JP5072561B2 - Current detection circuit - Google Patents
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Description
本発明は、極めて高い信頼性を実現しながら電流を検出する回路に関し、とくにハイブリッドカーなどの車両用の電源装置にあって、電池の充電電流と放電電流を検出するのに最適な電流検出回路に関する。 The present invention relates to a circuit for detecting current while realizing extremely high reliability, and particularly in a power supply device for a vehicle such as a hybrid car, and is optimal for detecting a charging current and a discharging current of a battery. About.
ハイブリッドカー等に使用される車両用の電源装置は、電池の充電電流と放電電流を極めて高い信頼性でもって、しかも高精度に検出することが要求される。電池の電流が検出できなくなると、電池による走行ができなくなるからである。従来の電流検出回路は、電池と直列に接続している電流検出抵抗の電圧を差動アンプで増幅し、この差動アンプの出力電圧から電流を検出している。電流検出抵抗の電圧が電流に比例するので、この電圧から電流を検出できる。電流検出抵抗は、電圧降下による損失を少なくするために、電気抵抗を極めて小さい値としている。電流検出抵抗の電圧は、電気抵抗と電流の積に比例するので、電気抵抗が小さいと電圧も小さくなる。小さい電圧を差動アンプで増幅して電流を検出している。 A power supply device for a vehicle used for a hybrid car or the like is required to detect a charging current and a discharging current of a battery with extremely high reliability and high accuracy. This is because if the battery current cannot be detected, the battery cannot travel. A conventional current detection circuit amplifies a voltage of a current detection resistor connected in series with a battery by a differential amplifier, and detects a current from an output voltage of the differential amplifier. Since the voltage of the current detection resistor is proportional to the current, the current can be detected from this voltage. The current detection resistor has a very small electric resistance in order to reduce loss due to voltage drop. Since the voltage of the current detection resistor is proportional to the product of the electrical resistance and the current, the voltage decreases as the electrical resistance decreases. A small voltage is amplified by a differential amplifier to detect the current.
この電流検出回路は、電流検出抵抗と差動アンプの入力側とを接続する電流検出線の断線を判別できない。それは、この電流検出線が断線すると差動アンプの入力電圧は０Ｖになるが、この状態は電流が流れない状態と同じであるから、電流が流れていない状態と、電流検出線の断線とを識別できないからである。電流検出回路の故障は、特許文献１に記載されるように、複数の電流センサを設けて判別できる。（特許文献１参照）
しかしながら、複数の電流センサを設ける回路は、部品コストと製造コストが高くなる欠点がある。本発明の第１の目的は、この欠点を解決すること、すなわち、簡単な回路構成としながら、電流検出線の断線による故障を検出できる電流検出回路を提供することにある。 However, a circuit provided with a plurality of current sensors has a drawback that the component cost and the manufacturing cost increase. A first object of the present invention is to solve this drawback, that is, to provide a current detection circuit capable of detecting a failure due to disconnection of a current detection line while having a simple circuit configuration.
