Устройство и способ определения кратковременного короткого замыкания

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к технике определения кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки на основе оценки количества выделенного тепла, превышающего заранее заданное значение. Технический результат - повышение достоверности фиксации моментов кратковременного короткого замыкания. Для достижения данного результата устройство содержит схему управления, которая обеспечивает определение моментов возникновения кратковременного короткого замыкания. Схема управления обеспечивает определение основных параметров короткого замыкания. При этом в качестве основного параметра принят период времени, в течение которого ток нагрузки превышает заранее заданное эталонное значение тока в нагрузке. В качестве второго параметра принят период времени, в течение которого ток нагрузки меньше или равен заранее заданному эталонному значению. В течение каждого заранее заданного промежутка времени схема управления осуществляет запоминание одного из параметров и по совокупности их значений определяет наличие кратковременного короткого замыкания. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к устройству и способу определения возникновения кратковременного короткого замыкания. В частности, настоящее изобретение относится к устройству определения кратковременного короткого замыкания и к способу определения кратковременного короткого замыкания, посредством которых обнаруживают электрический ток, превышающий номинальное значение, при протекании его через электрическую цепь автомобиля.

В патенте США №4023264 описан плавкий предохранитель ножевого типа, установленный в блоке предохранителей автомобиля. Отличительным свойством плавких предохранителей ножевого типа, которые часто используют в электрических цепях автомобилей, является их медленное перегорание. Вследствие медленного перегорания плавкие предохранители ножевого типа не расплавляются при кратковременных перегрузках по току, а их расплавление происходит при длительных перегрузках по току, которые имеют место в течение определенного промежутка времени.

Расплавление и размыкание плавких предохранителей ножевого типа обычно происходит при наличии глухого короткого замыкания, но при кратковременном коротком замыкании размыкание не происходит. Глухое короткое замыкание вызывает протекание в электрической цепи тока большой величины в течение длительного времени. Кратковременное короткое замыкание приводит к периодическому протеканию тока в течение короткого промежутка времени, например при соприкосновении электропроводки с кузовом автомобиля вследствие вибрации автомобиля. При протекании тока, обусловленного кратковременным коротким замыканием, через электропроводку автомобиля в течение длительного времени может произойти, например, нагрев электропроводки.

В предварительных публикациях заявок на патент Японии до его рассмотрения, имеющих №61-191231 и №7-131925, описаны способы определения кратковременного короткого замыкания. Однако в этих способах внимание сосредоточено только на значениях электрического тока, и они не обеспечивают надлежащего предотвращения нагрева электрических проводов.

В способе, описанном в публикации №7-131925, степень отклонения от номинального значения определяют по накопленному значению тока перегрузки за единицу времени. Следовательно, в этом способе не обеспечивают безошибочное обнаружение кратковременного короткого замыкания. При определении отклонения от номинального значения возникает задержка или опережение, зависящие от длительности единичного интервала времени. Таким образом, если определение отклонения от номинального значения осуществлено слишком рано, то бросок тока, обычно возникающий при использовании лампы в качестве цепи нагрузки, может быть определен как отклонение от номинального значения.

Одним из авторов настоящего изобретения был раскрыт способ определения кратковременного короткого замыкания, изложенный в предварительной публикации заявки на патент Японии до его рассмотрения, имеющей №2001-45651 (заявка на патент Японии №11-21553). В этом способе определение возникновения кратковременного короткого замыкания осуществляют исходя из, по меньшей мере, одного из четырех характеристических значений. Характеристические значения относятся к отклонению тока нагрузки от номинального значения, превышающему заранее заданное пороговое значение для тока, к времени, в течение которого имеет место непрерывное протекание тока, превышающего номинальное значение, к коэффициенту продолжительности нахождения в состоянии перегрузки, который представляет собой отношение времени, в течение которого имеет место протекание тока, превышающего номинальное значение, к заранее заданному промежутку времени, и к количеству случаев превышения аномальным током нагрузки заранее заданного порогового значения для тока. Это обеспечивает безошибочное определение возникновения кратковременного короткого замыкания. Однако такой способ определения является сложным. Следовательно, существует необходимость создания более простого способа определения возникновения кратковременного короткого замыкания.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства и способа, обеспечивающих простое и безошибочное определение возникновения кратковременного короткого замыкания.

