JP2001305161A - 電流検出スイッチ及びこれを用いた装置 - Google Patents
電流検出スイッチ及びこれを用いた装置Info
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Abstract
に流れる電流を検出して検出信号を出力できる電流検出
スイッチ及びこれ用いた装置を提供する。 【解決手段】 電流検出スイッチは、被測定電流が流れ
る被測定導体10と、被測定導体10に流れる被測定電
流によって発生される磁束が入力される側に感磁面を有
するように被測定導体10を挟んで配置され、各々は磁
束が所定値を超えたときに磁電変換信号を出力する複数
の磁電変換素子11と、複数の磁電変換素子11からの
磁電変換信号の論理積を求め、検出信号として出力する
演算回路13とを備えている。
Description
空機等に搭載される電気回路に流れる電流を検出し、該
検出結果を出力する電流検出スイッチ及びこれ用いた装
置に関する。
いったバッテリを動力源とする車両が普及しつつあり、
バッテリの充放電管理が重要になってきている。この充
放電管理のために使用される電流検出器として、例えば
磁電変換素子を使用して電気回路に流れる電流を検出す
るものが知られている。しかし、この種の電流検出器
は、外乱磁束に対しても磁電変換素子が反応してしまう
ので、正確な電流検出は難しいという問題がある。
して、例えば特開昭63−253264号(特公平8−
3499号)公報は、「電流検出器」を開示している。
この電流検出器は、図9に示すように、被測定電流52
を流すための導線51と、この導線51に被測定電流5
2が流れた際に該導線51の周囲に発生する磁界を該導
線51の周囲対向領域において磁電変換する磁電変換素
子54及び55と、夫々の磁電変換素子54及び55の
磁電変換出力を合成する合成部56とから構成されてい
る。
び55は同一特性であって、導線51に被測定電流52
が流れたときに発生する磁気ループ53に対し互いに同
一の大きさで異なる方向の磁界を受ける。このため、磁
電変換素子54及び55からの出力は逆位相であるか
ら、合成部56において差動合成すると、合成部56の
出力は、磁電変換素子単独出力の略2倍になる。その結
果、電流検出器の感度を略2倍にすることができる。
響しているとき、外部磁界57に対し磁電変換素子54
及び55の出力は同相である。従って合成部56におい
て差動合成すると、外部磁界57に基づく出力信号は打
ち消される。その結果、外乱磁界の影響を排除される。
63−253264号(特公平8−3499号)公報に
開示された電流検出器では、2個の磁電変換素子54及
び55に入力される外乱磁束の大きさが同じでなけれ
ば、その外乱磁束は打ち消されない。この2個の磁電変
換素子54及び55に入力される外乱磁束の大きさが異
なるという事態は、電流検出器と磁束発生源との位置関
係によって起こり得ることであり、この事態が発生する
と、この電流検出器は、正常に電流を検出することがで
きない。
になされたものであり、その目的は、外乱磁束の影響を
受けることなく、被測定導体に流れる電流を検出して検
出信号を出力できる電流検出スイッチ及びこれ用いた装
置を提供することにある。
に、請求項1に記載の発明は、被測定電流が流れる被測
定導体と、前記被測定導体に流れる被測定電流によって
発生される磁束が入力される側に感磁面を有するように
前記被測定導体を挟んで配置され、各々は前記磁束が所
定値を超えたときに磁電変換信号を出力する複数の磁電
変換素子と、前記複数の磁電変換素子からの磁電変換信
号の論理積を求め、検出信号として出力する演算部とを
備えたことを特徴とする。
磁束が存在しない状態では、全ての磁電変換素子は、被
測定導体に流れる被測定電流によって発生された磁束が
所定値を超えた時に磁電変換信号を出力し、これにより
演算部は検出信号を出力する。これに対し、外乱磁束が
存在する状態では、各磁電変換素子は、被測定導体に流
れる被測定電流によって発生された磁束と外乱磁束との
算術的な和(外乱磁束の方向を加味した和)が所定値を
超えた時に磁電変換信号を出力する。
生された磁束に外乱磁束が加えられる磁電変換素子は所
定のしきい値より小さな電流値であっても磁電変換信号
