JP2019074437A - 電流センサ回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の記憶した補正データを元に環境温度変化に対するセンサ感度、オフセットの補正を行う場合、出力精度がD/A回路の性能やワイヤーの電圧降下に左右されてしまうため高精度且つ製造コストを抑えた電流センサの提供が困難であった。【解決手段】電流センサの環境温度変化に対する出力を補正値としてメモリする事で自動的に環境温度に対する電流値を環境温度が変化しても安定した出力を自動車通信規格に準じたデジタル信号で出力出来る機能を有する事で高精度、高分解能の電流センサを供給することができる。【選択図】図1
Description
本発明は既存の検査設備を変更することなく電流センサ回路の出力に係る感度、オフセット設定値を環境温度に対し自動取得記憶し、環境温度に対する感度設定、オフセット設定を自動設定し、補正された検出電流値を自動車等の通信規格のデジタル通信にて出力を行うことができる電流センサの提供を可能とする電流センサ回路に関する。
従来の電流センサを含むセンサ回路の環境温度変化による出力変動を補正する方法は特開2016−161276公報の電流センサでの実施例に見られるように、環境温度変化によるセンサ出力の補正を行っている
上記の発明では、環境温度変化に伴うセンサ回路出力変動をEEPROMに記録したデータでセンサ感度、及びオフセット補正を行っている、しかし、A/DとD/A回路にて生成された出力信号はD/A回路の性能やビット数に依存してしまい精度を上げる事が困難であり、電圧値での出力では接続されるワイヤーの抵抗により電圧降下してしまし精度を上げられないという問題があった。
上記の課題を解決するために請求項1記載の発明の電流センサ、電流センサ回路は、計測電流で発生する磁束を検出するホールセンサとホールセンサ出力を増幅する増幅回路と、ホールセンサを駆動しホールセンサの感度を決定する定電流回路と、増幅回路出力のオフセット設定値と、環境温度を検出する感温回路を備え、定電流回路の電流値を設定しCPU、マイコンのメモリに予め記憶させておいた補正値にて電流センサの電流値を演算により算出するCPU、マイコンを備え、電流センサの電流値データを出力時にD/A回路を用いず直接デジタル通信信号として出力することで分解能を上げ精度の良い出力値をECU(Electronic Control Unitの略称(イーシーユー)システムを電子回路を用いて制御する装置(ユニット)の総称、以後ECU)に信号を受け渡す事を実現した電流センサを供給することが可能となる。
本発明によれば、精度の高い通信出力機能を持った電流センサを供給することが可能となる。
本発明での電流センサは計測電流で発生する磁束を磁気検出素子であるホールセンサで検出、増幅を行い計測電流をデジタル信号にて出力する磁気比例式電流センサを示す。
図1は従来の電流センサ回路を示す図である。ホールセンサ1の感度はホールセンサ1に流れる電流で変化し、ホールルセンサ1に流れる電流値で電流センサの感度が決定される。ホールセンサ1の感度は環境温度変化に対し最大−600ppmの感度変化を持つ為、電流センサの精度を上げるためには環境温度に対しホールセンサ1に流れる電流を環境温度に対応した感度に感度設定D/Aの出力電圧でコントロールし、環境温度変化に対し電流センサの感度を一定に保つ必要がある。また、電流センサへ供給する電圧が5Vであった場合、計測電流が0Aの時オフセット設定D/A4の出力電圧で増幅回路2の出力電圧は例えば2.5Vに設定される。この電圧をオフセット電圧と本発明では定義する。ホールセンサ1及び増幅回路2は環境温度変化に対し出力電圧が変動する為、固定のオフセット設定では環境温度変化に伴いオフセット電圧が変動してしまう。そこで、環境温度に対応したオフセット設定D/A4の出力電圧でコントロールし、計測電流が0の場合の出力電圧を環境温度が変化した場合でも2.5Vに保つ必要がある。
図1に於いて、CPUと温度検出回路6、オフセット設定D/A4、感度設定D/A5、電流センサ回路に接続したA/D機能8は電気的、物理的、ソフト的にマイコンに内蔵される場合がある。
まず感度設定データ、オフセット設定データを取得するため、電流センサを電流センサ出力の温度特性を検査可能な既存の検査装置にセットする。既存の電流センサであれば電流センサへの供給電源と電流センサの出力を読み込み補正データの書き込み様パソコンに保持されるが、本発明の場合、電流センサ出力をA/Dコンバータ8の入力へ追加接続、電流センサ内CPU7とシリA/Dコンバータ8とシリアルインターフェイスで追加接続する。
