JP6797778B2 - Semiconductor relays and vehicle current detectors - Google Patents

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Description

本発明は、半導体リレーおよび車両用電流検出装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor relay and a vehicle current detector.

電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の車両には、高電圧バッテリと、負荷とを接続または遮断する高電圧リレーを搭載するものがある(特許文献1参照)。特許文献1では、高電圧バッテリの充放電を管理すると共に、高電圧リレーに流れる異常な電流を検出するために、電流センサを搭載する。また、一般的な電流検出方法として、シャント抵抗を用いた方法がある(特許文献2参照)。 Some vehicles such as electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) are equipped with a high-voltage battery and a high-voltage relay that connects or disconnects a load (Patent Document 1). reference). In Patent Document 1, a current sensor is mounted in order to control the charging / discharging of the high-voltage battery and to detect an abnormal current flowing through the high-voltage relay. Further, as a general current detection method, there is a method using a shunt resistor (see Patent Document 2).

特開2012−85504号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-85504 特開平7−177751号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-177751

しかしながら、高電圧リレーに対して電流センサを別個に設置することから、電流センサを構成する部品を追加する必要があり、改善の余地がある。また、大電流が流れる経路にシャント抵抗を設置する場合、電力のロスが発生する。 However, since the current sensor is installed separately for the high-voltage relay, it is necessary to add the components constituting the current sensor, and there is room for improvement. Further, when a shunt resistor is installed in a path through which a large current flows, power loss occurs.

本発明は、部品を増やさず、効率よく高電圧回路の電流検出が可能となる半導体リレーおよび車両用電流検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor relay and a current detection device for a vehicle, which can efficiently detect a current in a high voltage circuit without increasing the number of parts.

上記目的を達成するために、本発明に係る半導体リレーは、高電圧電源と、前記高電圧電源から電力の供給を受ける高電圧負荷との間の第1電路上に配置され、前記第1電路を開閉する少なくとも1つの半導体スイッチング素子と、前記第1電路を流れる電流に関する物理量を検出する少なくとも1つの検出部と、前記第1電路の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化する導電部材と、を備え、前記検出部は、前記導電部材の温度を検出する温度検出部と、前記導電部材における2点間の電位差を検出する電圧検出部とを備え、前記導電部材は、バスバーであり、前記検出部は、前記半導体スイッチング素子を挟んで前記第1電路上に2つ配置され、2つの前記検出部のうち、一方は前記高電圧電源に接続された端子を構成する前記バスバーに形成され、他方は前記高電圧負荷に接続された端子を構成する前記バスバーに形成される、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the semiconductor relay according to the present invention is arranged on a first electric circuit between a high voltage power supply and a high voltage load supplied with power from the high voltage power supply, and the first electric circuit is provided. At least one semiconductor switching element that opens and closes, at least one detection unit that detects the physical quantity related to the current flowing through the first electric circuit, and a part of the first electric circuit, and the resistance value changes according to the temperature change. The conductive member includes a changing conductive member, and the detection unit includes a temperature detection unit that detects the temperature of the conductive member and a voltage detection unit that detects a potential difference between two points in the conductive member. , The detection unit is arranged on the first electric circuit with the semiconductor switching element interposed therebetween, and one of the two detection units constitutes a terminal connected to the high voltage power supply. It is characterized in that it is formed on the bus bar, and the other is formed on the bus bar that constitutes a terminal connected to the high voltage load .

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用電流検出装置は、半導体リレーと、前記半導体リレーを制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記検出部が検出した物理量に基づいて前記半導体リレーを流れる電流を検出する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the vehicle current detection device according to the present invention includes a semiconductor relay and a control circuit for controlling the semiconductor relay, and the control circuit is based on a physical quantity detected by the detection unit. It is characterized in that the current flowing through the semiconductor relay is detected.