Для решения вышеуказанной задачи в настоящем изобретении предложено устройство определения кратковременного короткого замыкания, в котором возникновение кратковременного короткого замыкания в цепи нагрузки определяют по наличию количества выделенного тепла, превышающего заранее заданное значение. Устройство определения кратковременного короткого замыкания содержит датчик, предназначенный для регистрации тока нагрузки, протекающего через цепь нагрузки, и для генерации сигнала регистрации. С датчиком соединена схема определения, обеспечивающая определение наличия кратковременного короткого замыкания. Через каждый заранее заданный промежуток времени схема определения на основании сигнала регистрации осуществляет вычисление одного из параметров: первого параметра и второго параметра. Первый параметр относится к первому периоду времени, в течение которого ток нагрузки превышает заранее заданное эталонное значение тока. Второй параметр относится ко второму периоду времени, в течение которого ток нагрузки является меньшим, равным заранее заданному эталонному значению тока, или равным ему. Для вычисления совокупного значения параметра схема определения через каждый заранее заданный временной интервал осуществляет накопление одного из вычисленных параметров и по совокупному значению параметра определяет наличие кратковременного короткого замыкания.

Кроме того, в настоящем изобретении предложен способ определения возникновения кратковременного короткого замыкания в цепи нагрузки по наличию количества выделенного тепла, которое превышает заранее заданное значение. Способ содержит следующие операции: осуществляют регистрацию тока нагрузки, протекающего через цепь нагрузки, для генерации сигнала регистрации; на основании сигнала регистрации осуществляют сравнение тока нагрузки с эталонным значением тока, и через каждый заранее заданный промежуток времени, исходя из сигнала регистрации, осуществляют вычисление одного из параметров: первого параметра и второго параметра. Первый параметр относится к первому периоду времени, в течение которого ток нагрузки превышает заранее заданное эталонное значение тока, а второй параметр относится ко второму периоду времени, в течение которого ток нагрузки меньше или равен заранее заданному эталонному значению тока. Способ дополнительно содержит в себе следующие операции: для вычисления совокупного значение параметра осуществляют накопление одного из вычисленных параметров в течение каждого заранее заданного промежутка времени; осуществляют определение того, превысило ли совокупное значение параметра заранее заданное совокупное значение, и прекращают подачу тока нагрузки в цепь нагрузки в том случае, когда совокупное значение параметра превышает заранее заданное совокупное значение.

Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания при рассмотрении его совместно с сопроводительными чертежами, в котором посредством примеров продемонстрированы принципы, лежащие в основе изобретения.

Наилучшее понимание изобретения, а также его целей и преимуществ может быть достигнуто путем рассмотрения приведенного ниже описания предпочтительных вариантов осуществления совместно с сопроводительными фигурами чертежей, в числе которых:

Фиг.1 изображает принципиальную электрическую схему устройства определения кратковременного короткого замыкания согласно настоящему изобретению;

Фиг.2А изображает поперечный разрез устройства определения кратковременного короткого замыкания из фиг.1 на виде спереди;

Фиг.2Б изображает поперечный разрез устройства определения кратковременного короткого замыкания из фиг.1 на виде сбоку;

Фиг.3 представляет собой схему последовательности операций, на которой показана программа определения наличия кратковременного короткого замыкания, реализуемая схемой определения устройства определения кратковременного короткого замыкания из фиг.1; и

Фиг.4 изображает временную диаграмму перегрузки по току.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства определения кратковременного короткого замыкания согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство определения кратковременного короткого замыкания реализовано в виде плавкого элемента 50, представляющего собой автомобильный предохранитель, который определяет возникновение кратковременного короткого замыкания. Плавкий элемент 50 содержит датчик (плавкий предохранитель) 2 и схему 6 определения (схему управления).

На фиг.2А изображен поперечный разрез плавкого элемента 50 на виде спереди, а на фиг.2Б - поперечный разрез плавкого элемента 50 на виде сбоку. Как показано на фиг.2А и фиг.2Б, плавкий элемент 50 заключен в корпус 100. Корпус 100 образован двумя наружными кожухами 100а и 1006 корпуса, которые выполнены из термостойкой и изолирующей синтетической пластмассы. Между наружными кожухами 100а и 100б корпуса находятся две токопроводящие клеммы 102а и 102б, расположенные на некотором расстоянии одна от другой, штыревые клеммы 104, 105, 106, и схема 6 управления. Штыревые клеммы 104, 105, 106 расположены между токопроводящими клеммами 102а, 102б. Токопроводящие клеммы 102а, 102б и штыревые клеммы 104, 105, 106 выступают из корпуса 100.

