JP3575166B2

JP3575166B2 - Current detector

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Publication number: JP3575166B2
Application number: JP11646796A
Authority: JP
Inventors: 弘石山; 芳季筒井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2016-05-10
Also published as: JPH09304447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電気自動車等にあってそのモータに供給される電流の電流レベルや電流位相を検出する電流検出装置に関し、特に、所定の基準値との比較のもとに過電流の有無を併せ検出する上で有益な同電流検出装置構造の具現に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電流検出装置としては、例えば特開平６−２８９０５９号公報に記載の装置が知られている。この装置では、電流供給線路近傍に配設される磁界検出素子（ホール素子）を通じて同線路を流れる電流の電流レベルや電流位相を検出するようにしている。
【０００３】
そして、このような電流検出装置が電気自動車の走行モータに供給される電流の電流レベルや電流位相の検出に用いられる場合、通常は、図５に示される態様で同電流検出装置が搭載されるようになることもよく知られている。
【０００４】
以下、同図５を参照して、電気自動車システムの駆動系並びに制御系の各回路についてその構成を簡単に説明する。
この電気自動車において、バッテリ１１は、主電源として４００Ｖ（ボルト）程度の高電圧を出力する直流電源である。その直流出力電圧は、インバータ回路２０によって３相交流に逆変換され、該変換されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相交流電流によって、交流モータからなる走行モータ３０が回転駆動されるようになる。
【０００５】
一方、走行モータ３０にはその出力軸に適宜の回転数センサ（図示せず）が設けられ、その検出されるモータ回転数情報Ｎｍが、マイクロコンピュータ等からなる電子制御装置４０に取り込まれるようになる。またこの電子制御装置４０には、アクセルペダル５０に設けられたこれも図示しないアクセルセンサによって検出されるアクセル位置情報ＡＣＬも併せ取り込まれ、電子制御装置４０では、この取り込まれるアクセル位置情報ＡＣＬに対応したモータ回転速度が得られるよう、上記モータ回転数情報Ｎｍを監視しつつ、上記インバータ回路２０による直流−交流変換動作を制御する。
【０００６】
基本的にはこうした構成を有する電気自動車にあって、上記電流検出装置は、走行モータ３０の電流供給線３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃにそれぞれ電流センサ６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃとして配設されて、それら供給される３相交流電流の電流レベルや電流位相を検出する。そして、その検出された電流レベルや電流位相を示す各相の電流情報ＩＵ、ＩＶ、及びＩＷはそれぞれ、出力バッファ７０ａ、７０ｂ、及び７０ｃ、並びにインバータ回路２０（正確には以下に説明するインバータ制御回路２２’）を介して電子制御装置４０に取り込まれる。
【０００７】
電子制御装置４０では、上記インバータ回路２０による直流−交流変換動作を制御する際、これら電流センサ６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃによって検出される電流情報ＩＵ、ＩＶ、及びＩＷを併せモニタしつつ、その電流位相等についての更に木目の細かい制御を行うこととなる。この制御信号としては通常、上記生成すべき３相交流電流の各相に対応したパルス幅変調信号ＰＷＭＵ、ＰＷＭＶ、及びＰＷＭＷが用いられ、これら各パルス幅変調信号が電子制御装置４０からインバータ回路２０に対して付与される。
【０００８】
インバータ回路２０は、大きくは、上記バッテリ１１から印加される直流電圧を３相交流に変換する部分であるインバータパワー回路２１と、それら変換態様を制御する部分であるインバータ制御回路２２’とを有して構成されている。
【０００９】
このうち、インバータパワー回路２１は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等からなるスイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂと、これらスイッチング素子のスイッチング動作に際して直流入力に生じる電流及び電圧リプルを平滑化する平滑コンデンサ２１４とを有する構成となっている。
【００１０】
他方、インバータ制御回路２２’は、駆動回路２２１をはじめ、給電回路２２２、過電流検出部２２３等々を有して構成される。
ここで、駆動回路２２１は、上記電子制御装置４０から付与されるパルス幅変調信号ＰＷＭＵ、ＰＷＭＶ、及びＰＷＭＷに基づいて上記スイッチング素子のスイッチング動作（チョッパー動作）を制御する部分であり、また給電回路２２２は、補助電源であるバッテリ１２の直流出力電圧（例えば１２Ｖ）を所定に昇圧若しくは降圧してインバータ制御回路２２’としての内部電源電圧や上記電流センサ６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃの電源電圧をはじめ、当該電気自動車各部の電源電圧を生成供給する部分である。
【００１１】
また同インバータ制御回路２２’において、過電流検出部２２３は、上記電流センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを通じて検出される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷの各電流レベルとその基準値ＯＶＣｒｅｆとを比較しつつ、何れかの電流レベルが基準値ＯＶＣｒｅｆを超えるとき、電流供給線３１ａ、３１ｂ、３１ｃの何れかに過電流が流れているとしてその旨を検出する部分である。
【００１２】
こうして過電流が検出されるとき、該過電流検出部２２３から上記駆動回路２２１に対しては遮断指令ＩＣＰが発せられ、同過電流検出部２２３から上記電子制御装置４０に対しては過電流検出信号ＯＶＣが出力される。遮断指令ＩＣＰを受けた駆動回路２２１では、上記スイッチング素子の駆動を停止することによって走行モータ３０に流れる電流を遮断し、また過電流検出信号ＯＶＣを受けた電子制御装置４０では、その電流制御内容に誤りがなかったか等を診断すべくダイアグ処理を開始する。
【００１３】
その他、同インバータ制御回路２２’には、上記入力される各電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷから不要な高周波成分をカットするフィルタ２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃや、同電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを電子制御装置４０に転送する上でその整合やゲイン調整を図るための出力バッファ２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ等が併せ設けられている。
【００１４】
電流検出装置（電流センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）の搭載に際しては上述のように、過電流検出部２２３を設けてその検出される電流レベルの異常の有無を併せ監視し、過電流が検出される際にはその電流を遮断することで、走行モータ３０をはじめ、上記インバータパワー回路２１を構成するスイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂ等を破壊から保護することができるようになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電流検出装置を搭載する場合には、上記過電流検出部２２３を併せ設けることで、その適用されるシステムの信頼性を大幅に向上することができるようになる。
【００１６】
ただし、過電流検出部２２３を通じて電流レベルの異常の有無を精度よく監視するには、その判定基準となる基準値ＯＶＣｒｅｆの設定が極めて重要であり、この基準値ＯＶＣｒｅｆの設定が適切でなかった場合には、
・上記生成される電流が頻繁に遮断される、或いは
・電流が遮断されずに上記スイッチング素子等が破壊に至る、
などの不都合を招くこととなる。
【００１７】
このため上述した電気自動車システムにあっても、この過電流検出部２２３に対する基準値ＯＶＣｒｅｆの設定については格別の配慮が必要とされているが、実情としては、同基準値ＯＶＣｒｅｆについてこれを精度よく設定することは極めて困難とされていた。
【００１８】
すなわち、過電流検出部２２３において判定対象となる電流情報ＩＵ、ＩＶ、及びＩＷ自体、その内容は電流センサ６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃによって検出される内容に直接対応したものではなく、その伝搬途中に介在する出力バッファやフィルタによるオフセットや位相遅れが加味されたものとなっている。しかも同電流情報には、上記インバータパワー回路２１からの高周波ノイズなど、除去しきれない外乱が重畳されることも多い。このため、それら要素の全てを考慮して上記基準値ＯＶＣｒｅｆを設定するなどは、事実上、殆ど不可能に近いものとなっている。
【００１９】
また、上記電流センサ６０ａ、６０ｂ、及び６０ｃもそれら単体では各々許容される誤差の範囲内で製造されても、それぞれその最大誤差は、それらセンサ間で異なっていることが普通である。また、それらセンサから出力される電流情報の適否を判定する上記過電流検出部２２３自体にも通常、その判定には何らかの誤差がつきまとう。このように誤差範囲の異なる３つの電流センサの出力をそれ自体が誤差を含む過電流検出部２２３によって適否判定することも、上記基準値ＯＶＣｒｅｆの設定を困難にする要因となっている。
【００２０】
なお、上述した電気自動車システムに限らず、電流供給線に対して電流センサを設け、その検出される電流情報に基づき過電流判定を行ってその給電源を遮断するシステムにあっては、上記実情も概ね共通したものとなっている。
【００２１】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、同電流センサとその検出出力に基づき過電流判定を行う手段とが併用されるシステムにあって、その過電流判定のための基準値を精度よく設定することのできる電流検出装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、この発明では、請求項１に記載のように、
（ａ）電流供給線路近傍に配設された磁界検出素子を通じて同線路を流れる電流を検出する電流センサ。
（ｂ）該電流センサの前記磁界検出素子に駆動電流を供給する給電回路。
（ｃ）同電流センサにて検出される電流情報を分岐する分岐回路。
（ｄ）この分岐された一方の電流情報を外部出力する出力回路。
（ｅ）同分岐された他方の電流情報を取り込み、その電流レベルを前記電流供給線路に流れる電流の過電流判定用基準値と比較して過電流判定を行う過電流検出手段。
をそれぞれ具えるとともに、少なくとも前記給電回路、及び前記分岐回路、及び前記過電流検出手段についてはこれを共通の基板に形成するとともに、前記電流センサと前記出力回路との間に前記過電流検出手段に分岐する前記分岐回路を介在させる。