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用電流検出装置は、高電圧電源と、前記高電圧電源から電力の供給を受ける高電圧負荷との間に配置される第1電路と、外部電源または外部負荷に接続する接続部と、前記高電圧電源と、前記接続部との間に配置される第2電路と、前記第1電路に配置され、かつ前記第1電路を開閉する半導体リレーと、前記半導体リレーを制御する制御回路と、を備え、前記半導体リレーは、さらに、前記第2電路に配置され、前記制御回路による制御に応じて前記第2電路を開閉し、前記半導体リレーは、前記半導体リレーが配置された電路を開閉する少なくとも1つの半導体スイッチング素子と、前記電路を流れる電流に関する物理量を検出する少なくとも一つの検出部と、前記電路の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化するバスバーと、を備え、前記検出部は、前記半導体スイッチング素子を挟んで前記電路上に2つ配置され、2つの前記検出部のうち、一方は前記高電圧電源に接続された端子を構成する前記バスバーに形成され、他方は前記接続部に接続された端子を構成する前記バスバーに形成される、ことを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用電流検出装置は、高電圧電源と、前記高電圧電源から電力の供給を受ける高電圧負荷との間に配置される第1電路と、外部電源または外部負荷に接続する接続部と、前記高電圧電源と、前記接続部との間に配置される第2電路と、前記第1電路に配置され、かつ前記第1電路を開閉する半導体リレーと、前記半導体リレーを制御する制御回路と、を備え、前記半導体リレーは、さらに、前記第2電路に配置され、前記制御回路による制御に応じて前記第2電路を開閉し、前記半導体リレーは、前記半導体リレーが配置された電路を開閉する複数の半導体スイッチング素子と、前記電路を流れる電流に関する物理量を検出する少なくとも一つの検出部と、前記電路の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化する薄板状の銅パターンと、を備え、前記検出部は、前記銅パターンの温度を検出する温度検出部と、前記銅パターンにおける2点間の電位差を検出する電圧検出部と、を備え、前記検出部は、2つの前記半導体スイッチング素子の間に配置され、前記銅パターンに形成される、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the vehicle current detection device according to the present invention includes a first electric circuit arranged between a high-voltage power supply and a high-voltage load supplied with power from the high-voltage power supply, and an external circuit. A connection unit connected to a power source or an external load, a second electric circuit arranged between the high voltage power source and the connection part, and a semiconductor relay arranged in the first electric circuit and opening and closing the first electric circuit. And a control circuit for controlling the semiconductor relay, the semiconductor relay is further arranged in the second electric circuit, and the second electric circuit is opened and closed according to the control by the control circuit. , At least one semiconductor switching element that opens and closes an electric circuit in which the semiconductor relay is arranged, at least one detection unit that detects a physical quantity related to a current flowing through the electric circuit, and a part of the electric circuit, and changes in temperature. A bus bar whose resistance value changes according to the resistance value is provided, and two detection units are arranged on the electric circuit with the semiconductor switching element interposed therebetween, and one of the two detection units is connected to the high voltage power supply. It is characterized in that it is formed on the bus bar that constitutes the terminal, and the other is formed on the bus bar that constitutes the terminal connected to the connection portion .
In order to achieve the above object, the vehicle current detection device according to the present invention includes a first electric circuit arranged between a high-voltage power supply and a high-voltage load supplied with power from the high-voltage power supply, and an external circuit. A connection unit connected to a power source or an external load, a second electric circuit arranged between the high voltage power source and the connection part, and a semiconductor relay arranged in the first electric circuit and opening and closing the first electric circuit. And a control circuit for controlling the semiconductor relay, the semiconductor relay is further arranged in the second electric circuit, and the second electric circuit is opened and closed according to the control by the control circuit. A plurality of semiconductor switching elements for opening and closing an electric circuit in which the semiconductor relay is arranged, at least one detection unit for detecting a physical quantity related to a current flowing through the electric circuit, a part of the electric circuit, and responding to a temperature change. A thin plate-shaped copper pattern whose resistance value changes is provided, and the detection unit includes a temperature detection unit that detects the temperature of the copper pattern and a voltage detection unit that detects a potential difference between two points in the copper pattern. The detection unit is arranged between the two semiconductor switching elements and is formed in the copper pattern.

上記車両用電流検出装置において、前記第1電路及び前記第2電路に配置される前記半導体リレーは、同一筐体内に収容される、ことが好ましい。 In the vehicle current detection device, it is preferable that the first electric circuit and the semiconductor relay arranged in the second electric circuit are housed in the same housing.

上記車両用電流検出装置において、前記制御回路は、前記検出部が検出した物理量に基づいて前記半導体リレーに流れる電流を検出する、ことが好ましい。 In the current detection device for the vehicle, before Symbol control circuit detects a current flowing through the semiconductor relay based on the physical quantity, wherein the detecting unit detects, it is preferable.

本発明に係る半導体リレーおよび車両用電流検出装置によれば、部品点数を増やすことなく、高電圧回路の電流検出が可能となる効果を奏する。 According to the semiconductor relay and the vehicle current detection device according to the present invention, it is possible to detect the current of the high voltage circuit without increasing the number of parts.

図1は、第1実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle current detection device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the vehicle current detection device according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る半導体リレーの外観図である。FIG. 3 is an external view of the semiconductor relay according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor relay according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態に係る電圧検出部の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the voltage detection unit according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係る電圧検出部の温度特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the temperature characteristics of the voltage detection unit according to the first embodiment. 図8は、第2実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor relay according to the second embodiment. 図9は、第2実施形態に係る入力側と出力側の電流値による異常検出を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating abnormality detection based on current values on the input side and the output side according to the second embodiment. 図10は、実施形態の変形例に係る検出部の概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a detection unit according to a modified example of the embodiment. 図11は、第3実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the vehicle current detection device according to the third embodiment. 図12は、第3実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示す分解斜視図である。FIG. 12 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the vehicle current detection device according to the third embodiment. 図13は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. 図14は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. 図15は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. 図16は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す側面図である。FIG. 16 is a side view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. 図17は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す部分縦断面図である。FIG. 17 is a partial vertical sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. 図18は、第3実施形態に係る電圧検出部の概略構成図である。FIG. 18 is a schematic configuration diagram of the voltage detection unit according to the third embodiment. 図19は、第3実施形態に係る電圧検出部の温度特性を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the temperature characteristics of the voltage detection unit according to the third embodiment.

