(57)【要約】【課題】  電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換するとともに、電流検出抵抗の両端の電圧差を高精度に検出することができる電流検出回路を提供する。【解決手段】  切替スイッチユニット６は、タイミング制御回路７に基づいて第１期間Ｔ１において電流検出抵抗１０の一端に第１の抵抗２の一端を接続するとともに電流検出抵抗１０の他端に第２の抵抗３の一端を接続し、第１期間Ｔ１と重複しない第２期間Ｔ２において電流検出抵抗１０の一端に第２の抵抗２の一端を接続するとともに電流検出抵抗１０の他端に第１の抵抗３の一端を接続する。演算部８は、第１期間Ｔ１における第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との電圧差（第１の電圧差ＶＣ１）と第２期間Ｔ２における第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との電圧差（第２の電圧差ＶＣ２）とを差し引いて電流検出抵抗１０に印加される電圧値を演算する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を検出するために当該電流の経路に直列に接続された電流検出抵抗の一端又は他端に接続される第１及び第２の抵抗と、
前記第１の抵抗及び第２の抵抗にそれぞれ直列接続される第１及び第２の電流源と、
第１期間において前記電流検出抵抗の一端に前記第１の抵抗の一端を接続するとともに前記電流検出抵抗の他端に前記第２の抵抗の一端を接続し、前記第１期間と重複しない第２期間において前記電流検出抵抗の一端に前記第２の抵抗の一端を接続するとともに前記電流検出抵抗の他端に前記第１の抵抗の一端を接続するように前記第１の抵抗及び第２の抵抗と前記第１及び第２の電流源との接続を切り替える切替スイッチユニットと、
前記第１期間及び前記第２期間のタイミングを生成し、前記切替スイッチユニットを制御するタイミング制御回路と、
前記第１期間における前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との電圧差（以下、第１の電圧差）を演算し、前記第２期間における前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との電圧差（以下、第２の電圧差）を演算し、前記第１の電圧差と前記第２の電圧差を差し引いて前記電流検出抵抗に印加される電圧値を演算する演算部とを備えた、電流検出回路。
【請求項２】
前記切替スイッチユニットは、複数の電流検出抵抗のそれぞれに応じて複数設けられ、
前記タイミング制御回路は、電流検出の対象となる前記複数の電流検出抵抗のうちの１つに対応する前記切替スイッチユニットが前記第１期間及び前記第２期間である場合に、他の前記切替スイッチユニットが開放状態となるように前記切替スイッチユニットを制御する、請求項１に記載の電流検出回路。
【請求項３】
前記第１の電圧差及び前記第２の電圧差を増幅する電圧増幅回路を備えた、請求項１に記載の電流検出回路。
【請求項４】
前記第１の電圧差及び前記第２の電圧差のうち少なくとも何れか一方を記憶する記憶部を備え、前記記憶部は、前記電圧増幅回路に接続された容量素子と、前記第１期間に閉成することにより前記電圧増幅回路の出力電圧に基づいて前記容量素子を充電するような充電経路を形成する充電スイッチとを含んでいる、請求項３に記載の電流検出回路。
【請求項５】
前記電流検出抵抗の一端又は他端の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出された電圧に応じて前記第１及び第２の電流源の電流値を制御する電流制御回路とを備えた、請求項１に記載の電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の電流の経路に直列に接続された電流検出抵抗間の電圧差から当該電流検出抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、充電池で駆動する機器の安全性を高めるために、充電池から機器への異常電流、ＡＣアダプタから充電池への異常電流による機器の過熱を防ぐことが求められている。電流検出回路が異常電流を検出した場合には、充電池から機器への経路やＡＣアダプタから充電池への経路を遮断するための構成として、通常、充電池から機器への経路やＡＣアダプタから充電池への経路に、電流検出のための微小な抵抗（電流検出抵抗）を挿入し、電流検出抵抗に流れる電流によって生じる電流検出抵抗間の電圧差から当該電流を検出する電流検出回路が用いられる。
【０００３】
電流検出回路において電流検出抵抗の両端の電圧差を検出する場合、電流検出抵抗の両端の電圧は、電圧差を演算するコンパレータ（演算増幅器）の同相入力範囲より高い電圧となるため、電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換する構成が必要となる。
【０００４】