【００２３】
電流検出装置としてのこうした構成によれば、上記過電流判定用基準値の設定を同電流検出装置としてのユニット単体で行うことができるようになる。
すなわち、電流センサにて検出された電流情報は、上記分岐回路で分岐された後、上記給電回路や該分岐回路と共通の基板に形成された上記過電流検出手段に対して直接入力されるようになり、同情報に前述した出力バッファやフィルタによるオフセットや位相遅れが加味されたり、或いは前述した外乱が重畳されたりするようなことはなくなる。このため、過電流検出手段において判定対象となる電流情報には、上記電流センサにて検出された内容がそのまま反映されることとなり、上記過電流判定用基準値としても、電流センサそのもののいわば検出精度実力値に対して設定することができるようになる。
【００２４】
したがって、従来、精度よく設定することが困難とされていた同過電流判定用基準値についてこれを、上記電流センサ自身の検出精度実力値のみに基づき容易に、しかも高い精度で設定することができるようになる。
【００２５】
また、電流検出装置としての上記構成によれば、上記電流センサの給電回路や分岐回路、更には過電流検出手段が何れも共通の基板に形成されることで、従来それら回路間で引き回されていた信号線も大幅に削減されるようになる。
【００２６】
また、電流検出装置がこうしてユニット化されることにより、電流センサ自身の検出保証精度（許容最大誤差）が同ユニットとしての検出保証精度とほぼ等価となり、検出された電流情報が他の回路や装置を経由することによる同保証精度の低下等も好適に回避されるようになる。
【００２７】
なお、上記過電流検出手段についてはこれを、例えば請求項２記載の発明によるように、
（ｅ１）前記取り込む電流情報の正負の電流レベルについてそれぞれその絶対値を前記過電流判定用基準値と比較して過電流判定を行うもの。
或いは請求項３記載の発明によるように、
（ｅ２）前記取り込む電流情報の正の電流レベルについてその値と比較される第１の過電流判定用基準値と、同電流情報の負の電流レベルについてその値と比較される第２の過電流判定用基準値との２つの基準値を持ち、それら第１の過電流判定用基準値よりも大きい、若しくは第２の過電流判定用基準値よりも小さい電流レベルが検出されることに基づいて前記過電流判定を行うもの。
として構成することで、上記電流供給線路を流れる如何なる電流についてもその電流レベルを適正に判定することができるようになる。
【００２８】
また、上記電流供給線路が特に、インバータ回路により直流−交流変換される交流電流が供給される線路であった場合には、請求項４記載の発明によるように、上記過電流検出手段を、
（ｅ３）前記電流情報の電流レベルが前記過電流判定用基準値を超えるとき過電流である旨示す判定信号を出力する比較回路と、該比較回路から出力される前記判定信号を所定の期間だけ保持するラッチ回路とを具えるもの。
として構成することが、上記インバータ回路の過熱を防ぎ、ひいてはその信頼性を維持する上で有効である。
【００２９】
すなわち、上記電流供給線路に流れる電流を上記判定信号に基づき遮断し、またその後復帰せしめる際、たとえそれら遮断及び復帰が繰り返される場合でも、上記態様で同判定信号をラッチすることにより、上記インバータ回路の見かけ上のスイッチング周波数を下げることができるようになる。こうしてスイッチング周波数を下げることができれば、そのスイッチング損失も自ずと減少し、過電流下であれ、同インバータ回路の損失発熱は好適に軽減されるようになる。
【００３０】
一方、上記電流センサが複数の電流供給線路に対応して配設された複数のセンサ群からなる場合であれ、請求項５記載の発明によるように、
（ｂ’）該複数の電流センサの前記磁界検出素子に対して駆動電流を一括供給する給電回路。
（ｃ’）同複数の電流センサにてそれぞれ検出される電流情報を分岐する前記複数の電流センサ毎に設けられた分岐回路。
（ｄ’）この分岐された一方の電流情報を外部出力する前記電流センサの数に対応した数だけ設けられた出力回路。
（ｅ’）同分岐された他方の電流情報を一括して取り込み、その各電流レベルを前記電流供給線路に流れる電流の過電流判定用基準値と比較して過電流判定を行う過電流検出手段。
をそれぞれ具えるとともに、少なくとも前記給電回路、及び前記分岐回路、及び前記過電流検出手段についてはこれを共通の基板に形成するとともに、前記電流センサと前記出力回路との間に前記過電流検出手段に分岐する前記分岐回路を介在させる。
といった構成によれば、特に上記複数の電流センサ群に対して同一品質の電源を供給することができるとともに、それら各電流センサからはほぼ同一品質の電流情報を上記過電流検出手段に対して取り込むことができるようになる。
【００３１】
すなわち、それら複数の電流センサの検出精度実力値を均一化することができ、ひいては上記過電流検出手段においても、それら検出される電流情報に対する精度の高い過電流判定用基準値を容易に設定することができるようになる。
【００３２】
また一方、上記電流供給線路が電気自動車にあってインバータ回路により直流−交流変換された交流電流を走行モータに対し供給する１乃至複数の線路であるような場合、請求項６記載の発明によるように、
・電流センサは、該電流供給線路の全てに、若しくは任意の電流供給線路に選択的に配設される。
・出力回路から外部出力された電流情報は、当該電気自動車の電子制御装置に直接取り込まれる。
・過電流検出手段による過電流判定結果は、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御するインバータ制御回路にはそのスイッチング停止指令（電流遮断指令）として、且つ、前記電子制御装置には自己診断情報として、それぞれ信号線を介して入力される。
といった構成が、同電流検出装置を電気自動車に適用する上で有効となる。
【００３３】
すなわち同構成により、上記インバータ制御回路では、従来内蔵されていた過電流検出部が不要になるとともに、上記検出された電流情報を上記電子制御装置に対して転送するために必要とされていた前記フィルタや出力バッファ等も併せて排除することができるようになり、同インバータ制御回路としての構成が大幅に簡素化されることとなる。
【００３４】
また、上記電子制御装置にあっても、電流情報をモニタするに際し、フィルタによる位相遅れ等の生じていない情報が直接取り込まれることで、インバータ回路のスイッチング動作に対するより精度の高いフィードバック制御を行うことができるようになる。
【００３５】
そして何よりも、電流検出装置自身、上述のように過電流検出手段をそのユニット内部に持つことで上記過電流判定用基準値の設定を同ユニット単体で正確に行うことができるようになり、ひいてはその過電流判定に基づく電流遮断条件の設定も極めて的確に行うことができるようになる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に、この発明にかかる電流検出装置について、その一実施形態を示す。
【００３７】
この実施形態の電流検出装置は、先の図５に例示した装置と同様、電気自動車システムに適用されたものにあって、その過電流判定用基準値を精度よく、しかも容易に設定することのできる装置として構成されている。
【００３８】
はじめに、図１を参照して、当該電気自動車システムの構成、並びにこの実施形態にかかる電流検出装置の構成についてその概要を説明する。
この電気自動車システムにあっても、基本的には先の図５に例示したシステム同様、バッテリ１１は、主電源として４００Ｖ（ボルト）程度の高電圧を出力する直流電源であり、その直流出力電圧は、インバータ回路２０によって３相交流に逆変換され、該変換されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相交流電流によって、交流モータからなる走行モータ３０が回転駆動される。
【００３９】
また、走行モータ３０にはその出力軸に適宜の回転数センサ（図示せず）が設けられ、その検出されるモータ回転数情報Ｎｍが、マイクロコンピュータ等からなる電子制御装置４０に取り込まれること、この電子制御装置４０にはアクセルペダル５０に設けられたこれも図示しないアクセルセンサによって検出されるアクセル位置情報ＡＣＬも併せ取り込まれること、そして電子制御装置４０では、この取り込まれるアクセル位置情報ＡＣＬに対応したモータ回転速度が得られるよう、上記モータ回転数情報Ｎｍを監視しつつ、上記インバータ回路２０による直流−交流変換動作を制御すること、等々も先の図５に例示したシステムの場合と同様である。
【００４０】
こうした電気自動車システムに対し、この実施形態にかかる電流検出装置８０は、走行モータ３０への電流供給線３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃにそれぞれ配設される電流センサ８１ａ、８１ｂ、及び８１ｃを中心に、同図１に示される態様で、その給電回路８０Ｓをはじめ、分岐回路８０Ｂ、過電流検出部８２、出力バッファ８３ａ〜８３ｃ等々がユニット化された構成となっている。
【００４１】
ここで、給電回路８０Ｓは、電流センサ８１ａ、８１ｂ、８１ｃの後述する各磁界検出素子に対してその駆動電流を一括供給する回路であり、分岐回路８０Ｂは、同電流センサ８１ａ、８１ｂ、８１ｃを通じて検出される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを、上記過電流検出部８２と出力バッファ８３ａ〜８３ｃとにそれぞれ分岐する回路である。
【００４２】
また、過電流検出部８２は、この分岐された電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを取り込み、その電流レベルを上記電流供給線３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れる電流の過電流判定用基準値ＯＶＣｒｅｆと比較して過電流判定を行う部分であり、出力バッファ８３ａ〜８３ｃは、同分岐された電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを電子制御装置４０に対して出力する部分である。
【００４３】
なお同実施形態の装置にあって、これら給電回路８０Ｓ、分岐回路８０Ｂ、過電流検出部８２、及び出力バッファ８３ａ〜８３ｃは何れも、共通の基板に形成されている。
【００４４】
また、上記出力バッファ８３ａ〜８３ｃから出力される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは、同電流検出装置８０としての後述する装置構造上、インバータ回路２０を介して電子制御装置４０に取り込まれ、さらに上記過電流検出部８２による過電流判定信号ＯＶＣは、インバータ回路２０にはそのスイッチング動作の停止を指令する信号（遮断指令ＩＣＰ）として、また電子制御装置４０には自己診断の開始を指令する信号として、それぞれ適宜の信号線を介して入力される。
【００４５】
電子制御装置４０では、上記インバータ回路２０による直流−交流変換動作を制御する際、こうして電流検出装置８０から出力される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを併せモニタしつつ、その電流位相等についての更に木目の細かい制御を行うこと、またこの制御信号としては通常、上記生成すべき３相交流電流の各相に対応したパルス幅変調信号ＰＷＭＵ、ＰＷＭＶ、及びＰＷＭＷが用いられ、これら各パルス幅変調信号が電子制御装置４０からインバータ回路２０に対して付与されること、等も基本的には先の図５に例示したシステムの場合と同様である。
【００４６】