以下に、本発明に係る半導体リレーおよび車両用電流検出装置の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments of the semiconductor relay and the vehicle current detection device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same. In addition, the components in the following embodiments can be omitted, replaced, or changed in various ways without departing from the gist of the invention. Further, the configurations described below can be combined as appropriate.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、第1実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示す分解斜視図である。図3は、第1実施形態に係る半導体リレーの外観図である。図4は、第1実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す部分拡大図である。図5は、第1実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す図である。図6は、第1実施形態に係る電圧検出部の概略構成図である。図7は、第1実施形態に係る電圧検出部の温度特性を示す図である。なお、図4は、ケースのカバーを取り外して、内部空間を外部に露出させた状態を示す図である。ここで、図2〜図4のX方向は、本実施形態における車両用電流検出装置の幅方向である。Y方向は、本実施形態における車両用電流検出装置の奥行き方向であり、幅方向と直交する方向である。Y1方向は手前方向とし、Y2方向は奥方向とする。Z方向は、本実施形態における車両用電流検出装置の上下方向であり、幅方向および奥行き方向と直交する方向である。Z1方向は上方向とし、Z2方向は下方向とする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle current detection device according to the first embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the vehicle current detection device according to the first embodiment. FIG. 3 is an external view of the semiconductor relay according to the first embodiment. FIG. 4 is a partially enlarged view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor relay according to the first embodiment. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the voltage detection unit according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the temperature characteristics of the voltage detection unit according to the first embodiment. Note that FIG. 4 is a diagram showing a state in which the case cover is removed to expose the internal space to the outside. Here, the X direction of FIGS. 2 to 4 is the width direction of the vehicle current detection device according to the present embodiment. The Y direction is the depth direction of the vehicle current detection device according to the present embodiment, and is a direction orthogonal to the width direction. The Y1 direction is the front direction, and the Y2 direction is the back direction. The Z direction is the vertical direction of the vehicle current detection device according to the present embodiment, and is a direction orthogonal to the width direction and the depth direction. The Z1 direction is the upward direction, and the Z2 direction is the downward direction.

本実施形態に係る車両用電流検出装置1Aは、例えば電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の車両に搭載される電気接続箱である。車両用電流検出装置1Aは、図1に示すように、高電圧バッテリ2と、高電圧負荷3との間に配置され、高電圧バッテリ2と、高電圧負荷3との間の電気的接続と電気的遮断とを行うものである。なお、以下の説明において、電気的接続を単に「接続」とも呼び、電気的遮断を単に「遮断」とも呼ぶ。 The vehicle current detection device 1A according to the present embodiment is an electric junction box mounted on a vehicle such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), or a plug-in hybrid vehicle (PHEV). As shown in FIG. 1, the vehicle current detector 1A is arranged between the high voltage battery 2 and the high voltage load 3, and provides an electrical connection between the high voltage battery 2 and the high voltage load 3. It performs electrical interruption. In the following description, the electrical connection is also simply referred to as “connection”, and the electrical interruption is also referred to simply as “disconnection”.

高電圧バッテリ2は、上述した車両に搭載され、高電圧負荷3に電力を供給する高電圧電源である。高電圧バッテリ2は、例えば、複数の電池セルが接続された組電池から成り、直流電力を供給する。なお、高電圧バッテリ2は、直流電力を供給可能なものであれば組電池に限らず、どのような形態であってもよい。高電圧バッテリ2は、車両用電流検出装置1A側の一対の入力側端子14A(14),14B(14)に接続される。 The high-voltage battery 2 is a high-voltage power source mounted on the vehicle described above and supplying electric power to the high-voltage load 3. The high-voltage battery 2 is composed of, for example, an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected, and supplies DC power. The high-voltage battery 2 is not limited to an assembled battery as long as it can supply DC power, and may have any form. The high voltage battery 2 is connected to a pair of input side terminals 14A (14) and 14B (14) on the vehicle current detection device 1A side.

高電圧負荷3は、上述した車両に搭載され、高電圧バッテリ2から直流電力が供給されて動作するものである。高電圧負荷3は、例えばインバータ等から成る。高電圧負荷3は、車両用電流検出装置1A側の一対の出力側端子15A(15),15B(15)に接続される。 The high-voltage load 3 is mounted on the vehicle described above, and operates by being supplied with DC power from the high-voltage battery 2. The high voltage load 3 is composed of, for example, an inverter or the like. The high voltage load 3 is connected to a pair of output side terminals 15A (15) and 15B (15) on the vehicle current detection device 1A side.

車両用電流検出装置1Aは、一対の半導体リレー16A,16Bと、制御回路17とを含んで構成される。一対の半導体リレー16A,16Bおよび制御回路17は、筐体11に収容される。筐体11は、図2に示すように、アッパーカバー12と、ロアカバー13とで構成される。アッパーカバー12およびロアカバー13は、絶縁性を有する合成樹脂等から成る。 The vehicle current detection device 1A includes a pair of semiconductor relays 16A and 16B and a control circuit 17. The pair of semiconductor relays 16A and 16B and the control circuit 17 are housed in the housing 11. As shown in FIG. 2, the housing 11 is composed of an upper cover 12 and a lower cover 13. The upper cover 12 and the lower cover 13 are made of an insulating synthetic resin or the like.

