CN110431427A - 电流检测器 - Google Patents

Abstract

为了使用分流电阻器高精度地检测变动的电流，电流检测器具备用于检测对检测电流的分流电阻器(2)的因温度而产生的电阻的变化进行校正的温度的温度传感器(3)，温度传感器(3)具备将由异种金属线形成的一对温度检测线(12)在前端的测定点(13)处连接的热电偶，将热电偶的测定点(13)电连接于分流电阻器(2)。

Description

电流检测器

技术领域

本发明涉及一种主要检测大电流的电流检测器，特别是涉及一种最适于检测对用于向车辆用的行驶电动机供给电力的行驶用的电池进行充放电的电流的电流检测器。

背景技术

关于搭载于混合动力汽车、电动汽车而被用于向行驶电动机供给电力的电源的电池，提高电流的检测精度从而根据检测出的电流值准确地运算剩余容量尤为重要。是因为要控制充放电的电流以使电池的剩余容量处于设定范围、从而对电池进行保护。如果无法准确地检测剩余容量，则无法准确地检测电池的过充电和过放电，从而不仅使电池显著地劣化，还无法确保足够的安全性。由于通过对充放电的电流进行累计来运算电池的剩余容量，因此为了要准确地检测剩余容量，必须提高电流的检测精度。与电池串联地连接分流电阻器，根据分流电阻器的电压降来运算电池的电流。是因为分流电阻器的电压降同分流电阻器的电阻与电流之积成比例地变大。

由于分流电阻器的电阻因温度而变化，因此要检测分流电阻器的温度并基于检测出的温度来校正电阻，由此能够提高电流的检测精度。为了实现这一技术，开发出一种在分流电阻器上以热耦合状态配置温度传感器的电流检测器。(参照专利文献1)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-174555号公报

发明内容

发明要解决的问题

关于检测分流电阻器的温度的以往的电流检测器，在设置于分流电阻器的中央部的电阻部隔着绝缘片来以热耦合状态配置温度传感器。关于该构造的电流检测器，由于分流电阻器的热能经由绝缘片被传导至温度传感器，因此分流电阻器的温度检测产生时间延迟。无法迅速而无时间延迟地检测分流电阻器的温度变化的温度传感器无法准确地校正分流电阻器的电阻的变化。特别是在电流大幅度地变动而使得温度变化剧烈的分流电阻器中，无法基于温度来准确地校正电阻。由于分流电阻器的电阻的误差成为检测的电流值的误差，因此检测温度的时间延迟使检测的电流值的精度降低。

本发明是为了解决以往的上述缺点而开发的。本发明的重要目的在于提供一种能够使用分流电阻器来以极高的精度检测电流的电流检测器。

用于解决问题的方案及发明的效果

本发明的某个方式的电流检测器具备分流电阻器和温度传感器，该温度传感器检测用于对分流电阻器的因温度而产生的电阻的变化进行校正的校正温度。温度传感器包括形成热电偶的一对温度检测线，设置于一对温度检测线的顶端的测定点以与分流电阻器电连接且热连接的状态被固定于分流电阻器。

上述的电流检测器具有能够使用分流电阻器来以极高的精度检测电流的特征。特别是具有能够无时间延迟而以极高的精度检测剧烈地变动的电流的特征。这是因为，上述的电流检测器除了通过能够减小热容量的热电偶来检测作为电流检测电阻器的分流电阻器的温度之外，还使该热电偶的测定点不经由绝缘片等而与分流电阻器电连接地与分流电阻器热耦合。热电偶是将由异种金属线形成的一对温度检测线在顶点的测定点处进行电连接而成的，且将测定点设为金属，因此能够通过焊接等方法将测定点可靠地电连接于金属的分流电阻器的表面。被直接电连接于分流电阻器的表面的热电偶具有如下特征：测定点与分流电阻器之间的热阻和热容量极小，迅速而无时间延迟地将分流电阻器的温度传导至测定点，从而能够以极高的精度来检测分流电阻器的变动的温度。

