供電電路的保護器的製造方法
2023-07-09 01:45:11
供電電路的保護器的製造方法
【專利摘要】一種供電電路的保護器，包括：電源開關(11)，在供電電路的連接與斷開之間切換；控制裝置(12)，根據輸入信號將切換命令信號輸出到電源開關(11)；和電流檢測器(11)，檢測流到供電電路的電流。控制裝置(12)包括：計時器(22)，當使用電源開關(11)切斷負載RL時，該計時器(22)測量在已經切斷負載(RL)之後經過的時間；和模式切換單元(23)，當計時器檢測到已經過去預定的時間(Q1)時，該模式切換單元(23)將控制裝置(12)切換為睡眠模式。
【專利說明】供電電路的保護器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種供電電路的保護器，該供電電路用於對安裝在車輛上的負載供電，當過電流流到供電電路並且在用於保護供電電路和負載的電路中的溫度上升時，該供電電路的保護器立即斷開電路。
【背景技術】
[0002]用於控制安裝在車輛上的負載的控制器裝備有保護器，當過電流流到負載時，該保護器立即斷開電路。作為這樣的保護器的傳統實例，已知在專利文獻1中公開的保護器。在專利文獻1中，基於流到負載的電流計算供電電路(包括使負載與電源連接的電線和電源開關)的發熱量和熱輻射，並且此外，測量周圍溫度來估計供電電路的溫度。然後，如果估計溫度達到預定的閾值，則控制器斷開供電電路以保護連接到負載的電路。
[0003]如果供電電路的估計溫度滿足預定溫度條件(例如，溫度下降到周圍溫度的情況)，則控制器的操作轉換到睡眠模式(低電力消耗模式)，並從而降低電力消耗。由於在負載未激活的情況下，電流不流到連接於負載的供電電路，所以通過停止估計供電電路的溫度的操作來降低控制器的運算負載，從而整體上降低電力消耗。
[0004]引用列表
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:JP 2010-239835A
【發明內容】
[0007]在專利文獻1中公開的傳統實例中，採用了基於流到負載的電流來計算供電電路的發熱量和熱輻射的方法，並從而根據估計結果來估計供電電路的溫度。因此，例如，剛好在切斷車輛的點火之後，並且如果供電電路的溫度由於環境熱量而上升，將不能準確估計溫度。緊接在切斷車輛的點火之後，特別地，因為停止了車輛的發動機周圍的強制空氣冷卻，所以高溫空氣蓄積在發動機室內。由於環境影響，所以存在儘管沒有電流流到負載，但是供電電路的溫度也上升的可能性。換句話說，供電電路的實際溫度可能變得比通過以上估計過程得到的溫度高。
[0008]在這樣的情況下，如果控制器的操作由於估計溫度下降到周圍溫度而轉換到睡眠模式，則引起儘管實際上溫度還未下降到周圍溫度，但是控制器操作在睡眠模式下的情況。由於該原因，當負載隨後啟動，使得電流流到供電電路時，不能長期得到高精確度的溫度估計。
[0009]因此，為了解決上面提到的問題，本發明旨在提供一種供電電路的保護器，該供電電路的保護器能夠適當地將控制負載的驅動和停止的控制器的操作切換到低電力消耗模式。
[0010]為了實現以上目的，根據本發明的第一方面，提供了一種供電電路的保護器，該供電電路的保護器安裝在車輛上，以監控連接到負載的所述供電電路的溫度，並且當所述供電電路的所述溫度超過預先設定的閾值溫度時，該供電電路的保護器斷開所述供電電路，並從而保護所述供電電路，所述保護器包括:電源開關，該電源開關能夠在所述供電電路的連接與斷開之間切換；控制器，該控制器被配置成:根據輸入信號將切換命令信號輸出到所述電源開關；以及電流檢測器，該電流檢測器用於檢測流到所述供電電路的電流，其中，所述控制器包括:溫度估計單元，該溫度估計單元被配置成:當接通所述供電電路時，基於由所述電流檢測器檢測的電流和導通時間，估計所述供電電路的上升溫度；當利用所述控制器切斷所述供電電路時，基於經過的時間估計所述供電電路的下降溫度；並且基於所述上升溫度和所述下降溫度，估計所述供電電路的溫度；計時器，該計時器用於當利用所述電源開關切斷所述負載時，測量已經切斷所述負載之後經過的時間；以及模式切換單元，該模式切換單元被配置成:當所述計時器測量到預定的時間時，將所述控制器切換為低電力消耗模式，在該低電力消耗模式下的電力消耗比在正常操作模式下的電力消耗低。
