(57)【要約】【課題】コストアップや装置の大型を抑えるべく、簡易な手段にて電流値の測定範囲を大きくすることが可能な電流検出装置を提供する。【解決手段】電流検出装置１は、電動機７０と電動機７０に電力を供給する電源６０との間に接続され、電源６０から電動機７０に供給される電流の電流値を検出する。電流検出装置１は、それぞれ互いに並列に接続されるとともに、電流が分流して供給され、分流して供給される電流の電流値をそれぞれ検出し、検出した電流値に対応する電流値信号をそれぞれ出力する２以上の電流センサ２ａ〜２ｃを有する電流センサ群２と、電流センサ群２のそれぞれの電流センサ２ａ〜２ｃに接続され、それぞれの電流センサ２ａ〜２ｃから供給される電流値信号を平均化し、平均化された平均電流値信号を出力する平均化手段３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と前記電動機に電力を供給する電源との間に接続され、前記電源から前記電動機に供給される電流の電流値を検出する電流検出装置において、
前記電流検出装置は、それぞれ互いに並列に接続されるとともに、前記電流が分流して供給され、前記分流して供給される電流の電流値をそれぞれ検出し、前記検出した電流値に対応する電流値信号をそれぞれ出力する２以上の電流センサを有する電流センサ群と、
前記電流センサ群のそれぞれの電流センサに接続され、前記それぞれの電流センサから供給される前記電流値信号を平均化し、平均化された平均電流値信号を出力する平均化手段とを備えることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の電流検出装置において、前記平均化手段は前記それぞれの電流センサに接続されたオペアンプを備え、前記オペアンプに前記それぞれの電流センサからの前記電流値信号が供給され、前記オペアンプは、前記それぞれの電流センサからの前記電流値信号を加算するとともに、加算した前記電流値信号を前記それぞれの電流センサの数で除算し、前記平均電流値信号を求めることを特徴とする電流検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の電流検出装置において、前記平均化手段は、前記それぞれの電流センサに接続され、前記それぞれの電流センサから供給された前記電流値信号をデジタル化し、前記電流値信号に対応する複数のデジタル化電流値信号を出力するＡ／Ｄコンバータ部と、
前記Ａ／Ｄコンバータ部に接続され、前記複数のデジタル化電流値信号を加算し、前記平均電流値信号を求めるデジタル加算回路とを備えることを特徴とする電流検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電流検出装置において、前記それぞれの電流センサの内部抵抗値は互いに略等しいことを特徴とする電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流値検出装置に関し、特に電動機に供給される電流値を検出する電流検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機の出力トルク等の制御のため、電源から電動機に供給される電流の電流値を検出する電流検出装置が必要となる。この電流検出装置は、電流センサを備えており、この電流センサにより電流値の検出がなされる。ここで、電流値の測定範囲は電流センサの能力によりおおよそ決まる。そのため、電動機に供給される電流の電流値が大きい場合は、大電流まで測定することが可能な電流センサを用いる必要がある。
【０００３】
しかしながら、電流値の大きな電流を直接する測定することが可能な電流センサは、高価または大型となってしまうことがある。また、測定する電動機の種類により、電動機に供給される電流の電流値は異なる。それらの電動機の種類ごとに電流センサを対応させるためには、電流センサの種類も多くなり製品管理上不便である。
【０００４】
そこで、電源から電動機に供給される電流を特定の電流センサが電流値の測定が可能となる電流となるよう分流し、電源から電動機に供給される電流の一部を電流センサに供給する手法が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図４は、上述に示した電源から電動機に供給される電流の一部を電流センサに供給する手法を説明するためのブロック図である。同図においては、電源６０のプラス極と電動機７０の間に電流検出装置１０が接続されている。電流検出装置１０は、電流センサ２０、センサ直列抵抗２１、分流抵抗２２およびゲイン調整機能付アンプ２３を備える。
【０００６】
電流センサ２０とセンサ直列抵抗２１とは直列に接続され、分流抵抗２２は、直列に接続された電流センサ２０とセンサ直列抵抗２１に対し、並列に接続されている。ここで、電流センサ２０、センサ直列抵抗２１および分流抵抗２２の抵抗値は、それぞれ順に、Ｒ１（Ω）、Ｒ２（Ω）およびＲ３（Ω）である。
【０００７】
このように、分流抵抗２２を電流センサ２０に対し、並列に配置することにより、電動機７０に供給される電流Ｉを、電流Ｉ１と電流Ｉ２に分流し、分流された電流Ｉ１を電流センサ２０に供給している。電流センサ２０は、電流Ｉ１の電流値を検出し、検出した電流値に対応した電流値信号を電圧信号Ｖ１にて出力する。
【０００８】
ここで、電流Ｉ１は、Ｉ１＝（Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３））×Ｉにて示される。すなわち、測定される電流Ｉ１は、電動機７０に供給される電流ＩにＲ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）を乗じたものである。すなわち、抵抗値Ｒ１（Ω）、Ｒ２（Ω）およびＲ３（Ω）の選択により、電流センサの測定する電流Ｉ１を調整することができ、Ｒ３（Ω）を、Ｒ１（Ω）およびＲ２（Ω）に比して、大幅に小さなものを選択すれば、電流Ｉ１を電流Ｉに比して大幅に小さくすることもできる。
【０００９】
その結果、見かけ上、電流センサ２０の測定範囲は、分流しない場合に対し、倍率として（（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ３）倍に大きくなる。そのため、例えば、電動機に供給される電流の電流値が大きい場合でも測定範囲の小さい電流センサでも電流値の測定が可能となる。
【特許文献１】特開２００２−３０５８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の手法にあっては、電流Ｉ１の測定範囲は、電流センサ２０の内部抵抗の抵抗値（内部抵抗値）Ｒ１で決まってしまう。ここで、内部抵抗の抵抗値（内部抵抗値）Ｒ１は選定された電流センサ２０により決まってしまい、抵抗値（内部抵抗値）Ｒ１を任意に設定できない。そのため、同図に示すように電流検出装置１０には、ゲイン調整機能付アンプ２３が別途備えられている。ゲイン調整機能付アンプ２３は、電流センサ２０に接続され、電流センサからの電流値信号を調整している。このように、ゲイン調整機能付アンプ２３を別途設けなければならず、電流検出装置のコストが高くなり、装置が大型してしまうという課題がある。
【００１１】
さらに、センサ直列抵抗２１および分流抵抗２２の抵抗値（Ｒ２およびＲ３）により、電力が消費されてしまうという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、コストアップや装置の大型を抑えるべく、簡易な手段にて電流値の測定範囲を大きくすることが可能な電流検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、請求項１の記載された電流検出装置は、電動機と前記電動機に電力を供給する電源との間に接続され、前記電源から前記電動機に供給される電流の電流値を検出する電流検出装置において、前記電流検出装置は、それぞれ互いに並列に接続され、かつ、前記電流が分流して供給され、前記分流して供給される電流の電流値をそれぞれ検出し、前記検出した電流値に対応する電流値信号をそれぞれ出力する２以上の電流センサを有する電流センサ群と、前記電流センサ群のそれぞれの電流センサに接続され、前記それぞれの電流センサから供給される前記電流値信号を平均化し、平均化された平均電流値信号を出力する平均化手段とを備える。
【００１４】
これにより、簡易な手段にて電流値の測定範囲を大きくすることが可能な電流検出装置とすることができる。
【００１５】
請求項２に記載された電流検出装置は、請求項１記載の電流検出装置において、前記平均化手段は前記それぞれの電流センサに接続されたオペアンプを備え、前記オペアンプに前記それぞれの電流センサからの前記電流値信号が供給され、前記オペアンプは、前記それぞれの電流センサからの前記電流値信号を加算するとともに、加算した前記電流値信号を前記それぞれの電流センサの数で除算し、前記平均電流値信号を求める。
【００１６】
これにより、電動機に供給される電流の電流値を各電流センサにて検出される電流値信号のバラツキを平滑化することができる。
【００１７】
請求項３に記載された電流検出装置は、請求項１記載の電流検出装置において、前記平均化手段は、前記それぞれの電流センサに接続され、前記それぞれの電流センサから供給された前記電流値信号をデジタル化し、それぞれの前記電流値信号に対応する複数のデジタル化電流値信号を出力するＡ／Ｄコンバータ部と、前記Ａ／Ｄコンバータ部に接続され、前記複数のデジタル化電流値信号を加算し、前記平均電流値信号を求めるデジタル加算回路とを備える。
【００１８】
これにより、デジタル信号にて、電動機に供給される電流の電流値を外部に出力することができる。
【００１９】
請求項４に記載された電流検出装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の電流検出装置において、前記それぞれの電流センサの内部抵抗値は互いに略等しい。
【００２０】
これにより、各電流センサに供給される分流された電流の電流値を等しくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の記載された発明によれば、簡易な手段にて電流値の測定範囲を大きくすることが可能な電流検出装置とすることができる。請求項２の記載された発明によれば、さらに、電動機に供給される電流の電流値を各電流センサにて検出される電流値信号のバラツキを平滑化することができる。請求項３に記載された発明によれば、デジタル信号にて、電動機に供給される電流の電流値を外部に出力することができる。請求項４に記載された発明によれば、各電流センサに供給される分流された電流の電流値を略等しくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、この発明の第１の実施形態の電流検出装置１を図１に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態の電流検出装置のブロック図である。電流検出装置１は、電動機７０と電動機７０に電力を供給する電源６０のプラス極との間に接続される。電流検出装置１は、電流センサ群２と重み付けアナログ加算回路（平均化手段）３とを備える。
【００２３】
電流センサ群２は、電流センサ２ａ、電流センサ２ｂおよび電流センサ２ｃを備えている。すなわち、電流センサ群２は、３つの電流センサ２ａ〜２ｃを備えている。電流センサ２ａ、電流センサ２ｂおよび電流センサ２ｃは、それぞれ並列に接続されており、電源６０から電動機７０に供給される電流Ｉは、電流Ｉ１、電流Ｉ２および電流Ｉ３に分流され、電流Ｉ１は電流センサ２ａに、電流Ｉ２は電流センサ２ｂに、電流Ｉ３は電流センサ２ｃにそれぞれ供給される。
【００２４】
電流センサ２ａは、電流センサ２ａに供給される電流Ｉ１の電流値を検出し、検出した電流値に対応した電流値信号を電圧信号Ｖ１にて出力する。同様に、電流センサ２ｂは、電流センサ２ｂに供給される電流Ｉ２の電流値を検出し、検出した電流値に対応した電流値信号を電圧信号Ｖ２にて出力する。さらに、電流センサ２ｃは、電流センサ２ｃに供給される電流Ｉ３の電流値を検出し、検出した電流値に対応した電流値信号を電圧信号Ｖ３にて出力する。
【００２５】
本実施形態において、電流センサ２ａ〜２ｃは、同一種類の電流センサである。よって、それぞれの電流センサ２ａ〜２ｃの内部抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は略同一となる（Ｒ１≒Ｒ２≒Ｒ３）。したがって、電流センサ２ａ〜２ｃにそれぞれ供給される電流Ｉ１〜Ｉ３の電流値は、それぞれ略同一となる（Ｉ１≒Ｉ２≒Ｉ３）。
【００２６】
さらに、電流センサ２ａ〜２ｃの内部抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は、いずれも温度が高いほど抵抗値が大きくなる、いわゆる正の温度特性である。したがって、電流センサ２ａ〜２ｃの温度が変化したとし、もし電流センサ２ａ〜２ｃの特定の電流センサに電流が集中して流れると、ジュール熱により特定の電流センサの内部抵抗が増加する。そのため、特定の電流センサに流れる電流が減り、電流が特定の電流センサーに集中的に流れる事を防いぐことができる。その結果、電流センサ２ａ〜２ｃに供給される電流Ｉ１〜Ｉ３は、それぞれ略同一のままを維持できる。
【００２７】
このように、３つの電流センサ２ａ〜２ｃのそれぞれを互いに並列に接続することにより、電流センサ２ａ〜２ｃのそれぞれに供給される電流Ｉ１〜Ｉ３は、電動機７０に供給される電流Ｉの電流値の３分の１に低減させることができる（Ｉ１≒Ｉ２≒Ｉ３≒Ｉ／３）。すなわち、電流センサ２ａ〜２ｃに供給される電流Ｉ１〜Ｉ３の電流値は、電流センサ２ａ〜２ｃの数である３で、電流Ｉを除した電流値となる。
【００２８】
したがって、本実施形態の電流検出装置１での測定が可能な電流範囲は、電流センサ２ａ〜２ｃのいずれか一つの電流センサのみが備えられているときの測定が可能な電流範囲の３倍となっている。そのため、電流センサ以外の手段を別途設ける必要はなく、コストアップや装置の大型を抑えるべく、簡易な手段にて電流値の測定範囲を大きくすることが可能となる。
【００２９】
重み付けアナログ加算回路（平均化手段）３は、電流センサ２ａ〜２ｃのそれぞれに接続されており、電流センサ２ａ〜２ｃから供給される電圧信号Ｖ１〜Ｖ３を平均化し、外部に出力する。以下、アナログ加算回路（平均化手段）３について図２に基づき説明する。
【００３０】
図２は、アナログ加算回路（平均化手段）の構成を示すブロック図である。アナログ加算回路（平均化手段）３は、オペアンプ３ａおよび抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を備える。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３は、それぞれ接続点Ｐにて並列に接続されており、接続点ｐは、オペアンプ３ａの正入力部（＋）に接続されている。
【００３１】
オペアンプ３ａでは、電流センサ２ａ〜２ｃが検出するそれぞれの電流値信号（電圧信号Ｖ１〜Ｖ３）が供給され、それぞれの電流値信号（電圧信号Ｖ１〜Ｖ３）を加算するとともに、加算した電流値信号を電流センサ２ａ〜２ｃの数で除算する。すなわち、本実施形態では、加算した電流値信号は、電流センサ２ａ〜２ｃの数である３で除算される。そして、オペアンプ３ａは、このような処理により求められる平均電流値信号Ｖｏｕｔ（Ｖｏｕｔ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３）を外部に出力する。
【００３２】
このように、アナログ加算回路（平均化手段）３で、電流センサ２ａ〜２ｃの電流値信号の平均値を求め、外部に出力することにより、電流センサ２ａ〜２ｃの測定のバラツキを平滑化することができ、電流値の測定結果の精度を向上させることができる。
【００３３】
本実施形態では、３つの電流センサ２ａ〜２ｃを備えているが電流センサの数は、３つに限られることは言うまでもなく、電流の測定範囲の設定に対応して増減される。
【００３４】
次に本発明の第２の実施形態について、図３に基づき説明する。図３は、第２の実施形態の電流検出装置のブロック図である。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態と平均化手段３のみ異なり、その他の部分は同じである。よって、以下、平均化手段のみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００３５】
平均化手段３は、Ａ／Ｄコンバータ部５０およびデジタル加算回路４０を備える。Ａ／Ｄコンバータ部５０は、Ａ／Ｄコンバータ５１、Ａ／Ｄコンバータ５２およびＡ／Ｄコンバータ５３を備えている。
【００３６】
Ａ／Ｄコンバータ５１は、電流センサ２ａに接続され、アナログ信号である電流値信号（電圧信号Ｖ１）が供給され、電流値信号（電圧信号Ｖ１）をデジタル信号に変換し、デジタル化電流値信号Ｖ１（Ａ／Ｄ）を出力する。同様に、Ａ／Ｄコンバータ５２は、電流センサ２ｂに接続され、アナログ信号である電流値信号（電圧信号Ｖ２）が供給され、電流値信号（電圧信号Ｖ２）をデジタル信号に変換し、デジタル化電流値信号Ｖ２（Ａ／Ｄ）を出力する。さらに、Ａ／Ｄコンバータ５３は、電流センサ２ｃに接続され、アナログ信号である電流値信号（電圧信号Ｖ３）が供給され、電流値信号（電圧信号Ｖ３）をデジタル信号に変換し、デジタル化電流値信号Ｖ３（Ａ／Ｄ）を出力する。
【００３７】
デジタル加算回路４０は、Ａ／Ｄコンバータ５１〜５３に接続され、デジタル化電流値信号Ｖ１（Ａ／Ｄ）〜Ｖ３（Ａ／Ｄ）が供給され、デジタル化電流値信号Ｖ１（Ａ／Ｄ）〜Ｖ３（Ａ／Ｄ）をそれぞれ加算し、平均電流値信号Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ）を求める（Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ）＝Ｖ１（Ａ／Ｄ）＋Ｖ２（Ａ／Ｄ）＋Ｖ３（Ａ／Ｄ））。そして、平均電流値信号Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ）を外部に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態における電流検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における平均手段のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における電流検出装置のブロック図である。
【図４】従来の電流検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  電流検出装置
２  電流センサ
２ａ〜２ｃ  電流センサ
３  平均化手段
３０  オペアンプ
４０  デジタル加算回路
５０  Ａ／Ｄコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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