さらに、電流検出抵抗の電圧を差動アンプで増幅して電流を検出する回路は、差動アンプのオフセットが電流を検出する誤差の原因となる。差動アンプにオフセットが発生すると、微少電流における検出誤差の影響が大きくなる。たとえば、電流が流れない状態、すなわち電流検出抵抗の電圧が０Ｖの状態で、差動アンプがオフセット電圧を出力して、オフセット電圧に相当する電流が流れていると判定するからである。オフセット電圧による電流検出の誤差は、残容量の演算で累積される。それは、電流が流れていない状態で電流が流れていると検出するので、この電流が積算されて残容量が演算されるからである。とくに、ハイブリッドカーは、常に大電流を流す状態では使用されず、電池の電流が流れない時間帯が長いことから、電流が流れない状態で電流を正確に検出する特性が要求される。電池に電流が流れるのは、車両を加速するときに電池からモータに電力を供給してモータで加速するときと、車両を減速するときの回生制動で電池を充電するときと、電池の残容量が設定値よりも小さくなってエンジンで発電機を駆動して充電するときである。このため、電池が充放電されない時間帯は、電池が充放電される時間よりも長くなる。したがって、この状態で電池の電流を正確に検出できないと、残容量を正確に演算できなくなる。 Furthermore, in a circuit that detects current by amplifying the voltage of the current detection resistor using a differential amplifier, an offset of the differential amplifier causes an error in detecting the current. When an offset occurs in the differential amplifier, the influence of detection error on a minute current increases. For example, the differential amplifier outputs an offset voltage in a state where no current flows, that is, in a state where the voltage of the current detection resistor is 0 V, and it is determined that a current corresponding to the offset voltage is flowing. The error in current detection due to the offset voltage is accumulated by calculating the remaining capacity. This is because it is detected that a current flows in a state where no current flows, and this current is integrated to calculate a remaining capacity. In particular, the hybrid car is not used in a state where a large current always flows, and since the time period during which the battery current does not flow is long, a characteristic for accurately detecting the current without a current flowing is required. The current flows through the battery when accelerating the vehicle by supplying power from the battery to the motor and accelerating with the motor, when charging the battery with regenerative braking when decelerating the vehicle, and the remaining capacity of the battery Is smaller than the set value when the generator is driven by the engine for charging. For this reason, the time slot | zone when a battery is not charged / discharged becomes longer than the time when a battery is charged / discharged. Therefore, if the battery current cannot be accurately detected in this state, the remaining capacity cannot be calculated accurately.
この弊害を避けるために、電流検出回路のオフセットを補正する回路は開発されている（特許文献２参照）。特許文献２の公報は、電流が流れないことを検出して、差動アンプのオフセットを補正する。ただ、この回路は電池の電流が流れる状態でオフセットを補正できない欠点がある。車両は、走行状態にあっては電池の電流が流れないタイミングを特定できない。ドライバーがアクセルやブレーキを踏む状態から電池が充放電されるからである。このため、電流が流れない状態でオフセットを補正する回路は、たとえばイグニッションスイッチをオンに切り換えた直後であって、車両を走行させる前にオフセットを補正する必要がある。この状態でオフセット補正はできるが、オフセット電圧は時間が経過し、あるいは温度によって変動する。このため、特定のタイミングに限ってオフセットを補正する回路は、つねに変動するオフセットを正確に補正できない欠点がある。
In order to avoid this problem, a circuit for correcting the offset of the current detection circuit has been developed (see Patent Document 2). The gazette of
本発明の第２の目的は、さらにこの欠点を解消するものであって、電流が流れる状態においても差動アンプのオフセットを補正でき、しかも電流を検出しながらオフセット補正をして、オフセットによる誤差を極減して、常に高精度に電流を検出できる電流検出回路を提供することにある。 The second object of the present invention is to further eliminate this drawback, and it is possible to correct the offset of the differential amplifier even in a state where a current flows. An object of the present invention is to provide a current detection circuit that can detect current with high accuracy at all times.