[0011]優選地，當利用所述模式切換單元將操作切換為所述低電力消耗模式時，所述溫度估計單元不估計所述供電電路的所述溫度。
[0012]在根據本發明的第一方面的供電電路保護器中，當利用電源開關切斷負載時，開始利用計時器測量時間，並且隨後，當測量到預定的時間時，控制器的操作切換為低電力消耗模式。因此，即使當電線的溫度由於環境溫度而升高時，也能夠防止在電線的溫度下降到環境溫度之前所述操作切換為低電力消耗模式，並且能夠適當地檢測電線的估計溫度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是圖示出根據本發明的實施例的裝備有供電電路的保護器的負載驅動裝置的構造的塊圖。
[0014]圖2是圖示出根據本發明的實施例的供電電路的保護器的處理操作的流程圖。
[0015]圖3是圖示出根據本發明的實施例的供電電路的保護器的各個信號的改變的時序圖。
【具體實施方式】
[0016]將參考附圖描述本發明的實施例。如圖1所示，裝備有根據本發明的實施例的供電電路的保護器的負載驅動裝置100包括:負載RL，諸如安裝在車輛上的馬達和燈；半導體開關電路11，該半導體開關電路11作為在負載RL的驅動與負載RL的操作停止之間切換的電源開關；和控制器12，該控制器12被配置成控制半導體開關電路11。
[0017]半導體開關電路11布置在電源VB與負載RL之間，從而響應於從控制器12輸出的操作命令信號而在負載的驅動與操作停止之間切換。半導體開關電路11具有作為用於檢測流到負載RL的電流的電流檢測器的功能。具體地，當操作命令信號輸入到端子Nil時，半導體開關電路11接通電源開關，以使端子N13與N14之間電導通，從而對負載RL供給電流以驅動負載RL。另外，半導體開關電路11從端子N12輸出電流檢測信號。半導體開關電路11可以包括例如IPS (智能電源開關)或M0SFET與分流電阻器的組合。
[0018]控制器12包括:輸入判定控制單元21 ;計時器控制單元22 ;睡眠控制單元23 ;溫度估計單元24 ;異常判定單元25 ;AND電路26 ;以及用於與外部裝置連接的端子N1、N2、N3。
[0019]輸入判定控制單元21經過端子N1連接到操作開關SW1。當通過操作開關SW1輸Λ ΟΝ命令或OFF命令時，輸入判定控制單元21基於這些命令將開關輸入信號輸出到AND電路26和計時器控制電路22。
[0020]時間控制單元22具有用於測量時間的計時器，當從輸入判定控制單元21輸出表示OFF命令的開關輸入信號時，激活該計時器。
[0021]當計時器測量預定的時間時，睡眠控制單元23被配置成控制將整個控制器12的操作從正常模式切換為作為睡眠模式(低電力消耗模式)，該正常模式是正常操作期間的模式，該睡眠模式的電力消耗比正常模式的電力消耗低。並且，當輸入判定控制單元21輸入表示0N命令的開關輸入信號時，睡眠模式單元23被配置成在取消睡眠模式時控制轉換為正常模式。從而，睡眠控制單元23用作為用於切換控制器12的操作模式的模式切換單
J Li ο
[0022]溫度估計單元24連接到端子Ν3。端子Ν3經由電阻器連接到半導體開關電路11的端子Ν12。溫度估計單元24獲取流到半導體開關電路11的電流檢測信號，基於流到半導體開關電路11的電流，計算構成供電電路的電線的發熱量和熱輻射，並且此外，基於供電電路的諸如熱阻抗或熱容量這樣的特性來進一步估計構成供電電路的電線的溫度。注意，將在稍後描述利用溫度估計單元24估計電線的溫度的方法。
[0023]基於由溫度估計單元24估計的電線溫度，當電線溫度達到預先設定的閾值溫度時，異常判定單元25將斷開信號輸出到AND電路26。具體地，異常判定單元25將「L」電平的信號輸出到AND電路26。
[0024]AND電路26的一個輸入端子連接到輸入判定控制單元21的輸出端子，並且AND電路26的另一個輸入端子連接到異常判定單元25的輸出端子。當輸入判定控制單元21的輸出信號和異常判定單元25的輸出信號二者都是「H」電平的信號時，AND電路26經過端子N2輸出「H」電平的信號。當AND電路26的輸出信號變為「H」電平時，半導體開關電路11接通，使得對負載RL供電。
