(57)【要約】【課題】３相あたりの電流検出のコストを低減することができる電流検出装置を提供する。【解決手段】各センサ素子１１、２１、３１は、各バスバーに流れる電流をそれぞれ検出し、検出結果を電流信号としてそれぞれ出力する。第２センサ部２０は第２バスバーに第２電流が流れることによって生じる熱に起因した温度を検出する温度センサ２６を有し、温度センサ２６は温度信号を第２演算回路部２４に出力する。第２演算回路部２４は、通信線４０を介して温度信号を第１演算回路部１４及び第３演算回路部３４に出力し、全ての演算回路部１４、２４、３４で温度信号を共有する。したがって、各演算回路部１４、２４、３４は、共有した温度情報に基づいて各電流信号の温度特性の補正を行う。このように、センサ素子１１、２１、３１毎に温度センサ２６が不要になり、３相あたりの電流検出のコストを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相交流モータのＵ相に対応した第１バスバーに流れる第１電流を検出し、検出結果を第１電流信号として出力する第１センサ素子（１１）と、
前記３相交流モータのＶ相に対応した第２バスバーに流れる第２電流を検出し、検出結果を第２電流信号として出力する第２センサ素子（２１）と、
前記３相交流モータのＷ相に対応した第３バスバーに流れる第３電流を検出し、検出結果を第３電流信号として出力する第３センサ素子（３１）と、
前記第１バスバー、前記第２バスバー、及び前記第３バスバーのいずれかに電流が流れることによって生じる熱に起因した温度を検出し、検出結果を温度信号として出力する温度センサ（２６）と、
前記第１電流信号、前記第２電流信号、前記第３電流信号、及び前記温度信号を入力し、前記温度信号に含まれる温度情報を前記第１バスバー、前記第２バスバー、及び前記第３バスバーの全てに共通の温度情報として共有し、前記温度情報に基づいて前記第１電流信号、前記第２電流信号、及び前記第３電流信号の温度特性の補正を行う演算部（１４、２４、３４、４０、４１、６０）と、
を備えていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記演算部（１４、２４、３４、４０、４１、６０）は、
前記第１電流信号を入力すると共に、前記第１電流信号の温度特性の補正を行う第１演算回路部（１４）と、
前記第２電流信号を入力すると共に、前記第２電流信号の温度特性の補正を行う第２演算回路部（２４）と、
前記第３電流信号を入力すると共に、前記第３電流信号の温度特性の補正を行う第３演算回路部（３４）と、
前記第１演算回路部（１４）、前記第２演算回路部（２４）、及び前記第３演算回路部（３４）を相互に接続する通信線（４０）と、
を有し、
前記温度信号は、前記第１演算回路部（１４）、前記第２演算回路部（２４）、及び前記第３演算回路部（３４）のうちのいずれか１つに入力され、前記通信線（４０）を介して前記各演算回路部（１４、２４、３４）で共有されることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記第１センサ素子（１１）、前記第２センサ素子（２１）、及び前記第３センサ素子（３１）の全てに共通の演算回路部（４１）として構成されており、
前記温度信号に含まれる温度情報は、前記演算回路部（４１）に入力されると共に、前記演算回路部（４１）において前記各バスバーの全てに共通の温度情報として共有されることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記第１電流信号、前記第２電流信号、前記第３電流信号、及び前記温度信号を入力するＥＣＵ（６０）として構成されており、
前記温度信号に含まれる温度情報は、前記ＥＣＵ（６０）において前記各バスバーの全てに共通の温度情報として共有されることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相交流モータの各バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被検出電流経路に流れる電流を検出するように構成された電流センサが、例えば特許文献１で提案されている。３相交流モータに流れる電流を検出する場合、電流センサは各相の各バスバーにそれぞれ設置される。これにより、各電流センサは各相の電流を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６４６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、電流がバスバーを流れる際、電流は１２０度の位相を持って流れるので、バスバー及びバスバー近傍の温度は過渡的に変化する。このため、高精度なセンサ出力を得るためには、当該温度を検出すると共に当該温度に応じた補正が必要になる。バスバーに電流が流れることによって生じる熱に起因した温度を検出する手段としては、電流センサ内に温度センサを設ける方法、信号処理回路内に温度検出回路を内蔵する方法、電流センサの出力から温度を推定する演算回路を設ける方法等がある。
【０００５】
