JP2015015564A - 電流検出回路、電力供給制御装置、および電流検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流のサンプリング周期にかかわらず、負荷電流を好適に検出できる技術を提供すること。【解決手段】電流検出回路の電流検出部は、サンプリングタイミング信号Ｓｔに応じて負荷電流Ｉｒをサンプリングし、サンプリングされたサンプリング電流値Ｉｓに基づいて負荷電流を検出する。その際、電流検出部は、サンプリングしたサンプリング電流値Ｉｓを閾値Ｉｔｈと比較し、サンプリング電流値が閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値（Ｉｓ２、Ｉｓ５）をサンプリング電流値として取得し、サンプリング電流値が閾値以上の場合、今回サンプリングしたサンプリング電流値（Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ５、Ｉｓ６）をサンプリング電流値として取得し、取得されたサンプリング電流値にＰＷＭ信号Ｓｃｎのデューティ比を乗算した電流値を負荷電流として検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、電流検出回路、当該電流検出回路を備えた電力供給制御装置、および電流検出方法に関し、特に、ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流を検出する技術に関する。

従来、ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流を検出する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。その従来技術文献においては、負荷を駆動するスイッチング素子に印加するＰＷＭスイッチング信号（以下、「ＰＷＭ信号」と記す）におけるＯＮ（オン）期間の中間タイミングで取り込んだ負荷電流と、ＰＷＭ信号におけるＯＦＦ（オフ）期間の中間タイミングで取り込んだ負荷電流と、ＰＷＭ信号のデューティ比（ＰＷＭ信号のオン・オフ比）とによってＰＷＭ信号の周期毎の平均負荷電流を検出する技術が開示されている。

特開平３−１６４０９３号公報

しかしながら、上記従来技術では、負荷電流のサンプリング分解能を上げて負荷電流を検出し、サンプリング毎に、検出した負荷電流による電力量に基づく制御を行いたい場合に、適正な制御に対応できないことが考えられる。例えば、上記従来技術では、サンプリング間隔をＰＷＭ信号の周期より大きく縮めて負荷電流を検出し、サンプリング毎に、検出した負荷電流を用いて電線温度を算出し、算出された電線温度に基づいて電線保護制御を行う場合に、適正な電線保護制御を行えないことが考えられる。すなわち、サンプリング分解能を上げて負荷電流を一定間隔でサンプリングする際、負荷によっては、例えば、負荷が抵抗負荷である場合、ＰＷＭ信号のＯＦＦ期間において負荷電流がほぼゼロとなるタイミングが存在する。このとき、負荷電流はほぼゼロであると検出され、例えば、このタイミングにおいて負荷電流をゼロとして電線温度算出を行うと、実際の電線温度との誤差が増大し、適正な電線保護制御を行うことができない虞がある。

本発明は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流のサンプリング周期にかかわらず、負荷電流を好適に検出できる技術を提供する。

本明細書によって開示される電流検出装置は、ＰＷＭ信号によって駆動されるスイッチング素子を介して電源から負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出装置であって、前記負荷電流を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング部と、サンプリングされたサンプリング電流値に基づいて前記負荷電流を検出する電流検出部と、を備え、前記電流検出部は、前記サンプリング電流値を閾値と比較し、前記サンプリング電流値が前記閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、前記サンプリング電流値が前記閾値以上の場合、前記今回サンプリングされたサンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、取得された前記サンプリング電流値に前記ＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を前記負荷電流として検出する。

本構成によれば、サンプリングされたサンプリング電流値が閾値と比較され、サンプリング電流値が閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得したサンプリング電流値が今回のサンプリング電流値として取得される。一方、サンプリング電流値が閾値以上の場合、今回サンプリングされたサンプリング電流値がサンプリング電流値として取得される。すなわち、サンプリング電流値は、サンプリング時期にかかわらず閾値以上の値とされる。そのため、ＰＷＭ信号のオフ期間において負荷電流がサンプリングされた場合であっても、サンプリング電流値は、閾値以上の値とされる。ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流のサンプリング周期にかかわらず、負荷電流を好適に検出できる。