Две токопроводящих клеммы 102а, 102 соединены между собой тонким плавким предохранителем 2, выполненным в виде единого целого с токопроводящими клеммами, параметры которого зависят от допустимой нагрузки по току.

Схема 6 управления имеет входную клемму 6а выключателя, первую выходную клемму 6б, вторую выходную клемму 6в, две входных клеммы 6г, 6д, и входную клемму 6е, на которую подают напряжение от источника питания. Входные клеммы 6г, 6д соединены с соединительными пластинами 2а, 2б, расположенными на внутренней стороне токопроводящих клемм, соответственно 102а и 102б. Входная клемма 6а выключателя соединена со штыревой клеммой 106, через которую осуществляют ввод сигнала переключения “ПЕРЕКЛ” (SW). Первая выходная клемма 6б соединена со штыревой клеммой 104, которую используют для вывода сигнала отключения. Вторая выходная клемма 6в соединена со штыревой клеммой 105, которую используют в качестве заземления. Входная клемма 6е, служащая для подачи напряжения от источника питания, соединена с соединительной пластиной 2а.

Плавкий элемент 50 соединен с цоколем разъема для клемм (не показан), который входит в состав электрической схемы автомобиля. Сигнал регистрации (напряжение), который получают исходя из тока IL нагрузки, протекающего через плавкий предохранитель 2, непрерывно подают в схему 6 управления через соединительные пластины 2а, 2б и входные клеммы 6д, 6г. Плавкий предохранитель 2 имеет заранее заданное полное сопротивление Z.

Выключатель 15, функционирующий в зависимости от нагрузки, соединен со штыревой клеммой 106, через которую осуществляют ввод сигнала переключения “ПЕРЕКЛ” (SW). В том случае, когда выключатель 15 находится в выключенном состоянии, в схему 6 управления поступает сигнал "ВЫКЛ", а когда выключатель 15 находится во включенном состоянии, то на нее поступает сигнал “ВКЛ”.

Как показано на фиг.1, аккумулятор АКК (ВТ) автомобиля соединен с цепью 5 нагрузки через плавкий элемент 50 и мощный полевой МОП-транзистор 4 (транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник) (именуемый ниже просто ПТ (полевой транзистор)), или через схему отключения. Цепь 5 нагрузки содержит в себе, например, фары или радиоприемник. Помимо этого, цепь 5 нагрузки содержит в себе электропроводку (электрические провода), соединенную с фарами или радиоприемником.

Ниже приводится описание схемы управления 6 из плавкого элемента 50. Схема управления 6 содержит микрокомпьютер 8. Микрокомпьютер 8 содержит центральный процессор (ЦП) 8а, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 8б, и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 8в. В ПЗУ 8б запоминают программу и данные для определения возникновения кратковременного короткого замыкания. В ОЗУ 8в осуществляют временное хранение данных, относящихся к вычислениям, которые выполняют для определения возникновения кратковременного короткого замыкания.

Одна клемма плавкого предохранителя 2 соединена с входной клеммой 6г схемы 6 управления, а другая его клемма соединена с входной клеммой 6д схемы 6 управления. При протекании тока нагрузки (зарегистрированного тока) IL через цепь 5 нагрузки и плавкий предохранитель 2, имеющего величину тока Id, между двумя клеммами плавкого предохранителя 2 возникает разность потенциалов V, описание которой приведено ниже.

V = напряжение Е1 источника питания - напряжение Е2 на нагрузке = полное сопротивление Z × величину тока Id.

Разность потенциалов V пропорциональна величине тока, а полное сопротивление Z является по существу постоянным. Таким образом, по разности потенциалов V находят величину тока Id.