图3示出对分流电阻器通电从而温度变化的状态。在该图中，曲线A表示电流变化的状态，曲线B表示本发明的温度检测器检测温度的特性，曲线C表示隔着绝缘片配置的热敏电阻的检测温度。如该图所示，在电流大幅度地变动从而分流电阻器的温度急剧地变化的状态下，本发明的温度检测器具有与热敏电阻相比能够无时间延迟地准确地检测变化的温度的特征。是因为顶端的测定点不经由绝缘片而与分流电阻器直接地电连接、从而以极小的热阻和热容量与分流电阻器的表面热耦合。因此，由于分流电阻器的电阻会因温度上升而变高，所以具有能够始终准确地校正温度变化的分流电阻器的电阻、从而能够以极高的精度检测电流值的特征。

本发明的某个方式的电流检测器也可以设为如下结构：还具备引线，该引线用于检测分流电阻器的电压降。所述一对温度检测线被固定于分流电阻器的一个端部，引线被固定于分流电阻器的另一个端部，将一对温度检测线中的一个温度检测线和引线设为检测分流电阻器的电压降的一对电压检测线。根据该结构，能够将温度检测线中的一个温度检测线兼用作电压检测线，因此具有能够简化从分流电阻器连接到温度检测电路和电流检测电路的布线的特征。温度检测电路和电流检测电路毫无例外地被安装于相同的电路基板，因此对于该电流检测器而言，减少了将分流电阻器与电路基板进行连接的引线，从而能够简化布线。

关于本发明的某个方式的电流检测器，能够在设置于两端的端子部之间设置电阻部来作为分流电阻器，热电偶的测定点连接于分流电阻器的一个端子部，一个电压检测线连接于另一个端子部，另外，能够将一个温度检测线和电压检测线设为铜线。

上述的电流检测器具有能够准确地检测电阻部的电压降并且能够简化分流电阻器、温度检测电路以及电流检测电路之间的布线的特征。这是因为，通过将热电偶的测定点与端子部连接，电流检测电路能够检测电阻部的两端的电压。

关于本发明的某个方式的电流检测器，能够通过焊接、压焊、铆接结构、利用导电性粘接剂的粘接、螺丝固定中的任一种方式将热电偶的测定点电连接于分流电阻器。

关于本发明的某个方式的电流检测器，能够将分流电阻器设为与用于向车辆的行驶电动机供给电力的行驶用的电池串联连接来检测行驶用的电池的充放电电流的元件。该电流检测器具有能够高精度地检测行驶用的电池的电流从而能够准确地运算剩余容量的特征。关于车辆用的行驶用的电池，由电流检测器检测对电池进行充放电的电流，对检测出的电流值进行累计来运算剩余容量，控制充放电的电流以使剩余容量处于设定范围，从而防止电池的过充电和过放电。在该用途中，提高电池的电流检测精度是极为重要的。这是因为，如果电流的检测存在误差，则需要将容许电池的充放电的剩余容量的设定范围限制得窄，以防止电池的过充电和过放电，因此产生随着电流的检测误差增加而实质能够充放电的电池容量被限制得小的弊端。当电流的检测精度高时，能够将能够对电池进行充放电的剩余容量的设定范围设定得大，因此具有实际能够对电池进行充放电的容量变大、从而能够防止电池的过充电和过放电且能够增大能够对电池进行充放电的容量的特征。

关于本发明的某个方式的电流检测器，设置电流检测电路，该电流检测电路检测分流电阻器的电压降，来运算流过分流电阻器的电流值，电流检测电路基于温度传感器的检测温度来校正分流电阻器的电阻，根据在分流电阻器的两端产生的电压降来运算电流值。

