CN113678002A - 电流检测装置及供电控制装置 - Google Patents

电流检测装置及供电控制装置 Download PDF

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Abstract

一种电流检测装置，对流过供电控制装置的供电路径的电流进行检测，供电路径具备第一导体及第二导体，此外，电流检测装置具备：第一分流电阻及第二分流电阻，并联连接在第一导体及第二导体之间；电流检测电路，对流过第一分流电阻的电流进行检测；电流，经由第一分流电阻及第二分流电阻双方而从第一导体向第二导体流动；及运算电路。运算电路基于经由第一分流电阻及第二分流电阻双方而从第一导体向第二导体流动的电流与流过第一分流电阻的电流之间的相关关系及由电流检测电路检测出的电流，来计算流过供电路径的电流。

Description

电流检测装置及供电控制装置
技术领域
本公开涉及一种电流检测装置及供电控制装置。
本申请要求基于2019年4月26日提出申请的日本申请第2019-085995号的优先权，并引用上述日本申请中记载的全部记载内容。
背景技术
在车辆中搭载有对从蓄电池向负载的电力供给进行控制的供电控制装置。供电控制装置具备与供电路径连接的功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件，通过半导体开关元件的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制来进行供电控制。另外，供电控制装置具备对供电路径的电流进行检测的电流检测装置。电流检测电路具备与半导体开关元件串联连接的分流电阻，能够从分流电阻的两端电压检测供电路径的电流。
供电控制装置在分流电阻所产生的下降电压达到预定阈值以上的情况下，使半导体开关元件断开来保护自装置免受过电流的影响。另外，供电控制装置基于由电流检测电路检测出的电流值和通电时间来推定电线温度，在推定出的电线温度达到预定阈值以上的情况下，使半导体开关元件断开来保护电线。
现有技术文献
专利文献1：日本特表2017-122781号公报
发明内容
本方式涉及一种电流检测装置，对流过供电控制装置的供电路径的电流进行检测，上述供电路径具备第一导体及第二导体，上述电流检测装置还具备：第一分流电阻及第二分流电阻，并联连接在上述第一导体及上述第二导体之间；电流检测电路，对流过上述第一分流电阻的电流进行检测；及运算电路，上述运算电路基于经由上述第一分流电阻及上述第二分流电阻双方而从上述第一导体向上述第二导体流动的电流与流过上述第一分流电阻的电流之间的相关关系及由上述电流检测电路检测出的电流，来计算流过上述供电路径的电流。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的供电控制装置的构成例的电路框图。
图2是表示实施方式1涉及的电流检测装置的构成例的示意图。
图3是表示实施方式1涉及的电流检测装置的构成例的电路框图。
图4是表示实施方式2涉及的电流检测装置的构成例的示意图。
图5A是表示变形例涉及的电流检测装置的一部分的电路图。
图5B是表示变形例涉及的电流检测装置的一部分的电路图。
具体实施方式
[本公开要解决的课题]
当在车辆中搭载有较多的负载或者负载中消耗的电力增大时，存在流过供电路径的电流增大且分流电阻的发热也增大这样的技术问题。也可想到将多个分流电阻并联连接来使用以使分流电阻的温度不超过耐热温度，但需要对各个分流电阻设置电流检测电路，导致元件个数的增加、基板上的电路搭载面积的增加、运算处理的增加。
本公开的目的在于，提供一种针对并联连接的多个分流电阻仅设置一个电流检测电路就能够检测利用一个分流电阻无法检测的较大的电流的电流检测装置及供电控制装置。
[本公开的效果]
根据本公开，能够提供针对并联连接的多个分流电阻仅设置一个电流检测电路就能够检测利用一个分流电阻无法检测的较大的电流的电流检测装置及供电控制装置。
[本发明的实施方式的说明]
首先，列举出本公开的实施方式来进行说明。另外，也可以任意地组合以下记载的实施方式中的至少一部分。
(1)本方式涉及一种电流检测装置，对流过供电控制装置的供电路径的电流进行检测，上述供电路径具备第一导体及第二导体，上述电流检测装置还具备：第一分流电阻及第二分流电阻，并联连接在上述第一导体及上述第二导体之间；电流检测电路，对流过上述第一分流电阻的电流进行检测；及运算电路，上述运算电路基于经由上述第一分流电阻及上述第二分流电阻双方而从上述第一导体向上述第二导体流动的电流与流过上述第一分流电阻的电流之间的相关关系及由上述电流检测电路检测出的电流，来计算流过上述供电路径的电流。
根据本方式，流过构成供电路径的第一导体及第二导体的电流分流到第一分流电阻和第二分流电阻而流动。电流检测电路设置于第一分流电阻，对在第一分流电阻中流动的电流进行检测。电流检测电路未设置于第二分流电阻。
在第一分流电阻中流动的电流与在第二分流电阻中流动的电流在各自的电流路径的电阻值上存在差值的情况下偏流。运算电路基于流过供电路径的电流与流过第一分流电阻的电流之间的相关关系及第一分流电阻的电流来计算流过供电路径的电流。
另外，本方式中的分流电阻的数量不限于两个。
(2)优选构成为，与电流经由上述第二分流电阻而流过上述供电路径的第二路径相比，电流经由上述第一分流电阻而流过上述供电路径的第一路径的分流比较小。
