JPH05328596A - 負荷短絡検出方法および安全保護システム - Google Patents

負荷短絡検出方法および安全保護システム

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JPH05328596A
JPH05328596A JP4133485A JP13348592A JPH05328596A JP H05328596 A JPH05328596 A JP H05328596A JP 4133485 A JP4133485 A JP 4133485A JP 13348592 A JP13348592 A JP 13348592A JP H05328596 A JPH05328596 A JP H05328596A
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JP
Japan
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load
short
current
circuit
power supply
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Pending
Application number
JP4133485A
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English (en)
Inventor
Makoto Araki
誠 荒木
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】通常の動作状態と短絡の動作状態との間で電源
ラインを流れる電流の大きさが接近しており、しかもそ
の電流に応答動作して負荷を保護する保護回路に動作上
のバラツキがあっても前記両状態を正確に判定して保護
回路の動作を正確に制御できるようにする。 【構成】電源ライン6を流れる電流の大きさが一定値以
上であること、一定電流値以上への立ち上がり時間が一
定時間以下であること、および一定電流値以上の電流が
流れている状態の持続時間が一定時間以上であることの
少なくとも3つの負荷短絡要素が同時に成立するときに
負荷4が短絡状態であると検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電源に接続された負荷
が短絡を起こしていない通常動作時と負荷が短絡を起こ
している短絡動作時とのそれぞれでは電源側から負荷側
に対して電源ラインを介して流れる電流の値が所定値以
下に接近している場合での負荷短絡検出方法およびそれ
を用いた安全保護システムに関する。
【0002】
【従来の技術】負荷が短絡したために電源からの過電流
が流れてしまうことを防止して負荷を保護するために、
通常、電源と負荷との間の電源ラインには保護回路とし
てヒューズとかリレーなどの保護回路を接続し、負荷が
短絡したときには保護回路例えばヒューズが溶断するよ
うにした安全保護システムがある。
【0003】このような安全保護システムにおいては、
負荷が短絡を起こしていない通常動作時と負荷が短絡を
起こしている短絡動作時とでそれぞれ電源ライン内を流
れる電流の大きさがかなり異なっていることが前提とな
ることは言うまでもない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、負荷が接続
される電源回路が有する電流供給能力から前記した通常
動作状態と短絡動作状態とでそれぞれ電源ライン内を流
れる電流の大きさがそれほど大きく異なっておらず、電
流が接近している状態にある場合がある。
【0005】このような場合、保護回路例えばヒューズ
の動作上のバラツキのため、負荷が短絡していて負荷に
過電流が流れているのにヒューズが溶断しないために、
負荷が損傷してしまうような誤動作を引き起こすおれそ
のあることが十分に考えられる。このような電流接近状
態でのヒューズの誤動作を防止するには、ヒューズのバ
ラツキをなくしてヒューズの動作点をきわめて精密に設
定する必要がある。
【0006】しかしながら、このような設定を多数の安
全保護システムのそれぞれに逐一実施するにはまず第1
に相当の経験とか実験とかが必要となって実質的には困
難なこと、第2には逐一実施し得ても負荷短絡の検出要
素が電流の大きさだけであることから例えば電流の大き
さだけからでは通常動作状態中に短絡動作状態のような
電流の大きさになったり、あるいはその逆に短絡動作状
態であるのには通常の動作状態のようになっている場合
もあり、したがって、その区別が難しく負荷短絡検出と
してはその信頼性に極めて乏しいものであるという課題
があった。
【0007】したがって、本発明においては、このよう
な通常動作状態と短絡動作状態とで電源ラインを通して
負荷に流れる電流が互いに接近しているような状態であ
っても、前記両状態を精密に区別して負荷を短絡から有
効に保護できるような負荷短絡検出方法およびその安全
保護システムを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の負荷短絡検出方法においては、電源
に接続された負荷が短絡を起こしていない通常動作時と
負荷が短絡を起こしている短絡動作時とのそれぞれでは
電源側から負荷側に対して電源ラインを介して流れる電
流の値が所定値以下に接近している場合での負荷短絡検
出方法であって、前記電源ラインを流れる電流を検出す
るとともに、検出した電流が一定電流値以上であるこ
と、該一定電流値以上への立ち上がり時間が一定時間以
下であること、および一定電流値以上の電流が流れてい
る状態の持続時間が一定時間以上であることの少なくと
も3つの負荷短絡要素が同時に成立するときに負荷が前
記負荷短絡状態にあると検出することを特徴としてい
る。
【0009】また、本発明の安全保護システムにおいて