[0025][電線溫度的估計過程的描述]
[0026]接著，將描述利用溫度估計單元24估計電線溫度的估計過程。首先，說明上升溫度的計算。能夠利用下面的等式⑴表示伴隨由流到連接於負載RL的電線的電流引起的發熱產生的電線的熱量XI [J]。
[0027]XI = i2XR0NX At...(1)
[0028]其中，i是電流[A]，Ron是導體的電阻[Ω ]，並且Δ t是採樣時間[sec]。
[0029]因此，通過將熱量X1[J]除以熱容量[J/°C ]得到的溫度與先前檢測的溫度[°C ](初始的周圍溫度)相加，能夠得到電線的當前估計溫度Tl[°c ]。
[0030]接著，將描述下降溫度的計算。在半導體開關電路11沒有檢測到電流的情況下的伴隨放熱的熱輻射Y1[J]能夠利用下面的等式[2]表示。
[0031]Y1 = Q/(CthXRth/At)…(2)
[0032]其中，Q是電線的熱量[J]，Cth是電線的熱容量[J/°C ]，Rth是電線的熱阻抗[°C /W]，並且At採樣時間[sec]。然後，通過從先前檢測的溫度[°C ]減去將熱輻射Y1[J]除以熱容量[J/°C ]獲得的溫度，能夠獲得電線的當前估計溫度T1[°C ]。
[0033][正常操作的說明]
[0034]接著，將描述根據本發明的實施例的供電電路的保護器在正常操作時的操作。當操作開關sw接通，並且ON命令信號經過端子N1被輸入到控制器12時，利用輸入判定控制單兀21將作為表不ON命令的開關輸入信號的ON命令信號供給到AND電路26的一個輸入端子。此外，在正常操作期間，異常判定單元25不輸出溫度異常信號，而是輸出「H」電平的信號。從而，來自AND電路26的輸出信號變為「H」電平，使得從端子N2輸出「H」電平的信號。然後，將「H」電平的信號供給到半導體開關電路11的端子Nil。
[0035]因此，半導體開關電路11啟動電源開關，並且對負載RL供給來自電源VB的電力。結果，變得能夠驅動負載RL。溫度估計單元24基於等式[1]和[2]計算構成供電電路的電線的估計溫度T1。當電線的估計溫度T1達到預定的閾值時，然後異常判定單元25輸出斷開信號。即，異常判定單元25將輸出信號從「H」電平切換為「L」電平。結果，AND電路26的輸出信號從「H」電平變化為「L」電平，使得半導體開關電路11中斷電源開關，以停止對負載RL供電。
[0036]以這種方式，控制器12使得溫度估計單元24能夠估計電線在預定採樣時期的估計溫度T1，並且當電線的估計溫度T1超過閾值時，控制器12操作以斷開半導體開關電路11，並從而停止對負載RL供電，然後保護整個電路。
[0037][關於將操作轉換為睡眠模式的說明]
[0038]接著，將參考圖2所示的流程圖和圖3所示的時序圖描述在切斷負載RL之後將控制器12轉換為睡眠模式的操作。利用計時器控制單元22和睡眠控制單元23執行該過程。
[0039]首先，在步驟S11中，計時器控制單元22判定從輸入判定控制單元21輸出的開關輸入信號是否是表示OFF命令的信號。即，由於操作開關SW1已經切斷，所以執行判定OFF命令信號是否輸入到端子N1。
[0040]在步驟S12中，計時器控制單元22啟動計時器，以計算從輸入OFF命令信號開始經過的時間。
[0041]在步驟S13中，計時器控制單元22判定是否檢測到計時器已經測量了預定的時間。當判定計時器已經測量了預定的時間時(在步驟S13中為「是」)，程序進行到睡眠控制單元23將整個控制器12的操作轉換為睡眠模式的步驟S14。因此，降低了控制器12作為整體的電力消耗。結果，能夠降低安裝在車輛上的電池的負擔，並且能夠防止電池耗盡。
[0042]當從輸入判定控制單元21供給表示0N命令的開關輸入信號時，計時器控制單元22將計時器清零。即，如果執行用於接通負載LR的輸入操作(步驟S11中為「否」)，則程序進行到通過將計時器清零而維持正常模式的步驟S15，而不轉換為睡眠模式。
[0043]接著，將參考圖3所示的時序圖描述將在操作開關SW1切斷之後計時器的操作和電線溫度的變化。
[0044]首先，當在圖3的tl時間接通操作開關SW1時，表示0N命令的開關輸入信號輸入到控制器12。從而，半導體開關電路11接通，使得電流流到供電電路的電線，使得開始驅動負載RL。然後，電線溫度開始從周圍溫度(例如25°C)逐漸上升。然後，在t2時間切斷操作開關SW1時，計時器控制單元22啟動計時器以測量從切斷操作開關起經過的時間。