一対の半導体リレー16A,16Bは、高電圧バッテリ2と、高電圧負荷3との間の電路4上に配置され、電路4を開閉するものである。各半導体リレー16A,16Bは、双方向で遮断(開)と通電(閉)が可能に構成され、例えば複数のMOS−FETを含んで構成される。半導体リレー16Aは、高電圧バッテリ2の正極側に配置され、正極側の電路4の一部を構成する。半導体リレー16Aは、一方が入力側端子14Aに接続され、他方が出力側端子15Aに接続され、正極側の電路4の電気的な遮断または通電を行う。半導体リレー16Aは、制御回路17に接続され、制御回路17に正極側信号21を出力する。正極側信号21は、例えば、後述する電圧検出部33で検出される電位差情報、第1温度センサ34および第2温度センサ35で検出される温度情報等が含まれる。また、半導体リレー16Aは、制御回路17から制御信号23を入力し、制御信号23に基づいて駆動する。半導体リレー16Aは、例えば、制御信号23に基づいて正極側の電路4を開閉する。半導体リレー16Bは、高電圧バッテリ2の負極側に配置され、負極側の電路4の一部を構成する。半導体リレー16Bは、一方が入力側端子14Bに接続され、他方が出力側端子15Bに接続され、負極側の電路4の電気的な遮断または通電を行う。半導体リレー16Bは、制御回路17に接続され、制御回路17に負極側信号22を出力する。負極側信号22は、正極側信号21と同様に、電圧検出部33で検出される電位差情報、第1温度センサ34および第2温度センサ35で検出される温度情報等が含まれる。また、半導体リレー16Bは、制御回路17から制御信号23を入力し、制御信号23に基づいて駆動する。半導体リレー16Bは、例えば、制御信号23に基づいて負極側の電路4を開閉する。半導体リレー16A,16Bが閉状態において、正極側の電路4に負荷電流ILが流れ、負極側の電路4に帰還電流IRが流れる。ここで、半導体リレー16A,16Bが閉状態とは、半導体リレー16A,16Bがオン状態であり、電路4が通電していることを意味する。一方、半導体リレー16A,16Bが開状態とは、半導体リレー16A,16Bがオフ状態であり、電路4が遮断されていることを意味する。帰還電流IRは、例えば、半導体リレー16A,16Bが正常な状態において、負荷電流ILと等しい値の電流となる。 The pair of semiconductor relays 16A and 16B are arranged on the electric circuit 4 between the high voltage battery 2 and the high voltage load 3 to open and close the electric circuit 4. Each of the semiconductor relays 16A and 16B is configured to be able to shut off (open) and energize (close) in both directions, and includes, for example, a plurality of MOS-FETs. The semiconductor relay 16A is arranged on the positive electrode side of the high voltage battery 2 and constitutes a part of the electric circuit 4 on the positive electrode side. One of the semiconductor relays 16A is connected to the input side terminal 14A and the other is connected to the output side terminal 15A to electrically shut off or energize the electric circuit 4 on the positive electrode side. The semiconductor relay 16A is connected to the control circuit 17 and outputs a positive electrode side signal 21 to the control circuit 17. The positive electrode side signal 21 includes, for example, potential difference information detected by the voltage detection unit 33 described later, temperature information detected by the first temperature sensor 34 and the second temperature sensor 35, and the like. Further, the semiconductor relay 16A receives a control signal 23 from the control circuit 17 and drives the semiconductor relay 16A based on the control signal 23. The semiconductor relay 16A opens and closes the electric circuit 4 on the positive electrode side based on, for example, the control signal 23. The semiconductor relay 16B is arranged on the negative electrode side of the high voltage battery 2 and constitutes a part of the electric circuit 4 on the negative electrode side. One of the semiconductor relays 16B is connected to the input side terminal 14B and the other is connected to the output side terminal 15B to electrically cut off or energize the electric circuit 4 on the negative electrode side. The semiconductor relay 16B is connected to the control circuit 17 and outputs a negative electrode side signal 22 to the control circuit 17. Like the positive electrode side signal 21, the negative electrode side signal 22 includes potential difference information detected by the voltage detection unit 33, temperature information detected by the first temperature sensor 34, the second temperature sensor 35, and the like. Further, the semiconductor relay 16B receives a control signal 23 from the control circuit 17 and drives the semiconductor relay 16B based on the control signal 23. The semiconductor relay 16B opens and closes the electric circuit 4 on the negative electrode side based on, for example, the control signal 23. When the semiconductor relays 16A and 16B are closed, the load current IL flows through the electric circuit 4 on the positive electrode side, and the feedback current IR flows through the electric circuit 4 on the negative electrode side. Here, the closed state of the semiconductor relays 16A and 16B means that the semiconductor relays 16A and 16B are in the ON state and the electric circuit 4 is energized. On the other hand, when the semiconductor relays 16A and 16B are in the open state, it means that the semiconductor relays 16A and 16B are in the off state and the electric circuit 4 is cut off. The feedback current IR is, for example, a current having a value equal to the load current IL when the semiconductor relays 16A and 16B are in a normal state.