を出力するが、その磁束が外乱磁束により打ち消される
磁電変換素子は所定のしきい値より大きな電流値でなけ
れば磁電変換信号を出力しない。その結果、演算部は、
所定のしきい値より大きな電流が流れたときに検出信号
を出力する。換言すれば、この電流検出スイッチは、被
測定電流が或る値以下のときは、外乱磁束に反応しない
ので、被測定導体に流れる電流を外乱磁束の影響を受け
ることなく検出できる。
発明は、請求項1記載の電流検出スイッチにおいて、前
記演算部が、前記複数の磁電変換素子からの磁電変換信
号と車両異常時における外部からの異常信号との論理積
を求め、検出信号として出力することを特徴とする。
が、複数の磁電変換素子からの磁電変換信号と車両異常
時における外部からの異常信号との論理積を求め、検出
信号として出力するので、例えば、事故時の衝撃により
回路がデッドショートし異常電流が発生した場合の電流
検出スイッチ等の検出器を構成することができる。
る発明は、被測定導体に流れる電流を検出する請求項1
に記載の電流検出スイッチと、前記被測定導体に流れる
電流を遮断する回路遮断器と、前記電流検出スイッチか
らの前記検出信号に応答して前記回路遮断器を遮断させ
る遮断駆動部とを備えたことを特徴とする。
磁束の影響を受けることなく被測定導体に流れる電流を
検出して検出信号を出力する電流検出スイッチを使用し
て回路遮断装置を構成したので、外乱磁束の有無に拘わ
らず確実に回路を遮断できる。
に係る発明は、電源と負荷とを接続する被測定導体に流
れる電流を検出する請求項1に記載の電流検出スイッチ
と、前記電源から前記負荷への電流供給を開始させる負
荷スイッチと、前記負荷スイッチが投入されている状態
で前記電流検出スイッチから前記検出信号が出力されな
い時に警報を発生する警報手段とを備えたことを特徴と
する。
磁束の影響を受けることなく被測定導体に流れる電流を
検出して検出信号を出力する電流検出スイッチを用いて
負荷故障検知装置を構成したので、外乱磁束の有無に拘
わらず確実に負荷の故障や導体の断線を報知することが
できる。
電流検出スイッチ及びこれを用いた装置を図面を参照し
ながら詳細に説明する。なお、以下では、説明を簡単に
するために2個の磁電変換素子が用いられた電流検出ス
イッチについて説明するが、本発明の電流検出スイッチ
で用いられる磁電変換素子の数は2個に限定されず、2
個以上の任意の数であってもよい。
の実施の形態に係る電流検出スイッチの構成を示す斜視
図である。この電流検出スイッチは、被測定導体10、
第1磁電変換素子11、第2磁電変換素子12、演算回
路13から構成されている。これらは、通常、図示しな
い電気接続箱に収容される。
導体である。第1磁電変換素子11及び第2磁電変換素
子12は、この被測定導体10を挟むように配置されて
いる。より具体的には、第1磁電変換素子11及び第2
磁電変換素子12は、被測定導体10の芯を中心とする
円の上に配置されている。
電変換素子11の感磁面11a及び第2磁電変換素子1
2の感磁面12aが、被測定導体10を流れる被測定電
流Iによって発生される磁束φが入射される側になるよ
うに配置方向が決定され、且つ磁束φが垂直に入射され
るように位置合わせされている。
子12としては、ホール素子、磁気抵抗素子等を用いる
ことができる。第1磁電変換素子11は、図2の出力特
性図に示すように、入力された磁束φがしきい値φth
以下のときは低レベル(以下、「Lレベル」という)の
信号を出力し、しきい値φthより大きいときは高レベ
ル(以下、「Hレベル」という)の信号を出力する。第
2磁電変換素子12の出力特性も第1磁電変換素子11
のそれと同じである。
φの大きさに比例した大きさの信号を出力する通常の磁
電変換素子とコンパレータとを用いて構成することがで
きる。即ち、磁電変換素子からの信号をコンパレータの
一方の入力端子に供給し、コンパレータの他方の入力端
子には所定レベルの信号を供給するように構成する。こ
れにより、コンパレータは、磁電変換素子からの信号が
所定レベル以下である時にLレベルの信号を、所定レベ
ルより大きい時にHレベルの信号をそれぞれ出力する。
る。この演算回路13は、図3に示すように、第1磁電
変換素子11からの信号と第2磁電変換素子12からの
信号が入力される2入力のANDゲート20から構成さ