附图说明

图1是示出本发明的电流检测器的一例的框图。

图2是示出本发明的电流检测器的另一例的框图。

图3是示出本发明的电流检测器和以往的温度传感器对分流电阻器的温度进行检测的特性的曲线图。

具体实施方式

下面，基于附图来说明本发明的实施例。但是，下面示出的实施例用于例示用于将本发明的技术思想具体化的电流检测器，本发明并不将电流检测器特定为下面的电流检测器。

并且，在本说明书中，对“权利要求书”和“用于解决问题的方案及发明的效果”中示出的构件标注与实施例中示出的构件对应的编号，以易于理解权利要求书。但是，绝不是将权利要求书中示出的构件特定为实施例的构件。

图1和图2示出搭载于车辆而用于检测对行驶用的电池1进行充电或放电的电流的电流检测器。该电流检测器具备：分流电阻器2，其与电池1串联连接；温度传感器3，其检测用于对分流电阻器2的因温度而产生的电阻的变化进行校正的校正温度；以及温度检测电路4，其与温度传感器3连接，根据来自温度传感器3的输入信号来运算温度。该图中的电流检测器还具备电流检测电路5，该电流检测电路5检测分流电阻器2的电压降从而根据检测电压来运算电流值。温度检测电路4和电流检测电路5被安装于相同的电路基板6。

分流电阻器2包括设置于两端部的端子部2B和设置于端子部2B之间的电阻部2A。关于该分流电阻器2，将电阻部2A设为导电率比端子部2B的导电率低的金属板，并将电阻部2A的电阻设为固定的电阻值，从而确定分流电阻器的电阻，在电阻部2A的两端连接有低电阻的端子部2B。通过焊接、压焊等方法在作为电阻部2A的金属板的两端连接作为端子部2B的金属板，从而将该分流电阻器2设为使电阻部2A和端子部2B成为一体构造的一张金属板。在端子部2B的两面设置有连接用的贯通孔7。关于图1的分流电阻器2，在端子部2B连接引线8和温度检测线12及电压检测线14，关于图2的分流电阻器2，在端子部2B设置连接引线8的第一端子部2a以及连接温度检测线12和电压检测线14的第二端子部2b。

在分流电阻器2的端子部2B连接有引线8。引线8将分流电阻器2与电池1串联连接，并将电池1与电动机9及发电机10连接。在混合动力汽车中，经由分流电阻器2和引线8而将电池1与电动机9及发电机10连接，在电动汽车中，经由分流电阻器2和引线8而将电池1与电动机9及充电器(未图示)连接。电动机9及发电机10经由控制电路11而与电池1连接。在车辆的行驶状态下，控制电路11控制电动机9的放电电流和发电机10的充电电流以使电池的剩余容量处于设定范围。此外，在此，作为在搭载于车辆的电源装置中使用的电流传感器，例示了图1，但是分流电阻器无需一定如图1的电路图那样，能够配置于所需的电流测定路径。关于分流电阻，在图1中，同电动机与发电机的并联电路串联地连接分流电阻器，来检测流过电动机和发电机的电流，但是由于分流电阻器连接于电流测定路径来检测流过电路的电流，因此在电动车辆中，虽未图示，但是分流电阻器能够与电动机串联地连接来检测电动机的电流，能够与发电机串联地连接来检测发电机的电流，还能够与电池的负极侧或正极侧连接来检测流过电池的电流。

温度传感器3是将由异种金属线形成的一对细的温度检测线12在顶端的测定点13处连接的热电偶。关于热电偶，是利用塞贝克效应来检测温度的温度传感器3，将由异种金属线形成的一对温度检测线12在顶端的测定点13处进行电连接并将后端设为开路来检测由于热电动势而产生的电位差，从而检测温度。关于热电偶，能够将一对温度检测线的后端设为开路来检测开路电压、或者能够将温度检测线连接来检测在闭环(日语：閉ループ)中流动的电流，来检测测定点的温度。根据异种金属线的种类，参照JIS标准来决定作为温度传感器的热电偶的种类。JIS标准的符号(T)型的热电偶的+极为铜、-极为以铜和镍为主的合金(康铜)。由于该热电偶的+极为铜，因此该热电偶最适于将其+极兼用作电压检测用的引线。但是，本发明并不将热电偶特定为JIS标准(T)，例如也能够使用JIS标准的J、K等。