各半導体リレー16A,16Bは、図3〜図5に示すように、バスバー31と、一対のスイッチング素子32A(32),32B(32)と、電圧検出部33と、第1温度センサ34と、第2温度センサ35とを含んで構成される。バスバー31、一対のスイッチング素子32A,32B、電圧検出部33、第1温度センサ34、および第2温度センサ35は、絶縁性を有する合成樹脂等から成るリレー筐体30に収容される。リレー筐体30は、図3に示すように、上面側のカバーから複数の制御端子36が立設されている。各制御端子36は、例えばピン端子であり、後述する制御基板18のスルーホール18aに端部を差し込むことで制御基板18に接続される。 As shown in FIGS. 3 to 5, each of the semiconductor relays 16A and 16B includes a bus bar 31, a pair of switching elements 32A (32) and 32B (32), a voltage detection unit 33, a first temperature sensor 34, and the like. It is configured to include a second temperature sensor 35. The bus bar 31, the pair of switching elements 32A and 32B, the voltage detection unit 33, the first temperature sensor 34, and the second temperature sensor 35 are housed in a relay housing 30 made of an insulating synthetic resin or the like. As shown in FIG. 3, the relay housing 30 has a plurality of control terminals 36 erected from the cover on the upper surface side. Each control terminal 36 is, for example, a pin terminal, and is connected to the control board 18 by inserting an end portion into a through hole 18a of the control board 18 described later.

バスバー31は、電路4の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化する導電部材である。バスバー31は、例えば銅合金等の金属材料で構成される。バスバー31は、幅方向における一方の端部が入力側端子14を構成し、他方の端部が出力側端子15を構成する。バスバー31は、リレー筐体30内に収容されている部分に、当該バスバー31から手前方向(Y1方向)に延在する一対の接点部31a,31bが形成されている。各接点部31a,31bは、複数の制御端子36のうち、任意の制御端子36にボンディングされる。接点部31a,31bは、半導体リレー16が閉状態において、バスバー31におけるAB2点間の電位差を検出するために設けられる。したがって、バスバー31におけるA点およびB点は、電位差が検出可能な位置に設けられることが好ましい。 The bus bar 31 is a conductive member that forms a part of the electric circuit 4 and whose resistance value changes in response to a temperature change. The bus bar 31 is made of a metal material such as a copper alloy. One end of the bus bar 31 in the width direction constitutes the input side terminal 14, and the other end constitutes the output side terminal 15. The bus bar 31 is formed with a pair of contact portions 31a and 31b extending in the front direction (Y1 direction) from the bus bar 31 in a portion housed in the relay housing 30. The contact portions 31a and 31b are bonded to an arbitrary control terminal 36 among the plurality of control terminals 36. The contact portions 31a and 31b are provided to detect the potential difference between the two AB points on the bus bar 31 when the semiconductor relay 16 is closed. Therefore, it is preferable that the points A and B of the bus bar 31 are provided at positions where the potential difference can be detected.

一対のスイッチング素子32A,32Bは、電路4上に配置され、電路4を開閉する半導体スイッチング素子である。各スイッチング素子32A,32Bは、例えば、電界効果トランジスタの一種である電力用MOS−FET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)で構成される。一対のスイッチング素子32は、図5に示すように、寄生ダイオードの向きが逆になるように、互いのソース(S)同士が直列に接続される。スイッチング素子32Aは、寄生ダイオードのカソードが高電圧バッテリ2側になるように設けられている。スイッチング素子32Bは、寄生ダイオードのカソードが高電圧負荷3側になるように設けられている。すなわち、一対のスイッチング素子32A,32Bがオフ状態のときに、高電圧バッテリ2と高電圧負荷3との間の電力の流れが遮断される。スイッチング素子32A,32Bは、複数の制御端子36のうち、任意の制御端子36にボンディングされる。 The pair of switching elements 32A and 32B are semiconductor switching elements arranged on the electric path 4 to open and close the electric path 4. Each of the switching elements 32A and 32B is composed of, for example, a power MOS-FET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) which is a kind of field effect transistor. As shown in FIG. 5, the pair of switching elements 32 have their sources (S) connected in series so that the directions of the parasitic diodes are opposite to each other. The switching element 32A is provided so that the cathode of the parasitic diode is on the high voltage battery 2 side. The switching element 32B is provided so that the cathode of the parasitic diode is on the high voltage load 3 side. That is, when the pair of switching elements 32A and 32B are in the off state, the flow of electric power between the high voltage battery 2 and the high voltage load 3 is cut off. The switching elements 32A and 32B are bonded to an arbitrary control terminal 36 among the plurality of control terminals 36.