インバータ回路２０は、大きくは、上記バッテリ１１から印加される直流電圧を３相交流に変換する部分であるインバータパワー回路２１と、それら変換態様を制御する部分であるインバータ制御回路２２とを有して構成されている。
【００４７】
このうち、インバータパワー回路２１は前述のように、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等からなるスイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂと、これらスイッチング素子のスイッチング動作に際して直流入力に生じる電流及び電圧リプルを平滑化する平滑コンデンサ２１４とを有する構成となっている。
【００４８】
他方、インバータ制御回路２２は、駆動回路２２１、給電回路２２２、及び上記電流検出装置８０の過電流検出部８２から加えられる過電流判定信号ＯＶＣを処理する回路を有して構成される。
【００４９】
ここで、駆動回路２２１は、前述同様、電子制御装置４０から付与されるパルス幅変調信号ＰＷＭＵ、ＰＷＭＶ、及びＰＷＭＷに基づいて上記スイッチング素子のスイッチング動作（チョッパー動作）を制御する部分であり、また給電回路２２２も、基本的には前述同様、補助電源であるバッテリ１２の直流出力電圧（例えば１２Ｖ）を所定に昇圧若しくは降圧してインバータ制御回路２２としての内部電源電圧や上記電流検出装置８０の電源電圧をはじめ、当該電気自動車各部の電源電圧を生成供給する部分である。
【００５０】
なお、同実施形態の電流検出装置にあっては上述のように、その給電回路８０Ｓを通じて電流センサ８１ａ、８１ｂ、８１ｃの各磁界検出素子に対しその駆動電流を一括供給する構成となっていることから、上記給電回路２２２から同電流検出装置８０に対して配線される給電線は１系統で足りる。
【００５１】
また同インバータ制御回路２２において、入力フィルタ２２６は、上記過電流判定信号ＯＶＣから不要な高周波成分や外乱を除去する回路であり、ヒステリシス反転回路２２７は、ＣＭＯＳ等の素子から構成されて同判定信号ＯＣＶの論理レベルを所定のヒステリシスをもって急峻に反転せしめる回路である。
【００５２】
ヒステリシス反転回路２２７によって論理レベルが反転された過電流判定信号ＯＶＣは、スイッチング動作の停止を指令する遮断指令ＩＣＰとして上記駆動回路２２１に加えられる。同指令ＩＣＰを受けた駆動回路２２１では、上記スイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂの駆動を停止することによって走行モータ３０に流れる電流を遮断する。
【００５３】
一方、同ヒステリシス反転回路２２７によって論理レベルが反転された過電流判定信号ＯＶＣは、出力バッファ２２８のトランジスタをオフせしめて、電子制御装置４０に対し自己診断の開始を指令する。同指令を受けた電子制御装置４０では、その電流制御内容に誤りがなかったか等を診断すべくダイアグ処理を開始する。
【００５４】
同実施形態にかかる電流検出装置が適用される電気自動車システムにあってはこのように、電流検出装置８０としてのユニット内部に配設された過電流検出部８２を通じて過電流の有無を検出することができるようになる。そして、過電流が検出される際には前述同様、電流供給線３１ａ〜３１ｃに供給される電流を遮断することで、走行モータ３０をはじめ、インバータパワー回路２１を構成するスイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂ等を破壊から保護することができるようになる。
【００５５】
しかも同電気自動車システムとしての上記構成によれば、インバータ制御回路２２では、従来内蔵されていた過電流検出部２２３（図５参照）が不要になるとともに、上記検出された電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを電子制御装置４０に対して転送するために必要とされていたフィルタ２２４ａ〜２２４ｃや出力バッファ２２５ａ〜２２５ｃ等（図５参照）も併せて排除することができるようになり、同インバータ制御回路としての構成が大幅に簡素化されることとなる。
【００５６】
また、電子制御装置４０にあっても、電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷをモニタするに際し、上記フィルタ２２４ａ〜２２４ｃによる位相遅れ等の生じていない情報が直接取り込まれることで、インバータ回路２０のスイッチング動作に対するより精度の高いフィードバック制御を行うことができるようになる。
【００５７】
そして何よりも、電流検出装置８０自身上述のように、過電流検出部８２をそのユニット内部に持つことで、上記過電流判定用基準値ＯＣＶｒｅｆの設定を同ユニット単体で正確に行うことができるようになり、ひいてはその過電流判定に基づく電流遮断条件の設定も極めて的確に行うことができるようになる。
【００５８】
次に、図２〜図４を併せ参照して、同実施形態にかかる電流検出装置の構成、並びに動作を更に詳述する。
図２は、上記電流検出装置８０の電気的な構成について、過電流検出部８２を中心にさらにその具体例を示したものである。
【００５９】
この電流検出装置８０において、その電流センサ８１ａ〜８１ｃ自身は、基本的に先の特開平６−２８９０５９号公報に記載のものと同様、それぞれバスバー（電流供給線）３１ａ〜３１ｃが通るコア８１１ａ〜８１１ｃに設けられた磁界検出素子（ホール素子）８１２ａ〜８１２ｃを通じてそれら各バスバーを流れる電流の電流レベルや電流位相を検出するものである。上記給電回路８０Ｓを通じて共通に印加された電圧は各定電流回路８１３ａ〜８１３ｃを通じて定電流化され、これが駆動電流として上記各ホール素子８１２ａ〜８１２ｃに供給される。また、これらホール素子８１２ａ〜８１２ｃによる各磁界検出信号（電流情報）は、各々増幅器８１４ａ〜８１４ｃにより所定に増幅されて上記分岐回路８０Ｂに出力される。
【００６０】
分岐回路８０Ｂでは上述のように、これら電流センサ８１ａ〜８１ｃによって検出された電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷをボルテージホロワ回路からなる出力バッファ８３ａ〜８３ｃと過電流検出部８２とに対してそれぞれ分岐する。出力バッファ８３ａ〜８３ｃから出力された電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷがフィードバック信号として電子制御装置４０に取り込まれるようになることは上述した。
【００６１】
一方、過電流検出部８２に取り込まれた電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは、同検出部８２において最大値検出回路８２１及び最小値検出回路８２２にそれぞれ入力される。
【００６２】
最大値検出回路８２１は、これら入力される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷの正の電流レベルからその最大値を検出する回路であり、最小値検出回路８２２は逆に、同入力される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷの負の電流レベルからその最小値を検出する回路である。最大値検出回路８２１によって検出された最大値はそのまま最大値選択回路８２４に入力され、最小値検出回路８２２によって検出された最小値は、増幅率１倍反転増幅回路８２３によって正の値に等倍反転されて同最大値選択回路８２４に入力される。
【００６３】
最大値選択回路８２４は、これら入力される２つの最大値のうちのより大きな値を選択出力する回路である。すなわち、同最大値選択回路８２４からは、上記電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷの正負の電流レベルについて、それぞれその絶対値の最大値が出力されるようになる。そして、この出力された最大値が次に比較回路８２５に対して取り込まれる。
【００６４】
比較回路８２５は、この取り込まれる最大値が基準値設定回路８２６を通じて設定される過電流判定用基準値ＯＶＣｒｅｆを超えているか否かに基づいて上記バスバー（電流供給線）３１ａ〜３１ｃに流れている電流が過電流か否かを判定する回路である。この比較回路８２５によって過電流である旨判定されるとき、その比較出力（論理ローレベル信号）は、次のラッチ回路８２７により時間ＬＴＭだけラッチされ、その間、出力バッファ８２８のトランジスタをオフとする。すなわち、過電流判定信号ＯＶＣを論理ハイレベルとする。因みにこの場合、該過電流判定信号ＯＶＣが入力される上記インバータ制御回路２２並びに電子制御装置４０では、同過電流判定信号ＯＶＣが論理ハイレベルとなるとき、上記スイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂの駆動を停止し、或いはダイアグ処理を開始する。
【００６５】
また同過電流検出部８２にあって、上記比較回路８２５は、その判定出力に応じて基準値設定回路８２６に設定される過電流判定用基準値ＯＶＣｒｅｆの値が切り換わるいわゆるヒステリシス比較回路として構成されている。そして、その切り換えられる基準値はこの場合、上記ラッチ回路８２７に設定されたラッチ時間ＬＴＭだけ維持されるようになる。同実施形態の装置にあっては特に、このラッチ時間ＬＴＭとして、上記スイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂのスイッチング周期より長い時間を選ぶことにより、上記インバータ回路２０の過熱を防ぎ、ひいてはその信頼性の維持を図るようにしている。このことを、図３を併せ参照して更に詳述する。
【００６６】
例えばいま、上記スイッチング素子２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ、２１３ｂが図３（ａ）に示される駆動信号に基づきスイッチング動作を行っているとするとき、時刻ｔ１に上記過電流判定が行われ、その直後の時刻ｔ２に同判定が解除されたとすると、上記過電流判定信号ＯＶＣは、図３（ｂ）に２点鎖線にて示される態様で推移するようになる。そしてこの場合には、同過電流判定信号ＯＶＣに基づく制御後の駆動信号も、図３（ｃ）に２点鎖線にて示される態様で上記スイッチング素子を駆動することとなり、同スイッチング素子の見かけ上のスイッチング周波数が上がるようになる。
【００６７】
この点、同実施形態の装置のように、上記過電流判定信号ＯＶＣを一旦ラッチし、そのラッチ時間ＬＴＭを上記スイッチング素子のスイッチング周期ＳＴＭと同等の時間（例えば１００マイクロ秒）に設定するようにすれば、同過電流判定信号ＯＶＣは図３（ｂ）に実線にて示される態様で推移することとなり、同過電流判定信号ＯＶＣに基づく制御後の駆動信号も、図３（ｃ）に実線にて示されるように、見かけ上、低い周波数でスイッチング素子を駆動するようになる。
【００６８】
すなわち、バスバー（電流供給線）３１ａ〜３１ｃに流れる電流を上記判定信号ＯＶＣに基づき遮断し、またその後復帰せしめる際、たとえそれら遮断及び復帰が繰り返される場合でも、上記態様で同判定信号ＯＶＣをラッチすることにより、インバータ回路２０の見かけ上のスイッチング周波数を下げることができるようになる。こうしてスイッチング周波数を下げることができれば、そのスイッチング損失も自ずと減少し、過電流下であれ、同インバータ回路２０の損失発熱は好適に軽減されるようになる。
【００６９】
なお、インバータ回路２０から過電流が出力される主な原因としては、
・電子制御装置４０自身の演算誤差によって、その出力されるパルス幅変調信号ＰＷＭＵ、ＰＷＭＶ、ＰＷＭＷに異常が来たす。
・電子制御装置４０にフィードバック信号として帰還される電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷのゲインがその信号線の地絡などによって低下する。