Первая выходная клемма 6б схемы 6 управления соединена с затвором ПТ 4 через штыревую клемму 104 сигнала отключения. В том случае, когда в ПТ 4 поступает сигнал ВКЛ ПТ из схемы 6 управления, область между стоком и истоком ПТ 4 становится проводящей. Это обеспечивает подачу тока IL нагрузки в цепь 5 нагрузки. В том случае, когда в ПТ 4 поступает сигнал ВЫКЛ ПТ из схемы 6 управления, область между стоком “С” (D) и истоком “И” (S) становится непроводящей. Это приводит к прекращению подачи тока IL нагрузки в цепь 5 нагрузки.

Ниже будет приведено описание функционирования плавкого элемента 50. На фиг.3 изображена схема последовательности операций, на которой показана программа для определения возникновения кратковременного короткого замыкания. Программу реализуют посредством ЦП 8а микрокомпьютера 8.

Программу используют для определения возникновения в цепи 5 нагрузки кратковременного короткого замыкания по количеству выделенного тепла, превышающего заранее заданное значение. При определении наличия кратковременного короткого замыкания подачу тока IL нагрузки в цепь 5 нагрузки прекращают.

Программу задействуют после получения схемой 6 управления сигнала ВКЛ и осуществляют инициализацию ЦП 8а. После инициализации ЦП 8а подает сигнал ВКЛ ПТ на затвор ПТ 4 и включает ПТ 4. После этого выполнение программы осуществляют во время периодических прерываний, которые создают через заранее заданные промежутки времени, например через каждые 0,1 мс. Заранее заданный промежуток времени имеет значительно меньшую длительность, чем время, в течение которого возникает бросок тока. Генерация броска тока является обычным явлением, которое возникает при использовании лампы.

При выполнении операции S1 ЦП 8а осуществляет считывание величины Id тока нагрузки. При выполнении операции S2 ЦП 8а определяет наличие перегрузки по току. Наличие перегрузки по току определяют путем сравнения величины Id тока нагрузки с заранее заданным пороговым значением для тока. Заранее заданное пороговое значение для тока запоминают в ПЗУ 8б. В том случае, если величина Id тока нагрузки меньше или равна заранее заданному пороговому значению, то ЦП 8а определяет отсутствие перегрузки по току. Если же величина Id тока превышает заранее заданное пороговое значение, то ЦП 8а определяет наличие перегрузки по току.

В том случае, если при выполнении операции S2 определено отсутствие перегрузки по току, то ЦП 8а переходит к выполнению операции S9. Если же при выполнении операции S2 определено наличие перегрузки по току, то ЦП 8а переходит к выполнению операции S3.

При выполнении операции S3 ЦП 8а определяет, равен ли нулю (установлен ли в исходное состояние) признак F обнаружения перегрузки по току. Признак F обнаружения перегрузки по току используют для определения того, является ли данная операция обнаружения перегрузки по току первоначальной операцией обнаружения. В том случае, если признак F перегрузки по току равен 0, то ЦП 8а определяет, что данная операция обнаружения перегрузки по току является первоначальной операцией обнаружения. Затем ЦП 8а переходит к выполнению операции S4 и устанавливает признак F обнаружения перегрузки по току равным 1.

После этого, при выполнении операции S5 ЦП 8а вычисляет время нахождения в состоянии перегрузки (первый период времени), которое представляет собой промежуток времени, в течение которого имеет место непрерывная перегрузка по току, и вычисляет джоулево тепло J исходя из времени нахождения в состоянии перегрузки. Затем ЦП 8а переходит к выполнению операции S6. Измерение времени нахождения в состоянии перегрузки осуществляют, например, посредством счетчика времени нахождения в состоянии перегрузки (не показан). Вычисление времени нахождения в состоянии перегрузки ЦП 8а осуществляет на основании отсчета, полученного посредством счетчика времени нахождения в состоянии перегрузки.

В том случае, если признак F обнаружения перегрузки по току равен 1, то выполняемое в данный момент времени на этапе операции S3 обнаружение перегрузки по току не является первоначальной операцией обнаружения. Следовательно, ЦП 8а переходит к выполнению операции S5.

