(57)【要約】【課題】本発明は、組電池と電池ＥＣＵを絶縁しながら、簡易な回路構成で、高精度に電流を計測することができる電流計測装置を提供する。【解決手段】シャント抵抗１３０は組電池１１０に接続され、第１スイッチ２１０はシャント抵抗１３０の両端子に接続され、キャパシタ２２０は第１スイッチ２１０に接続され、シャント抵抗１３０の出力電圧を蓄積する。第２スイッチ２３０はキャパシタ２２０に接続され、シャント抵抗１３０の出力電圧をオン、オフする。電圧レベル変換回路２４０は第２スイッチ２３０に接続され、ＭＰＵ１２４の入力電圧範囲へ電圧のレベルを変換する。ＭＰＵ１２４は、第１スイッチ２１０のオン、オフを制御し、電圧レベル変換回路２４０が出力する電圧をアナログ／デジタル変換し、電圧値をシャント抵抗１３１の抵抗値で除算し、電流値を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に接続されたシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端子に接続された第１スイッチと、この第１スイッチに接続され、前記シャント抵抗の出力電圧を蓄積するキャパシタと、このキャパシタに接続され、前記シャント抵抗の出力電圧をオン、オフする第２スイッチと、この第２スイッチに接続され、電圧のレベルを変換する電圧レベル変換回路と、前記第１スイッチと第２スイッチのオン、オフを制御し、前記電圧レベル変換回路が出力する電圧を前記シャント抵抗の抵抗値で除算し、電流値を算出するＭＰＵとを備えた電流計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載電池の電流を測定する電流計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電流計測装置として、シャント抵抗である検出抵抗で電流を計測する電流計測装置が知られている。（特許文献１参照）。検出抵抗に電気自動車の組電池（約３４５Ｖ）が接続されている場合、電池ＥＣＵ内に設けられている電流センサである電流計測回路が、検出抵抗に接続されており、電流値を計測する。また、人がシャーシを触った時に感電しないように、危険防止のため、シャーシと組電池を絶縁している。また、シャーシと電池ＥＣＵは同電位であるため、組電池と電池ＥＣＵを絶縁して計測する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９６０２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電流計測装置においては、電池ＥＣＵの電流計測回路内に、変圧器と発光素子を用いて、組電池と電池ＥＣＵを絶縁しているが、電流計測回路に変圧器を内蔵するために大きくなり、また、発光素子のスイッチング動作によりリップル電圧が発生し、そのリップル電圧を除去するローパスフィルタを設ける必要があり、回路構成が複雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、組電池と電池ＥＣＵを絶縁しながら、簡易な回路構成で、高精度に電流を計測することができる電流計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電流計測装置は、電池に接続されたシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端子に接続された第１スイッチと、この第１スイッチに接続され、前記シャント抵抗の出力電圧を蓄積するキャパシタと、このキャパシタに接続され、前記シャント抵抗の出力電圧をオン、オフする第２スイッチと、この第２スイッチに接続され、電圧のレベルを変換する電圧レベル変換回路と、前記第１スイッチと第２スイッチのオン、オフを制御し、前記電圧レベル変換回路が出力する電圧を前記シャント抵抗の抵抗値で除算し、電流値を算出するＭＰＵとを有する構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、シャント抵抗の両端子に接続された第１スイッチと、この第１スイッチに接続され、シャント抵抗の出力電圧を蓄積するキャパシタを設け、ＭＰＵが第１スイッチのオン、オフを制御し、電圧レベル変換回路が出力する電圧をシャント抵抗の抵抗値で除算し、電流値を算出することにより、電池と電池ＥＣＵを絶縁しながら、簡素な回路構成で、高精度に電流の計測を行う電流計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態における電気自動車の電気駆動回路のブロック図
【図２】本発明の一実施の形態における電流計測装置のブロック図
【図３】本発明の一実施の形態における電流計測装置の動作を説明するタイミング図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態の電流計測装置について、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態における電気自動車の電気駆動回路のブロック図であり、図２は、本発明の一実施の形態における電流計測装置のブロック図である。
【００１１】
