基づき前記温度上昇値を算出する構成である、電力供給制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力供給制御装置であって、
前記加算値は固定値である、電力供給制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電力供給制御装置であって、
前記通電路保護部は、前記加算値を、前記基準温度及び温度閾値の差分を規定値で除算した値に応じて変更する、電力供給制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−７２１３６（Ｐ２０１１−７２１３６Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１４１６（Ｐ２００９−２２１４１６）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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