電圧検出部33は、検出部であり、図6に示すように、バスバー31におけるAB2点間の電位差Vsensを検出する。電位差Vsensは、接点部31a,31b間の電位差である。電圧検出部33は、制御端子36に接続され、制御端子36を介して制御回路17に接続されている。電圧検出部33は、制御回路17に対して、電位差Vsensを出力する。 The voltage detection unit 33 is a detection unit, and as shown in FIG. 6, detects the potential difference Vsense between two AB points on the bus bar 31. The potential difference Vsens is the potential difference between the contact portions 31a and 31b. The voltage detection unit 33 is connected to the control terminal 36 and is connected to the control circuit 17 via the control terminal 36. The voltage detection unit 33 outputs the potential difference Vsens to the control circuit 17.

第1温度センサ34は、検出部であり、バスバー31の温度を検出するものである。第1温度センサ34は、図4に示すように、例えばバスバー31上に配置される。第1温度センサ34は、制御端子36に接続され、制御端子36を介して制御回路17に接続されている。第1温度センサ34は、制御回路17に対して、バスバー31の温度を出力する。本実施形態における第1温度センサ34および電圧検出部33は、検出部19を構成する。検出部19は、電路4を流れる負荷電流ILに関する物理量を検出する。電路4を流れる負荷電流ILに関する物理量には、例えば電圧検出部33で検出されるバスバー31におけるAB2点間の電位差Vsens、第1温度センサ34で検出されるバスバー31の温度が含まれる。 The first temperature sensor 34 is a detection unit and detects the temperature of the bus bar 31. As shown in FIG. 4, the first temperature sensor 34 is arranged, for example, on the bus bar 31. The first temperature sensor 34 is connected to the control terminal 36 and is connected to the control circuit 17 via the control terminal 36. The first temperature sensor 34 outputs the temperature of the bus bar 31 to the control circuit 17. The first temperature sensor 34 and the voltage detection unit 33 in the present embodiment constitute the detection unit 19. The detection unit 19 detects a physical quantity related to the load current IL flowing through the electric circuit 4. The physical quantity related to the load current IL flowing through the electric circuit 4 includes, for example, the potential difference Vsense between two AB points in the bus bar 31 detected by the voltage detection unit 33 and the temperature of the bus bar 31 detected by the first temperature sensor 34.

第2温度センサ35は、スイッチング素子32の温度を検出するものである。第2温度センサ35は、例えば一対のスイッチング素子32の近傍に配置される。第2温度センサ35は、複数の制御端子36のいずれか一つに接続され、制御端子36を介して制御回路17に接続されている。第2温度センサ35は、制御回路17に対して、スイッチング素子32の温度を出力する。 The second temperature sensor 35 detects the temperature of the switching element 32. The second temperature sensor 35 is arranged in the vicinity of, for example, a pair of switching elements 32. The second temperature sensor 35 is connected to any one of the plurality of control terminals 36, and is connected to the control circuit 17 via the control terminals 36. The second temperature sensor 35 outputs the temperature of the switching element 32 to the control circuit 17.

制御回路17は、制御基板18上に実装されており、例えば、マイコンを主体に構成される。制御回路17は、各半導体リレー16A,16Bの駆動を制御する各制御信号23を、半導体リレー16A,16Bにそれぞれ出力する。制御信号23は、例えば、一対の半導体リレー16A,16Bによる電路4の通電および遮断を行わせるものである。制御回路17は、半導体リレー16Aから入力される正極側信号21および/または半導体リレー16Bから入力される負極側信号22に基づいて、制御信号23を出力することができる。制御回路17は、例えば車両用電流検出装置1Aの外部から受けた制御信号に基づいて、制御信号23を出力する構成であってもよい。本実施形態における制御回路17は、バスバー31におけるAB2点間の抵抗値Rbusおよび電位差Vsensを利用して、下式(1)により負荷電流ILを算出する。抵抗値Rbusは、図7に示すようなバスバー31の抵抗値Rbusの温度特性から得ることができる。図7に示す温度特性は、縦軸がバスバー31の抵抗値Rbus[Ω]、横軸がバスバー31の温度T[℃]である。ここで、R[Ω]をT[℃]におけるバスバー31の抵抗値、α[1/℃]を温度係数、T[℃]を第1温度センサ34で検出されるバスバー31の温度、T[℃]をバスバー31の基準温度とすると、T[℃]における抵抗値Rbusは、下式(2)で表される。本実施形態におけるバスバー31は、温度が上がると、抵抗値Rbusも上がる温度特性を有する。電位差Vsensは、制御端子36を介して接続された制御回路17により検出される。 The control circuit 17 is mounted on the control board 18, and is mainly composed of, for example, a microcomputer. The control circuit 17 outputs each control signal 23 that controls the drive of each of the semiconductor relays 16A and 16B to the semiconductor relays 16A and 16B, respectively. The control signal 23 is, for example, for causing the electric circuit 4 to be energized and cut off by the pair of semiconductor relays 16A and 16B. The control circuit 17 can output the control signal 23 based on the positive electrode side signal 21 input from the semiconductor relay 16A and / or the negative electrode side signal 22 input from the semiconductor relay 16B. The control circuit 17 may be configured to output the control signal 23 based on, for example, a control signal received from the outside of the vehicle current detection device 1A. The control circuit 17 in the present embodiment calculates the load current IL by the following equation (1) using the resistance value Rbus and the potential difference voltage between two AB points in the bus bar 31. The resistance value Rbus can be obtained from the temperature characteristics of the resistance value Rbus of the bus bar 31 as shown in FIG. The temperature characteristics shown in FIG. 7 are the resistance value Rbus [Ω] of the bus bar 31 on the vertical axis and the temperature T [° C.] of the bus bar 31 on the horizontal axis. Here, R 0 [Ω] is the resistance value of the bus bar 31 at T 0 [° C.], α [1 / ° C.] is the temperature coefficient, and T [° C.] is the temperature of the bus bar 31 detected by the first temperature sensor 34. Assuming that T 0 [° C.] is the reference temperature of the bus bar 31, the resistance value Rbus at T [° C.] is expressed by the following equation (2). The bus bar 31 in the present embodiment has a temperature characteristic that the resistance value Rbus also rises as the temperature rises. The potential difference voltage is detected by the control circuit 17 connected via the control terminal 36.