また、本明細書によって開示される電力供給制御装置は、電源から負荷へ電力を供給する通電路に接続され、前記電源から前記負荷へ電力供給を制御する電力供給制御装置であって、前記電源と前記通電路との間に設けられ、前記電源から前記負荷への通電および非通電を切替えるスイッチ回路と、前記通電路および前記スイッチ回路を介して前記負荷に流れる負荷電流を所定のサンプリング周期毎に検出する電流検出回路と、環境温度を検出する温度検出手段と、前記通電路の前記環境温度からの上昇温度を、検出された前記負荷電流による前記通電路の発熱と、前記通電路の放熱との差に基づいて算出し、前記通電路の温度を、前記環境温度に前記通電路の前記上昇温度を加算して算出する電線温度演算回路と、前記スイッチ回路の通電および非通電をＰＷＭ信号によって制御するとともに、前記通電路の温度が所定の上限値に達した場合、前記スイッチ回路の通電を禁止する通電判断制御回路と、を備え、前記電流検出回路は、前記負荷電流を前記所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング部と、サンプリングされたサンプリング電流値に基づいて前記負荷電流を検出する電流検出部であって、今回サンプリングした今回サンプリング電流値を閾値と比較し、前記今回サンプリング電流値が前記閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、前記今回サンプリング電流値が前記閾値以上の場合、前記今回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、取得された前記サンプリング電流値に前記ＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を前記負荷電流として検出する、電流検出回部とを含む。
本構成によれば、ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流のサンプリング周期にかかわらず、負荷電流を好適に検出できるため、負荷電流を用いて算出される電線温度の精度が向上する。それによって、より信頼性の高い回路保護を行える。

上記電流検出装置あるいは電力供給制御装置において、前記サンプリング部は、前記サンプリング電流値を前記ＰＷＭ信号のオン期間内に複数回取得できるタイミングで、前記サンプリングタイミング信号を生成し、前記電流検出部は、前記前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得する際、前記ＰＷＭ信号の前回のオン期間内の前記サンプリング電流値のうち最大のものを前記サンプリング電流値として取得するようにしてもよい。
本構成によれば、ＰＷＭ信号のオン期間中に負荷電流が変化する場合、前回サンプリング電流値をサンプリング電流値として取得する際のサンプリング電流値が、ＰＷＭ信号のオン期間中のサンプリング電流値の最大値とされる。それによって、負荷電流が大きく見積もられる。そのため、例えば、負荷電流の過電流を、所定の閾値を用いて検出する際に、より早期に負荷電流が閾値に達したことを検知できる。あるいは負荷電流を用いて電線温度を推定する場合に、電線温度が所定の上限温度に到達することを早期に検出できる。

また、上記電流検出装置あるいは電力供給制御装置において、前記サンプリング部は、前記負荷電流のサンプリング開始時刻が前記ＰＷＭ信号のオン期間内において前記オン期間の開始時刻の所定時間後となるように、前記サンプリングタイミング信号を生成するようにしてもよい。
本構成によれば、サンプリング開始時刻をＰＷＭ信号のオン期間の開始時刻の所定時間後とすることにより、ＰＷＭ信号のオンに伴う負荷電流立ち上がり時の電流リップルの検出を回避できる。それによって、負荷電流の検出精度を向上させることができる。

また、本明細書によって開示される電流検出方法は、ＰＷＭ信号によって駆動されるスイッチング素子を介して電源から負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出方法であって、前記負荷電流を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング工程と、今回サンプリングした今回サンプリング電流値を閾値と比較する比較工程と、前記今回サンプリング電流値が前記閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、前記今回サンプリング電流値が前記閾値以上の場合、前記今回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得する取得工程と、取得された前記サンプリング電流値に前記ＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を前記負荷電流として検出する取得工程と、を含む。

本発明の電力供給制御装置によれば、ＰＷＭ駆動される負荷に流れる負荷電流のサンプリング周期にかかわらず、負荷電流を好適に検出できる。

本発明の一実施形態に係る電力供給制御装置の概略的なブロック図 負荷電流検出に係る処理を概略的に示すフローチャート ＰＷＭ信号とサンプリング電流との関係を概略的に示すタイムチャート

＜実施形態＞
本発明の一実施形態について図１から図３を参照して説明する。
１．回路構成
電力供給制御装置１０は、図１に示されるように、電源Ｂａと負荷５０との間において、電源Ｂａから負荷５０へ電力を供給する通電路５１に接続され、電源Ｂａから負荷５０へ電力供給を制御する。