本発明の請求項１の電流検出回路は、互いに直列に接続してなる第１の電流検出抵抗１Ａ及び第２の電流検出抵抗１Ｂと、第１の電流検出抵抗１Ａの電圧を増幅する第１の差動アンプ２Ａと、この第１の差動アンプ２Ａと逆位相で第２の電流検出抵抗１Ｂの電圧を増幅する第２の差動アンプ２Ｂと、第１の差動アンプ２Ａの出力電圧と第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧の加算回路４と、第１の差動アンプ２Ａ及び第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧と加算回路４の出力電圧から電池２０の電流を検出する検出回路３とを備える。
The current detection circuit according to
本発明の請求項２の電流検出回路は、加算回路４が、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力側に両端を接続している直列抵抗で、この直列抵抗の中間接続点を出力端子６としている。
In a current detection circuit according to a second aspect of the present invention, the adder circuit 4 is a series resistor having both ends connected to the output sides of the first
本発明の請求項３の電流検出回路は、検出回路３が、第１の差動アンプ２Ａ及び第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧と、加算回路４の出力電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ８と、このＡ／Ｄコンバータ８でデジタル信号に変換されたデジタル信号から電流を演算する演算処理回路９とを備える。
According to a third aspect of the current detection circuit of the present invention, the
本発明の請求項４の電流検出回路は、演算処理回路９が、加算回路４の出力電圧から第１の差動アンプ２Ａまたは第２の差動アンプ２Ｂの入力側の断線を判定する。さらに、本発明の請求項５の電流検出回路は、演算処理回路９が第１の差動アンプ２Ａまたは第２の差動アンプ２Ｂの入力側の断線を判定した場合、演算処理回路９が、断線していない方の差動アンプ２の出力電圧に基づいて電流を演算する。
In the current detection circuit according to claim 4 of the present invention, the
本発明の請求項６の電流検出回路は、第１の差動アンプ２Ａの入力側に接続されて第１の差動アンプ２Ａの入力電圧を設定電圧とする第１の入力スイッチ１１Ａと、第２の差動アンプ２Ｂの入力側に接続されて第２の差動アンプ２Ｂの入力電圧を設定電圧とする第２の入力スイッチ１１Ｂとを備える。この電流検出回路は、検出回路３が、第１の入力スイッチ１１Ａで第１の差動アンプ２Ａの入力電圧を設定電圧として第１の差動アンプ２Ａのオフセット電圧を検出すると共に、第２の入力スイッチ１１Ｂで第２の差動アンプ２Ｂの入力電圧を設定電圧として第２の差動アンプ２Ｂのオフセット電圧を検出する。
The current detection circuit according to
さらに、本発明の請求項７の電流検出回路は、入力スイッチ１１でもって差動アンプ２に入力する設定電圧を０Ｖとする。
In the current detection circuit according to the seventh aspect of the present invention, the set voltage input to the
本発明の電流検出回路は、簡単な回路構成としながら、電流検出線の断線による故障を検出できる特徴がある。とくに、本発明の電流検出回路は、電流が流れる状態においてもすべての電流検出線の断線を検出できる特徴がある。それは、本発明の電流検出回路が、電流検出抵抗の電圧を第１の差動アンプと第２の差動アンプとで逆位相に増幅して、これを加算回路で加算することから、電流検出線が断線して片方の差動アンプに電圧が入力されなくなると、加算回路の出力電圧が０Ｖにならないからである。すなわち、本発明の電流検出回路は、加算回路の出力電圧が０Ｖであるかどうかで電流検出線の断線を判定できる。また、加算回路の出力電圧が０Ｖとならず、電流検出線が断線する状態にあっては、第１の差動アンプと第２の差動アンプの一方又は両方の出力電圧から電流を検出することができる。 The current detection circuit of the present invention has a feature that can detect a failure due to disconnection of a current detection line while having a simple circuit configuration. In particular, the current detection circuit of the present invention is characterized in that it can detect disconnection of all current detection lines even in a state where current flows. This is because the current detection circuit of the present invention amplifies the voltage of the current detection resistor in the opposite phase by the first differential amplifier and the second differential amplifier, and adds this by the adder circuit. This is because the output voltage of the adder circuit does not become 0V when the line is disconnected and no voltage is input to one of the differential amplifiers. That is, the current detection circuit of the present invention can determine the disconnection of the current detection line depending on whether the output voltage of the adder circuit is 0V. In addition, when the output voltage of the adder circuit is not 0 V and the current detection line is disconnected, the current is detected from the output voltage of one or both of the first differential amplifier and the second differential amplifier. be able to.