IL=Vsens/Rbus ・・・(1)
Rbus=R{1+α(T−T)} ・・・(2)
IL = Vsense / Rbus ・ ・ ・ (1)
Rbus = R 0 {1 + α (T-T 0 )} ... (2)

次に、本実施形態に係る車両用電流検出装置1Aの電流検出動作の一例について説明する。制御回路17は、正極側信号21および負極側信号22に基づいて、半導体リレー16A,16Bの開閉状態を識別し、電路4が通電しているか否かを判定する。次に、制御回路17は、電路4が通電している状態において、正極側信号21および負極側信号22から、各電圧検出部33で検出された電位差情報、各第1温度センサ34で検出された温度情報を取得する。制御回路17は、各温度情報が示すバスバー31の温度Tに基づいて、図7に示すバスバー31の抵抗値Rbusの温度特性からバスバー31の各抵抗値Rbusを特定する。次に、制御回路17は、各抵抗値Rbusと、各電位差情報が示すバスバー31のAB2点間の電位差Vsensとにより、負荷電流ILを算出する。制御回路17は、例えば、負荷電流ILに基づく制御信号23を半導体リレー16A,16Bに出力して、半導体リレー16A,16Bの駆動を制御する。なお、帰還電流IRは、負荷電流ILと等しい値の電流であることから、上記方法により算出することができる。 Next, an example of the current detection operation of the vehicle current detection device 1A according to the present embodiment will be described. The control circuit 17 identifies the open / closed states of the semiconductor relays 16A and 16B based on the positive electrode side signal 21 and the negative electrode side signal 22, and determines whether or not the electric circuit 4 is energized. Next, in the state where the electric circuit 4 is energized, the control circuit 17 is detected by the first temperature sensor 34 and the potential difference information detected by each voltage detection unit 33 from the positive electrode side signal 21 and the negative electrode side signal 22. Acquire temperature information. The control circuit 17 specifies each resistance value Rbus of the bus bar 31 from the temperature characteristics of the resistance value Rbus of the bus bar 31 shown in FIG. 7 based on the temperature T of the bus bar 31 indicated by each temperature information. Next, the control circuit 17 calculates the load current IL from each resistance value Rbus and the potential difference Vsense between the two AB points of the bus bar 31 indicated by each potential difference information. The control circuit 17 outputs, for example, a control signal 23 based on the load current IL to the semiconductor relays 16A and 16B to control the driving of the semiconductor relays 16A and 16B. Since the feedback current IR is a current having a value equal to the load current IL, it can be calculated by the above method.

以上説明したように、本実施形態に係る半導体リレー16は、高電圧バッテリ2と、高電圧負荷3との間の電路4上に配置され、電路4を開閉する半導体のスイッチング素子32を備える。これにより、従来の機械式リレーよりも信頼性が高く、寿命が長くなるという効果が得られる。また、本実施形態に係る半導体リレー16は、電路4を流れる負荷電流ILに関する物理量を検出する検出部19を備えるので、外部に検出部を追加する必要がなくなり、部品点数を増やすことなく、高電圧回路の電流検出が可能となる。また、検出部を配置するスペースが不要となるので、サイズを小さくすることができる。 As described above, the semiconductor relay 16 according to the present embodiment includes a semiconductor switching element 32 that is arranged on the electric circuit 4 between the high voltage battery 2 and the high voltage load 3 and opens and closes the electric circuit 4. This has the effect of being more reliable and having a longer life than conventional mechanical relays. Further, since the semiconductor relay 16 according to the present embodiment includes a detection unit 19 for detecting a physical quantity related to the load current IL flowing through the electric circuit 4, it is not necessary to add a detection unit to the outside, and the number of parts is not increased. The current of the voltage circuit can be detected. Further, since the space for arranging the detection unit is not required, the size can be reduced.