このような課題を解決するための構成として、電流を検出するために当該電流の経路に直列に接続された電流検出抵抗と、一端が電流検出抵抗の一端及び他端にそれぞれ接続される第１及び第２の抵抗と、第１の抵抗及び第２の抵抗にそれぞれ直列接続される第１及び第２の電流源と、第１の抵抗の他端と第２の抵抗の他端との電圧差を比較するコンパレータとを備えた電流検出回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の構成においては、第１の抵抗の他端の電圧Ｖ１１及び第２の抵抗の他端の電圧Ｖ２２が電流検出抵抗の一端の電圧Ｖ１及び他端の電圧Ｖ２と、第１の抵抗の抵抗値Ｒ１及び第２の抵抗の抵抗値Ｒ２と、第１の電流源の電流値Ｉ１及び第２の電流源の電流値Ｉ２とを用いて以下のように示されることを利用している。
【０００６】
Ｖ１１＝Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１…（１）
Ｖ１２＝Ｖ２−Ｒ２×Ｉ２…（２）
ここで、Ｒ１＝Ｒ２及びＩ１＝Ｉ２とすると、
Ｖ１１−Ｖ１２＝Ｖ１−Ｖ２…（３）
となる。
【０００７】
すなわち、第１の抵抗の抵抗値と第２の抵抗値とを同じ値にするとともに第１の電流源の電流値と第２の電流源の電流値とを同じ値にすることで、電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−４３０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記構成のような電流検出回路に用いられる電流検出抵抗は、充電池等の電源の電圧特性に影響しない程度の微小な抵抗値が求められるため、電流検出抵抗の両端の電圧差は微小である。このため、電圧レベルを変換するために設けられた第１の抵抗の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗の抵抗値Ｒ２との間及び／又は第１の電流源の電流値Ｉ１と第２の電流源の電流値Ｉ２に相対誤差が少しでも生じると上記式（３）が成り立たず、電流検出精度が低下する問題がある。さらに、コンパレータにおいてオフセット電圧（比較電圧誤差）が生じるため、電圧差を演算する際に、正確な値とならない問題もある。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換するとともに、電流検出抵抗の両端の電圧差を高精度に検出することができる電流検出回路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】
【００１１】
本発明に係る電流検出回路は、電流を検出するために当該電流の経路に直列に接続された電流検出抵抗の一端又は他端に接続される第１及び第２の抵抗と、前記第１の抵抗及び第２の抵抗にそれぞれ直列接続される第１及び第２の電流源と、第１期間において前記電流検出抵抗の一端に前記第１の抵抗の一端を接続するとともに前記電流検出抵抗の他端に前記第２の抵抗の一端を接続し、前記第１期間と重複しない第２期間において前記電流検出抵抗の一端に前記第２の抵抗の一端を接続するとともに前記電流検出抵抗の他端に前記第１の抵抗の一端を接続するように前記第１の抵抗及び第２の抵抗と前記第１及び第２の電流源との接続を切り替える切替スイッチユニットと、前記第１期間及び前記第２期間のタイミングを生成し、前記切替スイッチユニットを制御するタイミング制御回路と、前記第１期間における前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との電圧差（以下、第１の電圧差）を演算し、前記第２期間における前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との電圧差（以下、第２の電圧差）を演算し、前記第１の電圧差と前記第２の電圧差を差し引いて前記電流検出抵抗に印加される電圧値を演算する演算部とを備えている。
【００１２】
上記構成によれば、第１期間において、電流検出抵抗の一端に第１の抵抗を接続するとともに電流検出抵抗の他端に第２の抵抗を接続することにより、第１の抵抗の他端と第２の抵抗の他端との間の電圧差（第１の電圧差）が演算され、第２期間において、電流検出抵抗の両端にそれぞれ接続される第１及び第２の抵抗を入れ替えて、同様に、第１の抵抗の他端と第２の抵抗の他端との間の電圧差（第２の電圧差）が演算される。そして、演算部において、第１の電圧差と第２の電圧差とが差し引きされる。このとき、第１の電圧差及び第２の電圧差は、それぞれ、第１の抵抗と第２の抵抗との間の抵抗値の相対誤差及び第１の電流源と第２の電流源との間の電流値の相対誤差を含んでいる。また、演算部においてコンパレータ等の演算増幅器を電圧差を求めるのに用いた場合、第１の電圧差及び第２の電圧差は、それぞれ比較電圧誤差を含んでいる。従って、第１の電圧差及び第２の電圧差が差し引きされることにより、第１の電圧差及び第２の電圧差の双方に同じだけ含まれているこれらの誤差が相殺されることとなるため、電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換するとともに、電流検出抵抗の両端の電圧差を高精度に検出することができる。
【００１３】
前記切替スイッチユニットは、複数の電流検出抵抗に対応して複数設けられ、前記タイミング制御回路は、電流検出の対象となる前記複数の電流検出抵抗のうちの１つに対応する前記切替スイッチユニットが前記第１期間及び前記第２期間である場合に、他の前記切替スイッチユニットが開放状態となるように前記切替スイッチユニットを制御するよう構成されてもよい。これにより、電流検出箇所が複数ある場合でも、第１の抵抗及び第２の抵抗並びに第１の電流源及び第２の電流源を共通化することができる。