しかしながら、上記の各方法を実現するための構成が各電流センサそれぞれに搭載されるので、１相あたりの電流センサが高価になってしまう。そして、３相の各バスバーに同じ構成の電流センサが必要になるので、３相あたりの電流検出のコストが増大してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、３相あたりの電流検出のコストを低減することができる電流検出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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、３相交流モータのＵ相に対応した第１バスバーに流れる第１電流を検出し、検出結果を第１電流信号として出力する第１センサ素子（１１）と、３相交流モータのＶ相に対応した第２バスバーに流れる第２電流を検出し、検出結果を第２電流信号として出力する第２センサ素子（２１）と、３相交流モータのＷ相に対応した第３バスバーに流れる第３電流を検出し、検出結果を第３電流信号として出力する第３センサ素子（３１）と、を備えている。
【０００８】
また、第１バスバー、第２バスバー、及び第３バスバーのいずれかに電流が流れることによって生じる熱に起因した温度を検出し、検出結果を温度信号として出力する温度センサ（２６）を備えている。
【０００９】
さらに、第１電流信号、第２電流信号、第３電流信号、及び温度信号を入力し、温度信号に含まれる温度情報を第１バスバー、第２バスバー、及び第３バスバーの全てに共通の温度情報として共有し、温度情報に基づいて第１電流信号、第２電流信号、及び第３電流信号の温度特性の補正を行う演算部（１４、２４、３４、４０、４１、６０）を備えていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、３相交流モータの各バスバーには位相が１２０度ずれた同じ振幅の電流が流れると共に、各バスバーが過渡的、定常的に同じ温度変化をする。このため、１つの温度センサ（２６）によって１つのバスバーに電流が流れることによって生じる熱に起因した温度が検出されることで他のバスバーについても共通の温度も取得することができる。そして、演算部（１４、２４、３４、４０、４１、６０）によって温度情報が共有されることで全ての電流信号の温度特性を補正することができる。したがって、各バスバーに対応した温度センサ（２６）が不要になり、ひいては３相あたりの電流検出のコストを低減することができる。
【００１１】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電流検出装置の構成を示した図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電流検出装置の構成を示した図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電流検出装置の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る電流検出装置は、例えば３相交流モータに接続されるバスバーに流れる被測定電流を検出するものである。すなわち、電流検出装置は、第１バスバー、第２バスバー、及び第３バスバーに流れる位相が１２０度毎に異なる電流を検出する。第１バスバーはＵ相に対応し、第２バスバーはＶ相に対応し、第３バスバーはＷ相に対応している。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態に係る電流検出装置１は、第１センサ部１０、第２センサ部２０、及び第３センサ部３０を備えている。第１センサ部１０は、第１バスバーに流れる第１電流を検出するものである。第２センサ部２０は、第２バスバーに流れる第２電流を検出するものである。また、第３センサ部３０は、第３バスバーに流れる第３電流を検出するものである。
【００１６】
第１センサ部１０は、第１センサ素子１１、第１Ａ／Ｄ変換部１２、第１ＲＯＭ１３、第１演算回路部１４、及び第１Ｄ／Ａ変換部１５を有している。第２センサ部２０は、第２センサ素子２１、第２Ａ／Ｄ変換部２２、第２ＲＯＭ２３、第２演算回路部２４、及び第２Ｄ／Ａ変換部２５を有している。第３センサ部３０は、第３センサ素子３１、第３Ａ／Ｄ変換部３２、第３ＲＯＭ３３、第３演算回路部３４、及び第３Ｄ／Ａ変換部３５を有している。上記の各構成の機能は同じであるので、第１センサ部１０の各構成についてのみ説明する。
【００１７】
第１センサ素子１１は、第１バスバーに流れる第１電流から生じる磁束に対応したアナログ信号である第１電流信号を出力するように構成された回路部である。第１センサ素子１１は例えばチップ部品として構成されている。
【００１８】
第１センサ素子１１は、例えば図示しない４つの磁気抵抗素子によって構成されたブリッジ回路を有している。そして、第１センサ素子１１は、各磁気抵抗素子が外部の磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて第１電流信号を出力する。つまり、第１電流信号はハーフブリッジ回路の各中点の電圧差である。
【００１９】