等々があるが、特に前者の場合には、上記判定信号ＯＶＣに基づき電子制御装置４０においてダイアグ処理が行われることで、インバータ回路２０が再起動されたときには、その電流値も正常値に復帰されるようになる。
【００７０】
また同実施形態の装置にあって、電流検出装置８０を構成する上記全ての回路が共通の基板に形成されていることは上述した通りである。このため、従来それら回路間で引き回されていた信号線も大幅に削減されるようになる。
【００７１】
最後に、図４を参照して、こうした電流検出装置８０の組み立て構造について説明する。
この図４に示されるように、同電流検出装置８０は、非磁性で且つ絶縁性のセンサケース８１０内に一体に組み込まれるようになる。また、このセンサケース８１０は、その取付足８１０ａ及び８１０ｂを通じてインバータ筺体（図示せず）に固定されるようになる。
【００７２】
一方、同センサケース８１０には、上記バスバー（電流供給線）３１ａ〜３１ｃが貫通される３つの開口部８１９ａ〜８１９ｃが設けられており、それら貫通されるバスバー３１ａ〜３１ｃを各々取り囲むかたちで、磁性体からなる略コの字形状のコア８１１ａ〜８１１ｃが配設される。これら各コア８１１ａ〜８１１ｃの間隙部には、それぞれ磁界検出素子としてのホール素子が装着されるようになる（図４においては図示を割愛）。そして、図２に示したそれらホール素子の給電回路８０Ｓをはじめ、分岐回路８０Ｂや過電流検出部８２、出力バッファ８３ａ〜８３ｃ等々の各回路は、同図４に示されるプリント基板８１５上に共通に形成されている。同プリント基板８１５は、基板固定ネジ８１６ａ〜８１６ｈによって上記センサケース８１０に固定されるようになる。
【００７３】
また、前記インバータ制御回路２２の給電回路２２２から引き込まれる給電線や同インバータ制御回路２２に対して引き出される上記過電流判定信号ＯＶＣの信号線及び電流情報ＩＵ、ＩＶ、ＩＷの各信号線は、信号線束８１７として上記センサケース８１０から導出され、コネクタ８１８を介して、同インバータ制御回路２２の各対応する回路端子に電気的に接続される。
【００７４】
電流検出装置８０がこうしてユニット化されることにより、各電流センサ自身の検出保証精度（許容最大誤差）が同ユニットとしての検出保証精度、更には同ユニットがインバータに組み付けられた状態での検出保証精度とほぼ等価となり、検出された電流情報が他の回路や装置を経由することによる同保証精度の低下等も好適に回避されるようになる。因みに従来は、電流センサの最大誤差にインバータ制御回路の出力段で生じる誤差を加算したものを検出保証精度としているため、同保証精度も自ずと低いものになっている。
【００７５】
以上説明したように、同実施形態にかかる電流検出装置によれば、
（イ）上記過電流判定用基準値の設定を同電流検出装置としてのユニット単体で行うことができるため、従来、精度よく設定することが困難とされていた同過電流判定用基準値についてこれを上記電流センサ自身の検出精度実力値のみに基づき容易に、しかも高い精度で設定することができるようになる。
【００７６】
（ロ）少なくとも電流センサの給電回路８０Ｓ、分岐回路８０Ｂ、及び過電流検出部８２が共通の基板に形成されることで、従来それら回路間で引き回されていた信号線も大幅に削減されるようになる。
【００７７】
（ハ）また、上記給電回路８０Ｓを通じて電流センサの各磁界検出素子に対しその駆動電流が一括供給される構成としたことから、インバータ制御回路２２の給電回路２２２から当該電流検出装置８０に対して配線される給電線も１系統で足りる。
【００７８】
（ニ）また、こうして給電回路８０Ｓから上記各磁界検出素子にその駆動電流が一括供給されることで、複数の電流センサに同一品質の電源を供給することができるとともに、それら各電流センサからはほぼ同一品質の電流情報を取り出すことができるようにもなる。すなわち、それら複数の電流センサの検出精度実力値を均一化することができ、その意味でも、上記過電流検出部８２においては、それら検出される電流情報に対する精度の高い過電流判定用基準値を容易に設定することができるようになる。
【００７９】
（ホ）一方、過電流検出部８２にあっては、比較回路８２５の後段にラッチ回路８２７を設け、該比較回路８２５による過電流判定信号をインバータ回路２０のスイッチング周期と同等の期間だけ保持するようにしたことで、電流の遮断・復帰が繰り返される場合でも、同インバータ回路２０の見かけ上のスイッチング周波数を下げ、ひいてはその過熱を防ぐことができるようになる。
【００８０】
（ヘ）また、電流検出装置８０が上記態様でユニット化されることにより、電流センサ自身の検出保証精度が同ユニットとしての検出保証精度、更には同ユニットがインバータに組み付けられた状態での検出保証精度とほぼ等価となり、検出された電流情報が他の回路や装置を経由することによる同保証精度の低下等も好適に回避されるようになる。なおこのことは、同電流検出装置ユニットがインバータに組み付けられた状態での電流センサ精度の測定が不要となることをも併せ意味するものであり、その分、生産コストの低減が図られるようにもなる。
【００８１】
（ト）また、インバータ制御回路２２にあっては、従来内蔵されていた過電流検出部が不要になるとともに、上記検出された電流情報を電子制御装置４０に転送するために必要とされていた前記フィルタや出力バッファ等も併せて排除することができるようになる。このため、同インバータ制御回路２２としての構成が大幅に簡素化されるようになる。
【００８２】
（チ）また、電子制御装置４０にあっても、電流情報をモニタするに際し、フィルタによる位相遅れ等の生じていない情報が直接取り込まれることで、インバータ回路２０のスイッチング動作に対するより精度の高いフィードバック制御を行うことができるようになる。
等々、多くの優れた効果が奏せられるようになる。
【００８３】
なお、同実施形態の電流検出装置では、その過電流判定に際し、取り込まれる電流情報の正負の電流レベルについてそれぞれその絶対値の最大値を前記過電流判定用基準値ＯＶＣｒｅｆと比較することとした。しかしその手法は任意であり、他に例えば、
・同取り込まれる電流情報の正の電流レベルについてその最大値と比較される第１の過電流判定用基準値と、同電流情報の負の電流レベルについてその最小値と比較される第２の過電流判定用基準値との２つの基準値を持ち、それら第１の過電流判定用基準値よりも大きい、若しくは第２の過電流判定用基準値よりも小さい電流レベルが検出されることに基づいて同過電流判定を行う。
といった構成なども適宜採用することができる。
【００８４】
また、同実施形態の電流検出装置では、その電流センサとして磁束測定式のものを採用したが、これも任意であり、他に磁気平衡式のものなども採用することができる。
【００８５】
また、それら電流センサを構成する磁界検出素子も、上述したホール素子には限られない。他に例えば磁気抵抗効果素子なども同磁界検出素子として採用することができる。
【００８６】
また、ユニットとして統合する同電流センサの数も、３個に限られることなく任意である。例えば上述した３相交流電流の検出を行う場合であれ、電流センサを２つだけ設け、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相の電流を検出する構成、或いはインバータ回路２０への入力電流も併せ検出すべく４つの電流センサを統合する構成なども適宜採用することができる。更に、走行モータが単相モータからなる場合には、只１つの電流センサを具える装置としてこれをユニット化することもできる。
【００８７】
そして、この発明にかかる電流検出装置は、上述した電気自動車システムへの適用に限られるものでもない。電流供給線に対して電流センサを設け、その検出される電流情報に基づき過電流判定を行うシステムの全てに対し、上記実施形態に準じたかたちで適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる電流検出装置の一実施形態を示すブロック図。
【図２】同実施形態の装置の主に過電流検出部の構成例を示すブロック図。
【図３】同過電流検出部のラッチ回路の機能を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態の装置の組み立て構造を示す斜視図。
【図５】従来の電流検出装置が搭載された電気自動車システムを示すブロック図。
【符号の説明】
１１…バッテリ（主電源）、１２…バッテリ（補助電源）、２０…インバータ回路、２１…インバータパワー回路、２１１ａ、２１１ｂ〜２１３ａ〜２１３ｂ…スイッチング素子（ＩＧＢＴ）、２１４…平滑コンデンサ、２２、２２’…インバータ制御回路、２２１…駆動回路、２２２…給電回路、２２３…過電流検出部、２２４ａ〜２２４ｃ…フィルタ、２２５ａ〜２２５ｃ…出力バッファ、２２６…入力フィルタ、２２７…ヒステリシス反転回路、２２８…出力バッファ、３０…走行モータ、３１ａ〜３１ｃ…電流供給線（バスバー）、４０…電子制御装置、５０…アクセルペダル、６０ａ〜６０ｃ…電流センサ、７０ａ〜７０ｃ…出力バッファ、８０…電流検出装置、８０Ｓ…給電回路、８０Ｂ…分岐回路、８１ａ〜８１ｃ…電流センサ、８１０…センサケース、８１０ａ、８１０ｂ…センサケース取付足、８１１ａ〜８１１ｃ…コア、８１２ａ〜８１２ｃ…磁界検出素子（ホール素子）、８１３ａ〜８１３ｃ…定電流回路、８１４ａ〜８１４ｃ…増幅器、８１５…プリント基板、８１６ａ〜８１６ｈ…基板固定ネジ、８１７…信号線束、８１８…コネクタ、８１９ａ〜８１９ｃ…センサケース開口部、８２…過電流検出部、８２１…最大値検出回路、８２２…最小値検出回路、８２３…反転増幅回路、８２４…最大値選択回路、８２５…比較回路、８２６…基準値設定回路、８２７…ラッチ回路、８２８…出力バッファ、８３ａ〜８３ｃ…出力バッファ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a current detection device for detecting a current level and a current phase of a current supplied to a motor in, for example, an electric vehicle or the like, and in particular, detects whether or not an overcurrent exists based on comparison with a predetermined reference value. The present invention relates to an embodiment of the same current detection device structure that is useful for detecting the current.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of current detection device, for example, a device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-289059 is known. In this device, a current level and a current phase of a current flowing through the current supply line are detected through a magnetic field detection element (Hall element) arranged near the current supply line.