【００１４】
前記電流検出回路は、前記第１の電圧差及び前記第２の電圧差を増幅する電圧増幅回路を備えてもよい。これにより、電流検出抵抗の両端の電圧差を電圧差を保持しつつ所望の値に増幅することができる。
【００１５】
前記第１の電圧差及び前記第２の電圧差のうち少なくとも何れか一方を記憶する記憶部を備え、前記記憶部は、前記電圧増幅回路に接続された容量素子と、前記第１期間に閉成することにより前記電圧増幅回路の出力電圧に基づいて前記容量素子を充電するような充電経路を形成する充電スイッチとを含んでいてもよい。これにより、簡単な構成で第１期間又は第２期間に演算された電流検出抵抗の両端の電圧差を記憶させることができ、第２期間又は第１期間に演算された電流検出抵抗の両端の電圧差との演算を容易に行うことができる。
【００１６】
前記電流検出回路は、前記電流検出抵抗の一端又は他端の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出された電圧に応じて前記第１及び第２の電流源の電流値を制御する電流制御回路とを備えてもよい。これにより、電圧検出回路により予め電流検出抵抗の一端又は他端の電圧が検出され、この電圧に応じて第１及び第２の抵抗の他端の電圧が高精度に検出可能な電圧となるように第１及び第２の電流源の電流を制御することができるため、電流検出抵抗の両端の電圧差をより高精度に演算することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上に説明したように構成され、電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換するとともに、電流検出抵抗の両端の電圧差を高精度に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図４】図４は、図３に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図６】図６は、本発明の第４実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図７】図７は、本発明の第５実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図８】図８は、図７に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の第６実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図１０】図１０は、図９に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る電流検出回路について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図であり、図２は、図１に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。
【００２１】
図１に示されるように、本実施形態の電流検出回路１は、電流Ｉ０を検出するために当該電流Ｉ０の経路に直列に接続された電流検出抵抗１０に電流検出部１１が接続されている。電流検出抵抗１０の一端又は他端には、第１の抵抗２及び第２の抵抗３が切替スイッチユニット６を介して接続されている。第１の抵抗２及び第２の抵抗３には、第１の電流源４及び第２の電流源５がそれぞれ直列接続されている。切替スイッチユニット６は、第１期間Ｔ１において電流検出抵抗１０の一端（電圧Ｖ１）に第１の抵抗２の一端を接続するとともに電流検出抵抗１０の他端（電圧Ｖ２）に第２の抵抗３の一端を接続し、第１期間Ｔ１の後の第２期間Ｔ２において電流検出抵抗１０の一端（電圧Ｖ１）に第２の抵抗３の一端を接続するとともに電流検出抵抗１０の他端（電圧Ｖ２）に第１の抵抗２の一端を接続するように第１の抵抗２及び第２の抵抗３と第１の電流源４及び第２の電流源５との接続を切り替える。
【００２２】
切替スイッチユニット６は、第１期間Ｔ１において閉成（オン）され、第２期間Ｔ２において開放されるスイッチＳ１１，Ｓ２２と第１期間Ｔ１において開放（オフ）され、第２期間Ｔ２において閉成されるスイッチＳ１２，２１とを有している。切替スイッチユニット６の各スイッチＳ１１，Ｓ２２，Ｓ１２，Ｓ２１は、例えば電界効果型トランジスタにより構成される。スイッチＳ１１は、第１期間Ｔ１において閉成されることにより、電流検出抵抗１０の一端と第１の抵抗２の一端とを接続し、スイッチＳ２２は、第１期間Ｔ１において閉成されることにより、電流検出抵抗１０の他端と第２の抵抗３の一端とを接続する。また、スイッチＳ１２は、第２期間Ｔ２において閉成されることにより、電流検出抵抗１０の一端と第２の抵抗３の一端とを接続し、スイッチＳ２１は、第２期間Ｔ２において閉成されることにより、電流検出抵抗１０の他端と第１の抵抗２の一端とを接続する。なお、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との間にはスイッチＳ１１又はスイッチＳ２２とスイッチＳ１２又はスイッチＳ２１とが同時に閉成する状況が生じないように、切替スイッチユニット６を構成するすべてのスイッチが開放される期間が設けられている。