CPU7の動作を説明する。検査装置へセットされた電流センサへ電源を投入する。電源投入直後CPU7は電流センサ外部にA/Dコンバータ8が接続されているかどうか確認する。確認方法は、例えば、CPU7はA/Dコンバータ8に対しA/D変換条件設定データを送出し、A/Dコンバータ8からA/D変換条件設定データが返送されればA/Dコンバータ8が接続されていると判断し、設定データ取得モードへと入る。設定データ取得モードについて電流センサの仕様が計測電流±300A、0A時の出力電圧が2.5V、+300Aでの出力電圧が4.5Vの場合を例に図2フローチャートを基に説明する。
設定データ取得モードに入るとCPU7はA/Dコンバータ8を介し増幅回路2の出力電圧を読み込み続ける。出力電圧が大きく変化したことをCPU7が確認すると、検査装置から計測電流300Aが流されたと判断し、CPU7は感度データ取得処理を実行する。感度データ取得処理は感度設定D/Aコンバータ5への出力データを変化させながらA/Dコンバータ8を介し増幅回路2の出力電圧を読み込み、増幅回路2からの出力電圧が4.5Vにもっとも近くなる電圧となるまで繰り返す。
この処理が終了すると増幅回路2の出力電圧をA/D7を介しで読み込みながら増幅回路2の出力電圧が4.5Vから2.5V近辺へと大きく低下するまで待つ。増幅回路2の出力電圧が大きく低下した場合、検査装置が計測電流を300Aから0Aに落としたと判断し、オフセット設定データ取得処理を実行する。
オフセット設定データ取得処理は感度設定データ取得処理と同等の処理を行い、増幅回路2の出力電圧が2.5Vにもっとも近くなるよう、オフセットD/Aコンバータ4への出力データを変化させる。
オフセットデータ取得処理が終了すると温度検出回路6から環境温度データを読み込む環境温度データ取得処理を実行する。
環境温度データを取得後、環境温度データ、感度データ取得処理で得られた増幅回路2の出力電圧が4.5Vにもっとも近くなった時の感度設定D/Aコンバータ5への出力データ、オフセット設定データ取得処理で得られた増幅回路2の出力電圧が2.5Vにもっとも近くなった時のオフセット設定D/Aコンバータ4への出力データをCPU内臓のEEPROMへ記憶する。
検査装置はあらかじめ設定した環境温度、例えば、−40℃、−20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃に達したタイミングで検査装置が計測電流300Aを流し、電流センサ内臓のCPU7が感度設定データ取得に十分な時間を待った後、検査装置が計測電流を0Aにすれば、自動的に電流センサは環境温度に対する感度設定データ、オフセット設定データを自動的に取得記憶する。CPU7は設定された環境温度での設定データ取得を終了したと判断すると電流計測モードへ移行する。
電流計測モードに入るとCPU7は環境温度データを取得する。取得した環境温度データがEEPROMへ記憶した−40℃、−20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃のうちどの温度の間のデータであるか判断し取得した環境温度での感度設定データ、オフセット設定データを演算処理し求める。
CPU7は求めたVH50、V050を感度設定D/Aコンバータ5、オフセット設定D/Aコンバータ4へ出力する。CPU7は引き続き電流センサへ供給される電源が遮断されるまで繰り返す。
図2において電流センサ回路を示す図である。ホールセンサ1の感度はホールセンサ1に流れる電流で変化し、ホールルセンサ1に流れる電流値で電流センサの感度が決定される。ホールセンサ1の感度は環境温度変化に対し最大−600ppmの感度変化を持つ為、電流センサの精度を上げるためには環境温度に対し予め取得したデータをもとに環境温度変化に対し電流センサの感度を一定に保つ必要がある。ホールセンサ1及び増幅回路2は環境温度変化に対し出力電圧が変動する為、固定のオフセット設定では環境温度変化に伴いオフセット電圧が変動してしまう。そこで、環境温度に対応したオフセット値の出力電圧、計測電流が0の場合の出力電圧を環境温度変化に応じた電圧を取得し電流値を0に保つ必要がある。
本発明によれば、特別な製造工程を必要としないで、従来の実施例で挙げた手順を踏まず環境温度変化に伴う電流センサ特性変動を概ね0.5%未満にした高精度の電流センサを供給できるようになる。
1 ホールセンサ