При выполнении операции S9 ЦП 8а определяет, равен ли признак F обнаружения перегрузки по току единице при отсутствии перегрузки по току. В том случае, если установлено, что признак F обнаружения перегрузки по току равен 1, то ЦП 8а определяет, что при предыдущем выполнении программы было обнаружено наличие перегрузки по току и что при текущем выполнении программы перегрузка по току не была обнаружена. Соответственно ЦП 8а переходит к выполнению операции S10 и устанавливает признак F обнаружения перегрузки по току в исходное состояние, равное 0. Затем при выполнении операции S11 ЦП 8а считывает из ПЗУ 8б значение, представляющее собой теплоту А, обусловленную электродуговым нагревом, и переходит к выполнению операции S6.

Если же при выполнении операции S9 установлено, что признак F обнаружения перегрузки по току не равен 1, то ЦП 8а определяет, что при предыдущем выполнении программы наличие перегрузки по току не было обнаружено и переходит к выполнению операции S12.

При выполнении операции S12 ЦП 8а считывает из ПЗУ 8б значение, представляющее собой излученную теплоту L, и переходит к выполнению операции S6.

При выполнении операции S6 ЦП 8а вычисляет полную теплоту N. Ниже будет рассмотрена процедура вычисления полной теплоты N.

Вычисление полной теплоты N осуществляют путем прибавления джоулевой теплоты J, теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом, или излученной теплоты L, вычисленных при текущем выполнении программы, к величине теплоты, накопленной вплоть до момента предыдущего выполнения программы или их вычитания.

Полная теплота N является функцией джоулевой теплоты J, теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом, и излученной теплоты L, и может быть выражена посредством уравнения (1).

Джоулева теплота J зависит от времени нахождения в состоянии перегрузки и от зарегистрированной величины Id тока.

В предпочтительном варианте осуществления измерение джоулевой теплоты J осуществляют заранее, а в ПЗУ 8б запоминают трехмерную карту отображения, определяющую связь между джоулевой теплотой J, временем нахождения в состоянии перегрузки и зарегистрированной величиной Id тока.

После того, как зарегистрированы время нахождения в состоянии перегрузки и величина Id тока перегрузки, ЦП 8а выполняет операцию S5, при которой он осуществляет вычисление по карте отображения джоулевой теплоты J, соответствующей току перегрузки, зарегистрированному в текущем цикле выполнения программы. В случае, если время нахождения в состоянии перегрузки продолжается, то при каждом исполнении программы ЦП 8а переходит от операции S5 к операции S6. При выполнении операции S6 ЦП 8а прибавляет джоулеву теплоту J, которая соответствует зарегистрированной величине Id тока, к совокупному значению, полученному при выполнении операции S6 в предыдущем цикле. Операцию вычисления ЦП 8а выполняет с использованием уравнения (2). В этом случае как теплота А, обусловленная электродуговым нагревом, так и излученная теплота L принимают значение, равное нулю.

Теплота А, обусловленная электродуговым нагревом, представляет собой теплоту, полученную в результате возникновения электрической дуги, вызванной перегрузкой по току. Дуга между электропроводкой и токопроводящим кузовом автомобиля возникает при контакте электропроводки с токопроводящим кузовом. Напряжение, приложенное к электрической цепи автомобиля, является постоянным, а время горения дуги очень мало. Следовательно, количество теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом, которое выделяется при возникновении одиночной электрической дуги, является постоянным.

В предпочтительном варианте осуществления напряжение автомобильного аккумулятора АКК равно приблизительно 12 В (Вольт) и имеет постоянную величину.

Таким образом, измерение количества выделенной теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом, осуществляют заранее. Заданное значение теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом, запоминают в ПЗУ 8б.

В том случае, когда перегрузка по току обнаружена в предыдущем цикле исполнения программы, а во время текущего цикла исполнения программы она не обнаружена, ЦП 8а определяет, что произошла генерация дуги, и переходит от операции S11 к операции S6. При выполнении операции S6 ЦП 8а прибавляет к совокупному значению N заранее заданное значение теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом. Операцию вычисления ЦП 8а осуществляет с использованием уравнения (3). В этом случае как джоулева теплота J, так и излученная теплота L принимают значение, равное нулю.

Излученная теплота L представляет собой теплоту, излученную в течение времени нахождения в состоянии отсутствия перегрузки по току (времени, в течение которого отсутствует перегрузка по току) и пропорциональна времени нахождения в состоянии отсутствия перегрузки по току. Величину излученной теплоты L за единицу времени (в предпочтительном варианте осуществления - за промежуток времени между прерываниями для выполнения программы) измеряют заранее. Заданное значение излученной теплоты L запоминают в ПЗУ 8б.