は、電源と負荷との間の電源ライン内に接続された保護
回路と、該電源ライン内に接続されて該電源ライン内を
流れる電流を検出する電流検出素子と、電流検出素子の
検出出力から該電源ラインを流れる電流が一定電流値以
上であるか否かを個別判定し、該一定電流値以上への立
ち上がり時間が一定時間以下であるか否かを個別判定
し、一定電流値以上の電流が流れている状態の持続時間
が一定時間以上であるか否かを個別判定し、これら少な
くとも3つの個別判定要素が同時に成立するときには負
荷が短絡していると総合判定して前記保護回路を動作さ
せて負荷を該短絡状態から保護する制御手段とを具備し
たことを特徴としている。
【0010】
【作用】負荷に短絡が起こったかどうかを、電源ライン
を流れる電流の大きさが一定電流値以上であることのみ
で検出する場合では、通常動作状態と負荷に短絡が起こ
った短絡動作状態との間で電源ラインに流れる電流の大
きさが接近していると、その電流を検出する電流検出素
子のバラツキなどで通常動作状態であるのに短絡動作状
態であると誤検出したり、その逆に、短絡動作状態であ
るのに通常動作状態であると誤検出するおそれがある。
【0011】一方、負荷が短絡したときの電流の立ち上
がり時間は通常の使用時でのそれとはく異なること、ま
た、負荷が短絡したときは電流が大きく流れるが、その
状態が持続する時間も通常の使用時とは異なっている。
【0012】そこで、本発明の負荷短絡検出方法におい
ては、そのような負荷が短絡したときの電流の形態につ
いても負荷短絡の検出要素にしているから、通常動作状
態と負荷に短絡が起こった短絡動作状態との間で電源ラ
インに流れる電流の値が接近している場合であっても、
電流検出素子のバラツキの影響を受けるおそれなく負荷
の短絡状態を正確に検出することができる。
【0013】また、本発明の安全保護システムにおいて
は、制御手段によって、電源ラインを流れる電流が一定
電流値以上であるか否かを個別判定し、該一定電流値以
上への立ち上がり時間が一定時間以下であるか否かを個
別判定し、一定電流値以上の電流が流れている状態の持
続時間が一定時間以上であるか否かを個別判定し、これ
ら少なくとも3つの個別判定要素が同時に成立するとき
には負荷が短絡していると総合判定して前記保護回路を
動作させて負荷を該短絡状態から保護するから、負荷の
短絡状態を正確に検出できるものとなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。
【0015】図1を参照して、本発明の実施例に係る安
全保護システムの全体の構成について説明する。この安
全保護動作システムにおいては、電源2と負荷4との間
の電源ライン6内に保護回路としての保護リレー8と電
流検出素子としての抵抗10とがこの順序で直列に接続
されているとともに、電流検出抵抗10には、制御手段
12が接続されている。保護リレー8は、制御手段12
からの負荷短絡検出の制御信号に応答して電源2と負荷
4とを回路的に遮断するように接点が開く方向に駆動さ
れ、電流検出抵抗10はリレー8の接点が閉じていると
きに電源2から負荷4に対して電源ライン6を流れる電
流の大きさに対応した電圧をその両端間に発生する。制
御手段12は、この電流検出抵抗10からの電圧を負荷
4が短絡していない通常の動作状態にあるか、あるいは
短絡を起こしている状態にあるかを判定するためのデー
タとして取り込むとともに、そのデータに基づいて保護
リレー8に対して前記制御信号の出力を制御するように
なっている。
【0016】制御手段12は、上記制御動作のために、
回路的には例えば図1のようにサンプル・ホールド回路
14と、A/D変換器16と、判定回路18と、出力回
路20とで構成されている。サンプル・ホールド回路1
4は、10kHzのサンプリング周波数で電流検出抵抗
10からの電圧をサンプリングするとともに、それをホ
ールドする。A/D変換器16は、サンプル・ホールド
回路14でホールドされている入力電圧に比例してそれ
を図2に示すように3桁のデジタル値にA/D変換す
る。判定回路18は、このA/D変換器16からのデジ
タル値に従って負荷4が短絡しているか否かを判定する
ものであり、その判定の結果を出力回路20に出力する
ようになっている。出力回路20は、判定回路18の判
定出力に応答して制御信号を保護リレー8に出力する。
【0017】つぎに、この制御手段12の動作について
図2および図3を参照して説明する。図3は、電源ライ
ン6を流れる電流の波形を示すものであって、(a)は
負荷4に短絡がない通常動作状態での電流の波形図であ
り、(b)は負荷4に短絡があるときの電流の波形図で
ある。図3から明らかなように、通常動作状態と短絡動
作状態とでは、第1に短絡動作状態の方が通常動作状態
よりも電流が大きくなっている。これは特に説明を要す
ることではないので詳細は省略する。第2に、通常動作
状態での電流の立ち上がり時間はΔt1であるのに対し
て、短絡動作状態での立ち上がりは通常動作状態のそれ
にくらべて瞬間的であり極めて早い。これは、通常動作
時は電流が急に最大で流れることがなく必ず時定数をも
って立ち上がるのに対し、負荷短絡時では電流が急に最
大で流れるからである。第3に通常動作状態では電流が
一定の電流値以上になっている時間が例えばΔt2とか
Δt4のように短いのにくらべ短絡動作状態ではその時
間が長い。
【0018】本発明では負荷4が通常の動作状態にある
か、あるいは短絡の動作状態にあるかを検出するのに、
上記第1から第3までの個別の負荷短絡検出要素から負
荷4がそのいずれの状態にあるかを総合的に判定して、
保護リレー8の開閉制御を行うようになっている。
【0019】具体的に、この判定を説明すると、判定回
路18は、第1の個別負荷短絡検出要素についてはA/
D変換器14からのデジタル値が(111)のときと