また、本発明の請求項５の電流検出回路は、電流が流れる状態において差動アンプのオフセットを補正でき、しかも電流を検出しながらオフセット補正をして、オフセットによる誤差を解消して常に高い精度で電流を検出できる特徴がある。それは、差動アンプの入力側に接続している入力スイッチで差動アンプに設定電圧、好ましくは０Ｖを入力して、オフセット電圧を検出できるからである。とくに、本発明の電流検出回路は、第１の差動アンプと第２の差動アンプを有することから、一方の差動アンプのオフセット電圧を検出する状態で他方の差動アンプで電流を検出できるので、電流を検出しながらオフセット電圧を検出して、差動アンプのオフセットを補正できる特徴がある。
Further, the current detection circuit according to
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電流検出回路を例示するものであって、本発明は電流検出回路を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following embodiments exemplify a current detection circuit for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the current detection circuit as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図１ないし図３は、車両用の電源装置、とくにハイブリッドカーに搭載される電源装置に使用される電流検出回路を示す。この電流検出回路は、車両を走行させるモータ２２に電力を供給して放電され、また回生制動やエンジンで駆動される発電機２３で充電される電池２０の充電電流と放電電流を検出する。ただし、本発明は、電流検出回路を車両用の電源装置に使用されるものには特定しない。電流を高い信頼性で検出するすべての回路に使用できるからである。
1 to 3 show a current detection circuit used in a power supply device for a vehicle, particularly a power supply device mounted on a hybrid car. This current detection circuit detects the charging current and discharging current of the
図１と図２の電流検出回路は、互いに直列に接続してなる第１の電流検出抵抗１Ａ及び第２の電流検出抵抗１Ｂと、第１の電流検出抵抗１Ａの電圧を増幅する第１の差動アンプ２Ａと、第２の電流検出抵抗１Ｂの電圧を増幅する第２の差動アンプ２Ｂと、第１の差動アンプ２Ａの出力電圧と、第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧と、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの差電圧から電池２０の電流を検出する検出回路３とを備える。図の電流検出回路は、電池２０の充放電の電流を検出するので、電流検出抵抗１を電池２０と直列に接続している。
The current detection circuit shown in FIGS. 1 and 2 includes a first
第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂは、同じ電気抵抗としている。ただし、本発明の電流検出回路は、第１の電流検出抵抗と第２の電流検出抵抗を、必ずしも同じ電気抵抗とする必要はない。それは、電流検出抵抗の電圧を増幅する差動アンプの増幅率でもって、電流検出抵抗に同じ電流が流れる状態で、差動アンプの出力電圧を同じ電圧にできるからである。たとえば、第１の電流検出抵抗の電気抵抗を他方の第２の電流検出抵抗の１／２とし、第１の差動アンプの増幅率を第２の差動アンプの増幅率の２倍として、差動アンプの出力電圧を同じにできる。したがって、第１の電流検出抵抗と第２の電流検出抵抗は、差動アンプの増幅率によって、第１の差動アンプと第２の差動アンプの出力電圧が同じ電圧となる電気抵抗に設定される。ただ、第１の差動アンプと第２の差動アンプは、好ましくは同じ増幅率とするので、第１の電流検出抵抗と第２の電流検出抵抗は同じ電気抵抗とする。
The first
図３の電流検出回路は、ひとつの電流検出抵抗１に、互いに逆位相に電圧を増幅するように第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの入力側を電流検出線１０で接続している。この回路は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂに、同じ電圧が入力される。したがって、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの増幅率は同じとする。
In the current detection circuit of FIG. 3, the