В случае, если время нахождения в состоянии отсутствия перегрузки продолжается, то при каждом исполнении программы ЦП 8а переходит от операции S12 к операции S6. ЦП 8а осуществляет вычитание заранее заданного значения излученной теплоты L из совокупного значения, полученного при выполнении предыдущего цикла. Операцию вычисления ЦП 8а выполняет с использованием уравнения (4). В этом случае как джоулева теплота J, так и теплота А, обусловленная электродуговым нагревом, принимают значение, равное нулю.

При выполнении операции S6 для вычисления полной теплоты (текущее совокупное значение) ЦП 8а прибавляет теплоту, полученную в текущем цикле, к совокупному значению, полученному в предыдущем цикле, или вычитает из него. Затем ЦП 8а осуществляет временное запоминание значения полной теплоты в ОЗУ 8в.

При выполнении операции S7 ЦП 8а определяет, является ли полная теплота N меньшей или равной заранее заданному значению К. Заранее заданное значение К меньше или равно допустимому нагреву электропроводки. Заранее заданное значение К, соответствующее используемому электрическому проводу, определяют заранее экспериментальным способом. Заранее заданное значение К определяют, например, таким образом, чтобы покрытие провода не дымилось.

В том случае, если при выполнении операции S7 ЦП 8а определяет, что полная теплота N меньше заранее заданного значения К, или равна ему, то ЦП 8а временно прекращает выполнение программы. Если же ЦП 8а определяет, что полная теплота N превышает заранее заданное значение К, то ЦП 8а определяет наличие кратковременного короткого замыкания в цепи 5 нагрузки.

В случае определения наличия кратковременного короткого замыкания ЦП 8а переходит к выполнению операции S8 и осуществляет вывод сигнала ВЫКЛ ПТ. Сигнал ВЫКЛ ПТ приводит к тому, что область между стоком и истоком ПТ 4 становится непроводящей и прекращает протекание тока в цепи 5 нагрузки. Это предохраняет цепь 5 нагрузки. Затем ЦП 8а завершает выполнение программы.

Ниже приводится описание программы со ссылкой на временную диаграмму из фиг.4.

На фиг.4 изображены прямоугольники, отображающие токи IK1 и IK2 перегрузки. Каждый из отрезков времени с t0 no t13 представляет собой заранее заданный промежуток времени. В каждом из отрезков времени с t0 no t13 выполнение программы из фиг.3 осуществляют посредством прерываний.

На фиг.4 ток IK1 перегрузки превышает заранее заданное пороговое значение в течение отрезков времени с t1 по t5, а ток IK2 перегрузки превышает заранее заданное пороговое значение в течение отрезков времени с t8 no t9.

Операции с S1 по S6 программы выполняют в течение отрезков времени с t1 по t5 для тока IK1 перегрузки и в течение отрезков времени с t8 по t9 для тока IK2 перегрузки. В каждом из этих отрезков времени с t1 по t5 и с t8 по t9 к совокупному значению, полученному в предыдущем цикле, добавляют джоулеву теплоту J.

Между отрезками времени t5-t6 и t9-t10 значения токов IK1 и IK2 перегрузки уменьшаются от соответственно величины D1 и D2 до 0. Следовательно, ЦП 8а распознает возникновение электрической дуги. ЦП 8а выполняет операции S2, S9-S11 и S6 программы и прибавляет теплоту А, обусловленную электродуговым нагревом, к совокупному значению, полученному в предыдущем цикле.

Каждый из отрезков времени t6-t7 и t10-t13 соответствует времени нахождения в состоянии отсутствия перегрузки. В течение времени нахождения в состоянии отсутствия перегрузки ЦП 8а распознает, что электропроводка излучает тепло. ЦП 8а повторяет операции S2, S9, S12, S6 программы и вычитает излученную теплоту L из совокупного значения, полученного в предыдущем цикле.

Предпочтительный вариант осуществления устройства определения кратковременного короткого замыкания или плавкого элемента 50 обладает описанными ниже преимуществами.