第１Ａ／Ｄ変換部１２（ＡＤ）は、第１センサ素子１１から第１電流信号を入力してデジタル信号に変換する回路部である。また、第１ＲＯＭ１３（ＲＯＭ）は、第１電流信号を増幅するための増幅率や第１電流信号に対する補正値や、第１電流信号が示す電流値を電圧値に変換するための演算データ等が記憶されたメモリである。
【００２０】
第１演算回路部１４（Ｄｉｇｉ）は、第１Ａ／Ｄ変換部１２でＡ／Ｄ変換された第１電流信号を入力し、第１ＲＯＭ１３に記憶された演算データに基づいて第１電流信号に対する所定の信号演算処理を行うデジタル回路部である。第１演算回路部１４は、デジタル信号に変換された第１電流信号を信号増幅する信号増幅回路、増幅処理された信号から電流値に対応した電圧値を演算する演算回路、第１センサ素子１１のブリッジ回路に電源電圧を印加するための電源回路等を有している。
【００２１】
また、第１演算回路部１４は、第１バスバーの温度に基づいて第１電流信号の温度特性の補正を行う補正回路を有している。第１演算回路部１４は、演算処理後の信号を第１電流信号として出力する。
【００２２】
第１Ｄ／Ａ変換部１５（ＤＡ）は、第１演算回路部１４で演算処理されたデジタル信号としての第１電流信号をアナログ信号に変換する回路部である。
【００２３】
したがって、第２センサ部２０の各構成は、第２バスバーに流れる第２電流に対応した第２電流信号について動作する。同様に、第３センサ部３０は、第３バスバーに流れる第３電流に対応した第３電流信号について動作する。
【００２４】
ここで、第２センサ部２０は、上記の各構成に加え、さらに温度センサ２６及び第４Ａ／Ｄ変換部２７を有している。温度センサ２６は、第２バスバーに第２電流が流れることによって生じる熱に起因した温度を検出し、検出結果を温度信号として第４Ａ／Ｄ変換部２７に出力するものである。つまり、温度センサ２６は、第２バスバー近傍の温度を検出する。温度センサ２６は、例えばサーミスタとして構成されている。第４Ａ／Ｄ変換部２７（ＡＤ）は、温度センサ２６から温度信号を入力してデジタル信号に変換し、第２演算回路部２４に出力する回路部である。
【００２５】
さらに、電流検出装置１は、通信線４０を備えている。通信線４０は、第１演算回路部１４、第２演算回路部２４、及び第３演算回路部３４を相互に接続する配線である。
【００２６】
各センサ部１０〜３０は、電源端子１０ａ、２０ａ、３０ａ、グランド端子１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、及び信号端子１０ｃ、２０ｃ、３０ｃをそれぞれ有している。そして、各信号端子１０ｃ、２０ｃ、３０ｃは、フィルタ５０〜５２（ＦＩＬ）及びＡ／Ｄ変換部５３〜５５（ＡＤ）を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、３相交流モータを制御する電子制御装置である。なお、フィルタ５０〜５２及びＡ／Ｄ変換部５３〜５５はＥＣＵ６０に内蔵されていても良い。
【００２７】
上記の構成を有する各センサ部１０〜３０は、例えばプリント基板を備えた集積回路部（ＡＳＩＣ）として構成されている。以上が、本実施形態に係る電流検出装置１の全体構成である。
【００２８】
次に、電流検出装置１の作動について説明する。まず、ＥＣＵ６０が３相交流モータの各バスバーに流れる電流を制御する。これにより、各バスバーには位相が１２０度ずれた同じ振幅の電流が流れることでモータは回転する。また、各バスバー及び各バスバー付近は過渡的、定常的に同じ温度変化をする。
【００２９】
一方、各センサ素子１１、２１、３１は検出した電流信号をそれぞれ出力する。各演算回路部１４、２４、３４は、各Ａ／Ｄ変換部１２、２２、３２を介して各電流信号を入力する。また、第２センサ部２０に設けられた温度センサ２６は第２バスバーに第２電流が流れることによって生じる熱に起因した温度を検出し、温度情報を含んだ温度信号を出力する。
【００３０】
そして、第２演算回路部２４は第４Ａ／Ｄ変換部２７を介して温度信号を入力する。さらに、第２演算回路部２４は、通信線４０を介して第１演算回路部１４及び第３演算回路部３４に温度信号を出力する。これにより、各演算回路部１４、２４、３４は、温度信号に含まれる温度情報を各バスバーの全てに共通の温度情報として共有する。つまり、１つのバスバーに係る温度が他のバスバーに係る温度であると推定される。
【００３１】
各演算回路部１４、２４、３４は、各センサ素子１１、２１、３１から入力した各電流信号に対する演算処理を行う。この際、各演算回路部１４、２４、３４は、取得した温度信号に含まれる温度情報に基づいて各電流信号の温度特性の補正を行う。そして、各演算回路部１４、２４、３４は、信号処理した各電流信号をＥＣＵ６０に出力し、ＥＣＵ６０は入力した各電流信号に基づいてモータを制御する。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る電流検出装置１では、温度センサ２６で検出された温度信号の温度情報が全ての演算回路部１４、２４、３４で共有されることが特徴となっている。このように、各演算回路部１４、２４、３４で温度情報が共有されることで全てのバスバーの温度特性の補正が可能になる。したがって、バスバー毎に温度センサ２６が不要になる。また、複数のバスバーの電流を検出する装置でありながら１個の温度センサ２６で電流検出装置１を構成することができる。したがって、３相あたりの電流検出のコストを低減することができる。