ただ、図３の回路においても、第１の差動アンプと第２の差動アンプの増幅率は、必ずしも同じには設定されない。それは、加算回路４の直列抵抗の電気抵抗でもって、加算回路４の出力電圧を調整できるからである。２個の抵抗器５の直列抵抗からなる加算回路４は、好ましくは同じ電気抵抗の２個の抵抗器５を直列に接続する。この回路にあっては、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの増幅率を同じにして、正常な状態における加算回路４の出力電圧を０Ｖにできる。しかしながら、加算回路を構成する２個の抵抗器の電気抵抗を同じとせず、一方の抵抗器の電気抵抗を他方の抵抗器の２倍とすれば、２倍の電気抵抗の抵抗器に接続される差動アンプの増幅率を２倍として、正常時に加算回路の出力電圧を０Ｖにできる。したがって、ひとつの電流検出抵抗の電圧を互いに逆位相で増幅する第１の差動アンプと第２の差動アンプにおいても、増幅率は必ずしも同じには設定しない。正常な状態で加算回路の出力電圧が０Ｖとなるように設定する。また、図１と図２の回路においても、第１の差動アンプと第２の差動アンプの出力電圧が同じ出力電圧となるように、第１の電流検出抵抗と第２の電流検出抵抗の電気抵抗と、第１の差動アンプ及び第２の差動アンプの増幅率を特定しない。この回路においても、正常な状態、すなわち電流検出線が断線しない状態であって、第１の差動アンプと第２の差動アンプに正常に電流検出抵抗の電圧が入力される状態において、加算回路の出力電圧が０Ｖとなるように設定される。
However, also in the circuit of FIG. 3, the amplification factors of the first differential amplifier and the second differential amplifier are not necessarily set to be the same. This is because the output voltage of the adder circuit 4 can be adjusted by the electric resistance of the series resistor of the adder circuit 4. The adder circuit 4 composed of series resistors of two
電流検出抵抗１は、電池２０に流れる電流で電圧が発生する。電流検出抵抗１の両端に発生する電圧は、電気抵抗（Ｒ）と電流（Ｉ）の積に比例する。したがって、電気抵抗を大きくして電圧を高くできる。ただ、電流検出抵抗１に発生する電圧は、電池２０の出力電圧を低下させて無駄に電力を消費する。電流検出抵抗１の無駄な電力消費を少なくするために、電気抵抗はできる限り小さく設定される。
The
たとえば、２００Ａの充放電電流を検出する車両用の電源装置において、電流検出抵抗１の電気抵抗を０．０２ｍΩに設定して、２００Ａにおける電流検出抵抗１の電圧が４ｍＶとなる。この電流検出抵抗１は、２００Ａの電流が流れる状態で、電池２０の出力電圧を４ｍＶ低下して、８００ｍＷの電力を消費する。このように、電流検出回路は、電流検出抵抗１の電気抵抗を小さく設定して、電流を検出するために設けている電流検出抵抗１の無駄な電力消費と電圧降下を小さくしている。したがって、電流検出抵抗１は、その用途、とくに、検出する最大電流によって電気抵抗を最適値に設定するが、小さい電気抵抗に設定して電圧降下と無駄な電力消費を少なくする。たとえば、車両用の電源装置にあっては、電流検出抵抗１の電気抵抗は、最大電流における電圧降下が数ｍＶ〜数十ｍＶとなる電気抵抗に設定される。車両用の電源装置以外の用途に使用する電流検出回路においても、好ましくは、電流検出抵抗の電気抵抗は、最大電流を検出する状態で電圧が数ｍＶ〜数Ｖとなる抵抗値に設定される。
For example, in a vehicle power supply device that detects a charging / discharging current of 200 A, the electric resistance of the
とくに、図に示すように、第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂを直列に接続する回路にあっては、電流検出抵抗１の電気抵抗が２倍となるので、その電気抵抗を小さくして、差動アンプ２の増幅率を高くする。
In particular, as shown in the figure, in the circuit in which the first
第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂは、電流検出抵抗１の電圧を増幅して、検出回路３に入力する。最大検出電流において、電流検出抵抗１の電圧が４ｍＶである電流検出回路は、差動アンプ２の増幅率を２０００倍として、最大電流を検出する状態における差動アンプ２の出力電圧を８Ｖにできる。差動アンプ２の増幅率は、電流検出抵抗１の電圧と、検出回路３に入力する電圧で特定される。好ましくは、差動アンプ２の増幅率は、最大電流を検出する状態で、検出回路３の入力電圧を２．５Ｖ〜１０Ｖとする増幅率に設定される。差動アンプ２の増幅率は、出力電圧を入力側に逆位相で入力している負帰還量で調整される。
The first
第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂは同じ増幅率として、第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂの電圧を逆位相で入力している。第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂは、電流検出抵抗１の電圧を逆位相で増幅して出力するが、必ずしも入力側に逆位相の電圧を入力する必要はない。それは、差動アンプの出力側に位相反転回路を接続して逆位相にできるからである。
The first