(1) Всякий раз при исполнении программы схема 6 управления (ЦП 8а) плавкого элемента 50 прибавляет к совокупной теплоте, полученной в течение предыдущего цикла, или вычитает из нее джоулеву теплоту J, теплоту А, обусловленную электродуговым нагревом, или излученную теплоту L. ЦП 8а определяет, находится ли текущее значение полной теплоты (суммарного накопленного нагрева цепи нагрузки) N в пределах диапазона допустимых значений. В случае, если полная теплота N превышает пороговое значение К, то схема 6 управления определяет возникновение в цепи 5 нагрузки кратковременного короткого замыкания по наличию количества выделенного тепла, превышающего заранее заданное значение, и прекращает подачу тока в цепь 5 нагрузки.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления подачу тока в цепь 5 нагрузки прекращают при выполнении одного из приведенных ниже условий. Это обеспечивает защиту цепи 5 нагрузки и ее электропроводки.

а) Выделение большого количества джоулевой теплоты J

Это условие выполняется в том случае, когда, например, время непрерывной перегрузки по току (время нахождения в состоянии перегрузки) относительно велико. В альтернативном варианте это условие может быть выполнено при возникновении многократных перегрузок по току в течение короткого промежутка времени, так что время нахождения в состоянии перегрузки является продолжительным.

б) Выделение большого количества теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом

Это условие выполняется, например, при возникновении многократных перегрузок по току в течение короткого промежутка времени. Количество теплоты, обусловленной электродуговым нагревом, увеличивается прямо пропорционально количеству случаев возникновения перегрузки по току.

с) Выделение большого количества джоулевой теплоты J и большого количества теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом

(2) Для обеспечения защиты цепи нагрузки 5 от токов перегрузки различной величины, не допуская при этом расплавления предохранителя, осуществляют необходимое изменение заранее заданного значения К полной совокупной теплоты.

(3) В плавком элементе 50 параметром, служащим для определения возникновения кратковременного короткого замыкания, является полная теплота N, вычисление которой осуществляют исходя из джоулевой теплоты J, теплоты А, обусловленной электродуговым нагревом, и излученной теплоты L. Следовательно, использование полной теплоты N в качестве параметра для определения возникновения кратковременного короткого замыкания позволяет осуществлять обнаружение нагрева электропроводки оптимальным способом и определять наличие кратковременного короткого замыкания без использования сложных устройств.

(4) В плавком элементе 50 в качестве датчика используют плавкий предохранитель 2. Следовательно, при возникновении в цепи 5 нагрузки полного короткого замыкания плавкий предохранитель 2 расплавляется и размыкает цепь, обеспечивая защиту цепи 5 нагрузки. Кроме того, регистрацию тока IL нагрузки осуществляют посредством простого устройства.

(5) В предпочтительном варианте осуществления основное внимание сосредоточено на обнаружении кратковременных коротких замыканий. Однако плавкий элемент 50 также может быть использован для обнаружения глухих коротких замыканий, при которых электрическая дуга не возникает.

Для специалистов в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано во множестве других конкретных форм без отступления от сущности или объема патентных притязаний изобретения. В частности (особенно), следует понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано в виде приведенных ниже конструкций.

В качестве датчика 2 может быть использован резистор или терморезистор. В альтернативном варианте в качестве датчика 2 может служить устройство или электрическая схема любого типа, обеспечивающие регистрацию тока IL нагрузки, например амперметр.

Область применения устройства определения кратковременного короткого замыкания не ограничена плавким элементом 50 в автомобиле, и оно может быть использовано в других электрических схемах.

Приведенные примеры и варианты осуществления следует рассматривать как иллюстративные и не являющиеся ограничивающими, а изобретение не следует ограничивать приведенными элементами, при этом могут быть осуществлены его видоизменения в пределах объема патентных притязаний и эквивалентности приложенных пунктов формулы изобретения.