【００２３】
切替スイッチユニット６は、タイミング制御回路７により制御される。タイミング制御回路７は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２のタイミングを生成し、これに基づいて切替スイッチユニット６を制御する。上記の第１の抵抗２、第２の抵抗３、第１の電流源４、第２の電流源５、切替スイッチユニット６及びタイミング制御回路７が、電流検出部１１を構成している。
【００２４】
さらに、電流検出回路１は、第１期間Ｔ１における第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との電圧差（以下、第１の電圧差ＶＣ１）を演算し、第２期間Ｔ２における第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との電圧差（以下、第２の電圧差ＶＣ２）を演算し、第１の電圧差ＶＣ１と第２の電圧差ＶＣ２とを差し引いて電流検出抵抗１０に印加される電圧値を演算する演算部８を備えている。
【００２５】
上記構成によれば、第１期間Ｔ１において、電流検出抵抗１０の一端に第１の抵抗２が接続されるとともに電流検出抵抗１０の他端に第２の抵抗３が接続される。演算部８は、このときの第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との間の電圧差（第１の電圧差）ＶＣ１を演算する。具体的には、第１期間Ｔ１における第１の抵抗２の他端の電圧をＶＡ１、第２の抵抗３の他端の電圧をＶＢ１とすると、第１の電圧差ＶＣ１は以下のように求められる。
【００２６】
ＶＡ１＝Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１…（４）
ＶＢ１＝Ｖ２−Ｒ２×Ｉ２…（５）
ＶＣ１＝ＶＡ１−ＶＢ１＝Ｖ１−Ｖ２−Ｒ１×Ｉ１＋Ｒ２×Ｉ２…（６）
ここで、Ｒ１は第１の抵抗２の抵抗値、Ｒ２は第２の抵抗３の抵抗値、Ｉ１は第１の電流源４の電流値、Ｉ２は第２の電流源５の電流値をそれぞれ示す。
【００２７】
このように、各抵抗２，３の他端の電圧ＶＡ１，ＶＢ１は、電流検出抵抗１０の一端及び他端における電圧Ｖ１，Ｖ２から第１及び第２の抵抗２，３と第１及び第２の電流源４，５とにより生じる電圧分だけ電圧レベルが変換される。
【００２８】
演算部８は、第１の電圧差ＶＡを記憶する記憶部９を有しており、演算部８は、記憶部９に第１の電圧差ＶＣ１を記憶する。なお、各抵抗２，３の他端の電圧ＶＡ１，ＶＢ１を記憶してもよい。
【００２９】
第２期間Ｔ２においては、切替スイッチユニット６により、電流検出抵抗１０の両端にそれぞれ接続される第１の抵抗２及び第２の抵抗３が入れ替えられて接続される。演算部８は、同様に、このときの第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との間の電圧差（第２の電圧差）ＶＣ２を演算する。具体的には、第２期間Ｔ２における第１の抵抗２の他端の電圧をＶＡ２、第２の抵抗３の他端の電圧をＶＢ２とすると、第２の電圧差ＶＣ２は、以下のように求められる。
【００３０】
ＶＡ２＝Ｖ２−Ｒ１×Ｉ１…（７）
ＶＢ２＝Ｖ１−Ｒ２×Ｉ２…（８）
ＶＣ２＝ＶＡ２−ＶＢ２＝Ｖ２−Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１＋Ｒ２×Ｉ２…（９）
このように、各抵抗２，３の他端の電圧ＶＡ２，ＶＢ２は、電流検出抵抗１０の一端及び他端における電圧Ｖ１，Ｖ２から第１及び第２の抵抗２，３と第１及び第２の電流源４，５とにより生じる電圧分だけ電圧レベルが変換される。
【００３１】
さらに、演算部８は、第１の電圧差ＶＣ１と第２の電圧差ＶＣ２とを差し引きし、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００３２】
Ｖｏｕｔ＝ＶＣ１−ＶＣ２＝２（Ｖ１−Ｖ２）…（１０）
このように、第１及び第２の抵抗２，３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２が同じ値であるか異なる値であるかに拘わらず、また、第１及び第２の電流源４，５の電流値Ｉ１，Ｉ２が同じ値であるか異なる値であるかに拘わらず、第１の電圧差ＶＣ１と第２の電圧差ＶＣ２を差し引いた際に当該抵抗及び電流から構成される電圧成分（Ｒ１×Ｉ１，Ｒ２×Ｉ２）が相殺されるため、出力電圧Ｖｏｕｔは、電流検出抵抗１０の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２の純粋な差の２倍の値として生成される。
【００３３】
このように、第１の電圧差ＶＣ１及び第２の電圧差ＶＣ２に、第１の抵抗２と第２の抵抗３との間の抵抗値の相対誤差及び第１の電流源４と第２の電流源５との間の電流値の相対誤差を含んでいても、第１の電圧差ＶＣ１及び第２の電圧差ＶＣ２が差し引きされることにより、第１の電圧差ＶＣ１及び第２の電圧差ＶＣ２の双方に同じだけ含まれているこれらの誤差が相殺されることとなるため、電流検出抵抗１０の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換するとともに、電流検出抵抗１０の両端の電圧差を高精度に検出することができる。