れている。このANDゲート20は、第1磁電変換素子
11からの信号と第2磁電変換素子12からの信号との
論理積をとって、電流検出スイッチの検出信号として外
部に出力する。
の実施の形態に係る電流検出スイッチの動作を説明す
る。
ると、図1(B)に示すように、アンペアの右ネジの法
則に従って被測定電流Iの大きさに対応する強さの磁界
による磁束φが発生する。この磁束φは第1磁電変換素
子11の感磁面11a及び第2磁電変換素子12の感磁
面12aに垂直に入る。これにより、第1磁電変換素子
11及び第2磁電変換素子12は、磁束φの密度に対応
した電圧信号をそれぞれ発生する。
れば、第1磁電変換素子11及び第2磁電変換素子12
は、被測定導体10に流れる被測定電流Iによって発生
された磁束φがしきい値φth以下であれば、Lレベル
の信号を出力し、しきい値φthを超えている場合は、
Hレベルの信号(磁電変換信号)を出力する。ANDゲ
ート20は、第1磁電変換素子11からの信号と第2磁
電変換素子12からの信号との論理積をとって、検出信
号として出力する。
10に流れる被測定電流Iが所定値以下であれば、Lレ
ベルの信号を、所定値より大きければHレベルの信号
(検出信号)を出力する。
が存在すれば、第1磁電変換素子11及び第2磁電変換
素子12は、被測定導体10に流れる被測定電流Iによ
って発生された磁束φと外乱磁束φ’との算術的な和
(外乱磁束φ’の方向を加味した和)がしきい値φth
を超えた時に磁電変換信号を出力する。
が存在するとすれば、第1磁電変換素子11は、被測定
導体10に流れる被測定電流Iによって発生された磁束
φと外乱磁束φ’と加算された磁束φ+φ’がしきい値
φth以下であれば、Lレベルの信号を出力し、しきい
値φthを超えている場合は、Hレベルの信号(磁電変
換信号)を出力する。
体10に流れる被測定電流Iによって発生された磁束φ
から外乱磁束φ’が減算された磁束φ−φ’がしきい値
φth以下であれば、Lレベルの信号を出力し、しきい
値φthを超えている場合は、Hレベルの信号(磁電変
換信号)を出力する。
1からの磁電変換信号と第2磁電変換素子12からの磁
電変換信号との論理積をとって出力する。従って、外乱
磁束φ’が存在する状態で被測定電流Iが流れた場合
に、被測定電流Iが第1の値V1以下であれば、第1磁
電変換素子11及び第2磁電変換素子12の双方ともL
レベルの信号を出力するので、ANDゲート20は、L
レベルの信号を出力することになる。
きく第2の値V2(V2>V1)以下であれば、第1磁
電変換素子11は、Hレベルの信号を出力するが、第2
磁電変換素子12は、Lレベルの信号を出力するので、
ANDゲート20は、Lレベルの信号を出力する。
きければ、第1磁電変換素子11及び第2磁電変換素子
12の双方ともHレベルの信号を出力するので、AND
ゲート20は、Hレベルの信号を出力する。
が第2の値V2より大きいときにHレベルの信号、つま
り検出信号を出力することになる。換言すれば、この電
流検出スイッチは、被測定電流Iが第2の値V2以下の
ときは、外乱磁束φ’に反応しないので、被測定導体1
0に流れる被測定電流Iを外乱磁束φ’の影響を受ける
ことなく検出できる。
を使用していないので、コア式電流検出器に比べて体積
及び重量を小さくすることができると共に、コストを低
減することができる。
検出スイッチでは、演算回路13を2入力のANDゲー
ト20で構成したが、図4に示すように、3入力のAN
Dゲート21で構成し、第1磁電変換素子11及び第2
磁電変換素子12からの信号の他に、他の回路14から
の信号を入力するように構成することができる。
グの作動検出回路を用いれば、エアバッグが作動した際
の電流を外乱磁束の影響を受けることなく検出すること
ができる。
な事態の発生により、電気回路がショートして異常電流
が発生した場合の電流を検出する電流検出スイッチを構
成することができる。この他の回路14としては、上記
以外に、所望の条件の下で作動させたい種々の回路を用
いることができる。
の形態は、上述した第1の実施の形態に係る電流検出ス
イッチを用いた回路遮断装置に関する。
路遮断装置の構成を示すブロック図である。この回路遮
断装置、電流検出スイッチ1、遮断駆動部2、回路遮断
