JP4770827B2 - Electric quantity detection sensor - Google Patents
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Description
本発明は、電気量検出センサに関し、詳しくは、検出対象の直流電源に並列に接続される検出抵抗の両端に発生する電圧を検出することによって電気量を検出する電気量検出センサに関する。 The present invention relates to an electric quantity detection sensor, and more particularly to an electric quantity detection sensor that detects an electric quantity by detecting a voltage generated at both ends of a detection resistor connected in parallel to a DC power source to be detected.
従来からホール素子を用いた電流検出センサが知られているが、ホール素子を用いた電流検出センサでは、被測定対象の電路に大電流が流れたときに、該電路を貫通するコアに発生する磁束が飽和してしまい電流を正確に検出できないという問題や、測定精度がホール素子の性能のばらつきによって影響を受けるといった問題があった。 Conventionally, a current detection sensor using a Hall element is known. However, in a current detection sensor using a Hall element, when a large current flows in the circuit to be measured, it is generated in a core that penetrates the circuit. There are problems that the magnetic flux is saturated and the current cannot be detected accurately, and that the measurement accuracy is affected by variations in the performance of the Hall elements.
また、上記問題を有さない電気量検出センサとして、被測定対象の電路に直列に接続した検出抵抗を有し、該検出抵抗の両端に発生する電圧を、検出抵抗に接続したトランスを介して電気的に絶縁した状態で測定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載された電気量検出センサは、被測定対象の電路側と検出回路側とが電気的に絶縁されているので、電路に流れる被検出電流を精密に検出することができるといった長所を有するが、電路に直列に接続された検出抵抗には常時電流が流れるので、その分だけ検出対象の直流電源の電力が余分に消耗される。特に、直流電源が例えばバッテリ等の電力を一定容量しか有さない種類のものである場合には、電力の無駄な消耗は極力抑えなければならない。
In the electric quantity detection sensor described in
そこで、本発明は、検出対象の直流電源に並列に接続される検出抵抗を有し、該検出抵抗の両端に発生する電圧を検出することによって直流電源の電気量を検出する電気量検出センサにおいて、直流電源の電力が余分に消耗されることを防止することができる電気量検出センサを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an electric quantity detection sensor that has a detection resistor connected in parallel to a DC power supply to be detected and detects the electric quantity of the DC power supply by detecting a voltage generated at both ends of the detection resistance. An object of the present invention is to provide an electric quantity detection sensor capable of preventing excessive power consumption of a DC power supply.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、検出対象の直流電源に並列に接続される検出抵抗を有し、該検出抵抗の両端に発生する電圧を検出することによって前記直流電源の電気量を検出する電気自動車の電気量検出センサにおいて、前記検出抵抗の両端に一次巻線が接続されたトランスと、前記トランスの一次巻線の前記検出抵抗への接続を入切するスイッチ素子と、前記スイッチ素子へ入切周波数を供給する発振回路と、前記発振回路が供給する入切周波数に基づいて前記トランスの二次巻線に発生する交流電気信号を同期検波する同期検波回路と、前記検出抵抗の前記直流電源への接続を入切する機械式リレーと、前記機械式リレーを電気自動車のエンジンのオン期間中のみオンさせるリレー動作回路と、を備え、前記機械式リレーは、前記検出抵抗が接続された電路において前記検出抵抗に直列に設けられることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項1の発明によれば、検出対象の直流電源の電圧値を正確に読み取ることができる。また、入切スイッチが機械式リレーによって構成されるので、接続をオフにしたときに検出抵抗が直流電源の電源供給回路から完全に切り離され、直流電源の電力が余分に消耗されることを確実に防止できる。 According to the first aspect of the present invention, the voltage value of the DC power supply to be detected can be accurately read. In addition, since the on / off switch is composed of a mechanical relay, when the connection is turned off, the detection resistor is completely disconnected from the power supply circuit of the DC power supply, ensuring that the power of the DC power supply is consumed excessively. Can be prevented.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電気量検出センサについて、図1を参照して説明する。本実施形態の電気量検出センサ1は、電気自動車に搭載されたバッテリ2(直流電源)の残存電気量を算出するための電圧検出用センサであり、バッテリ2の正負の端子2p、2mから延びる電路3に並列にインバータ4が接続され、バッテリ2からの直流出力がインバータ4によって所定の周波数の交流出力に変換されてモータ5を駆動し、モータ5に連結されたタイヤホイール6が回転されるようになっている。