【００３４】
また、演算部８においてコンパレータ等の演算増幅器を電圧差を求めるのに用いた場合には、第１の電圧差ＶＣ１と第２の電圧差ＶＣ２のそれぞれに比較電圧誤差Ｖｏｆｆを含むことになる（詳しくは後述する）。従って、この場合においても最終的に第１の電圧差ＶＣ１と第２の電圧差ＶＣ２とを差し引く際に双方に含まれる比較電圧誤差成分Ｖｏｆｆが相殺されるため、出力電圧Ｖｏｕｔの値はそれによって変化することがなく、電流検出抵抗１０の両端の電圧差を高精度に検出することができる。
【００３５】
なお、記憶部９は、第１の電圧差ＶＣ１を記憶する代わりに第２の電圧差ＶＣ２を記憶することとしてもよいし、第１及び第２の電圧差ＶＣ１，ＶＣ２の両方を記憶してもよい。
【００３６】
また、電界効果型トランジスタによる各スイッチＳ１１，Ｓ２２，Ｓ１２，Ｓ２１は、制御端子であるゲート端子と主端子であるソース端子又はドレイン端子間の電圧変化に応じてオン抵抗値が変化する特性（オン抵抗値の電圧依存性）を有している。従って、スイッチＳ１１とスイッチＳ２２との間又はスイッチＳ１２とスイッチＳ２１との間でオン抵抗値に誤差があると、厳密には第１の電圧差ＶＣ１及び第２の電圧差ＶＣ２はオン抵抗値に応じて変化するといえる。しかしながら、このようなスイッチのオン抵抗値（例えば約５０Ω〜１００Ω）は、電流検出抵抗１０、第１及び第２の抵抗２，３の抵抗値（例えば５０ｋΩ〜３００ｋΩ）に比べて十分小さいものであり、無視できるものである。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図であり、図４は、図３に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。本実施形態において第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図３及び図４に示されるように、本実施形態における電流検出回路１２が第１実施形態と異なる点は、電流検出部１１Ｂの切替スイッチユニットが、複数の電流検出抵抗１０−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に対応して複数（Ｎ個）設けられ（複数の切替スイッチユニット６−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ））、タイミング制御回路７Ｂは、電流検出の対象となる複数の電流検出抵抗１０−ｉのうちの１つに対応する切替スイッチユニット６−ｉが第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２である場合に、他の切替スイッチユニット６−１〜ｉ−１，６−ｉ＋１〜Ｎが開放状態となるように切替スイッチユニット６−ｉを制御するよう構成されていることである。
【００３９】
１つの機器内において電流検出箇所が複数ある場合に、検出したい電流Ｉ０−ｉの経路に電流検出抵抗１０−ｉがそれぞれ直列接続されている。このような複数の電流検出抵抗１０−ｉごとに切替スイッチユニット６−ｉが設けられている。第１の電流検出抵抗１０−１の電流検出を行う場合、第１の電流検出抵抗１０−１における第１期間Ｔ１１において、タイミング制御回路７Ｂは、第１の切替スイッチユニット６−１のスイッチＳ１１−１，Ｓ２２−１を閉成するとともに、第１の切替スイッチユニット６−１のスイッチＳ１２−１，Ｓ２１−１及びその他の切替スイッチユニット６−２〜Ｎの各スイッチを開放する制御を行う。その後、第１の電流検出抵抗１０−１における第２期間Ｔ２１において、タイミング制御回路７Ｂは、第１の切替スイッチユニット６−１のスイッチＳ１２−１，Ｓ２１−１を閉成するとともに、第１の切替スイッチユニット６−１のスイッチＳ１１−１，Ｓ２２−１及びその他の切替スイッチユニット６−２〜Ｎの各スイッチを開放する制御を行う。
【００４０】
このように、複数の電流検出抵抗１０−ｉに対し択一的に電流検出制御を行うことにより、電流検出箇所が複数ある場合でも、第１の抵抗２及び第２の抵抗３並びに第１の電流４源及び第２の電流源５を共通化することができる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。本実施形態において第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
図５に示されるように、本実施形態における電流検出回路１３が第１実施形態と異なる点は、電流検出部１１Ｃに、第１の電圧差及び第２の電圧差を増幅する（増幅後の第１の電圧差ＶＥ１および増幅後の第２の電圧差ＶＥ２を出力する）電圧増幅回路１４を備えていることである。具体的には、電圧増幅回路１４は、第１の抵抗２の他端の電圧が入力される第１の演算増幅器１５と、第２の抵抗３の他端の電圧が入力される第２の演算増幅器１６と、第１及び第２の演算増幅器１５，１６の出力側同士を繋ぐ経路に直列に設けられた増幅率設定抵抗１７，１８とを含んでいる。
【００４３】
本実施形態においても第１実施形態と同様のタイミング（図２）で切替スイッチユニット６が制御される。すなわち、第１期間Ｔ１において、電流検出抵抗１０の一端に第１の抵抗２が接続されるとともに電流検出抵抗１０の他端に第２の抵抗３が接続される。このとき、演算部８は、第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との間の電圧差（第１の電圧差）ＶＥ１を演算する。まず、第１期間Ｔ１における第１の抵抗２の他端の電圧ＶＡ１及び第２の抵抗３の他端の電圧ＶＢ１は、第１実施形態と同様に以下のように求められる。