電力供給制御装置１０は、大きくは、ＳＷ（スイッチ）入力検出回路４０、スイッチ回路３０、および通電路保護回路２０とを含む。電力供給制御装置１０はプリント基板１１上に形成され、通電路５１は、プリント基板上１１に形成される配線部５１Ａと、配線部５１Ａと負荷５０とを接続する電線部（以下、単に「電線」という）５１Ｂとを含む。

なお、本実施形態においては、電力供給制御装置１０は、自動車のエンジンルーム内に配置される例を示す。電源Ｂａはバッテリであり、負荷５０は例えばヘッドランプとされる。図１において、スイッチ回路３０にはバッテリ電圧Ｖｂが直接印加されるが、通電路保護回路２０およびＳＷ入力検出回路４０には、電圧変換器（図示せず）を介して、バッテリ電圧Ｖｂが、所定の電圧に変換されて印加される。

また、本発明の電力供給制御装置は、本実施形態に限られず、負荷への電力供給を制御するとともに給電路を保護するために用いられる、あらゆる電力供給制御装置に適用可能である。負荷もヘッドランプに限られない。

ＳＷ入力検出回路４０は入力スイッチＳＷに接続される。ＳＷ入力検出回路４０は、入力スイッチＳＷがオンされると、負荷５０への通電の開始を指示する入力信号（通電指示信号）Ｓｉｎを受け取って出力指示信号（通電指示信号）Ｓｔｎを生成する。すなわち、本実施形態においては、負荷５０への通電開始の指示は、入力スイッチＳＷがオンされることによって行われる。

また、ＳＷ入力検出回路４０は、入力スイッチＳＷがオフされた場合、負荷５０への通電の終了を指示する入力信号Ｓｉｎを受け取る。

スイッチ回路３０は、バッテリＢａと通電路５１との間に設けられ、バッテリＢａから負荷５０への通電および非通電を、通電路保護回路２０からの通電制御信号Ｓｃｎに応じて切替える。通電制御信号Ｓｃｎは、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。ここで、スイッチ回路３０は半導体スイッチとして構成され、負荷５０に電力を供給するメインスイッチ３１と、負荷電流Ｉｒを検出するためのセンストランジスタ（電流検出部の一例）３２とを含む。メインスイッチ３１およびセンストランジスタ３２は、例えば、図１に示されるように、ＮチャネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によって構成される。

通電路保護回路２０は、通電判断制御回路２１、電線温度演算回路２２、電流検出回路２３、および環境温度センサ（温度検出部の一例）２４を含み、通電指示信号Ｓｔｎにしたがってスイッチ回路３０の通電を許可するとともに、通電路５１の温度（以下「電線温度」という）Ｔｗが所定の上限値に達した場合、スイッチ回路３０の通電を禁止して通電路５１を保護する。

なお、通電路保護回路２０は、配線部５１Ａおよび電線５１Ｂの少なくとも一方の保護を行う。本実施形態では、電線５１Ｂの保護を行う例が示されるが、これに限定されない。例えば、通電路保護回路２０によって配線部５１Ａの保護が行われるようにしてもよいし、配線部５１Ａおよび電線５１Ｂの両方の保護が行われるようにしてもよい。

また、通電路保護回路２０は、スイッチ回路３０の通電を禁止（遮断）した場合において、電線温度Ｔｗが所定のしきい値温度まで低下した場合に、スイッチ回路３０の通電の禁止を解除する。すなわち、本実施形態においては、電力供給遮断後の電力供給の復帰は、電線温度Ｔｗに基づいて行われる。

電流検出回路（電流検出回路の一例）２３は、電流検出部２５およびサンプリング部２６を含み、ＰＷＭ信号Ｓｃｎによって駆動されるスイッチング素子（メインスイッチ３１）を介して電源Ｂａから負荷５０に流れる負荷電流Ｉｒを検出する。なお、本実施形態では、センストランジスタ３２も電流検出回路２３に含まれる。電流検出回路２３は、センストランジスタ３２を除き、例えば、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって構成される。すなわち、電流検出部２５およびサンプリング部２６はＡＳＩＣによって構成される。なお、これに限られず、電流検出回路２３は、例えば、ＣＰＵと個別の回路とによって構成されてもよい。その際、例えば、電流検出部２５がＣＰＵによって構成され、サンプリング部２６が個別の回路によって構成されてもよい。