加算回路４は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力側に接続している、同じ電気抵抗の抵抗器５からなる直列抵抗で構成される。直列抵抗は、両端を第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力側に接続して、中間接続点を出力端子６としている。この加算回路４は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力を加算して出力端子６に出力する。したがって、同じ電圧で逆位相の電圧が入力されると、加算回路４の出力電圧は常に０Ｖとなる。加算回路４の抵抗器５は、好ましくは同じ電気抵抗とするが、前述したように必ずしも同じ電気抵抗とする必要はない。
The adder circuit 4 is configured by a series
第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂは、電流検出線１０を介して入力側を電流検出抵抗１に接続している。図１と図２の電流検出回路は、第１の差動アンプ２Ａのプラス入力端子を、第１の電流検出抵抗１Ａの電池２０側に接続して、マイナス入力端子を、第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂの中間接続点に接続している。第２の差動アンプ２Ｂは、プラス入力端子を、第２の電流検出抵抗１Ｂの負荷側に接続して、マイナス側入力端子を、第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂの中間接続点に接続している。
The first
図３の電流検出回路は、第１の差動アンプ２Ａのプラス入力端子を、電流検出抵抗１の電池２０側に接続して、マイナス入力端子を電流検出抵抗１の負荷側に接続している。第２の差動アンプ２Ｂは、プラス入力端子を電流検出抵抗１の負荷側に接続して、マイナス側入力端子を電流検出抵抗１の電池２０側に接続している。
In the current detection circuit of FIG. 3, the positive input terminal of the first
図１と図２の電流検出回路で、矢印で示す方向に、電池２０に充電電流（Ｉ）が流れると、第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂには、図において電池２０側をプラス、インバータ２１からなる負荷側をマイナスとする電圧が発生する。このため、第１の差動アンプ２Ａにはプラス入力端子にプラス電圧が入力され、第２の差動アンプ２Ｂはプラス入力端子にマイナス電圧が入力される。したがって、第１の差動アンプ２Ａはプラスの電圧を出力し、第２の差動アンプ２Ｂはマイナスの電圧を出力する。第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂを同じ電気抵抗（Ｒ）とする回路においては、第１の電流検出抵抗１Ａと第２の電流検出抵抗１Ｂの電圧が同じとなる。したがって、この回路は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂに同じ電圧で逆位相の電圧が入力される。
When the charging current (I) flows in the
図３の電流検出回路は、矢印で示す方向に充電電流（Ｉ）が流れると、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂに逆位相で同じ電圧が入力される。このため、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂは、同じ電圧をプラス電圧とマイナス電圧として出力する。
In the current detection circuit of FIG. 3, when the charging current (I) flows in the direction indicated by the arrow, the same voltage is input in the opposite phase to the first
したがって、図１ないし図３の電流検出回路は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力を加算回路４で加算すると、その電圧差は０Ｖとなる。すなわち、加算回路４の出力端子６の電圧は０Ｖとなる。第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧は、電流の大きさによって変動する。第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力を互いに逆位相で同じ出力電圧とする回路は、電流が変動して第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂに入力される電圧が変動しても、その出力電圧は常に同じ電圧となる。したがって、図１ないし図３の電流検出回路は、回路が正常に動作するかぎり、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂから出力される電圧は同じ電圧で逆位相となるので、加算回路４から出力される電圧値は常に０Ｖとなる。
Accordingly, in the current detection circuits of FIGS. 1 to 3, when the outputs of the first
図１と図３の回路において、いずれか一方の差動アンプ２の入力側に接続している電流検出線１０が断線して、一方の差動アンプ２に電流検出抵抗１の電圧が入力されなくなると、加算回路４の出力電圧が０Ｖとならなくなる。したがって、この状態では、出力電圧が０Ｖとなる差動アンプ側を故障と判定して、出力電圧が０Ｖとならない差動アンプの出力電圧から電流を検出する。