【００４４】
ＶＡ１＝Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１…（４）
ＶＢ１＝Ｖ２−Ｒ２×Ｉ２…（５）
ここで、第１期間Ｔ１における第１の演算増幅器１５の出力電圧ＶＤ１１は、第１の抵抗２の他端の電圧ＶＡ１に第１の演算増幅器１５のオフセット電圧（第１オフセット電圧）Ｖｏｆｆ１が加えられた電圧となる。また、第１期間Ｔ１における第２の演算増幅器１６の出力電圧ＶＤ１２は、第２の抵抗３の他端の電圧ＶＢ１と第１の抵抗２の他端の電圧ＶＡ１とを増幅率設定抵抗１７，１８により設定された増幅率Ａ（Ａ：１−Ａ）で分圧した電圧値に、第１の演算増幅器１５の出力電圧ＶＤ１１と第２の演算増幅器１５のオフセット電圧（第２オフセット電圧Ｖｏｆｆ２）とが加えられた電圧となる。
【００４５】
ＶＤ１１＝ＶＡ１＋Ｖｏｆｆ１＝Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１＋Ｖｏｆｆ１…（１１）
ＶＤ１２＝Ａ・ＶＢ１−（１−Ａ）・ＶＤ１１＋Ｖｏｆｆ２
＝Ａ・（Ｖ２−Ｒ２×Ｉ２−Ｖ１＋Ｒ１×Ｉ１−Ｖｏｆｆ１）＋Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１＋Ｖｏｆｆ１＋Ｖｏｆｆ２…（１２）
ＶＥ１＝ＶＤ１１−ＶＤ１２＝−Ａ・（Ｖ２−Ｒ２×Ｉ２−Ｖ１＋Ｒ１×Ｉ１−Ｖｏｆｆ１）−Ｖｏｆｆ２…（１３）
演算部８は、記憶部９に第１の電圧差ＶＥ１を記憶する。第２期間Ｔ２においては、切替スイッチユニット６により、電流検出抵抗１０の両端にそれぞれ接続される第１の抵抗２及び第２の抵抗３が入れ替えられて接続される。このとき、演算部８は、同様に、第１の抵抗２の他端と第２の抵抗３の他端との間の電圧差（第２の電圧差）ＶＥ２を演算する。まず、第２期間Ｔ２における第１の抵抗２の他端の電圧ＶＡ２及び第２の抵抗３の他端の電圧ＶＢ２は、第１実施形態と同様に以下のように求められる。
【００４６】
ＶＡ２＝Ｖ２−Ｒ１×Ｉ１…（７）
ＶＢ２＝Ｖ１−Ｒ２×Ｉ２…（８）
さらに、第２期間Ｔ２における第１の演算増幅器１５の出力電圧ＶＤ２１及び第２の演算増幅器１６の出力電圧ＶＤ２２は、以下のようになる。
【００４７】
ＶＤ２１＝ＶＡ２＋Ｖｏｆｆ１＝Ｖ２−Ｒ１×Ｉ１＋Ｖｏｆｆ１…（１４）
ＶＤ２２＝Ａ・ＶＢ２−（１−Ａ）・ＶＤ２１＋Ｖｏｆｆ２
＝Ａ・（Ｖ１−Ｒ２×Ｉ２−Ｖ２＋Ｒ１×Ｉ１−Ｖｏｆｆ１）＋Ｖ２−Ｒ１×Ｉ１＋Ｖｏｆｆ１＋Ｖｏｆｆ２…（１５）
ＶＥ２＝ＶＤ２１−ＶＤ２２＝−Ａ・（Ｖ１−Ｒ２×Ｉ２−Ｖ２＋Ｒ１×Ｉ１−Ｖｏｆｆ１）−Ｖｏｆｆ２…（１６）
さらに、演算部８は、第１の電圧差ＶＥ１と第２の電圧差ＶＥ２とを差し引きし、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００４８】
Ｖｏｕｔ＝ＶＥ１−ＶＥ２＝２Ａ・（Ｖ１−Ｖ２）…（１７）
このように、第１及び第２の抵抗２，３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２が同じ値であるか異なる値であるかに拘わらず、また、第１及び第２の電流源４，５の電流値Ｉ１，Ｉ２が同じ値であるか異なる値であるかに拘わらず、第１の電圧差ＶＥ１と第２の電圧差ＶＥ２とを差し引いた際に当該抵抗及び電流から構成される電圧成分（Ｒ１×Ｉ１，Ｒ２×Ｉ２）が相殺される。さらに、各演算増幅器１５，１６によりオフセット電圧Ｖｏｆｆ１，Ｖｏｆｆ２が付加されても、第１の電圧差ＶＥ１と第２の電圧差ＶＥ２とを差し引いた際に当該オフセット電圧成分が相殺される。このため、出力電圧Ｖｏｕｔは、電流検出抵抗１０の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２の純粋な差を増幅率設定抵抗１７，１８で設定した増幅率Ａ倍の値として生成される。
【００４９】
従って、上記構成によれば、電流検出抵抗１０の両端の電圧差を高精度に検出することができ、しかも電流検出抵抗１０の両端の電圧差を所望の値に増幅することができる。これにより、電流検出抵抗１０の両端の電圧差が微小な電圧値（例えば１０ｍＶ程度）であっても所望の電圧値に増幅して高精度に読み出すことができる。
【００５０】
なお、増幅率設定抵抗１７，１８の少なくとも一方を可変抵抗とし、増幅率Ａを設定変更可能に構成することとしてもよい。
【００５１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図である。本実施形態において第３実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図６に示されるように、本実施形態における電流検出回路１９が第３実施形態と異なる点は、電流検出部１１Ｄが、第１の電圧差及び第２の電圧差を増幅する（増幅後の第１の電圧差ＶＥ１および増幅後の第２の電圧差ＶＥ２を出力する）電圧増幅回路１４を備えているとともに、電圧増幅回路１４に接続された容量素子２０と、第１期間Ｔ１に閉成することにより電圧増幅回路１４の出力電圧に基づいて容量素子２０を充電するような充電経路を形成する充電スイッチ２１とを有していることである。