关于温度传感器的热电偶，将测定点13电连接于分流电阻器2的端子部2B，将一个温度检测线12兼用作电压检测线14。该热电偶将作为铜线的+极的温度检测线12兼用作电压检测线14，从而准确地检测分流电阻器2的电压。是因为两个电压检测线14连接于分流电阻器2的两端。将热电偶的测定点连接于电阻部的中央，能够提高温度的检测精度。是因为分流电阻器的中央的温度变得最高。图中的热电偶将测定点13连接于端子部2B的接近端子部2B与电阻部2A之间的边界的部分处，以使测定点接近分流电阻器的中央部。将测定点13连接于该位置的热电偶具有如下特征：能够准确地检测分流电阻器2的温度，且将温度检测线12兼用作电压检测线14从而也能够准确地检测电压。

分流电阻器的中央部的温度变得最高，那是因为在分流电阻器的两端的端子部连接引线从而产生的热被散出至引线。通过使热电偶的测定点的连接位置接近分流电阻器的中央部，能够更高精度地检测分流电阻器的温度，但是如果将热电偶的测定点连接于电阻部，则无法将温度检测线兼用作电压检测线来准确地检测分流电阻器两端的电压，因此优选的是将热电偶的测定点连接于端子部且接近电阻部的区域。由于端子部的电阻比电阻部的电阻小，因此无论测定点位于端子部的哪个位置，在分流电阻器的两端产生的电压检测的精度都不会显著降低。但是，将热电偶的测定点设为电阻部的端部且接近端子部的区域，也能够将温度检测线兼用作电压检测线。是因为随着接近端部，电阻部与端子部之间的电压差变小。

将热电偶的测定点13进行焊接来以理想的状态电连接于分流电阻器2。但是，将测定点13电连接于分流电阻器2的方法不特定为焊接。是因为能够通过除焊接以外的方法、例如压焊、铆接构造、利用导电性粘接剂的粘接、螺丝固定等方法来进行电连接。关于热电偶，将一对温度检测线12的顶端连接来作为测定点13，并将该测定点13连接于分流电阻器2，或者也能够将温度检测线12的顶端相互接近地连接于分流电阻器2，从而经由分流电阻器2进行连接来作为测定点13。

温度检测电路4根据作为温度传感器的热电偶的开路端的热电动势来运算测定点13的温度。是因为开路端的热电动势由热电偶的种类和温度来确定。由于热电偶的热电动势由温度检测线12的两端的温度来确定，因此温度检测电路4也安装检测热电偶的开路端的温度来作为基准温度的电路。由于基准温度不像分流电阻器那样温度因电流而变化，因此通过内置于温度检测电路内的热敏电阻、热电偶(未图示)来检测基准温度。此外，也能够不是通过内置于温度检测电路内的热敏电阻、热电偶来检测基准温度，而是利用晶体管的基极/发射极间电压、二极管的正向电压的值根据温度而改变来检测基准温度。在该结构的情况下，不需要在温度检测电路中内置热敏电阻、热电偶。温度检测电路4根据热电偶的开路端的热电动势和基准温度来运算测定点13的温度。

电流检测电路5根据在分流电阻器2的两端产生的电压来运算流过分流电阻器2的电流。该电流检测电路5基于由温度检测电路4检测出的分流电阻器2的校正温度来对电阻部2A的电阻进行校正，根据校正后的电阻和分流电阻器2的两端的电压降来检测电流。电流检测电路5具备以温度的函数的形式、或者以查找表的形式存储分流电阻器2的相对温度的电阻的存储器，电流检测电路5基于存储器中存储的函数、查找表，来根据分流电阻器的温度确定电阻，并根据确定出的电阻和在分流电阻器的两端产生的电压降来运算电流。电流检测电路5根据分流电阻器2的基于温度进行校正后的电阻(R)和在分流电阻器2产生的电压降(E)来通过下面的式子运算分流电阻器2的电流(I)。