(First embodiment)
An electric quantity detection sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The electric
電気量検出センサ1は、正負の検出端子1p、1mが電路3に対して並列に接続され、センサ内部において検出端子1pと検出端子1mとを結ぶ検出用電路7が形成されており、該検出用電路7に直列に機械式リレー8(入切スイッチ)と、高抵抗9と、検出抵抗10とを備える。機械式リレー8は、リレー動作回路11からのオンオフ信号によって検出用電路7の導通を入切動作し、本電気量検出センサ1が電路3に接続された状態と、電路3から切り離された状態とに選択的に切替える。
The electric
リレー動作回路11は、当該電気自動車のエンジンオンオフ回路18に接続されており、ユーザがエンジンキーを挿入して回転させてエンジンをオンにしたタイミングでリレー動作回路11からオン信号が出力されて機械式リレー8がオンし、ユーザがエンジンキーを反対方向へ回転させてエンジンをオフにしたタイミングでリレー動作回路11からオフ信号が出力されて機械式リレー8がオフするように構成されている。換言すると、本電気量検出センサ1は、エンジンがオンされている間のみ電路3に接続され、エンジンがオフされている間は電路3から切り離される。なお、高抵抗9は、検出用電路7に流れる電流を小にすることによって本電気量検出センサ1を電圧検出用とするためのものである。
The
さらに、電気量検出センサ1は、検出抵抗10の両端に一次巻線12aが接続されたトランス12と、一次巻線12aの検出抵抗10への接続を入切するスイッチ素子13と、スイッチ素子13へ入切周波数信号aを供給する発振回路14と、発振回路14が供給する入切周波数信号aに基づいてトランス12の二次巻線12bに発生する交流電気信号を同期検波する同期検波回路15とを備えている。同期検波回路15の入力側と出力側には、それぞれ増幅器16、17が設けられている。
Furthermore, the electric
スイッチ素子13は、アノードに所定電圧が印加され、カソードが発振回路14に接続された発光ダイオード13aと、該発光ダイオード13aからの光を検知してスイッチを入切するフォトトランジスタ13bとから構成されている。発光ダイオード13aとフォトトランジスタ13bとは、光学的に結合され、電気的に絶縁されている。従って、スイッチ素子13は、発振回路14が供給する入切周波数信号aの周波数に応じてトランス12の一次巻線12aの検出抵抗10への接続を入切する。
The
次に、本実施形態の電気量検出センサ1の動作について説明する。まず、ユーザがエンジンキーを操作して電気自動車のエンジンをオンにすると、リレー動作回路11からオン信号が出力されて機械式リレー8がオンし、検出用電路7に電流が流れ、検出抵抗10の両端に電圧が発生する。この電圧によって、トランス12の一次巻線12aに、スイッチ素子13の入切周波数に応じた交流電流が流れ、トランス12の二次巻線12bには、ピーク値が検出抵抗10の両端電圧に比例した交流の電気信号bが発生する。
Next, operation | movement of the electric
トランス12の二次巻線12bに発生した交流電気信号bは、増幅器16を介して同期検波回路15に入力される。同期検波回路15は、発振回路14から供給される入切周波数信号aに基づいて交流電気信号bを同期検波して復調することによって、検出抵抗10の両端電圧に比例した直流電気信号cを出力する。出力された直流電気信号cは、増幅器17によって増幅されて出力され、図示しないマイコンに入力される。マイコンは、直流電気信号cに基づいて検出抵抗10の両端電圧を算出し、バッテリ2の残存電気量を算出する。算出されたバッテリ2の残存電気量は、液晶パネル等の表示画面(不図示)に表示される。
The AC electric signal b generated in the secondary winding 12 b of the
上記の電気量検出センサ1の動作は、ユーザがエンジンキーを操作してエンジンをオフし、機械式リレー8が検出用電路7の導通をオフすることによって停止される。従って、本実施形態の電気量検出センサ1の検出抵抗10に電流が流れる期間は、ユーザが電気自動車を使用する時間(エンジンがオンにされている時間)に限定され、検出抵抗10が常時バッテリ2からの電路3に接続された従来の電気量検出センサに比べて、バッテリ2の電気量を余分に消耗することがない。
The operation of the electric
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る電気量検出センサについて、図2を参照して説明する。本実施形態の電気量検出センサ21は、第1の実施形態と同様に、電気自動車に搭載されたバッテリ2の残存電気量を算出するための電圧検出用センサであって、検出用電路7の導通を入切する入切スイッチの部分を除いて大部分の構成が第1の実施形態と同一であり、同一構成部分には同一番号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an electric quantity detection sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Similarly to the first embodiment, the electric
本実施形態の電気量検出センサ21の検出用電路7の導通を入切する入切スイッチは、半導体リレー22から構成され、半導体リレー22は、リレー動作回路11からのオンオフ信号によって入切動作し、本電気量検出センサ21が電路3に接続された状態と、電路3から切り離された状態とに選択的に切替える。
The on / off switch for turning on and off the detection circuit 7 of the electric
なお、半導体リレー22は、スイッチの切動作を行ったときに、機械式リレー8に比べて僅かに導通が残るので、電気量検出センサ21を完全に電路3から切り離すことはできず、その点ではバッテリ2の電力消耗を抑える上で不利であるが、機械的な消耗を伴うことなく入切動作を多数回繰り返すことができるので、入切動作を比較的短い時間間隔で繰り返すことによって検出抵抗10に電流が流れる時間を実質的に減少させることができ、バッテリ2の電力が余分に消耗されることを防止することができる。
Since the
本実施形態では、リレー動作回路11は、制御回路23を介してエンジンオンオフ回路18に接続されており、ユーザがエンジンをオンにしている期間中を通じて、制御回路23が制御する所定の間隔でリレー動作回路11から半導体リレー22へオン信号とオフ信号が交互に出力されて半導体リレー22がそのスイッチをオンオフする。
In this embodiment, the