し、第2の個別負荷短絡検出要素については、そのデジ
タル値が(000)から(111)になるまでのサンプ
リング回数が4回以下であるときとし、第3の個別負荷
短絡検出要素については、(111)のデジタル値が持
続するサンプリング回数が1000回以上のときとし、
これら第1から第3の各検出要素が同時に満足されると
きに負荷4が短絡しているものと総合判定し、これらの
検出要素が1つでも満足されないときは負荷4が短絡し
ていない通常の動作状態であると総合判定する。ここ
で、図2に示される例では、(a)に示すように電流検
出抵抗10からの入力電圧が1.75Vとなってデジタ
ル値は(111)になっており、また、そのデジタル値
が(000)から(111)になるまでのサンプリング
回数は(b)に示すように4回以下になっており、その
(111)が持続するサンプリング回数も4回目から1
003回目までの1000回持続している結果、判定回
路18はこの例では上記第1から第3までのすべての検
出要素を同時に満足しているので、総合的には負荷4が
短絡していると判定し、それに対応した判定出力を出力
回路20に出力する。その結果、出力回路20において
は、保護リレー8の接点を開かせる方向の制御信号を出
力する。これによって、負荷4は短絡から有効に保護さ
れることになる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の負荷短絡検出方
法においては、電流が一定電流値以上であること、該一
定電流値以上への立ち上がり時間が一定時間以下である
こと、および一定電流値以上の電流が流れている状態の
持続時間が一定時間以上であることの少なくとも3つの
負荷短絡要素が同時に成立するときに負荷が短絡状態に
あると検出するようにしたから、単に電流の大きさのみ
で負荷が短絡したときか否かの判定検出とは異なり、通
常の動作状態と負荷に短絡が起こった短絡動作状態との
間で電源ラインに流れる電流の値が接近している場合で
あっても、電流検出素子のバラツキの影響を受けるおそ
れなく負荷の短絡状態を正確に検出することができる。
【0021】また、本発明の安全保護システムにおいて
は、制御手段によって、電源ラインを流れる電流が一定
電流値以上であるか否かを個別判定し、該一定電流値以
上への立ち上がり時間が一定時間以下であるか否かを個
別判定し、一定電流値以上の電流が流れている状態の持
続時間が一定時間以上であるか否かを個別判定し、これ
ら少なくとも3つの個別判定要素が同時に成立するとき
には負荷が短絡していると総合判定して前記保護回路を
動作させて負荷を該短絡状態から保護するようにしたか
ら、負荷の短絡状態を正確に検出できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る安全保護システムの回
路図である。
【図2】図2のA/D変換器の動作説明に供する図であ
る。
【図3】負荷が短絡を起こしていない通常の動作状態で
の電流の波形と短絡の動作状態での電流の波形とをそれ
ぞれ示す図である。
【符号の説明】
2 電源 4 負荷 6 電源ライン 8 保護リレー(保護回路) 10 電流検出抵抗(電流検出素子) 12 制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源に接続された負荷が短絡を起こして
    いない通常動作時と負荷が短絡を起こしている短絡動作
    時とのそれぞれでは電源側から負荷側に対して電源ライ
    ンを介して流れる電流の値が所定値以下に接近している
    場合での負荷短絡検出方法であって、 前記電源ラインを流れる電流を検出するとともに、検出
    した電流が一定電流値以上であること、該一定電流値以
    上への立ち上がり時間が一定時間以下であること、およ
    び一定電流値以上の電流が流れている状態の持続時間が
    一定時間以上であることの少なくとも3つの負荷短絡要
    素が同時に成立するときに負荷が短絡状態にあると検出
    することを特徴とする負荷短絡検出方法。
  2. 【請求項2】 電源と負荷との間の電源ライン内に接続
    された保護回路と、 該電源ライン内に接続されて該電源ライン内を流れる電
    流を検出する電流検出素子と、 電流検出素子の検出出力から該電源ラインを流れる電流
    が一定電流値以上であるか否かを個別判定し、該一定電
    流値以上への立ち上がり時間が一定時間以下であるか否
    かを個別判定し、一定電流値以上の電流が流れている状
    態の持続時間が一定時間以上であるか否かを個別判定
    し、これら少なくとも3つの個別判定要素が同時に成立
    するときには負荷が短絡していると総合判定して前記保
    護回路を動作させて負荷を該短絡状態から保護する制御
    手段と、 を具備したことを特徴とする安全保護システム。
JP4133485A 1992-05-26 1992-05-26 負荷短絡検出方法および安全保護システム Pending JPH05328596A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104655973A (zh) * 2013-11-25 2015-05-27 艾默生网络能源有限公司 一种ups系统中检测电池模块短路的方法和装置
JP2016178802A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 電力変換装置、空調システム、電力変換装置の制御方法及びプログラム
CN106771527A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 国网浙江省电力公司电力科学研究院 一种基于变压器的抗短路电流的预警方法及装置

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