サンプリング部２６は、負荷電流Ｉｒを所定のサンプリング周期Ｔｓでサンプリングするためのサンプリングタイミング信号Ｓｔを生成する。

電流検出部２５は、サンプリングタイミング信号Ｓｔに応じて負荷電流Ｉｒをサンプリングし、サンプリングされたサンプリング電流値Ｉｓに基づいて負荷電流Ｉｒを検出する。その際、電流検出部２５は、センストランジスタ３２によって検出されるセンス電流を所定倍してサンプリング電流値Ｉｓに換算する。負荷電流Ｉｒの情報は、電線温度演算回路２２に提供される。なお、本実施形態による負荷電流Ｉｒの検出の詳細は、後述する。

環境温度センサ２４は、例えば、電線温度演算回路２２の近傍に設けられ、ここでは、例えば、自動車のエンジンルーム内の環境温度Ｔａを検出する。検出された環境温度Ｔａの情報は、電線温度演算回路２２に提供される。なお、環境温度Ｔａは、エンジンルーム内の温度に限られない。

電線温度演算回路２２は、負荷電流Ｉｒによる電線５１Ｂの発熱と、電線５１Ｂの放熱との差に基づいて、環境温度Ｔａからの電線上昇温度ΔＴｗを算出して、推定する。そして、電線温度演算回路２２は、環境温度Ｔａに、算出された電線上昇温度ΔＴｗを加算して、電線温度Ｔｗを算出する。電線温度演算回路２２は、算出した電線上昇温度ΔＴｗおよび電線温度Ｔｗの情報を通電判断制御回路２１に提供する。

ここで、電線温度演算回路２２は、電流検出回路２３によって所定のサンプリング周期Ｔｓ毎に検出された負荷電流Ｉｒの値を下式（１）に代入して、電線上昇温度ΔＴｗを算出する。
ΔＴｗ（ｎ）＝ΔＴｗ（ｎ−１）×ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）＋Ｒｔｈｗ
×Ｒｗ（ｎ−１）×Ｉｒ（ｎ−１）^２×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／τｗ）） ……式（１）
ここで、Ｉｒ（ｎ）：検出ｎ（ｎは１以上の整数）回目の検出通電電流値（Ａ）
ΔＴｗ（ｎ）：検出ｎ回時での電線上昇温度（℃）
Ｒｗ（ｎ）＝Ｒｗ（０）×（１＋κｗ×（Ｔｗ−Ｔｏ））
：検出ｎ回時の電線抵抗（Ω）
Ｒｗ（０）：所定基準温度Ｔｏでの電線抵抗（Ω）
Ｒｔｈｗ：電線熱抵抗（℃／Ｗ）
τｗ：電線放熱時定数（ｓ）
κｗ：電線抵抗温度係数（／℃）
なお、式（１）において、負荷電流Ｉｒが含まれない第１項が電線５１Ｂの放熱を示し、負荷電流Ｉｒを含む第２項が負荷電流Ｉｒによる電線５１Ｂの発熱を示している。すなわち、負荷５０への通電が遮断されて負荷電流Ｉｒが無い場合は、電線５１Ｂの放熱によって、電線温度Ｔｗが決定される。

通電判断制御回路２１は、ＳＷ入力検出回路４０からの通電指示信号Ｓｔｎにしたがってスイッチ回路３０の通電および非通電を制御するとともに、電線温度Ｔｗが所定の上限値に達した場合、スイッチ回路３０の通電を禁止する。なお、ここで電線温度Ｔｗの上限値は、電線発煙温度とされる。すなわち、通電判断制御回路２１は、電線温度Ｔｗが電線発煙温度に達した場合、電線５１Ｂを保護するために、スイッチ回路３０のメインスイッチ３１をオフして、負荷５０への通電を禁止する。そのため、電線５１Ｂの発煙を好適に防止できるとともに、発煙温度近辺まで通電を許容できる。

また、通電判断制御回路２１は、スイッチ回路３０をオフして通電を遮断した場合において、電線温度Ｔｗが所定のしきい値温度まで低下した場合に、スイッチ回路３０の通電の禁止を解除する。

