JP4883289B2 - 電流センサの断線検知装置 - Google Patents
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Description
電流センサユニットが、電源端子と、第1のグランド端子と、出力端子と、前記第1のグランド端子を基準とした電流検出値を前記出力端子に出力する差動増幅回路とを有し、
電源内蔵ユニットが、電源供給端子と、第2のグランド端子と、入力端子とを有し、
前記電源端子と電源供給端子、前記第1及び第2のグランド端子同士、前記出力端子と入力端子とがそれぞれ配線で接続されている電流センサの断線検知装置であって、
NチャンネルFETのソース又はドレインが前記電源端子に、ドレイン又はソースが前記出力端子に、ゲートが前記第1のグランド端子に接続され、前記ゲートと前記電源端子間に第1の抵抗が接続され、
前記第1のグランド端子と前記第2のグランド端子間の接続が断線時に前記NチャンネルFETがオン状態となり、前記電源端子と前記出力端子とを短絡状態とし、前記出力端子の電圧値が前記電源端子と実質的に同電位となって前記差動増幅回路の出力電圧範囲を上回ることにより、前記電源内蔵ユニットにおいて異常を検知することを特徴としている。
電流センサユニットの電源電圧が例えば5Vで、電流センサユニットの出力端子のセンサ出力電圧(正常時)が0.5〜4.5Vとする。その場合の電源内蔵ユニット及び電流センサユニット間の共通のグランド線(両ユニットのグランド端子間の配線)が断線時、4.5Vより高いセンサ出力電圧が出されるため、正常時と異常時(グランド線断線時)が明確に区別される。
センサ出力1回路につき1個の能動素子により上記(1)が実現されるため、回路構成が非常に簡単となり、ローコストで異常検知が可能となる。
ホール素子3の端子a,bに定電流回路11を介して駆動電流を流すと、被測定電流Isに正比例して、端子c,d間に出力電圧が発生し、差動増幅回路12により増幅される。その増幅率Avを適切値に設定することで、センサ出力端子16には電源電圧Vccを5Vとした場合、例えば図2(ワイドレンジ設定)に示すような出力特性のセンサ出力電圧Voutが得られる。Voutは、
−200A時→0.5V、0A時→2.5V、+200A時→4.5V
となる。即ち、センサ出力の正常範囲は、0.5〜4.5Vの範囲となる(演算増幅器本来の特性上、その出力端はこの電圧範囲でしか変化できない)。
故障検知部35を内蔵するECUユニット20のグランド端子15Aとセンサ出力電圧を受ける入力端子16A間にプルダウン抵抗R6が接続されているため、Vout=0Vとなり(演算増幅器OP1の出力電流は実質零でありプルダウン抵抗R6に電流が殆ど流れないため)、正常範囲0.5〜4.5Vから外れるので、故障検知部35により異常検知(断線検知)可能である。故障検知部35は異常検知信号を出力する。
入力端子16Aで受けるVout=0Vで同上の理由により異常検知(断線検知)可能である。
この場合が問題となる。仮に、Nチャンネル接合FET30と抵抗R5を有する回路が無い場合、SW3がオフ時に、電流センサユニット10に電源電圧Vccが供給されていると、電源から電流センサ内部回路(ホール素子3や演算増幅器OP1)を介してセンサ出力端子16から入力端子16Aを経てプルダウン抵抗R6を介してグランド端子15Aに接続しているため、入力端子16Aには3〜4V程度の不安定な電圧がグランド端子15Aを基準として発生してしまい、この不安定な電圧はセンサ出力正常範囲の0.5〜4.5V内のため、正常時と異常時(配線23断線時)が区別できないという問題が発生する。
gm=ΔID/ΔVGS
で表される。この特性を利用して、グランド端子間の断線時の動作を説明する。
抵抗R5をゲート−ソース間に接続してあるため、FET30は図3のIDSS点で動作し、ソース−ドレイン間はFET30がオン状態のため、低い抵抗値(例:200Ω程度)となる。従って、電源端子14とセンサ出力端子16とは短絡に近い状態となる。ECUユニット20のグランド端子15を基準とした入力端子16Aの電圧を考察したとき、例えばプルダウン抵抗6を33kΩとすると、200Ωと33kΩが直列接続となって分圧電圧がセンサ出力電圧Voutとして現れるから、Voutは、