[0045]隨後，當在計時器的預定的時間測量之前在t3時間接通操作開關SW1時，重設計時器，並且電流流到負載RL。結果是電線的估計溫度T1在t3時間從下降變為上升，如圖3(b)所示。另外，如圖3(b)所示，維持電線溫度的估計過程。其後，當在t4時間切斷車輛的點火，並且相應地，切斷操作開關，並且計時器開始測量時間。此時，使用上述等式[2]估計的電線的估計溫度T1開始從t4時間逐漸下降，如曲線P1所示。即，利用溫度估計單元24估計的電線的估計溫度T1如曲線P1所示地改變。
[0046]然而，事實上，當利用這樣的點火的未激活來強制停止空氣冷卻時，存在高溫空氣蓄積在發動機室中的可能性。結果是例如如曲線P2所示，當切斷半導體開關電路11時，電線由於該高溫空氣而加熱，並且使電線溫度上升。由於該原因，實際電線溫度變得比通過溫度估計單元24估計的溫度(S卩，由P1圖示出的溫度)高，並且即使估計的溫度(P1)下降到周圍溫度時，實際溫度(P2)維持比周圍溫度高的溫度。此時，如果操作基於估計溫度(P1)達到周圍溫度的判斷而轉換為睡眠模式，則儘管電線溫度保持較高，控制器12也將轉換為睡眠模式，並且因此，將不可能適當地控制半導體開關電路11。
[0047]根據該實施例，在操作開關SW1切斷之後，當已經經過預定的時間(圖3所示的時間Q1)時，控制器12的操作轉變為睡眠模式。因此，通過將該時間Q1建立為電線溫度達到周圍溫度所需的足夠時間，即使電線溫度由於環境熱源而上升，也變得能夠在電線溫度下降到周圍溫度之後將操作轉換為睡眠模式。
[0048]以這種方式，在根據該實施例的供電電路的保護器中，在從安裝到車輛上的諸如燈和馬達這樣的負載RL切斷經過預定的時間(Q1)之後，控制器12的操作從正常模式轉換為睡眠模式。因此，即使當在由溫度估計單元24估計的電線的估計溫度中產生誤差時，由於在電線溫度確實地下降的情況下(例如，電線溫度下降到周圍溫度的情況下)，控制器12轉換為睡眠模式，所以也能夠適當地控制半導體開關電路11的0N/0FF狀態。
[0049]雖然在上文中已經參考附圖描述了根據本發明的實施例的供電電路保護器，但是本發明不僅僅限於該實施例，並且因此，可以利用任意給定構造替代每個部分的構造。
[0050]工業實用性
[0051]本發明能夠適當地將安裝在車輛上的負載的控制器的操作轉換為睡眠模式。
【權利要求】
1.一種供電電路的保護器，該供電電路的保護器安裝在車輛上，以監控連接到負載的所述供電電路的溫度，並且當所述供電電路的所述溫度超過預先設定的閾值溫度時，該供電電路的保護器斷開所述供電電路，並從而保護所述供電電路，所述保護器包括: 電源開關，該電源開關能夠在所述供電電路的連接與斷開之間切換； 控制器，該控制器被配置成:根據輸入信號將切換命令信號輸出到所述電源開關；以及 電流檢測器，該電流檢測器用於檢測流到所述供電電路的電流， 其中，所述控制器包括: 溫度估計單元，該溫度估計單元被配置成:當接通所述供電電路時，基於由所述電流檢測器檢測的電流和導通時間，估計所述供電電路的上升溫度；當利用所述控制器切斷所述供電電路時，基於經過的時間估計所述供電電路的下降溫度；並且基於所述上升溫度和所述下降溫度，估計所述供電電路的溫度； 計時器，該計時器用於當利用所述電源開關切斷所述負載時，測量已經切斷所述負載之後經過的時間；以及 模式切換單元，該模式切換單元被配置成:當所述計時器測量到預定的時間時，將所述控制器切換為低電力消耗模式，在該低電力消耗模式下的電力消耗比在正常操作模式下的電力消耗低。
2.根據權利要求1所述的供電電路的保護器，其中 當利用所述模式切換單元將所述操作切換為所述低電力消耗模式時，所述溫度估計單元不估計所述供電電路的所述溫度。
【文檔編號】H02J1/00GK104272549SQ201380022006
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年2月20日 優先權日:2012年4月24日
【發明者】中村吉秀, 丸山晃則, 生田宜範, 上田圭祐 申請人:矢崎總業株式會社