２．負荷電流検出処理
次に、図２および図３を参照して、本実施形態における負荷電流検出処理を説明する。負荷電流検出処理は、電流検出回路２３によって行われる。なお、本実施形態では、ＰＷＭ信号Ｓｃｎの周期Ｔｐは、例えば、２０ｍｓ（ミリ秒）とされ、サンプリングタイミング信号Ｓｔの周期Ｔｓ、すなわち、負荷電流Ｉｒのサンプリング周期Ｔｓは、例えば、５ｍｓとされる。そのため、本実施形態では、ＰＷＭ信号Ｓｃｎの１周期Ｔｐにおいて、負荷電流Ｉｒは４回、サンプリングされる例が示される。すなわち、サンプリング部２６は、サンプリング電流値ＩｓをＰＷＭ信号Ｓｃｎのオン期間内に複数回（本実施形態では２回）取得できるタイミングで、サンプリングタイミング信号Ｓｔを生成する。

図３の時刻ｔ０において、メインスイッチ３１を駆動するＰＷＭ信号Ｓｃｎが立ち上がり、ＰＷＭ信号Ｓｃｎのオン期間が開始されるとする。すると、サンプリング部２６は、時刻ｔ０から所定期間Ｋ１経過した、例えば１．５ｍｓ経過した時刻ｔ１に最初のサンプリングタイミング信号Ｓｔ１を生成する。すなわち、サンプリング部２６は、負荷電流Ｉｒのサンプリング開始時刻ｔ１がＰＷＭ信号Ｓｃｎのオン期間内においてオン期間の開始時刻ｔ０の所定時間Ｋ１後となるように、最初のサンプリングタイミング信号Ｓｔ１を生成する。すると、電流検出部２５は、サンプリングタイミング信号Ｓｔ１に応じて負荷電流Ｉｒをサンプリングする（ステップＳ１１０）。具体的には、電流検出部２５は、センストランジスタ３２によって検出されるセンス電流をサンプリングする。

次いで、電流検出部２５は、サンプリングしたサンプリング電流値Ｉｓを閾値Ｉｔｈと比較し、サンプリング電流値Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上か否かを判断する（ステップＳ１２０）。サンプリング電流値Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上であると判断した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、今回サンプリングしたサンプリング電流値Ｉｓをサンプリング電流値Ｉｓとして取得する（ステップＳ１３０）。この場合は、図３において、サンプリングタイミングが、Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ５、およびＳｔ６の場合に相当する。各サンプリングタイミングに対応するサンプリング電流値Ｉｓは、Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ５、Ｉｓ６となる。なお、サンプリング電流値Ｉｓ１とＩｓ２の間には、例えば、ＩｓＩ＜Ｉｓ２の関係があり、サンプリング電流値Ｉｓ５とＩｓ６の間には、例えば、Ｉｓ５＞Ｉｓ６の関係がある。

ここで、閾値Ｉｔｈは、例えば、電流検出誤差±ΔＩｓ（例えば、ＡＤ変換の誤差、電線・負荷のバラツキ、部品のバラツキ等）を考慮した値として設定される。サンプリング電流値Ｉｓの標準値をＩｓ（ｔｙｐ）とすると、閾値Ｉｔｈは、
Ｉｔｈ＝Ｉｓ（ｔｙｐ）−ΔＩｓ ……式（２）
として設定される。
例えば、検出サンプリング電流値Ｉｓが標準値Ｉｓ（ｔｙｐ）から±１０ｍＡの範囲の誤差を有する場合、誤差を考慮した下限値、つまり、Ｉｓ（ｔｙｐ）−１０ｍＡが閾値Ｉｔｈとされる。

次いで、電流検出部２５は、取得したサンプリング電流値ＩｓにＰＷＭ信号Ｓｃｎのデューティ比を掛けて、負荷電流Ｉｒを算出する、すなわち、電流検出部２５は、取得されたサンプリング電流値ＩｓにＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を負荷電流Ｉｒとして検出する（ステップＳ１５０）。次いで、処理はステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０からＳ１５０までの処理が繰り返される。

一方、ステップＳ１２０において、サンプリング電流値Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上でないと判断した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値をサンプリング電流値Ｉｓとして取得する（ステップＳ１４０）。この場合は、図３において、サンプリングタイミングが、Ｓｔ３、Ｓｔ４、Ｓｔ７、およびＳｔ８の場合に相当する。そして、この場合、電流検出部２５は、ＰＷＭ信号Ｓｃｎの前回のオン期間（時刻ｔ０〜ｔ２、およびｔ３〜ｔ４）内のサンプリング電流値（Ｉｓ１，Ｉｓ２、およびＩｓ５，Ｉｓ６）のうち最大のものをサンプリング電流値として取得する。すなわち、電流検出部２５は、前回サンプリング電流値をサンプリング電流値として取得する際、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のものをサンプリング電流値として取得する。