1 and 3, the
図２の電流検出回路も、いずれかの電流検出線１０が断線すると、加算回路４の出力電圧が０Ｖとならない。したがって、加算回路４の出力電圧が０Ｖとならないことを検出して、電流検出線１０の断線を判定できる。電流検出線１０の断線を検出する状態では、表１に示すように、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧が変化する。
In the current detection circuit of FIG. 2 also, if any
図２の電流検出回路では、いずれかの電流検出線１０が断線すると、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂのいずれかに正常な電圧が入力されなくなる。図２において、Ａで示す電流検出線１０が断線すると、第２の差動アンプ２Ｂには電圧が入力されなくなるので、第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧は０Ｖとなる。第１の差動アンプ２Ａは正常に電流検出抵抗１の電圧が入力されるので、このアンプの出力電圧は、第１の電流検出抵抗１Ａの電圧（ＲＩ）と増幅率（Ａ）の積の電圧（ＲＩＡ）となる。したがって、この状態で、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの電圧が加算回路４に入力されて、加算回路４の出力電圧は（ＲＩＡ／２）となる。検出回路３は、加算回路４の出力電圧が０Ｖでないことから、いずれかの電流検出線１０が断線したと判定する。さらに、検出回路３は、第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧が０Ｖとなることから、Ａで示す電流検出線１０の断線と判定し、正常な電圧を出力する第１の差動アンプ２Ａの出力電圧（ＲＩＡ）から電流を検出する。
In the current detection circuit of FIG. 2, when any
また、図において、Ｂで示す電流検出線１０が断線すると、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂには、第２の電流検出抵抗１の負荷側の電圧が入力されるので、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧は等しくなり、第２の電流検出抵抗１Ｂの電圧（−ＲＩ）と増幅率（Ａ）の積の電圧（−ＲＩＡ）となる。この状態で、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの電圧が加算回路４に入力されて、加算回路４の出力電圧は（−ＲＩＡ）となる。検出回路３は、加算回路４の出力電圧が０Ｖでないことから、いずれかの電流検出線１０が断線したことを判定する。さらに、検出回路３は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧が等しくなることから、Ｂで示す電流検出線１０の断線と判定し、第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧（−ＲＩＡ）から電流を検出する。
In the figure, when the
さらにまた、図において、Ｅで示す電流検出線１０が断線すると、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧は、表１に示すようになる。検出回路３は、加算回路４の出力電圧が０Ｖでないことから、いずれかの電流検出線１０が断線したことを判定する。さらに、検出回路３は、第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧が０Ｖでなく、かつ、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧が等しくないことから、Ｅで示す電流検出線１０の断線と判定し、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧の和から電流を検出する。
Furthermore, in the figure, when the
検出回路３は、第１の差動アンプ２Ａ及び第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧と、加算回路４の出力電圧を順番に切り換えて出力するマルチプレクサ７と、マルチプレクサ７から出力される出力電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ８と、このＡ／Ｄコンバータ８でデジタル信号に変換されたデジタル信号から電流を演算する演算処理回路９とを備える。演算処理回路９は、加算回路４の出力電圧をデジタル信号に変換した信号から電流検出線１０の断線を検出する。演算処理回路９は、加算回路４の出力電圧を変換したデジタル信号が０Ｖであると、電流検出線１０が断線していないと判定し、この信号が０Ｖでないと電流検出線１０の断線と判定する。
The
また、演算処理回路９は、第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧をデジタル信号に変換した信号から電流を演算する。第１の差動アンプ２Ａと第２の差動アンプ２Ｂの出力電圧は、電流検出抵抗１の電気抵抗（Ｒ）と電流（Ｉ）と差動アンプ２の増幅率（Ａ）の積となる。演算処理回路９は、電流検出抵抗１の電気抵抗（Ｒ）と差動アンプ２の増幅率（Ａ）をメモリ（図示せず）に記憶しており、メモリに記憶される電気抵抗（Ｒ）と増幅率（Ａ）から入力電圧に基づいて電流を演算する。