2 増幅回路
3 定電流回路
4 オフセット設定D/Aコンバータ
5 感度設定D/Aコンバータ
6 環境温度検出回路
7 CPU
8 増幅回路2の出力をA/D変換し、変換データをCPUへ送るA/Dコンバータ
9 自動車通信規格のデジタル信号を送受信する回路
10自動車のECU等への出力端子
11マイコン
2 増幅回路
3 定電流回路
4 オフセット設定D/Aコンバータ
5 感度設定D/Aコンバータ
6 環境温度検出回路
7 CPU
8 増幅回路2の出力をA/D変換し、変換データをCPUへ送るA/Dコンバータ
9 自動車通信規格のデジタル信号を送受信する回路
10自動車のECU等への出力端子
11マイコン
Claims (1)
- 計測電流で発生する磁束を検出するホールセンサとホールセンサ出力を増幅する増幅回路と、ホールセンサを駆動しホールセンサの感度を決定する定電流回路と、増幅回路出力のオフセットを決定するオフセット設定D/A変換回路と、定電流回路の電流値を設定し電流センサの感度を設定する感度設定D/A変換回路と、環境温度を検出する感温回路を備え、増幅回路出力のオフセットを設定するオフセット設定回路、及び、電流センサの感度を設定する感度設定回路、これらを制御するCPUを備え、CPUは環境温度データの取得、環境温度に対して電流センサの感度及びオフセット出力が所定の値となるよう感度設定用回路、オフセットを設定するオフセット設定回路をコントロールし、電流センサの感度、オフセットを自動測定し、得られた、環境温度データ、感度設定データ、オフセット設定データをCPUやマイコンのEEPROMなどのメモリに保存し、環境温度を検出しながら環境温度に対する感度設定データ、オフセット設定データをメモリ内へ保存する機能を持ったマイコン等を用い、検出電流値を必要に応じて積分、平均する機能、出力に自動車の通信規格であるCANやLINやUARTなどのデジタル通信機能を有する電流センサと電流センサ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017201359A JP2019074437A (ja) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | 電流センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115453397A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-12-09 | 惠州市乐亿通科技有限公司 | 电池的电流监测方法、装置、控制器、电路 |
Citations (5)
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US6917203B1 (en) * | 2001-09-07 | 2005-07-12 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Current signature sensor |
JP2006010370A (ja) * | 2004-06-23 | 2006-01-12 | Renesas Technology Corp | ホール素子のインタフェース回路およびそれを用いたシステム |
JP2013545085A (ja) * | 2010-10-12 | 2013-12-19 | アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー | 磁場センサ、ならびに磁場センサにおいて温度変化に対して感度および/またはオフセットを調節する際に用いられる方法 |
JP2015129657A (ja) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 横河電機株式会社 | 測定装置 |
JP2016161276A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | 日本セラミック株式会社 | 電流センサ回路 |
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2017
- 2017-10-17 JP JP2017201359A patent/JP2019074437A/ja active Pending
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