(3)优选构成为，电流经由上述第一分流电阻而流过上述供电路径的第一路径的路径电阻比电流经由上述第二分流电阻而流过上述供电路径的第二路径的路径电阻大。
(4)优选构成为，电流经由上述第一分流电阻而流过上述供电路径的第一路径比电流经由上述第二分流电阻而流过上述供电路径的第二路径长。
根据本方式，流过供电控制装置的供电路径的电流分流到两个上述路径，在第一路径中流动的电流比流过第二路径的电流小。
在运算电路将分别在两个上述路径中流动的电流的比例设为50：50来计算流过上述供电路径的电流的情况下，流过该供电路径的电流以比较小的值来计算。
在运算电路在判定为流过供电路径的电流为预定阈值以上的情况下进行将切断供电路径的半导体开关元件控制成断开的处理的情况下，根据上述的方式，能够防止供电路径的误切断。
(5)优选构成为，上述第一分流电阻及上述第二分流电阻的距离为5mm以下。
根据本方式，由于第一分流电阻与第二分流电阻之间的距离为5mm以下，能够抑制流过第一分流电阻的电流与流过第二分流电阻的电流的偏流，运算电路能够更加高精度地计算流过供电路径的电流。
另外，第一分流电阻及第二分流电阻的电阻值例如为0.5mΩ以上且10mΩ以下，第一导体及第二导体的电阻值比第一分流电阻及第二分流电阻的电阻值小。
(6)本方式涉及一种供电控制装置，具备方式(1)～方式(5)中的任一个电流检测装置。
根据本方式，能够进行经由并联连接的第一及第二分流电阻而流过供电路径的较大的电流的供电控制。
[本公开的实施方式的说明]
以下参照附图来说明本公开的实施方式涉及的电流检测装置及供电控制装置的具体例。另外，本发明不限于这些示例而由权利要求书示出，意在包含括与权利要求书相等的意思及范围内的全部变更。
以下，针对本公开，基于表示其实施方式的附图来具体地进行说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1涉及的供电控制装置的构成例的电路框图。实施方式1的供电控制装置是对从未图示的车载蓄电池向负载A的电力供给进行控制的装置。供电控制装置具备：微型计算机(运算电路)1、驱动电路2、半导体开关元件3、分流电阻4、电流检测电路5及供电路径6。微型计算机1、分流电阻4及电流检测电路5构成本实施方式1涉及的电流检测装置101。
供电路径6是从车载蓄电池向负载A供给电力的导电体，且具备串联连接的第一导体61、第二导体62及第三导体63。第一导体61、第二导体62及第三导体63例如是平板状的导电体。第一导体61经由分流电阻4而与第二导体62连接。另外，第一导体61经由半导体开关元件3而与第三导体63连接。第三导体63连接于车载蓄电池的正端子，第二导体62连接于负载A的正端子。
半导体开关元件3例如是N沟道型功率MOSFET。半导体开关元件3的漏极连接于第三导体63，源极连接于第一导体61。也就是说，半导体开关元件3的漏极经由第三导体63而与车载蓄电池的正端子侧连接，源极经由第一导体61而与负载A的正端子连接。车载蓄电池的负端子和负载A的负端子接地。
在半导体开关元件3的栅极连接有驱动电路2。驱动电路2基于从微型计算机1提供的PWM信号而使半导体开关元件3接通或断开。
分流电阻4具备在第一导体61与第二导体62之间并联连接的第一分流电阻41及第二分流电阻42。具体地说，第一分流电阻41的一端连接于第一导体61，第一分流电阻41的另一端连接于第二导体62。相同地，第二分流电阻42的一端连接于第一导体61，第二分流电阻42的另一端连接于第二导体62。第一分流电阻41及第二分流电阻42例如为0.5mΩ以上且10mΩ以下。
电流检测电路5是通过对第一分流电阻41的两端电压进行检测而对流过该第一分流电阻41的电流进行检测的电路，并将与该电流相当的电压向微型计算机1输出。本实施方式1涉及的供电控制装置具备单数的电流检测电路5，该单数的电流检测电路5设置于第一分流电阻41侧。
对电流检测电路5的一例进行说明。电流检测电路5具备差动放大器51，构成反相放大电路。差动放大器51的非反相输入端子连接于第一分流电阻41的负端。差动放大器51的反相输入端子经由电阻器52而与第一分流电阻41的正端连接。差动放大器51的输出端子经由电阻器53而接地且连接于反相输入端子，进行负反馈。从差动放大器51的输出端子输出的电压与在供电路径6中流动的电流的值相当，并输入到微型计算机1。
图2是表示实施方式1涉及的电流检测装置101的构成例的示意图，图3是表示实施方式1涉及的电流检测装置101的构成例的电路框图。电流经由第一分流电阻41流过上述供电路径6的第一路径R1是比电流经由第二分流电阻42流过供电路径6的第二路径R2长的电路结构。换言之，第一路径R1是与第二路径R2相比电流的分流比更小的路径，电流Is1及电流Is2偏流。另外，第一路径R1的路径电阻也可以说比第二路径R2的路径电阻大。
第一路径R1大致上是将电流流入第一导体61的流入点61a、第一分流电阻41和电流从第二导体62流出的流出点62a连结的路径，如图3所示，该路径由第一导体61的电阻61b、第一分流电阻41、第二导体62的电阻62b表示。
第二路径R2大致上是将流入点61a、第二分流电阻42和流出点62a连结的路径，如图3所示，该路径由第一导体61的电阻61c、第二分流电阻42、第二导体62的电阻62c表示。
流入到流入点61a的电流Is分流成流过第一路径R1的电流Is1和流过第二路径R2的电流Is2。电阻61b比电阻61c大，且电阻62b比电阻62c大，因此，流过第一路径R1的电流Is1小于流过第二路径R2的电流Is2。也就是说，电流Is1及电流Is2偏流。