【００５３】
より詳しくは、容量素子２０は、第１の演算増幅器１５の出力端子に一端が接続されている。充電スイッチ２１は、容量素子２０の他端と第２の演算増幅器１６の出力端子との間を閉成又は開放するように構成されている。なお、容量素子２０は、第２の演算増幅器１６の出力側端子に接続されてもよい。このような容量素子２０及び充電スイッチ２１が第１の電圧差ＶＥ１を記憶する記憶部９Ｄを構成し、電圧増幅回路１４及び記憶部９Ｄが演算部８Ｄを構成している。
【００５４】
第１期間Ｔ１において、第１期間Ｔ１における第１の演算増幅器１５の出力電圧ＶＤ１１及び第２の演算増幅器１６の出力電圧ＶＤ１２は、上記第３実施形態と同様に求められる。さらに、第１期間Ｔ１においては、充電スイッチ２１が閉成されるため、容量素子２０の両端には、それぞれ上記各出力電圧ＶＤ１１及びＶＤ１２が印加されることになる。従って、容量素子２０は、電圧が第１期間Ｔ１における第１の演算増幅器１５の出力電圧ＶＤ１１から第２の演算増幅器１６の出力電圧ＶＤ１２を差し引いた電圧（すなわち、第１の電圧差ＶＥ１）となるように充電される。
【００５５】
この後、第２期間Ｔ２となると、充電スイッチ２１が開放され、容量素子２０において第１の電圧差ＶＥ１が保持された状態で、第１の演算増幅器１５の出力電圧がＶＤ２１となるとともに、第２の演算増幅器１６の出力電圧がＶＤ２２となる。従って、このときの電流検出回路１９の出力電圧Ｖｏｕｔは、容量素子２０に充電された電圧（すなわち、第１の電圧差ＶＥ１）から第１及び第２の演算増幅器１５，１６の出力電圧差（すなわち、第２の電圧差ＶＥ２）を差し引いたものとなる。従って、出力電圧Ｖｏｕｔは、上記第３実施形態における式（１７）と同様に、電流検出抵抗１０の両端の電圧差の増幅率Ａ倍となる。
【００５６】
従って、上記構成によれば、電流検出抵抗１０の両端の電圧差を高精度に検出することができ、しかも電流検出抵抗１０の両端の電圧差を所望の値に増幅することができる。さらに、簡単な構成で第１期間Ｔ１に演算された電流検出抵抗１０の両端の電圧差を記憶させることができ、第２期間Ｔ２に演算された電流検出抵抗１０の両端の電圧差との演算を容易に行うことができる。
【００５７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図であり、図８は、図７に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。本実施形態において第４実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図７及び図８に示されるように、本実施形態における電流検出回路２２が第４実施形態と異なる点は、電流検出抵抗１０の一端又は他端の電圧を検出する電圧検出回路２３と、電圧検出回路２３で検出された電圧に応じて第１及び第２の電流源４，５の電流値を制御する電流制御回路２４とをさらに備えていることである。具体的には、電圧検出回路２３は、電流検出抵抗１０の一端に接続され、当該一端の電圧Ｖ１を検出するように構成されている。電圧検出回路２３の構成は、当該電圧Ｖ１を検出可能な構成であれば特に限定されない。
【００５９】
上記構成においては、図８に示されるように、第１期間Ｔ１の前に第０期間Ｔ０が設けられている。すなわち、電流検出部１１Ｅのタイミング制御回路７Ｅは、第１期間Ｔ１の前の第０期間Ｔ０に切替スイッチユニット６のすべてのスイッチが開放されるように制御する。この第０期間Ｔ０において、電流検出回路２３により電流検出抵抗１０の一端の電圧Ｖ１が検出される。電流制御回路２４は、第０期間Ｔ０と第１期間Ｔ１との間の期間（電流値変更制御タイミング）において、電圧検出回路２３により検出された電圧Ｖ１に応じて第１及び第２の電流源４，５の電流値Ｉ１，Ｉ２が変更制御される。具体的には、電圧検出回路２３により検出された電圧Ｖ１が高くなった場合は、電流源４，５の電流値Ｉ１，Ｉ２を増大させ、電圧Ｖ１が低くなった場合は、電流源４，５の電流値Ｉ１，Ｉ２を減少させる。これにより、第１及び第２の抵抗２，３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２と当該抵抗２，３に流れる電流Ｉ１，Ｉ２とで求められる電圧値を制御することができる。なお、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２における動作は第４実施形態と同様である。
【００６０】
このように、電圧検出回路２３により予め電流検出抵抗１０の一端の電圧Ｖ１が検出され、この電圧Ｖ１に応じて第１及び第２の抵抗２，３の他端の電圧ＶＡ，ＶＢが高精度に検出可能な電圧となるように第１及び第２の電流源４，５の電流Ｉ１，Ｉ２を制御することができるため、電流検出抵抗１０の両端の電圧差をより高精度に演算することができる。特に、本実施形態のように第１及び第２の演算増幅器１５，１６を有する構成においては、各演算増幅器１５，１６に入力される電圧を各演算増幅器１５，１６の入力ダイナミックレンジ内に調整することができるため、高精度な電流検出演算を行うことができる。