[0003]
When such a current detecting device is used for detecting a current level or a current phase of a current supplied to a traveling motor of an electric vehicle, the current detecting device is usually mounted in a manner shown in FIG. It is well known that
[0004]
Hereinafter, the configuration of each circuit of the drive system and the control system of the electric vehicle system will be briefly described with reference to FIG.
In this electric vehicle, the battery 11 is a DC power supply that outputs a high voltage of about 400 V (volt) as a main power supply. The DC output voltage is inversely converted into three-phase AC by the inverter circuit 20, and the converted three-phase AC current of the U-phase, V-phase, and W-phase drives the traveling motor 30 including the AC motor to rotate. Become like
[0005]
On the other hand, the traveling motor 30 is provided with an appropriate rotation speed sensor (not shown) on its output shaft, and the detected motor rotation speed information Nm is taken into an electronic control unit 40 such as a microcomputer. Become. The electronic control unit 40 also incorporates accelerator position information ACL detected by an accelerator sensor (not shown) provided on the accelerator pedal 50. The electronic control unit 40 corresponds to the acquired accelerator position information ACL. The DC-AC conversion operation of the inverter circuit 20 is controlled while monitoring the motor rotation speed information Nm so that the motor rotation speed thus obtained is obtained.
[0006]
Basically, in an electric vehicle having such a configuration, the current detection device is provided as current sensors 60a, 60b, and 60c on current supply lines 31a, 31b, and 31c of the traveling motor 30, respectively. The current level and current phase of the supplied three-phase alternating current are detected. The current information IU, IV, and IW of each phase indicating the detected current level and current phase are output from the output buffers 70a, 70b, and 70c, and the inverter circuit 20 (to be precise, the inverter control described below). It is taken into the electronic control unit 40 via the circuit 22 ').
[0007]
When controlling the DC-AC conversion operation by the inverter circuit 20, the electronic control unit 40 monitors the current information IU, IV, and IW detected by the current sensors 60a, 60b, and 60c, and monitors the current information. More detailed control of the phase and the like is performed. As this control signal, pulse width modulation signals PWMU, PWMV, and PWMW corresponding to each phase of the three-phase alternating current to be generated are used, and these pulse width modulation signals are transmitted from the electronic control device 40 to the inverter circuit 20. Is given to
[0008]
The inverter circuit 20 mainly includes an inverter power circuit 21 that converts a DC voltage applied from the battery 11 into a three-phase AC, and an inverter control circuit 22 ′ that controls these conversion modes. It is configured.
[0009]
Among them, the inverter power circuit 21 smoothes the switching elements 211a, 211b to 213a, and 213b made of, for example, IGBT (insulated gate bipolar transistor) and the like, and the current and voltage ripples generated in the DC input during the switching operation of these switching elements. And a smoothing capacitor 214.
[0010]
On the other hand, the inverter control circuit 22 'includes a drive circuit 221, a power supply circuit 222, an overcurrent detection unit 223, and the like.
Here, the drive circuit 221 is a part that controls the switching operation (chopper operation) of the switching element based on the pulse width modulation signals PWMU, PWMV, and PWMW provided from the electronic control device 40. Reference numeral 222 denotes an internal power supply voltage as the inverter control circuit 22 'by stepping up or down a DC output voltage (for example, 12 V) of the battery 12 serving as an auxiliary power supply, and a power supply voltage of the current sensors 60a, 60b, and 60c. And a power supply voltage for each section of the electric vehicle.
[0011]
In the inverter control circuit 22 ', the overcurrent detection unit 223 compares each current level of the current information IU, IV, IW detected through the current sensors 60a, 60b, 60c with its reference value OVCref. When any one of the current levels exceeds the reference value OVCref, this section detects that an overcurrent is flowing in any of the current supply lines 31a, 31b, and 31c.
[0012]
When an overcurrent is detected in this manner, a cutoff command ICP is issued from the overcurrent detection section 223 to the drive circuit 221, and the overcurrent detection section 223 sends an overcurrent detection signal to the electronic control device 40. The signal OVC is output. In the drive circuit 221 that has received the cutoff command ICP, the drive of the switching element is stopped to cut off the current flowing through the traveling motor 30, and the electronic control unit 40 that has received the overcurrent detection signal OVC controls the current control. Diag processing is started in order to diagnose whether or not there is an error.
[0013]
In addition, the inverter control circuit 22 'electronically controls the filters 224a, 224b, 224c for cutting unnecessary high-frequency components from the input current information IU, IV, IW, and the current information IU, IV, IW. Output buffers 225a, 225b, 225c, etc. are provided for adjusting the gain and adjusting the gain when transferring the data to the device 40.
[0014]
When mounting the current detection devices (current sensors 60a, 60b, 60c), as described above, the overcurrent detection unit 223 is provided to monitor the presence or absence of an abnormality in the detected current level, and the overcurrent is detected. In this case, by interrupting the current, the traveling motor 30 and the switching elements 211a, 211b to 213a, 213b and the like constituting the inverter power circuit 21 can be protected from destruction.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the current detection device is mounted, the reliability of the system to which the overcurrent detection unit is applied can be significantly improved by additionally providing the overcurrent detection unit 223.
[0016]
However, in order to accurately monitor the presence / absence of a current level abnormality through the overcurrent detection unit 223, it is extremely important to set a reference value OVCref, which is a criterion for the determination, and this setting of the reference value OVCref is not appropriate. In
The generated current is frequently interrupted, or
・ The switching element etc. may be destroyed without interrupting the current.
Such inconveniences will be caused.
[0017]
For this reason, even in the above-described electric vehicle system, special consideration is required for setting the reference value OVCref for the overcurrent detection unit 223, but as a matter of fact, the reference value OVCref is accurately determined with respect to the reference value OVCref. It was extremely difficult to set.
[0018]
That is, the current information IU, IV, and IW, which are the determination targets in the overcurrent detection unit 223, do not directly correspond to the contents detected by the current sensors 60a, 60b, and 60c. The offset and phase delay due to the intervening output buffers and filters are taken into account. Moreover, disturbance that cannot be completely removed, such as high-frequency noise from the inverter power circuit 21, is often superimposed on the current information. Therefore, it is practically almost impossible to set the reference value OVCref in consideration of all of these elements.
[0019]
Further, even if the current sensors 60a, 60b, and 60c are manufactured alone within the permissible error range, their respective maximum errors are usually different between the sensors. In addition, the overcurrent detection unit 223 itself that determines whether the current information output from these sensors is appropriate or not usually has some error in its determination. The determination of the suitability of the outputs of the three current sensors having different error ranges by the overcurrent detection unit 223 which itself includes an error is also a factor that makes it difficult to set the reference value OVCref.
[0020]
In addition to the above-described electric vehicle system, in a system in which a current sensor is provided for a current supply line, an overcurrent is determined based on detected current information, and the power supply is cut off, Are also common.
[0021]
The present invention has been made in view of such circumstances, and is directed to a system in which the current sensor and a means for performing overcurrent determination based on the detection output thereof are used together, and a reference value for the overcurrent determination is set. An object of the present invention is to provide a current detection device that can be set with high accuracy.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, according to the present invention, as described in claim 1,
(A) A current sensor that detects a current flowing through a current supply line through a magnetic field detection element disposed near the line.
(B) a power supply circuit for supplying a drive current to the magnetic field detection element of the current sensor.
(C) a branch circuit for branching current information detected by the current sensor.
And (d) an output circuit for externally outputting the one of the branched current information.
(E) Overcurrent detecting means for fetching information on the other of the same branch and comparing the current level with a reference value for overcurrent determination of the current flowing through the current supply line to determine overcurrent.
And at least the power supply circuit, the branch circuit, and the overcurrent detection means are formed on a common substrate.In addition, the branch circuit that branches to the overcurrent detection means is interposed between the current sensor and the output circuit.
[0023]
According to such a configuration as the current detection device, the setting of the overcurrent determination reference value can be performed by a single unit as the current detection device.
That is, after the current information detected by the current sensor is branched by the branch circuit, the current information is directly input to the overcurrent detection means formed on the power supply circuit and the common substrate with the branch circuit. Therefore, the offset and the phase delay due to the output buffer and the filter described above are not added to the information, and the disturbance described above is not superimposed. Therefore, the current information to be determined by the overcurrent detection means reflects the content detected by the current sensor as it is, and the overcurrent determination reference value also serves as the overcurrent determination reference value. It can be set for the accuracy ability value.