器3及び被測定導体10から構成されている。電流検出
スイッチ1としては、上述した第1の実施の形態に係る
電流検出スイッチが使用される。
11及び第2磁電変換素子12が、被測定導体10を挟
むように設置される。回路遮断器3は、被測定導体10
の途中に配設され、遮断駆動部2からの駆動信号に応答
して、該被測定導体10に流れる被測定電流Iを遮断す
る。遮断駆動部2は、電流検出スイッチ1からの検出信
号に基づいて上記駆動信号を生成し、回路遮断器3に供
給する。
以下のように動作する。即ち、電流検出スイッチ1は、
被測定導体10に流れる被測定電流Iが所定の大きさ以
上になった場合に、検出信号を生成して遮断駆動部2に
供給する。遮断駆動部2は、この検出信号に基づいて駆
動信号を生成して回路遮断器3に供給する。これによ
り、回路遮断器3は、被測定導体10に流れる電流を遮
断する。
によれば、外乱磁束の影響を受けることなく被測定導体
10に流れる電流を検出して検出信号を出力する電流検
出スイッチを用いて回路遮断装置を構成したので、例え
ば回路に過大電流が流れた場合に、外乱磁束の有無に拘
わらず確実にそれを検出して回路を遮断できる。
の形態は、上述した第1の実施の形態に係る電流検出ス
イッチを用いた負荷故障検知装置に関する。
負荷故障検知装置の構成を示すブロック図である。この
負荷故障検知装置は、バッテリB、負荷L、電流検出ス
イッチ1、負荷スイッチ4、ANDゲート5及びウォー
ニングランプ6から構成されている。電流検出スイッチ
1としては、上述した第1の実施の形態に係る電流検出
スイッチが使用される。但し、この電流検出スイッチ1
は、磁束φがしきい値φth以下の時に検出信号を出力
する。これは、ANDゲート20の代わりにNANDゲ
ートを用いることにより実現できる。
この負荷LとバッテリBとを接続する導体が被測定導体
10である。電流検出スイッチ1は、第1磁電変換素子
11及び第2磁電変換素子12が被測定導体10を挟む
ように設置される。この電流検出スイッチ1から出力さ
れる検出信号は、ANDゲート5に供給される。
開始するために使用される。この負荷スイッチ4からの
制御信号(図示は省略)は、負荷Lに供給されると共に
ANDゲート5に供給される。ANDゲート5は、電流
検出スイッチ1からの検出信号と負荷スイッチ4からの
制御信号との論理積をとって出力する。このANDゲー
ト5から出力される信号は、ウォーニングランプ6及び
負荷スイッチ4に供給される。ウォーニングランプ6
は、ANDゲート5からの信号により点灯及び消灯が制
御される。
は、以下のように動作する。即ち、負荷スイッチ4が投
入されると、Hレベルの制御信号がANDゲート5に供
給される。また、負荷Lが電流を流さないようなモード
の故障又はバッテリBと負荷Lの間の導体(被測定導体
10)が断線していなければ負荷Lに電流が流れるが、
断線していれば電流は流れない。被測定導体10に電流
が流れなければ、磁束φがしきい値φth以下になるの
で、電流検出スイッチ1は、Hレベルの検出信号を生成
してANDゲート5に供給する。これにより、ANDゲ
ート5はHレベルの信号を出力する。
にされたことにより、ウオーニングランプ6が点灯され
る。これにより、ユーザは負荷Lの故障又はバッテリB
と負荷Lの間の導体の断線を知ることができる。また、
ANDゲート5からのHレベルの信号が負荷スイッチ4
に供給されることにより負荷スイッチ4の接点は開放さ
れる。これにより、故障した負荷Lの交換等が容易にな
る。
スイッチは、上述した第2及び第3の実施の形態に示し
た以外に以下のような応用が可能である。
態に係る電流検出スイッチを用いたモータロック検知装
置に関する。
モータが使用されている。パワーウインドウが正規の停
止位置以外で強制的に停止されることによってモータが
ロックされると、図7に示すように、大きな電流が流れ
る。
検出スイッチのしきい値をモータがロック状態にある時
に流れる電流の大きさより若干低く設定しておくと、モ
ータがロック状態になったときに電流検出スイッチは、
検出信号を出力するので、この検出信号に応答してモー
タへの電流供給を停止するように構成できる。
電流により、図7に示すように、短時間だけしきい値以
上の電流が流れることがある。このような場合は、電流