5(V)×{33(kΩ)/0.2(kΩ)+33(kΩ)}=4.97V
となり、正常範囲0.5〜4.5Vから完全に外れるため、故障検知部35は明確に異常状態だと区別可能となる。故障検知部35は異常検知信号を出力する。
ホール素子3の端子a,bに定電流回路11を介して駆動電流を流すと、被測定電流Isに正比例して、端子c,d間に出力電圧が発生し、磁気平衡用差動増幅回路50の出力側の検出抵抗RLに被測定電流に正比例した負帰還電流が流れ、検出抵抗RLの両端に被測定電流に正比例した電圧が生じる。これを差動増幅回路51で増幅することで、第1センサ出力端子161には図2(ワイドレンジ設定)に示すような出力特性の第1センサ出力電圧Vout1が得られる。また、第1センサ出力をさらに非反転増幅回路52で増幅することで、第2センサ出力端子162には図5(ナローレンジ設定)に示すような出力特性の第2センサ出力電圧Vout2が得られる。
故障検知部35を内蔵するECUユニット60のグランド端子15Aと第1及び第2センサ出力電圧を受ける第1及び第2入力端子161A,162A間にプルダウン抵抗R19,R20がそれぞれ接続されているため、Vout1=0V、Vout2=0Vとなり、正常範囲0.5〜4.5Vから外れるので、故障検知部35により異常検知(断線検知)可能である。故障検知部35は異常検知信号を出力する。
故障検知部35を内蔵するECUユニット60のグランド端子15Aと第1及び第2センサ出力電圧を受ける第1及び第2入力端子161A,162A間にプルダウン抵抗R19,R20が接続されているため、断線が発生した入力端子のVout=0Vとなり、正常範囲0.5〜4.5Vから外れるので、故障検知部35により異常検知(断線検知)可能である。故障検知部35は異常検知信号を出力する。
実施の形態1と同様の動作となり、Nチャンネル接合FET301,302共にオンで、第1及び第2入力端子161A,162Aの電圧Vout1=Vout2=4.97Vとなり、正常範囲0.5〜4.5Vと明確に区別できる。従って、故障検知部35により異常検知(断線検知)可能である。故障検知部35は異常検知信号を出力する。
3 ホール素子
10,40 電流センサユニット
11 定電流回路
12,50,51 差動増幅回路
13 基準電圧源
14 電源端子
14A 電源供給端子
15,15A グランド端子
16,161,162 センサ出力端子
16A,161A,162A センサ入力端子
20,60 ECUユニット
21,22,23,221,222 配線
25 電源
30,301,302 Nチャンネル接合FET
35 故障検知部
52 非反転増幅回路
OP1,OP2,OP3,OP4 演算増幅器
R1〜R6,R11〜R20 抵抗
RL 検出抵抗
Claims (2)
- 電流センサユニットが、電源端子と、第1のグランド端子と、出力端子と、前記第1のグランド端子を基準とした電流検出値を前記出力端子に出力する差動増幅回路とを有し、
電源内蔵ユニットが、電源供給端子と、第2のグランド端子と、入力端子とを有し、
前記電源端子と電源供給端子、前記第1及び第2のグランド端子同士、前記出力端子と入力端子とがそれぞれ配線で接続されている電流センサの断線検知装置であって、
NチャンネルFETのソース又はドレインが前記電源端子に、ドレイン又はソースが前記出力端子に、ゲートが前記第1のグランド端子に接続され、前記ゲートと前記電源端子間に第1の抵抗が接続され、
前記第1のグランド端子と前記第2のグランド端子間の接続が断線時に前記NチャンネルFETがオン状態となり、前記電源端子と前記出力端子とを短絡状態とし、前記出力端子の電圧値が前記電源端子と実質的に同電位となって前記差動増幅回路の出力電圧範囲を上回ることにより、前記電源内蔵ユニットにおいて異常を検知することを特徴とする電流センサの断線検知装置。 - 前記入力端子と前記第2のグランド端子間に第2の抵抗が接続され、前記出力端子と前記入力端子間の接続が断線時に前記入力端子の電圧値が前記第2のグランド端子と実質的に同電位となって前記差動増幅回路の出力電圧範囲を下回ることにより、前記電源内蔵ユニットにおいて異常を検知することを特徴とする請求項1記載の電流センサの断線検知装置。
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