[0024]
Therefore, the reference value for overcurrent determination, which has conventionally been difficult to set with high accuracy, can be set easily and with high accuracy based only on the detection accuracy actual value of the current sensor itself. Become like
[0025]
Further, according to the configuration as the current detection device, the power supply circuit and the branch circuit of the current sensor and the overcurrent detection unit are all formed on a common substrate, so that the circuit is conventionally routed between the circuits. The signal lines that have been used will be greatly reduced.
[0026]
In addition, since the current detection device is unitized in this manner, the detection guarantee accuracy (maximum allowable error) of the current sensor itself becomes substantially equivalent to the detection guarantee accuracy of the same unit, and the detected current information is used for other circuits and devices. , The decrease in the accuracy of the guarantee and the like can be suitably avoided.
[0027]
It should be noted that the above-mentioned overcurrent detecting means is, for example,
(E1) The overcurrent determination is performed by comparing the absolute value of each of the positive and negative current levels of the fetched current information with the overcurrent determination reference value.
Or, according to the invention described in claim 3,
(E2) a first overcurrent determination reference value that is compared with the value of the positive current level of the fetched current information, and a second overcurrent that is compared with the value of the negative current level of the current information. It has two reference values, a reference value for determination and a reference level for detecting a current level larger than the first reference value for overcurrent determination or smaller than the second reference value for overcurrent determination. A device for performing the overcurrent determination.
With this configuration, the current level of any current flowing through the current supply line can be properly determined.
[0028]
In addition, when the current supply line is a line to which an AC current that is DC-AC converted by an inverter circuit is supplied, the overcurrent detection unit may be configured as follows.
(E3) a comparison circuit that outputs a determination signal indicating overcurrent when the current level of the current information exceeds the reference value for overcurrent determination, and that the determination signal output from the comparison circuit is output only for a predetermined period. And a latch circuit for holding.
Is effective in preventing overheating of the inverter circuit and maintaining its reliability.
[0029]
That is, when the current flowing through the current supply line is interrupted based on the determination signal and then restored, even if the interruption and return are repeated, the same determination signal is latched in the above-described manner, whereby the inverter circuit is latched. Can be reduced. If the switching frequency can be reduced in this way, the switching loss naturally decreases, and even under an overcurrent, the loss heat generation of the inverter circuit can be suitably reduced.
[0030]
On the other hand, even when the current sensor includes a plurality of sensor groups provided corresponding to a plurality of current supply lines,
(B ')A power supply circuit for collectively supplying a drive current to the magnetic field detection elements of the plurality of current sensors.
(C ') a branch circuit provided for each of the plurality of current sensors for branching current information detected by the plurality of current sensors.
(D ')An output circuit is provided in a number corresponding to the number of the current sensors that externally outputs the one of the branched current information.
(E ')Overcurrent detecting means for collectively taking in the other current information of the same branch and comparing each current level with a reference value for overcurrent determination of a current flowing through the current supply line to perform overcurrent determination.
And at least the power supply circuit, the branch circuit, and the overcurrent detection means are formed on a common substrate, and the overcurrent detection means is provided between the current sensor and the output circuit. The intervening branch circuit is provided.
According to this configuration, it is possible to supply power of the same quality to the plurality of current sensor groups in particular, and to take current information of substantially the same quality from each of the current sensors into the overcurrent detection means. Will be able to do it.
[0031]
In other words, the detection accuracy actual values of the plurality of current sensors can be made uniform, and the overcurrent detection means can easily set a highly accurate overcurrent determination reference value for the detected current information. Will be able to do it.
[0032]
On the other hand, in the case where the current supply line is one or a plurality of lines for supplying an AC current converted from a DC to an AC by an inverter circuit to a traveling motor in an electric vehicle, the present invention according to claim 6 is provided. To
The current sensors are selectively arranged on all of the current supply lines or on any of the current supply lines;
The current information externally output from the output circuit is directly taken into the electronic control unit of the electric vehicle.
The result of the overcurrent determination by the overcurrent detection means is provided as a switching stop command (current cutoff command) to an inverter control circuit that controls the switching operation of the inverter circuit, and as self-diagnosis information to the electronic control unit. Each is input via a signal line.
Such a configuration is effective in applying the current detection device to an electric vehicle.
[0033]
That is, with the same configuration, the inverter control circuit eliminates the need for a conventionally built-in overcurrent detection unit, and is required to transfer the detected current information to the electronic control device. A filter, an output buffer, and the like can also be eliminated, and the configuration of the inverter control circuit is greatly simplified.
[0034]
Further, even in the above electronic control device, when monitoring current information, information without phase delay caused by a filter is directly taken in, so that more accurate feedback control on the switching operation of the inverter circuit is performed. Will be able to
[0035]
Above all, the current detection device itself has the overcurrent detection means inside the unit as described above, so that the setting of the overcurrent determination reference value can be accurately performed by the same unit alone, and as a result, The setting of the current cutoff condition based on the overcurrent determination can also be performed very accurately.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 4 show an embodiment of a current detection device according to the present invention.
[0037]
The current detection device according to this embodiment is applied to an electric vehicle system, similarly to the device illustrated in FIG. 5, and can accurately and easily set the overcurrent determination reference value. It is configured as a device that can.
[0038]
First, the outline of the configuration of the electric vehicle system and the configuration of the current detection device according to this embodiment will be described with reference to FIG.
Even in this electric vehicle system, the battery 11 is a DC power supply that outputs a high voltage of about 400 V (volt) as a main power supply, similarly to the system illustrated in FIG. Is inverted by the inverter circuit 20 into three-phase AC, and the converted three-phase AC currents of the U, V, and W phases rotate the traveling motor 30 composed of an AC motor.
[0039]
The traveling motor 30 is provided with an appropriate rotation speed sensor (not shown) on its output shaft, and the detected motor rotation speed information Nm is taken into an electronic control device 40 such as a microcomputer. The electronic control unit 40 also incorporates accelerator position information ACL detected by an accelerator sensor (not shown) provided on the accelerator pedal 50. The electronic control unit 40 responds to the acquired accelerator position information ACL. Controlling the DC-AC conversion operation by the inverter circuit 20 while monitoring the motor rotation speed information Nm so that the obtained motor rotation speed is obtained is the same as in the case of the system illustrated in FIG. is there.
[0040]
With respect to such an electric vehicle system, the current detection device 80 according to the present embodiment mainly includes current sensors 81a, 81b, and 81c disposed on the current supply lines 31a, 31b, and 31c to the traveling motor 30, respectively. 1, the power supply circuit 80S, the branch circuit 80B, the overcurrent detector 82, the output buffers 83a to 83c, and the like are unitized.
[0041]
Here, the power supply circuit 80S is a circuit that collectively supplies a drive current to each of the magnetic field detection elements (described later) of the current sensors 81a, 81b, and 81c, and the branch circuit 80B passes through the current sensors 81a, 81b, and 81c. This circuit branches detected current information IU, IV, and IW to the overcurrent detection unit 82 and the output buffers 83a to 83c.
[0042]
Further, the overcurrent detection unit 82 captures the branched current information IU, IV, IW and compares the current level with the overcurrent determination reference value OVCref of the current flowing through the current supply lines 31a, 31b, 31c. The output buffers 83a to 83c output the branched current information IU, IV, and IW to the electronic control device 40.
[0043]
In the apparatus of the embodiment, the power supply circuit 80S, the branch circuit 80B, the overcurrent detector 82, and the output buffers 83a to 83c are all formed on a common substrate.
[0044]
Further, the current information IU, IV, IW output from the output buffers 83a to 83c is taken into the electronic control device 40 via the inverter circuit 20 on the device structure described later as the current detection device 80, and The overcurrent determination signal OVC from the overcurrent detection unit 82 is used as a signal for instructing the inverter circuit 20 to stop its switching operation (interruption command ICP), and as a signal for instructing the electronic control unit 40 to start self-diagnosis. , Are input via appropriate signal lines.
[0045]
When controlling the DC-AC conversion operation by the inverter circuit 20, the electronic control unit 40 monitors the current information IU, IV, and IW output from the current detection device 80 in this way, and further monitors the current phase and the like. For performing fine control of the grain, and as the control signal, pulse width modulation signals PWMU, PWMV, and PWMW corresponding to each phase of the three-phase alternating current to be generated are generally used. Is applied from the electronic control device 40 to the inverter circuit 20, and the like is basically the same as in the case of the system illustrated in FIG.
[0046]
The inverter circuit 20 mainly includes an inverter power circuit 21 that converts a DC voltage applied from the battery 11 into a three-phase AC, and an inverter control circuit 22 that controls these conversion modes. It is configured.
[0047]
Among them, as described above, the inverter power circuit 21 includes the switching elements 211a, 211b to 213a, and 213b including, for example, IGBTs (insulated gate bipolar transistors), and the current and voltage generated at the DC input during the switching operation of these switching elements. And a smoothing capacitor 214 for smoothing the ripple.
[0048]
On the other hand, the inverter control circuit 22 includes a drive circuit 221, a power supply circuit 222, and a circuit that processes the overcurrent determination signal OVC applied from the overcurrent detection unit 82 of the current detection device 80.
[0049]
Here, the drive circuit 221 is a part that controls the switching operation (chopper operation) of the switching element based on the pulse width modulation signals PWMU, PWMV, and PWMW provided from the electronic control device 40, as described above. The power supply circuit 222 also basically raises or lowers the DC output voltage (for example, 12 V) of the battery 12 serving as the auxiliary power supply to a predetermined value, as described above, and supplies the internal power supply voltage as the inverter control circuit 22 and the current detection device 80. This section generates and supplies a power supply voltage of each section of the electric vehicle including a power supply voltage.