I＝E/R

由电流检测电路5检测出的电流值被输出到用于运算电池的剩余容量的剩余容量运算电路15，另外，也被输出到检测过电流来切断电池的电流的保护电路(未图示)，并且还被输出到对电动机9、发电机10的电流进行控制的控制电路11。在图1的电流检测器中，在电路基板6上安装温度检测电路4、电流检测电路5以及剩余容量运算电路15。在车辆停止固定时间而电池1的电压稳定的情况下，剩余容量运算电路15也有时基于电池1的电压来运算剩余容量，但是在车辆行驶过程中，由于电池1的内阻和电流而产生电压降，因此难以基于电压来运算剩余容量。因此，在车辆行驶过程中，剩余容量运算电路15对从电流检测电路输入的充放电电流进行累计，来运算电池的剩余容量。剩余容量运算电路15将充电电流的累计值相加，另外减去放电电流的累计值，来运算电池的剩余容量。保护电路16当从电流检测电路输入的电流值超过最大设定电流时，通过断路器、熔断器等保护元件(未图示)来切断电流，从而对电池进行保护。控制电路11一边监视从电流检测电路输入的电流值，一边控制电动机9、发电机10的电流。

产业上的可利用性

本发明的电流检测器最适合被使用于通过分流电阻器来准确地检测如搭载于车辆的行驶用的电池的充放电电流那样大幅度地变动的电流的用途。

附图标记说明

1：电池；2：分流电阻器；2A：电阻部；2B：端子部；2a：第一端子部；2b：第二端子部；3：温度传感器(热电偶)；4：温度检测电路；5：电流检测电路；6：电路基板；7：贯通孔；8：引线；9：电动机；10：发电机；11：控制电路；12：温度检测线；13：测定点；14：电压检测线；15：剩余容量运算电路；16：保护电路。

Claims (7)

1.一种电流检测器，具备分流电阻器和温度传感器，所述温度传感器检测用于对所述分流电阻器的因温度而产生的电阻的变化进行校正的校正温度，所述电流检测器的特征在于，

所述温度传感器包括形成热电偶的一对温度检测线，设置于所述一对温度检测线的顶端的测定点以与所述分流电阻器电连接且热连接的状态被固定于所述分流电阻器。

2.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，

所述电流检测器还具备引线，所述引线用于检测所述分流电阻器的电压降，

所述一对温度检测线被固定于所述分流电阻器的一个端部，所述引线被固定于所述分流电阻器的另一个端部，

将所述一对温度检测线中的一个温度检测线和所述引线设为检测所述分流电阻器的电压降的一对电压检测线。

3.根据权利要求2所述的电流检测器，其特征在于，

所述分流电阻器包括设置于两端部的端子部和设置于所述端子部之间的电阻部，

所述热电偶的所述测定点连接于所述分流电阻器的一个端子部，一个电压检测线连接于所述分流电阻器的另一个端子部。

4.根据权利要求3所述的电流检测器，其特征在于，

将一个所述温度检测线和所述电压检测线设为铜线。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电流检测器，其特征在于，

所述热电偶的测定点通过焊接、压焊、铆接构造、利用导电性粘接剂的粘接、螺丝固定中的任一种方式被电连接于所述分流电阻器。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电流检测器，其特征在于，

所述分流电阻器是与用于向车辆的行驶电动机供给电力的行驶用的电池串联连接来检测所述电池的充放电电流的元件。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电流检测器，其特征在于，

所述电流检测器还具备电流检测电路，所述电流检测电路检测所述分流电阻器的电压降，来运算流过所述分流电阻器的电流值，

所述电流检测电路基于所述温度传感器的检测温度来校正所述分流电阻器的电阻，根据在分流电阻器的两端产生的电压降来运算电流值。