【００６１】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図９は、本発明の第６実施形態に係る電流検出回路の概略構成を示す回路図であり、図１０は、図９に示される電流検出回路に用いられる切替スイッチユニットの動作タイミングを示すグラフである。本実施形態において第５実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
図９及び図１０に示されるように、本実施形態における電流検出回路２５が第５実施形態と異なる点は、電圧検出回路２３が例えば自動車のバッテリ等のような複数のバッテリセルＶ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）を有するバッテリ２６の電圧を検出するように構成されていることである。具体的には、電流検出回路２３は、バッテリ２６の電圧をバッテリセルＶ（ｊ）ごとに検出するためのスイッチングを行うマルチプレクサ２７を備えている。電圧検出回路２３は、マルチプレクサ２７により接続されるバッテリセルＶ（ｊ）ごとの電圧を検出する。電圧検出回路２３には、加算器２８が接続されており、電圧検出回路２３で検出されたバッテリセルＶ（ｊ）ごとの電圧を加算する。
【００６３】
具体的には、まず、マルチプレクサ２７によりバッテリ２６の第１のバッテリセルが電圧検出回路２３に接続され、電圧検出回路２３はその電圧Ｖ（１）を検出する。この電圧Ｖ（１）の値が加算器２８に保持される。続いて、マルチプレクサ２７により接続が切り替えられ、電圧検出回路２３は、バッテリ２６の第２のバッテリセルの電圧Ｖ（２）を検出する。この電圧Ｖ（２）の値は、加算器２８に保持された電圧Ｖ（１）の値に加算され、加算された電圧Ｖ（１）＋Ｖ（２）が保持される。以下同様に、電圧検出回路２３がすべてのバッテリセルの電圧Ｖ（ｊ）を順次検出し、加算器２８がこれらを順次加算していく。加算された電圧（すなわち、バッテリ２６の電圧）は、電流制御回路２４に送られ、電流制御回路２４は、バッテリ２６の電圧に応じて第１及び第２の電流源４，５の電流値を制御する。
【００６４】
このように、電圧検出回路２３により予め電流検出抵抗１０の一端の電圧Ｖ１が検出され、この電圧Ｖ１に応じて第１及び第２の抵抗２，３の他端の電圧ＶＡ，ＶＢが高精度に検出可能な電圧となるように第１及び第２の電流源４，５の電流Ｉ１，Ｉ２を制御することができるため、電流検出抵抗１０の両端の電圧差をより高精度に演算することができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、バッテリ２６の＋側の端子に電流検出抵抗１０が接続されている。従来、電流検出のための電流検出抵抗１０は、バッテリの−側（接地側）端子に設けられていた。バッテリの−側端子に電流検出抵抗１０を接続した場合、このバッテリで駆動する複数の部品ごとに電流検出を行うことは困難な問題があった。これに対し、バッテリ２６の＋側端子に電流検出抵抗１０を接続することにより、バッテリ２６で駆動する複数の部品ごとに電流検出を行うことが容易に実現できる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。例えば、複数の上記実施形態及び変形例における各構成要素を任意に組み合わせることとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の電流検出回路は、電流検出抵抗の両端の電圧を電圧差を保持しつつ所定のレベルに変換するとともに、電流検出抵抗の両端の電圧差を高精度に検出するために有用であり、電流検出抵抗の両端の電圧差が微小な場合に特に有用である。また、この電流検出回路を充電池と機器との間の異常電流を防ぐ過電流検出システムに適用するためにも有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１，１２，１３，１９，２２，２５  電流検出回路
２  第１の抵抗
３  第２の抵抗
４  第１の電流源
５  第２の電流源
６，６−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）  切替スイッチユニット
７，７Ｂ，７Ｅ  タイミング制御回路
８，８Ｄ  演算部
９，９Ｄ  記憶部
１０，１０−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）  電流検出抵抗
１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ  電流検出部
１４  電圧増幅回路
１５  第１の演算増幅器
１６  第２の演算増幅器
１７，１８  増幅率設定抵抗
２０  容量素子
２１  充電スイッチ
２３  電圧検出回路
２４  電流制御回路
２６  バッテリ
２７  マルチプレクサ
２８  加算器
Ｓ１１，Ｓ２２，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ１１−ｉ，Ｓ２２−ｉ，Ｓ１２−ｉ，Ｓ２１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）  スイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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