[0050]
As described above, the current detection device of the embodiment has a configuration in which the drive current is collectively supplied to the respective magnetic field detection elements of the current sensors 81a, 81b, and 81c through the power supply circuit 80S. Therefore, only one power supply line is required from the power supply circuit 222 to the current detection device 80.
[0051]
In the inverter control circuit 22, the input filter 226 is a circuit for removing unnecessary high-frequency components and disturbance from the overcurrent determination signal OVC. The hysteresis inverting circuit 227 is constituted by an element such as a CMOS, This is a circuit that sharply inverts the logic level of the OCV with a predetermined hysteresis.
[0052]
The overcurrent determination signal OVC whose logic level has been inverted by the hysteresis inverting circuit 227 is applied to the drive circuit 221 as a cutoff command ICP for commanding to stop the switching operation. The drive circuit 221 receiving the command ICP stops the drive of the switching elements 211a, 211b to 213a, 213b to cut off the current flowing to the traveling motor 30.
[0053]
On the other hand, the overcurrent determination signal OVC whose logic level has been inverted by the hysteresis inversion circuit 227 turns off the transistor of the output buffer 228 and instructs the electronic control device 40 to start self-diagnosis. The electronic control device 40 that has received the command starts the diagnosis process in order to diagnose whether or not there is an error in the current control content.
[0054]
In the electric vehicle system to which the current detection device according to the embodiment is applied, the presence or absence of the overcurrent is detected through the overcurrent detection unit 82 provided inside the unit as the current detection device 80 as described above. Will be able to When an overcurrent is detected, the current supplied to the current supply lines 31a to 31c is cut off as described above, so that the switching elements 211a, 211b to 211c constituting the inverter power circuit 21 including the traveling motor 30 are cut off. 213a, 213b, etc. can be protected from destruction.
[0055]
Moreover, according to the above-described configuration of the electric vehicle system, the inverter control circuit 22 does not need the overcurrent detection unit 223 (see FIG. 5) which is conventionally built in, and the detected current information IU, IV, The filters 224a to 224c and the output buffers 225a to 225c and the like (see FIG. 5) required for transferring the IW to the electronic control unit 40 can be eliminated together. Will be greatly simplified.
[0056]
Further, even when the electronic control unit 40 monitors the current information IU, IV, IW, information in which no phase delay or the like is caused by the filters 224a to 224c is directly taken in, so that the switching operation of the inverter circuit 20 is performed. , It is possible to perform feedback control with higher accuracy.
[0057]
Most of all, by providing the overcurrent detection unit 82 in the unit as described above, the current detection device 80 itself can accurately set the overcurrent determination reference value OCVref by itself. As a result, the setting of the current interruption condition based on the overcurrent determination can be performed very accurately.
[0058]
Next, the configuration and operation of the current detection device according to the embodiment will be described in further detail with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a specific example of the electrical configuration of the current detection device 80, with a focus on the overcurrent detection unit 82.
[0059]
In the current detection device 80, the current sensors 81a to 81c themselves are basically the same as those described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-289059, and the cores 811a to 81c through which the bus bars (current supply lines) 31a to 31c respectively pass. A current level and a current phase of a current flowing through each bus bar are detected through magnetic field detection elements (Hall elements) 812a to 812c provided in the 811c. The voltage applied in common through the power supply circuit 80S is converted into a constant current through each of the constant current circuits 813a to 813c, and is supplied to each of the Hall elements 812a to 812c as a drive current. Further, the respective magnetic field detection signals (current information) by the Hall elements 812a to 812c are amplified to predetermined levels by the amplifiers 814a to 814c and output to the branch circuit 80B.
[0060]
As described above, the branch circuit 80B branches the current information IU, IV, IW detected by the current sensors 81a to 81c to the output buffers 83a to 83c formed of voltage follower circuits and the overcurrent detection unit 82, respectively. I do. As described above, the current information IU, IV, IW output from the output buffers 83a to 83c is taken into the electronic control device 40 as a feedback signal.
[0061]
On the other hand, the current information IU, IV, IW captured by the overcurrent detection section 82 is input to the maximum value detection circuit 821 and the minimum value detection circuit 822 in the detection section 82, respectively.
[0062]
The maximum value detection circuit 821 is a circuit that detects the maximum value from the positive current levels of the input current information IU, IV, and IW, and the minimum value detection circuit 822 is the same. , IV, and IW to detect the minimum value from the negative current level. The maximum value detected by the maximum value detection circuit 821 is directly input to the maximum value selection circuit 824, and the minimum value detected by the minimum value detection circuit 822 is equalized to a positive value by the amplification factor 1 inversion amplification circuit 823. The inverted value is input to the maximum value selection circuit 824.
[0063]
The maximum value selection circuit 824 is a circuit that selects and outputs a larger value among these two input maximum values. That is, the maximum value selection circuit 824 outputs the maximum value of the absolute value of each of the positive and negative current levels of the current information IU, IV, and IW. Then, the output maximum value is taken into the comparison circuit 825 next.
[0064]
The comparison circuit 825 flows to the bus bars (current supply lines) 31a to 31c based on whether or not the fetched maximum value exceeds the overcurrent determination reference value OVCref set through the reference value setting circuit 826. This is a circuit for determining whether the current is an overcurrent. When it is determined by the comparison circuit 825 that the current is an overcurrent, the comparison output (logic low level signal) is latched by the next latch circuit 827 for the time LTM, during which the transistor of the output buffer 828 is turned off. That is, the overcurrent determination signal OVC is set to the logic high level. In this case, in the inverter control circuit 22 and the electronic control unit 40 to which the overcurrent determination signal OVC is input, when the overcurrent determination signal OVC becomes a logic high level, the switching elements 211a, 211b to 213a, 213b Is stopped, or the diagnosis process is started.
[0065]
In the overcurrent detection section 82, the comparison circuit 825 is configured as a so-called hysteresis comparison circuit in which the value of the overcurrent determination reference value OVCref set in the reference value setting circuit 826 is switched according to the determination output. Have been. In this case, the switched reference value is maintained for the latch time LTM set in the latch circuit 827. In the device of the embodiment, in particular, by selecting a time longer than the switching cycle of the switching elements 211a, 211b to 213a, 213b as the latch time LTM, the overheating of the inverter circuit 20 is prevented, and the reliability thereof is further reduced. I try to maintain sex. This will be described in more detail with reference to FIG.
[0066]
For example, assuming that the switching elements 211a, 211b to 213a, 213b are performing a switching operation based on the drive signal shown in FIG. 3A, the overcurrent determination is performed at time t1. Assuming that the determination is canceled at time t2, the overcurrent determination signal OVC changes in a manner indicated by a two-dot chain line in FIG. 3B. In this case, the drive signal after the control based on the overcurrent determination signal OVC also drives the switching element in a manner shown by a two-dot chain line in FIG. The upper switching frequency increases.
[0067]
In this regard, as in the device of the embodiment, the overcurrent determination signal OVC is temporarily latched, and the latch time LTM is set to a time (for example, 100 microseconds) equivalent to the switching cycle STM of the switching element. Then, the overcurrent determination signal OVC changes in the manner shown by the solid line in FIG. 3B, and the drive signal after control based on the overcurrent determination signal OVC also becomes the solid line in FIG. As indicated by, the switching element is apparently driven at a low frequency.
[0068]
That is, when the current flowing through the bus bars (current supply lines) 31a to 31c is interrupted based on the determination signal OVC and then restored, even if the interruption and the return are repeated, the same determination signal OVC is latched in the above-described manner. By doing so, the apparent switching frequency of the inverter circuit 20 can be reduced. If the switching frequency can be reduced in this way, the switching loss will naturally decrease, and even under an overcurrent, the loss heat generation of the inverter circuit 20 can be suitably reduced.
[0069]
The main cause of the overcurrent output from the inverter circuit 20 is as follows.
An abnormality occurs in the output pulse width modulation signals PWMU, PWMV, and PWMW due to a calculation error of the electronic control device 40 itself.
The gain of the current information IU, IV, IW that is fed back as a feedback signal to the electronic control unit 40 decreases due to ground fault of the signal line.
In the former case, in particular, in the electronic control unit 40, a diagnosis process is performed based on the determination signal OVC, so that when the inverter circuit 20 is restarted, its current value is returned to a normal value. Become so.
[0070]
Further, in the device of the embodiment, as described above, all the circuits constituting the current detection device 80 are formed on a common substrate. Therefore, the number of signal lines conventionally routed between these circuits is greatly reduced.
[0071]
Finally, an assembly structure of such a current detection device 80 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the current detecting device 80 is integrated into a non-magnetic and insulating sensor case 810. Further, this sensor case 810 is fixed to an inverter housing (not shown) through its mounting feet 810a and 810b.
[0072]
On the other hand, the sensor case 810 is provided with three openings 819a to 819c through which the bus bars (current supply lines) 31a to 31c penetrate, and surrounds the bus bars 31a to 31c respectively penetrating therethrough. A substantially U-shaped core 811a to 811c made of a magnetic material is provided. Hall elements as magnetic field detecting elements are respectively mounted in gaps between these cores 811a to 811c (not shown in FIG. 4). The circuits such as the feeder circuit 80S of the Hall elements shown in FIG. 2, the branch circuit 80B, the overcurrent detector 82, and the output buffers 83a to 83c are common on the printed circuit board 815 shown in FIG. Is formed. The printed board 815 is fixed to the sensor case 810 by board fixing screws 816a to 816h.
[0073]
A power supply line drawn from the power supply circuit 222 of the inverter control circuit 22, a signal line of the overcurrent determination signal OVC and a signal line of the current information IU, IV, and IW drawn out to the inverter control circuit 22 are: The signal line bundle 817 is led out from the sensor case 810 and is electrically connected to corresponding circuit terminals of the inverter control circuit 22 via a connector 818.