そのため、サンプリングタイミング（信号）Ｓｔ３，Ｓｔ４に対応するサンプリング電流値Ｉｓは、Ｉｓ３、Ｉｓ４となり、Ｉｓ３＝Ｉｓ４＝Ｉｓ２となる。すなわち、サンプリングタイミングＳｔ３における、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のものは、Ｉｓ２となり、サンプリングタイミングＳｔ４における、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のものは、同様にＩｓ２となる。

また、サンプリングタイミング（信号）Ｓｔ７，Ｓｔ８に対応するサンプリング電流値Ｉｓは、Ｉｓ７、Ｉｓ８となり、Ｉｓ７＝Ｉｓ８＝Ｉｓ５となる。すなわち、サンプリングタイミングＳｔ７における、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のものは、Ｉｓ５となり、サンプリングタイミングＳｔ８における、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のものは、同様にＩｓ５となる。

次いで、電流検出部２５は、取得されたサンプリング電流値ＩｓにＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を負荷電流Ｉｒとして検出する（ステップＳ１５０）。次いで、処理はステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０からＳ１５０までの処理が繰り返される。

検出された負荷電流Ｉｒは、電線温度演算回路２２に供給され、電線温度演算回路２２は、負荷電流Ｉｒおよび式（１）に基づいて、電線温度Ｔｗを算出する。

３．本実施形態の効果
上記したように、本実施形態においては、サンプリングされたサンプリング電流値Ｉｓが閾値Ｉｔｈと比較され、サンプリング電流値Ｉｓが閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得したサンプリング電流値Ｉｓが今回のサンプリング電流値Ｉｓとして取得される。一方、サンプリング電流値Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以上の場合、今回サンプリングされたサンプリング電流値Ｉｓがサンプリング電流値Ｉｓとして取得される。すなわち、サンプリング電流値Ｉｓは、サンプリング時期にかかわらず閾値Ｉｔｈ以上の値とされる。そのため、ＰＷＭ信号Ｓｃｎのオフ期間において負荷電流Ｉｒがサンプリングされた場合であっても、サンプリング電流値Ｉｓは、閾値Ｉｔｈ以上の値とされる。すなわち、ＰＷＭ駆動される負荷５０に流れる負荷電流Ｉｒのサンプリング周期Ｔｓの長短にかかわらず、負荷電流Ｉｒを好適に検出できる。

また、上記サンプリングによって検出された負荷電流Ｉｒを用いて、電線温度演算回路２２によって電線温度Ｔｗが算出されるため、電線温度Ｔｗの精度が向上する。それによって、通電判断制御回路２１による、より信頼性の高い回路保護を行える。

また、サンプリング部２６は、サンプリング電流値ＩｓをＰＷＭ信号のオン期間内に複数回取得できるタイミングで、サンプリングタイミング信号Ｓｔを生成する。また、電流検出部２５は、前回サンプリング電流値（Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ５、Ｉｓ６）をサンプリング電流値Ｉｓとして取得する際、すなわち、サンプリングタイミング（Ｓｔ３、Ｓｔ４）時、または（Ｓｔ７、Ｓｔ８）時に、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のもの（Ｉｓ２またはＩｓ５）をサンプリング電流値Ｉｓとして取得する。それによって、ＰＷＭ信号のオフ期間内の負荷電流Ｉｒが実際よりも大きく見積ることができる。そのため、負荷電流Ｉｒを用いて電線温度Ｔｗを推定する場合に、電線温度Ｔｗが所定の上限温度に到達することを早期に検出できる。それによって、通電判断制御回路２１は、より早期に回路保護を行える。

また、サンプリング部２６は、負荷電流Ｉｒのサンプリング開始時刻ｔ１がＰＷＭ信号Ｓｃｎのオン期間（時刻ｔ０〜ｔ２）内においてオン期間の開始時刻ｔ０の所定時間Ｋ１後となるように、サンプリングタイミング信号Ｓｔ１を生成する。そのため、ＰＷＭ信号Ｓｃｎのオンに伴う負荷電流Ｉｒの立ち上がり時（時刻ｔ０）の電流リップルの検出を回避できる。それによって、負荷電流Ｉｒの検出精度を向上させることができる。