The
さらに、図１ないし図３の電流検出回路は、第１の差動アンプ２Ａの入力側に接続されて第１の差動アンプ２Ａの入力電圧を設定電圧とする第１の入力スイッチ１１Ａと、第２の差動アンプ２Ｂの入力側に接続されて第２の差動アンプ２Ｂの入力電圧を設定電圧とする第２の入力スイッチ１１Ｂとを備える。入力スイッチ１１は、電流検出線１０と直列に接続されて電流検出抵抗１からの入力を遮断する直列スイッチ１１ａと、差動アンプ２のプラス側とマイナス側の入力端子の間に接続されて入力をショートする並列スイッチ１１ｂからなる。この入力スイッチ１１は、直列スイッチ１１ａをオフとし、並列スイッチ１１ｂをオンに切り換えて、差動アンプ２の入力をショートして入力電圧を、設定電圧の０Ｖとする。この状態で、差動アンプ２から出力されるオフセット電圧を検出して差動アンプ２のオフセットを補正する。入力スイッチ１１は、検出回路３に制御される。
Further, the current detection circuit of FIGS. 1 to 3 is connected to the input side of the first
検出回路３は、差動アンプ２のオフセット補正をしない通常の状態において、直列スイッチ１１ａをオン、並列スイッチ１１ｂをオフに保持する。差動アンプ２のオフセット補正するときは、直列スイッチ１１ａをオフ、並列スイッチ２２ｂをオンに切り換える。検出回路３は、片方の差動アンプ２のオフセット補正をするときに、他方の差動アンプ２はオフセット補正をしないで、電流を検出する。このため、常に電流を検出しながら、一方の差動アンプ２のオフセット補正ができる。
The
図の電流検出回路は、差動アンプ２のオフセット補正をするために、入力スイッチ１１でもって差動アンプ２に入力する設定電圧を０Ｖとしているが、設定電圧は必ずしも０Ｖとする必要はない。基準電圧を入力してオフセット補正することもできるからである。
In the current detection circuit shown in the figure, the set voltage input to the
１…電流検出抵抗 １Ａ…第１の電流検出抵抗
１Ｂ…第２の電流検出抵抗
２…差動アンプ ２Ａ…第１の差動アンプ
２Ｂ…第２の差動アンプ
３…検出回路
４…加算回路
５…抵抗器
６…出力端子
７…マルチプレクサ
８…Ａ／Ｄコンバータ
９…演算処理回路
１０…電流検出線
１１…入力スイッチ １１Ａ…第１の入力スイッチ
１１Ｂ…第２の入力スイッチ
１１ａ…直列スイッチ
１１ｂ…並列スイッチ
２０…電池
２１…インバータ
２２…モータ
２３…発電機
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
2B ... 2nd
11B ... Second input switch
11a ... Series switch
11b ...
Claims (7)
え、
検出回路(3)が、第１の入力スイッチ(11A)で第１の差動アンプ(2A)の入力電圧を設定電圧として第１の差動アンプ(2A)のオフセット電圧を検出すると共に、第２の入力スイッチ(11B)で第２の差動アンプ(2B)の入力電圧を設定電圧として第２の差動アンプ(2B)のオフセット電圧を検出する請求項１に記載される電流検出回路。 A first input switch (11A) connected to the input side of the first differential amplifier (2A) and having an input voltage of the first differential amplifier (2A) as a set voltage; and the second differential A second input switch (11B) connected to the input side of the amplifier (2B) and having the input voltage of the second differential amplifier (2B) as a set voltage;
The detection circuit (3) detects the offset voltage of the first differential amplifier (2A) with the input voltage of the first differential amplifier (2A) as the set voltage by the first input switch (11A), and The current detection circuit according to claim 1, wherein the offset voltage of the second differential amplifier (2B) is detected by the two input switches (11B) using the input voltage of the second differential amplifier (2B) as a set voltage.
7. The current detection circuit according to claim 6, wherein a set voltage input to the differential amplifier (2) by the input switch (11) is set to 0V.
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