検出スイッチからの検出信号の長さをカウンタで計数
し、計数値が一定値以上になった場合に、モータへの電
流供給を停止するように構成すればよい。この構成によ
れば、真にモータがロック状態になった場合にのみモー
タを停止させることができる。
ドウに異物が挟まれることにより正規の停止位置以外で
モータがロック状態になったことを検出できるので、直
ちにモータを逆回転させて異物を開放することができ
る。
合に、例えば凍結によりモータがロック状態になること
がある。このような場合も、上記と同様の方法で、モー
タがロック状態であることを検出してモータを停止させ
ることができるので、モータの焼損を防止できる。
の応用例は、上述した第1の実施の形態に係る電流検出
スイッチを用いたモータ回転数検知装置に関する。
は、ブラシと整流子との接触が切り替わるときに、図8
に示すようなスパイクが生じる。そこで、第1の実施の
形態で説明した電流検出スイッチのしき値をスパイクの
大きさより若干低く設定しておくと、モータに供給する
電流にしきい値以上の電流が出現したときに電流検出ス
イッチは検出信号を出力する。この検出信号をカウンタ
で計数すれば、モータの回転数を知ることができる。
発明によれば、被測定電流が或る値以下のときは外乱磁
束に反応しないので、被測定導体に流れる電流を外乱磁
束の影響を受けることなく検出できる電流検出スイッチ
を提供できる。
算部が、複数の磁電変換素子からの磁電変換信号と車両
異常時における外部からの異常信号との論理積を求め、
検出信号として出力するので、例えば、事故時の衝撃に
より回路がデッドショートし異常電流が発生した場合の
電流検出スイッチ等の検出器を構成することができる。
乱磁束の影響を受けることなく被測定導体に流れる電流
を検出して検出信号を出力する電流検出スイッチを使用
して回路遮断装置を構成したので、外乱磁束の有無に拘
わらず確実に回路を遮断できる回路遮断装置を提供でき
る。
乱磁束の影響を受けることなく被測定導体に流れる電流
を検出して検出信号を出力する電流検出スイッチを用い
て負荷故障検知装置を構成したので、外乱磁束の有無に
拘わらず確実に負荷の故障や導体の断線を報知すること
ができる負荷故障検知装置を提供できる。
ッチの構成を示す図である。
ッチで使用される磁電変換素子の出力特性を説明するた
めの図である。
ッチで使用される演算回路の具体的な回路図である。
ッチで使用される演算回路の変形例の回路図である。
の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
ッチの第1の応用例を説明するための図である。
ッチの第2の応用例を説明するための図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 被測定電流が流れる被測定導体と、 前記被測定導体に流れる被測定電流によって発生される
磁束が入力される側に感磁面を有するように前記被測定
導体を挟んで配置され、各々は前記磁束が所定値を超え
たときに磁電変換信号を出力する複数の磁電変換素子
と、 前記複数の磁電変換素子からの磁電変換信号の論理積を
求め、検出信号として出力する演算部と、を備えたこと
を特徴とする電流検出スイッチ。 - 【請求項2】 前記演算部は、前記複数の磁電変換素子
からの磁電変換信号と車両異常時における外部からの異
常信号との論理積を求め、検出信号として出力すること
を特徴とする請求項1記載の電流検出スイッチ。 - 【請求項3】 被測定導体に流れる電流を検出する請求
項1に記載の電流検出スイッチと、 前記被測定導体に流れる電流を遮断する回路遮断器と、 前記電流検出スイッチからの前記検出信号に応答して前
記回路遮断器を遮断させる遮断駆動部と、を備えたこと
を特徴とする回路遮断装置。 - 【請求項4】 電源と負荷とを接続する被測定導体に流
れる電流を検出する請求項1に記載の電流検出スイッチ
と、 前記電源から前記負荷への電流供給を開始させる負荷ス
イッチと、 前記負荷スイッチが投入されている状態で前記電流検出
スイッチから前記検出信号が出力されない時に警報を発
生する警報手段と、を備えたことを特徴とする負荷故障
検知装置。
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