なお、サンプリング開始時刻ｔ１を負荷電流Ｉｒの立ち上がり時（時刻ｔ０）の所定時間Ｋ１後とした場合であっても、ＰＷＭ信号Ｓｃｎとサンプリングタイミング信号Ｓｔ１とが非同期であったり、ＰＷＭ信号Ｓｃｎのデューティ比をリニアに変更する場合等においては、サンプリングタイミングと、ＰＷＭ信号Ｓｃｎ（負荷電流Ｉｒ）の立上りタイミングあるいは立下りタイミングとが重なる可能性がある。その場合、サンプリング電流値Ｉｓは、その値が閾値Ｉｔｈ以上である場合、負荷電流Ｉｒの立上り途中、あるいは立下り途中の任意の値となる。サンプリング電流値Ｉｓが上記のような任意値となる場合、サンプリング電流値Ｉｓと実際の負荷電流Ｉｒとに誤差が生じる。しかしながら、閾値Ｉｔｈを、負荷電流Ｉｒの検出用途に応じて、適宜、設定することによって、そのような誤差による影響を低減することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態においては、サンプリング電流値ＩｓをＰＷＭ信号のオン期間内に複数回取得し、前回サンプリング電流値をサンプリング電流値Ｉｓとして取得する際、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最大のものをサンプリング電流値Ｉｓとして取得する例を示したが、これに限られない。例えば、前回サンプリング電流値をサンプリング電流値Ｉｓとして取得する際、ＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値の平均値をサンプリング電流値Ｉｓとして取得するようにしてもよいし、あるいはＰＷＭ信号の前回のオン期間内のサンプリング電流値のうち最後のサンプリング電流値をサンプリング電流値Ｉｓとして取得するようにしてもよい。

あるいは、サンプリング電流値ＩｓのサンプリングがＰＷＭ信号のオン期間内に取得される回数を１回とし、ＰＷＭ信号のオフ期間内のサンプリング電流値Ｉｓが閾値Ｉｔｈ以下の場合、サンプリング電流値ＩｓをＰＷＭ信号のオン期間内において取得されたサンプリング電流値Ｉｓとするようにしてもよい。

（２）本実施形態においては、サンプリング開始時刻ｔ１をＰＷＭ信号Ｓｃｎ（負荷電流Ｉｒ）の立ち上がり時（時刻ｔ０）の所定時間Ｋ１後とする例を示したが、これに限られない。ＰＷＭ信号Ｓｃｎとサンプリングタイミング信号Ｓｔ１とを同期させるとともに、ＰＷＭ信号Ｓｃｎの立上り時刻とサンプリング開始時刻とを同時刻としてもよい。また、サンプリング開始時刻ｔ１後のサンプリングタイミング信号Ｓｔ１は、ＰＷＭ信号Ｓｃｎと非同期としてもよい。

（３）本実施形態においては、負荷５０をヘッドライト（抵抗負荷）とする例を示したがこれに限られず、本発明は、負荷５０がワイパーモータ等の誘導負荷である場合にも適用できる。また、本発明の電流検出回路を、車両の電力供給制御装置１０における電線温度Ｔｗを算出する際に負荷電流検出に適用する例を示したが、これに限られない。本発明の電流検出回路は、ＰＷＭ信号によって駆動されるスイッチング素子を介して電源から負荷に流れる負荷電流を検出する、あらゆる場合に適用できる。

１０…電力供給制御装置、２０…通電路保護回路、２１…通電判断制御回路、２２…電線温度演算回路、２３…電流検出回路、２４…環境温度センサ、２５…電流検出部、２６…サンプリング部、３０…スイッチ回路、３１…メインスイッチ、３２…センストランジスタ、５０…ヘッドランプ（負荷）、５１…通電路、Ｉｒ…負荷電流、Ｉｓ…サンプリング電流値、Ｉｔｈ…閾値、Ｓｃｎ…ＰＷＭ信号、Ｓｔ…サンプリングタイミング信号、Ｔａ…環境温度、Ｔｗ…電線温度、ΔＴｗ…電線上昇温度

Claims (7)