図１において、電気自動車の電気駆動回路は、電池パック１００、車両ＥＣＵ１５０、インバータ１６０およびモータ１７０から構成される。電池パック１００は、組電池１１０、電池ＥＣＵ１２０、シャント抵抗１３０、温度センサ１４０から構成される。
【００１２】
組電池１１０は、リチウムイオン電池やニッケル水素のような２次電池１１１を直列に接続して構成され、シャント抵抗１３０や、ワイヤハーネスで電池ＥＣＵ１２０に接続されている。電池ＥＣＵ１２０は、組電池１１０の電圧を計測する電圧計測回路１２１、組電池１１０の温度を計測する温度計測回路１２２、電流計測回路１２３およびＭＰＵ１２４から構成され、シャント抵抗１３０や車両ＥＣＵ１５０に接続されている。ＭＰＵ１２４は、電圧計測回路１２１、温度計測回路１２２、および電流計測回路１２３に接続され、後述のように、電圧値、温度値、電流値を取得する。電圧計測回路１２１は、２次電池１１１の電圧アナログ値をデジタル値に変換し、ＭＰＵ１２４へ出力する。電池ＥＣＵ１２０と２次電池１１１に設置された温度センサ１４０はワイヤハーネスで接続され、温度計測回路１２２は、温度センサ１４０が計測したアナログ電圧値をＭＰＵ１２４の入力電圧範囲にあった値へ変換して、ＭＰＵ１２４へ出力する。ＭＰＵ１２４は、温度センサ１４０の特性に依存した温度デジタル値−温度物理値変換ＭＡＰで、温度物理値に変換し、温度値を取得する。電池ＥＣＵ１２０とシャント抵抗１３０はワイヤハーネスで接続され、電流計測回路１２３は組電池１１０に流れる電流に比例した電圧アナログ値を計測し、ＭＰＵ１２４の入力電圧範囲にあったアナログ電圧値に変換する。ＭＰＵ１２４は、アナログ電圧値をデジタル値に変換し、電流計測回路１２３の特性に依存した計算式で、電流物理値に変換する。シャント抵抗１３０はインバータ１６０に接続され、インバータ１６０はモータ１７０に接続される。
【００１３】
電流計測回路１２３の詳細な回路構成は、図２に示されている。電流計測回路１２３は、第１スイッチ２１０、キャパシタ２２０、第２スイッチ２３０、電圧レベル変換回路２４０および放電回路２５０から構成される。第１スイッチ２１０、第２スイッチ２３０、放電回路２５０のスイッチは、ＭＰＵ１２４と接続し、ＭＰＵ１２４が各スイッチのオンとオフを指示する信号を出力する。第１スイッチ２１０は、電流を電圧に変換するシャント抵抗１３０とキャパシタ２２０の間に設けられ、ＭＰＵ１２４が第１スイッチ２１０をオフすることでシャント抵抗１３０とキャパシタ２２０を電気的に絶縁している。キャパシタ２２０は、第１スイッチ２１０と第２スイッチ２３０の間に設けられ、シャント抵抗１３０で発生した電圧をコピーしサンプルホールドする。第２スイッチ２３０は、キャパシタ２２０と電圧レベル変換回路２４０の間に設けられ、ＭＰＵ１２４が第２スイッチ２３０をオフすることで、キャパシタ２２０と電圧レベル変換回路２４０を絶縁する。電圧変換回路２４０は、第２スイッチ２３０とＭＰＵ１２４の間に設けられ、信号をＭＰＵ１２４へ出力する。放電回路２５０は、キャパシタ２２０に接続され、ＭＰＵ１２４が放電回路２５０のスイッチをオンすることでキャパシタ２２０の電圧が放電される。
【００１４】
以上のように構成された電流計測装置について、以下にその動作を説明する。
【００１５】
図３は、本発明の一実施の形態における電流計測装置の動作を説明するタイミング図である。図３に示すように、まず、ＭＰＵ１２４がスイッチ２１０をオンし、シャント抵抗１３０で電流に比例して発生する電圧を、キャパシタ２１０にコピーし、サンプルホール
ドし、その後、ＭＰＵ１２４がスイッチ２１０をオフする。次に、ＭＰＵ１２４がスイッチ２３０をオンし、キャパシタ２２０でサンプルホールドしている電圧を、電圧レベル変換回路２４０へ出力し、ＭＰＵ１２４の入力電圧範囲へ電圧のレベルを変換する。次に、ＭＰＵ１２４がアナログ電圧をデジタル値に変換し、電圧値をシャント抵抗１３０の抵抗値で除算し、電流値を算出する。最後に、ＭＰＵ１２４が放電回路２５０をオンし、キャパシタ２２０でサンプルホールドしている電圧を放電する。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、第１スイッチ２１０をシャント抵抗１３０とキャパシタ２２の間に設け、ＭＰＵ１２４が第１スイッチ２１０のオン、オフ制御を行うことにより、組電池と電池ＥＣＵを絶縁しながら、簡易な回路構成で、高精度に電流を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上のように、本発明は、シャント抵抗の両端子に接続された第１スイッチと、この第１スイッチに接続され、シャント抵抗の出力電圧を蓄積するキャパシタを設け、ＭＰＵが第１スイッチのオン、オフを制御し、電圧レベル変換回路が出力する電圧をシャント抵抗の抵抗値で除算し、電流値を算出することにより、電池と電池ＥＣＵを絶縁しながら、簡素な回路構成で、高精度に電流の計測を行う電流計測装置として有用である。
【符号の説明】
【００１８】
１２４  ＭＰＵ
１３０  シャント抵抗
２１０  第１スイッチ
２２０  キャパシタ
２３０  第２スイッチ
２４０  電圧レベル変換回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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