当偏流过大时，电流较多地流动一侧的发热增大，能够供给的电流减小，因此，为了尽量减小偏流，优选以下这样构成。
第一分流电阻41及第二分流电阻42优选为大致相同的电阻值。另外，优选第一分流电阻41与第二分流电阻42之间的距离为例如5mm以下的结构。此外，优选第一分流电阻41及第二分流电阻42平行地配置的结构。具体地说，优选如下的配置：第一分流电阻41及第二分流电阻42构成为扁平的大致长方体形状，使第一分流电阻41及第二分流电阻42的长边大致平行，第一分流电阻41及第二分流电阻42的短边设为齐平面。
另外，如图2及图3所示，优选电流检测电路5设置在路径较长的第一分流电阻41一侧的结构。使用电流流动的路径较长的第一分流电阻41能够使电流的检测精度较高，防止微型计算机1的误控制。
微型计算机1具备存储部11，该存储部11存储经由第一分流电阻41及第二分流电阻42双方从第一导体61向第二导体62流动的电流Is＝Is1+Is2与流过第一分流电阻41的电流Is1之间的相关关系。该相关关系例如为电流Is与电流Is1的比例(＝Is/Is1)。微型计算机1基于存储部11存储的相关关系及由电流检测电路5检测出的电流Is1来计算流过供电路径6的电流Is。
微型计算机1在判定为在供电路径6中流动的电流Is为预定阈值以上的情况下，向驱动电路2输出切断信号，使半导体开关元件3断开。另外，微型计算机1基于电流Is及通电时间来推定连接车载蓄电池及负载A的导线的温度，在推定出的电线温度达到预定阈值以上的情况下，使半导体开关元件3断开来保护电线。
另外，微型计算机1通过向驱动电路2输出PWM信号而使半导体开关元件3接通或断开来对向负载A的供电进行PWM控制。
驱动电路2通过使以接地电位为基准的半导体开关元件3的栅极的电压上升而对半导体开关元件3进行接通驱动。
根据这样构成的实施方式1涉及的电流检测装置101及供电控制装置，针对并联连接的第一分流电阻41及第二分流电阻42仅设置一个电流检测电路5就能够检测利用一个分流电阻无法检测的较大的电流。
另外，在流过第一导体61及第二导体62的路径较长的第一分流电阻41一侧设置电流检测电路5，微型计算机1将流过第一路径R1的电流Is1与流过第二路径R2的电流Is2的比例设为50：50来计算流过供电路径6的电流，在如这样构成的情况下，由于流过供电路径6的电流以比较小的值来计算，能够防止由过电流引起的误切断。
另外，在本实施方式1中也能够对第二分流电阻42设置电流检测电路5。
此外，通过采用使第一分流电阻41与第二分流电阻42之间的距离为5mm以下等抑制偏流的结构，能够更加高精度地检测电流，能够进行供电控制。另外，通过抑制偏流，能够使电流平衡性良好地分流到第一分流电阻41及第二分流电阻42，能够控制更大的电流。
(实施方式2)
图4是表示实施方式2涉及的电流检测装置101的构成例的示意图。实施方式2涉及的电流检测装置101及供电装置在具备并联连接的第一半导体开关元件31及第二半导体开关元件32这一点上与实施方式1不同，因此以下主要说明上述不同点。由于其他结构及作用效果与实施方式1相同，因此对于对应处标注相同的幅图标记并省略详细的说明。
在基板B上配置有：第一导体61、第二导体62、第三导体63、第一半导体开关元件31、第二半导体开关元件32、第一分流电阻41、第二分流电阻42、微型计算机1及电流检测电路5。
半导体开关元件3具备并联连接在第一导体61与第三导体63之间的第一半导体开关元件31和第二半导体开关元件32。第一导体61具有分离的两个导体部分611a、611b。第一半导体开关元件31的源极连接于第一导体部分611a，第二半导体开关元件32的源极连接于第二导体部分611b。第一分流电阻41连接于第一导体部分611a，第二分流电阻42连接于第二导体部分611b。
根据实施方式2，构成为第一半导体开关元件31及第二半导体开关元件32的配置自由度较高，并且能够抑制偏流，能够更加高精度地计算流过供电路径6的电流。
(变形例)
图5A及图5B是表示变形例涉及的电流检测装置101的一部分的电路图。
在实施方式2涉及的结构中，如图5A所示，也可以构成为，利用导电体来连接第一半导体开关元件31的源极与第二半导体开关元件32的源极。在该情况下，能够更有效地抑制流过第一分流电阻41的电流与流过第二分流电阻42的电流的偏流。另外，能够从该导电体散热，能够形成为散热性优异的结构。
如图5B所示，也可以将第一分流电阻41及第二分流电阻42连接于正侧，且将第一半导体开关元件31及第二半导体开关元件32连接于负侧。详细地说，第一导体61连接于车载蓄电池的正端子，第一导体61及第二导体62经由第一分流电阻41及第二分流电阻42而连接。第二导体62及第三导体63经由第一半导体开关元件31及第二半导体开关元件32而连接，第三导体63连接于负载A的正端子。
在变形例中，供电控制装置及电流检测装置101也起到与实施方式1及实施方式2相同的作用效果。
附图标记说明
1 微型计算机
2 驱动电路
3 半导体开关元件
5 电流检测电路
6 供电路径
11 存储部
31 第一半导体开关元件
32 第二半导体开关元件
41 第一分流电阻
42 第二分流电阻
51 差动放大器
61 第一导体
611a 第一导体部分
611b 第二导体部分
62 第二导体
63 第三导体
101 电流检测装置
A 负载
B 基板
R1 第一路径
R2 第二路径。