1. ＰＷＭ信号によって駆動されるスイッチング素子を介して電源から負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出回路であって、
   前記負荷電流を所定のサンプリング周期でサンプリングするためのサンプリングタイミング信号を生成するサンプリング部と、
   前記サンプリングタイミング信号に応じて前記負荷電流をサンプリングし、サンプリングされたサンプリング電流値に基づいて前記負荷電流を検出する電流検出部と、を備え、
   前記電流検出部は、サンプリングしたサンプリング電流値を閾値と比較し、前記サンプリング電流値が前記閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、前記サンプリング電流値が前記閾値以上の場合、今回サンプリングしたサンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、取得された前記サンプリング電流値に前記ＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を前記負荷電流として検出する、電流検出回路。
2. 前記サンプリング部は、前記サンプリング電流値を前記ＰＷＭ信号のオン期間内に複数回取得できるタイミングで、前記サンプリングタイミング信号を生成し、
   前記電流検出部は、前記前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得する際、前記ＰＷＭ信号の前回のオン期間内の前記サンプリング電流値のうち最大のものを前記サンプリング電流値として取得する、請求項１に記載の電流検出回路。
3. 前記サンプリング部は、前記負荷電流のサンプリング開始時刻が前記ＰＷＭ信号のオン期間内において前記オン期間の開始時刻の所定時間後となるように、前記サンプリングタイミング信号を生成する、請求項１または請求項２に記載の電流検出回路。
4. 電源から負荷へ電力を供給する通電路に接続され、前記電源から前記負荷へ電力供給を制御する電力供給制御装置であって、
   前記電源と前記通電路との間に設けられ、前記電源から前記負荷への通電および非通電を切替えるスイッチ回路と、
   前記通電路および前記スイッチ回路を介して前記負荷に流れる負荷電流を所定のサンプリング周期毎に検出する電流検出装置と、
   環境温度を検出する温度検出部と、
   前記通電路の前記環境温度からの上昇温度を、検出された前記負荷電流による前記通電路の発熱と、前記通電路の放熱との差に基づいて算出し、前記通電路の温度を、前記環境温度に前記通電路の前記上昇温度を加算して算出する電線温度演算回路と、
   前記スイッチ回路の通電および非通電をＰＷＭ信号によって制御するとともに、前記通電路の温度が所定の上限値に達した場合、前記スイッチ回路の通電を禁止する通電判断制御回路と、を備え、
   前記電流検出回路は、
   前記負荷電流を所定のサンプリング周期でサンプリングするためのサンプリングタイミング信号を生成するサンプリング部と、
   前記サンプリングタイミング信号に応じて前記負荷電流をサンプリングし、サンプリングされたサンプリング電流値に基づいて前記負荷電流を検出する電流検出部であって、サンプリングしたサンプリング電流値を閾値と比較し、前記サンプリング電流値が前記閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、前記サンプリング電流値が前記閾値以上の場合、今回サンプリングしたサンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、取得された前記サンプリング電流値に前記ＰＷＭ信号のデューティ比を乗算した電流値を前記負荷電流として検出する、電流検出部とを含む、電力供給制御装置。
5. 前記サンプリング部は、前記サンプリング電流値を前記ＰＷＭ信号のオン期間内に複数回取得できるタイミングで、前記サンプリングタイミング信号を生成し、
   前記電流検出部は、前記前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得する際、前記ＰＷＭ信号の前回のオン期間内の前記サンプリング電流値のうち最大のものを前記サンプリング電流値として取得する、請求項４に記載の電力供給制御装置。
6. 前記サンプリング部は、前記負荷電流のサンプリング開始時刻が前記ＰＷＭ信号のオン期間内において前記オン期間の開始時刻の所定時間後となるように、前記サンプリングタイミング信号を生成する、請求項４または請求項５に記載の電力供給制御装置。
7. ＰＷＭ信号によって駆動されるスイッチング素子を介して電源から負荷に流れる負荷電流を検出する電流検出方法であって、
   前記負荷電流を所定のサンプリング周期でサンプリングするサンプリング工程と、
   サンプリングしたサンプリング電流値を閾値と比較する比較工程と、
   前記サンプリング電流値が前記閾値より小さい場合、前回のサンプリング時に取得した前回サンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得し、前記サンプリング電流値が前記閾値以上の場合、今回サンプリングしたサンプリング電流値を前記サンプリング電流値として取得する取得工程と、
   取得された前記サンプリング電流値に前記ＰＷＭ信号のデューティ比を乗算し、乗算値を前記負荷電流として検出する検出工程と、
   を含む、電流検出方法。

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