[0074]
By unitizing the current detection device 80 in this way, the detection assurance accuracy (maximum allowable error) of each current sensor itself is the detection assurance accuracy as the same unit, and further, the detection assurance in a state where the unit is assembled to the inverter. The accuracy is substantially equivalent to the accuracy, and a decrease in the guaranteed accuracy due to the passage of the detected current information through another circuit or device can be suitably avoided. By the way, conventionally, the detection accuracy is obtained by adding the error generated in the output stage of the inverter control circuit to the maximum error of the current sensor, so that the accuracy is naturally low.
[0075]
As described above, according to the current detection device according to the embodiment,
(B) Since the setting of the overcurrent determination reference value can be performed by the unit as the current detection device alone, the overcurrent determination reference value which has conventionally been difficult to set with high accuracy is used. Can be set easily and with high accuracy based only on the detection accuracy actual value of the current sensor itself.
[0076]
(B) Since at least the power supply circuit 80S, the branch circuit 80B, and the overcurrent detection unit 82 of the current sensor are formed on a common substrate, the signal lines conventionally routed between these circuits are greatly reduced. Become like
[0077]
(C) Further, since the drive current is collectively supplied to each magnetic field detection element of the current sensor through the power supply circuit 80S, the power supply circuit 222 of the inverter control circuit 22 transmits the drive current to the current detection device 80. A single feed system is sufficient.
[0078]
(D) In addition, since the driving current is supplied from the power supply circuit 80S to each of the magnetic field detecting elements in a lump, power of the same quality can be supplied to a plurality of current sensors. Current information of almost the same quality can be extracted. That is, the detection accuracy ability values of the plurality of current sensors can be made uniform, and in that sense, the overcurrent detection unit 82 sets a high-precision overcurrent determination reference value for the detected current information. It can be easily set.
[0079]
(E) On the other hand, in the overcurrent detection section 82, a latch circuit 827 is provided at the subsequent stage of the comparison circuit 825, and the overcurrent determination signal by the comparison circuit 825 is held for a period equivalent to the switching cycle of the inverter circuit 20. This makes it possible to lower the apparent switching frequency of the inverter circuit 20 and prevent overheating of the inverter circuit 20 even when the interruption and return of the current are repeated.
[0080]
(F) In addition, since the current detection device 80 is unitized in the above-described manner, the detection assurance accuracy of the current sensor itself is the detection assurance accuracy of the same unit, and further, the detection in a state where the unit is assembled to the inverter. This is almost equivalent to the guaranteed accuracy, and a decrease in the guaranteed accuracy due to the detected current information passing through another circuit or device can be suitably avoided. This also means that it is not necessary to measure the accuracy of the current sensor when the current detection device unit is mounted on the inverter, so that the production cost can be reduced accordingly. Also.
[0081]
(G) In the inverter control circuit 22, the overcurrent detection unit conventionally incorporated is not required, and the inverter control circuit 22 is required to transfer the detected current information to the electronic control device 40. The filter, the output buffer and the like can also be eliminated. Therefore, the configuration of the inverter control circuit 22 is greatly simplified.
[0082]
(H) Even when the electronic control unit 40 monitors the current information, the information without the phase delay caused by the filter is directly taken in, so that more accurate feedback on the switching operation of the inverter circuit 20 is obtained. Control can be performed.
For example, many excellent effects can be achieved.
[0083]
In the overcurrent determination, the current detection device of the embodiment compares the maximum value of the absolute value of each of the positive and negative current levels of the fetched current information with the overcurrent determination reference value OVCref. However, the method is arbitrary, and for example,
A first overcurrent determination reference value that is compared with the maximum value of the positive current level of the current information to be captured, and a second overcurrent value that is compared with the minimum value of the negative current level of the same current information It has two reference values, a current determination reference value and a current level larger than the first overcurrent determination reference value or smaller than the second overcurrent determination reference value. To determine the overcurrent.
Such a configuration can be appropriately adopted.
[0084]
Further, in the current detecting device of the embodiment, a magnetic flux measuring type sensor is used as the current sensor, but this is also optional, and a magnetic balance type sensor or the like can also be used.
[0085]
Further, the magnetic field detecting elements constituting these current sensors are not limited to the Hall elements described above. In addition, for example, a magnetoresistive element can be adopted as the magnetic field detecting element.
[0086]
Further, the number of the current sensors integrated as a unit is not limited to three, but is arbitrary. For example, even when the above-described three-phase AC current is detected, only two current sensors are provided to detect any two-phase current of the U phase, the V phase, and the W phase, or an input to the inverter circuit 20. A configuration in which four current sensors are integrated so as to also detect the current can be appropriately adopted. Further, when the traveling motor is a single-phase motor, it can be unitized as a device having only one current sensor.
[0087]
The current detection device according to the present invention is not limited to the application to the electric vehicle system described above. The present invention can be applied to all systems in which a current sensor is provided for a current supply line and an overcurrent is determined based on detected current information in a manner similar to the above-described embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a current detection device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram mainly showing a configuration example of an overcurrent detection unit of the device of the embodiment.
FIG. 3 is a time chart showing a function of a latch circuit of the overcurrent detection unit.
FIG. 4 is an exemplary perspective view showing an assembly structure of the apparatus according to the embodiment;
FIG. 5 is a block diagram showing an electric vehicle system equipped with a conventional current detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery (main power supply), 12 ... Battery (auxiliary power supply), 20 ... Inverter circuit, 21 ... Inverter power circuit, 211a, 211b-213a-213b ... Switching element (IGBT), 214 ... Smoothing capacitor, 22,22 ' ... Inverter control circuit, 221 ... Drive circuit, 222 ... Power supply circuit, 223 ... Overcurrent detection section, 224a-224c ... Filter, 225a-225c ... Output buffer, 226 ... Input filter, 227 ... Hysteresis inversion circuit, 228 ... Output buffer , 30: running motor, 31a to 31c: current supply line (bus bar), 40: electronic control unit, 50: accelerator pedal, 60a to 60c: current sensor, 70a to 70c: output buffer, 80: current detecting device, 80S ... Power supply circuit, 80B ... branch circuit, 81a to 81c ... current sensor 810: sensor case, 810a, 810b: sensor case mounting feet, 811a to 811c: core, 812a to 812c: magnetic field detecting element (Hall element), 813a to 813c: constant current circuit, 814a to 814c: amplifier, 815: print Board, 816a to 816h: Board fixing screw, 817: Signal bundle, 818: Connector, 819a to 819c: Sensor case opening, 82: Overcurrent detection unit, 821: Maximum value detection circuit, 822: Minimum value detection circuit, 823 .., An inverting amplifier circuit, 824, a maximum value selection circuit, 825, a comparison circuit, 826, a reference value setting circuit, 827, a latch circuit, 828, an output buffer, 83a to 83c, an output buffer.

Claims

A current sensor that detects a current flowing through the current supply line through a magnetic field detection element disposed near the line,
A power supply circuit for supplying a drive current to the magnetic field detection element of the current sensor;
A branch circuit for branching current information detected by the current sensor;
An output circuit for externally outputting the one of the branched current information;
Overcurrent detection means for taking in the other current information of the same branch, comparing the current level with an overcurrent determination reference value of the current flowing through the current supply line, and performing overcurrent determination,
The branch circuit, wherein at least the power supply circuit, the branch circuit, and the overcurrent detection unit are formed on a common substrate, and the branch circuit branches to the overcurrent detection unit between the current sensor and the output circuit. A current detection device characterized by interposing an electric current.

2. The current detection device according to claim 1, wherein the overcurrent detection means performs an overcurrent determination by comparing an absolute value of each of the positive and negative current levels of the acquired current information with the reference value for overcurrent determination.

The overcurrent detection means is configured to compare a first current reference value for the positive current level of the acquired current information with a value thereof and a second current reference value for a negative current level of the current information. And two overcurrent determination reference values, and a current level larger than the first overcurrent determination reference value or smaller than the second overcurrent determination reference value is detected. The current detection device according to claim 1, wherein the overcurrent determination is performed based on the following.

The current supply line is a line to which an AC current that is DC-AC converted by an inverter circuit is supplied,
The overcurrent detection means,
A comparison circuit that outputs a determination signal indicating overcurrent when the current level of the current information exceeds the overcurrent determination reference value,
A latch circuit for holding the determination signal output from the comparison circuit for a predetermined period,
4. The current detecting device according to claim 1, wherein the current detecting device comprises:

A plurality of current sensors for respectively detecting a current flowing through the current supply line through a magnetic field detection element disposed corresponding to the current supply line,
A power supply circuit that collectively supplies a drive current to the magnetic field detection elements of the plurality of current sensors;
A branch circuit provided for each of the plurality of current sensors for branching current information detected by the plurality of current sensors,
An output circuit provided by the number corresponding to the number of the current sensors that externally outputs the one of the branched current information;
Overcurrent detection means for collectively capturing the other current information of the same branch, comparing each current level with a reference value for overcurrent determination of a current flowing through the current supply line, and performing overcurrent determination,
The branch circuit, wherein at least the power supply circuit, the branch circuit, and the overcurrent detection unit are formed on a common substrate, and the branch circuit branches to the overcurrent detection unit between the current sensor and the output circuit. Intervened
A current detection device characterized by the above-mentioned .

The current supply line is one or a plurality of lines in an electric vehicle, which supply an AC current that is DC-AC converted by an inverter circuit to a traveling motor,
The current sensor is selectively disposed on all of the current supply lines or on an arbitrary current supply line,
The current information externally output from the output circuit is directly taken into the electronic control device of the electric vehicle,
The result of the overcurrent determination by the overcurrent detection means is sent to the inverter control circuit for controlling the switching operation of the inverter circuit as a switching stop command, and to the electronic control unit as self-diagnosis information via signal lines. The current detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the current detection device is input.

The current sensor, the branch circuit, and the overcurrent detection unit are arranged so that the current information is directly input from the current sensor to the overcurrent detection unit.
The current detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein