(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、
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と、
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と、
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と、
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と、
を具え、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た
ことを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記過電流検出手段は、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である
請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記過電流検出手段は、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である
請求項１記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記電流供給線路は、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り、
前記過電流検出手段は、
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、
を具えて構成される
請求項１または２または３記載の電流検出装置。
【請求項５】
複数の電流供給線路近傍に対応して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それぞれ検出する複数の電流センサと、
該複数の電流センサの前記磁界検出素子に駆動電流を一括供給する給電回路と、
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と、
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と、
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と、
を具え、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た
ことを特徴とする電流検出装置。
【請求項６】
前記電流供給線路は、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り、
前記電流センサは、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、
前記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、
前記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
請求項１〜５の何れかに記載の電流検出装置。
【請求項７】
前記電流情報が前記電流センサから前記過電流検出手段に直接入力されるように、前記電流センサ、及び前記分岐回路、及び前記過電流検出手段を配置した
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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