【００３３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、各演算回路部１４、２４、３４及び通信線４０が特許請求の範囲の「演算部」に対応する。
【００３４】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図２に示されるように、電流検出装置１は、各センサ部１０〜３０において各センサ素子１１、２１、３１の全てに共通の演算回路部４１及びＲＯＭ４２を有して構成されている。ＲＯＭ４２は、各センサ部１０〜３０に対する補正値等の演算データを保持している。
【００３５】
演算回路部４１は、各センサ素子１１、２１、３１で検出された各電流信号を入力し、各電流信号に対して上述の信号処理を行う。また、演算回路部４１は温度センサ２６で検出された温度信号を入力し、温度信号に含まれる温度情報を各バスバーの全てに共通の温度情報として共有すると共に、各電流信号について温度特性の補正を行う。そして、演算回路部４１は、信号処理後の各電流信号を各Ｄ／Ａ変換部１５、２５、３５を介してＥＣＵ６０に出力する。
【００３６】
以上のように、各センサ部１０〜３０について演算回路部４１を共通の構成としても良い。このような構成によると、各センサ部１０〜３０についての電源端子４３及びグランド端子４４を共通にすることができる。
【００３７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、演算回路部４１が特許請求の範囲の「演算部」に対応する。
【００３８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図３に示されるように、本実施形態では、電流検出装置１は各センサ部１０〜３０、各フィルタ５０〜５２、５６、各Ａ／Ｄ変換部５３〜５５、５７、及びＥＣＵ６０を備えた構成になっている。
【００３９】
各センサ部１０〜３０は、各センサ素子１１、２１、３１、各増幅部１６、２８、３６、各ＲＯＭ１３、２３、３３を有している。各増幅部１６、２８、３６は、各センサ素子１１、２１、３１から各電流信号を入力すると共に、各電流信号を所定の増幅率で増幅する回路部である。各増幅部１６、２８、３６は、例えば図示しないオペアンプを備えたアナログ増幅回路として構成されている。各増幅部１６、２８、３６で増幅された各電流信号は各信号端子１０ｃ、２０ｃ、３０ｃを介して各センサ部１０〜３０から出力される。
【００４０】
また、各ＲＯＭ１３、２３、３３は、各ＲＯＭ端子１０ｄ、２０ｄ、３０ｄを介して各演算データをＥＣＵ６０に出力する。温度センサ２６は温度端子２０ｅ、フィルタ５６、及びＡ／Ｄ変換部５７を介して温度信号をＥＣＵ６０に出力する。なお、フィルタ５０〜５２、５６及びＡ／Ｄ変換部５３〜５５、５７はＥＣＵ６０に内蔵されていても良い。
【００４１】
ＥＣＵ６０は、各センサ部１０〜３０から各電流信号及び各演算データを入力すると共に、第２センサ部２０からび温度信号を入力する。そして、ＥＣＵ６０は第２センサ部２０から入力した温度信号に含まれる温度情報を各バスバーの全てに共通の温度情報として共有すると共に、各電流信号について演算処理や温度特性の補正を行う。
【００４２】
以上のように、電流検出装置１は、３相交流モータを制御するＥＣＵ６０が温度信号を各センサ部１０〜３０について共有し、ＥＣＵ６０が各種の信号処理を行うように構成されていても良い。
【００４３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ＥＣＵ６０が特許請求の範囲の「演算部」に対応する。
【００４４】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電流検出装置１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、各センサ素子１１、２１、３１は被測定電流を検出できる他の回路構成でも良い。
【００４５】
温度センサ２６は第２センサ部２０ではなく、第１センサ部１０または第３センサ部３０に設けられていても良い。また、温度センサ２６はサーミスタではなく、ダイオード等の温度検出回路として構成されていても良い。また、温度センサ２６は、各センサ素子１１、２１、３１の出力から各バスバーの温度を推定する推定回路でも良い。温度検出回路や推定回路は、各演算回路部１４、２４、３４、４１のいずれかに設けられる。
【符号の説明】
【００４６】
１１、２１、３１        センサ素子
２６                    温度センサ
１４、２４、３４、４１  演算回路部
４０                    通信線
６０                    ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
2016217962.tif 000004
【図３】
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