Claims (6)

1.一种电流检测装置，对流过供电控制装置的供电路径的电流进行检测，
所述供电路径具备第一导体及第二导体，
所述电流检测装置还具备：
第一分流电阻及第二分流电阻，并联连接在所述第一导体及所述第二导体之间；
电流检测电路，对流过所述第一分流电阻的电流进行检测；及
运算电路，
所述运算电路基于经由所述第一分流电阻及所述第二分流电阻双方而从所述第一导体向所述第二导体流动的电流与流过所述第一分流电阻的电流之间的相关关系及由所述电流检测电路检测出的电流，来计算流过所述供电路径的电流。
2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其中，
与电流经由所述第二分流电阻而流过所述供电路径的第二路径相比，电流经由所述第一分流电阻而流过所述供电路径的第一路径的分流比较小。
3.根据权利要求1或2所述的电流检测装置，其中，
电流经由所述第一分流电阻而流过所述供电路径的第一路径的路径电阻比电流经由所述第二分流电阻而流过所述供电路径的第二路径的路径电阻大。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电流检测装置，其中，
电流经由所述第一分流电阻而流过所述供电路径的第一路径比电流经由所述第二分流电阻而流过所述供电路径的第二路径长。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电流检测装置，其中，
所述第一分流电阻及所述第二分流电阻之间的距离为5mm以下。
6.一种供电控制装置，具备权利要求1至5中的任一项所述的电流检测装置。
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