1. Устройство определения кратковременного короткого замыкания для определения кратковременного короткого замыкания в цепи нагрузки, возникающего из-за выделения тепла, превышающего заранее заданное значение, содержащее датчик, предназначенный для обнаружения тока нагрузки, протекающего через цепь нагрузки, и для генерации сигнала обнаружения, и схему определения, соединенную с датчиком, для определения возникновения кратковременного короткого замыкания, включающую в себя память для хранения заранее заданного эталонного значения тока, заранее заданного изменения значения теплоты электродугового нагрева в единицу времени и заранее заданного изменения значения излученной теплоты в единицу времени, и процессор для выполнения программы для вычисления полной теплоты цепи нагрузки в каждом заранее заданном промежутке времени на основе сигнала обнаружения, первый период времени, в течение которого ток нагрузки превышает заранее заданное эталонное значение тока, и второй период времени, в течение которого ток нагрузки меньше или равен заранее заданному эталонному значению тока, при этом, когда обнаружена перегрузка, процессор вычисляет джоулевую теплоту на основе сигнала обнаружения и первого периода времени, и прибавляет вычисленную джоулевую теплоту к полной предыдущей теплоте, чтобы получить полную теплоту, причем, когда не обнаружена перегрузка во время текущего цикла выполнения программы и перегрузка была обнаружена в предыдущем цикле выполнения программы, процессор прибавляет заранее определенное количество теплоты электродугового нагрева к полной предыдущей вычисленной теплоте, чтобы получить полную теплоту, при этом, когда не обнаружена перегрузка во время текущего цикла выполнения программы и перегрузка не была обнаружена в предыдущем цикле выполнения программы, процессор вычисляет излученную теплоту, которая излучается из цепи нагрузки, на основании второго периода времени и заранее заданной излученной теплоте за единицу времени, и вычитает вычисленную излученную теплоту из полной предыдущей вычисленной теплоты, чтобы получить полную теплоту, и по полной теплоте определяет, возникло ли кратковременное короткое замыкание.

2. Устройство по п.1, в котором схема определения соединена со схемой отключения, обеспечивающей прекращение подачи тока нагрузки из источника питания в цепь нагрузки, а схема определения выполнена с возможностью управления схемой отключения путем прекращения подачи тока нагрузки в цепь нагрузки в случае определения возникновения кратковременного короткого замыкания.

3. Устройство по п.1, в котором схема определения выполнена с возможностью определения наличия кратковременного короткого замыкания в том случае, когда величина полной теплоты превышает пороговое значение, хранящееся в памяти.

4. Устройство по п.3, в котором устройство определения соединено со схемой отключения для обеспечения прекращения подачи тока нагрузки из источника питания в цепь нагрузки, причем схема определения выполнена с возможностью управления схемой отключения, предусматривающего в случае определения возникновения кратковременного короткого замыкания прекращение подачи тока нагрузки в цепь нагрузки.

5. Способ определения возникновения кратковременного короткого замыкания в цепи нагрузки, возникающего из-за выделения тепла, которое превышает заранее заданное значение, согласно которому осуществляют обнаружение тока нагрузки, протекающего через цепь нагрузки, для генерации сигнала обнаружения; производят сравнение тока нагрузки с эталонным значением тока с учетом сигнала обнаружения; выполняют программу для вычисления полной теплоты цепи нагрузки в каждый заранее заданный промежуток времени на основании сигнала обнаружения, первого периода времени, в течение которого ток нагрузки превышает заранее заданное эталонное значение тока, второго периода времени, в течение которого ток нагрузки меньше заранее заданного эталонного значения тока или равен ему, причем полная теплота вычисляется, когда обнаружена перегрузка, вычисляют джоулевую теплоту по сигналу обнаружения и по первому периоду времени, и прибавляют вычисленную джоулевую теплоту к полной предыдущей теплоте, чтобы получить полную теплоту, когда не обнаружена перегрузка во время текущего цикла выполнения программы и перегрузка была обнаружена в предыдущем цикле выполнения программы, прибавляют заранее определенную теплоту электродугового нагрева к полной предыдущей вычисленной теплоте, чтобы получить полную теплоту, когда не обнаружена перегрузка во время текущего цикла выполнения программы и перегрузка не была обнаружена в предыдущем цикле выполнения программы, вычисляют излученную теплоту, которая излучается из цепи нагрузки, по второму периоду времени и по заранее заданной излученной теплоте за единицу времени, вычитают вычисленную излученную теплоту из полной предыдущей вычисленной теплоты, чтобы получить полную теплоту, определяют, превысила ли полная теплота заранее заданное значение, и прекращают подачу тока нагрузки в цепь нагрузки в том случае, когда полная теплота превышает заранее заданное значение.