具体的には、図3に示されるように、ユーザがエンジンキーを操作することによってエンジンがオンされ(時刻t1)、エンジンのオンと同時に制御回路23のタイマーが計時を開始し、制御回路23は、予め設定されている時間間隔(例えば、m時間)で、リレー動作回路11を所定時間(例えば、n時間)だけオン動作させる制御信号Scを出力する。リレー動作回路11は、制御回路23からの制御信号Scに応じて半導体リレー22へオン信号Srを出力し、半導体リレー22は、リレー動作回路11からのオン信号Srを受信している間だけスイッチをオンする。ユーザがエンジンキーを操作することによってエンジンがオフされると(t2)、制御回路23は、リレー動作回路11への制御信号Scの出力を停止し、半導体リレー22は、オフ状態になる。換言すると、制御回路23は、エンジンがオンになっている期間Dにおいて、リレー動作回路11へ間欠的に制御信号Scを出力し、半導体リレー22が間欠的にオン動作する。
Specifically, as shown in FIG. 3, when the user operates the engine key, the engine is turned on (time t1), and at the same time as the engine is turned on, the timer of the
従って、検出用電路7に電流が流れる時間は、ユーザがエンジンをオンにしている時間に対して(n/m+n)となり、第1の実施形態における電気量検出センサ1よりも短縮され、バッテリ2の電力の余分な消耗をさらに減少させることができる。
Therefore, the time during which the current flows in the detection circuit 7 is (n / m + n) with respect to the time when the user turns on the engine, which is shorter than the electric
なお、本実施形態では、半導体リレー22のオンオフ動作を実質的に制御している制御回路23がエンジンオンオフ回路18に接続され、エンジンがオンされている期間Dにのみ半導体リレー22が間欠的にオン動作するように構成されていたが、制御回路23は、エンジンオンオフ回路18に接続されず、エンジンがオンされている期間Dとは無関係にリレー動作回路11へ制御信号Scを出力するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
例えば、具体的には、制御回路23はエンジンのオン期間Dとは無関係に、リレー動作回路11へm時間間隔でn時間だけ継続する半導体リレー22のオン信号を常時繰り返し出力するようにしてもよい。この場合には、ユーザがエンジンをオンしない期間(電気自動車の運転をしない期間)についてもバッテリ2の残存電気量を検出することができる。
For example, specifically, the
1 電気量検出回路
2 バッテリ(直流電源)
8 機械式リレー(入切スイッチ)
10 検出抵抗
12 トランス
12a 一次巻線
12b 二次巻線
13 スイッチ素子
14 発振回路
15 同期検波回路
21 電気量検出回路
22 半導体リレー(入切スイッチ)
a 入切周波数信号
b 交流電気信号
1
8 Mechanical relay (ON / OFF switch)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
a ON / OFF frequency signal b AC electrical signal
Claims (1)
前記検出抵抗の両端に一次巻線が接続されたトランスと、
前記トランスの一次巻線の前記検出抵抗への接続を入切するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子へ入切周波数を供給する発振回路と、
前記発振回路が供給する入切周波数に基づいて前記トランスの二次巻線に発生する交流電気信号を同期検波する同期検波回路と、
前記検出抵抗の前記直流電源への接続を入切する機械式リレーと、
前記機械式リレーを電気自動車のエンジンのオン期間中のみオンさせるリレー動作回路と、を備え、
前記機械式リレーは、前記検出抵抗が接続された電路において前記検出抵抗に直列に設けられることを特徴とする電気自動車の電気量検出センサ。 In an electric quantity detection sensor of an electric vehicle having a detection resistor connected in parallel to a DC power source to be detected, and detecting an electric quantity of the DC power source by detecting a voltage generated at both ends of the detection resistor,
A transformer having a primary winding connected to both ends of the detection resistor;
A switch element for turning on and off the connection of the primary winding of the transformer to the detection resistor;
An oscillation circuit for supplying an on / off frequency to the switch element;
A synchronous detection circuit for synchronously detecting an AC electrical signal generated in the secondary winding of the transformer based on an on / off frequency supplied by the oscillation circuit;
A mechanical relay for turning on and off the connection of the detection resistor to the DC power source;
A relay operation circuit that turns on the mechanical relay only during an on period of the engine of the electric vehicle ,
The mechanical relays, electric quantity detecting sensor of an electric vehicle characterized by Rukoto provided in series with the detection resistor in path the detection resistor is connected.
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