また、本実施形態に係る半導体リレー16は、電路4の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化するバスバー31をさらに備え、検出部19が、バスバー31の温度を検出する第1温度センサ34と、バスバー31における2点間の電位差Vsensを検出する電圧検出部33とを備える。これにより、バスバー31を利用して電路4を流れる電流を検出することができる。また、バスバー31の抵抗値Rbusの温度特性を用いて、バスバー31のAB2点間の抵抗値Rbusを精度よく検出することができる。この結果、抵抗値Rbusと電位差Vsensとにより、容易に負荷電流ILを算出することが可能となる。また、シャント抵抗を用いることなく負荷電流ILの検出を行うことができるので、電力ロスを低減することができる。 Further, the semiconductor relay 16 according to the present embodiment further includes a bus bar 31 that constitutes a part of the electric circuit 4 and whose resistance value changes according to a temperature change, and the detection unit 19 detects the temperature of the bus bar 31. It includes a first temperature sensor 34 and a voltage detection unit 33 that detects a potential difference Vsens between two points on the bus bar 31. As a result, the current flowing through the electric circuit 4 can be detected by using the bus bar 31. Further, the temperature characteristic of the resistance value Rbus of the bus bar 31 can be used to accurately detect the resistance value Rbus between two AB points of the bus bar 31. As a result, the load current IL can be easily calculated from the resistance value Rbus and the potential difference Vsense. Further, since the load current IL can be detected without using the shunt resistor, the power loss can be reduced.

また、本実施形態に係る車両用電流検出装置1Aは、半導体リレー16と、半導体リレー16を制御する制御回路17とを備え、制御回路17が、検出部19が検出した物理量に基づいて電路4に流れる負荷電流ILを検出する。これにより、部品点数を増やさず、効率よく高電圧回路の電流検出が可能となる。 Further, the vehicle current detection device 1A according to the present embodiment includes a semiconductor relay 16 and a control circuit 17 for controlling the semiconductor relay 16, and the control circuit 17 includes an electric circuit 4 based on a physical quantity detected by the detection unit 19. Detects the load current IL flowing through. This makes it possible to efficiently detect the current in the high voltage circuit without increasing the number of parts.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体リレーおよび車両用電流検出装置について図8、図9を参照して説明する。図8は、第2実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す図である。図9は、第2実施形態に係る入力側と出力側の電流値による異常検出を説明する図である。
[Second Embodiment]
Next, the semiconductor relay and the vehicle current detection device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor relay according to the second embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating abnormality detection based on current values on the input side and the output side according to the second embodiment.

第2実施形態に係る車両用電流検出装置1Bは、半導体リレー26が、複数の検出部19A,19Bを有する点で上記第1実施形態に係る車両用電流検出装置1Aと異なる。なお、以下の説明において、上記第1実施形態と共通する構成は同一の符号を付して、その説明を省略する。 The vehicle current detection device 1B according to the second embodiment is different from the vehicle current detection device 1A according to the first embodiment in that the semiconductor relay 26 has a plurality of detection units 19A and 19B. In the following description, the configurations common to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第2実施形態における車両用電流検出装置1Bは、一対の半導体リレー26と、制御回路17とを含んで構成される。各半導体リレー26は、バスバー31と、一対のスイッチング素子32A,32Bと、一対の電圧検出部33A(33),33B(33)と、一対の第1温度センサ34A(34),34B(34)と、第2温度センサ35とを含んで構成される。本実施形態における第1温度センサ34Aおよび電圧検出部33Aは、検出部19Aを構成する。第1温度センサ34Bおよび電圧検出部33Bは、検出部19Bを構成する。検出部19Aおよび検出部19Bは、一対のスイッチング素子32A,32Bを挟んで電路4上に配置される。検出部19Aは、バスバー31において、図4に示すように、入力側端子14側に形成される。一方、検出部19Bは、バスバー31において、入力側端子14と反対側の出力側端子15側に配置される。 The vehicle current detection device 1B according to the second embodiment includes a pair of semiconductor relays 26 and a control circuit 17. Each semiconductor relay 26 includes a bus bar 31, a pair of switching elements 32A and 32B, a pair of voltage detection units 33A (33) and 33B (33), and a pair of first temperature sensors 34A (34) and 34B (34). And a second temperature sensor 35 are included. The first temperature sensor 34A and the voltage detection unit 33A in the present embodiment constitute the detection unit 19A. The first temperature sensor 34B and the voltage detection unit 33B constitute the detection unit 19B. The detection unit 19A and the detection unit 19B are arranged on the electric path 4 with the pair of switching elements 32A and 32B interposed therebetween. The detection unit 19A is formed on the input side terminal 14 side of the bus bar 31 as shown in FIG. On the other hand, the detection unit 19B is arranged on the output side terminal 15 side opposite to the input side terminal 14 in the bus bar 31.

次に、本実施形態に係る車両用電流検出装置1Bの異常検出動作の一例について説明する。なお、以下に説明する半導体リレー26は、特に断りがない限り、正極側の電路4上に配置されているものとし、負極側の電路4上に配置される半導体リレー26についても同様とする。 Next, an example of the abnormality detection operation of the vehicle current detection device 1B according to the present embodiment will be described. Unless otherwise specified, the semiconductor relay 26 described below is assumed to be arranged on the electric circuit 4 on the positive electrode side, and the same applies to the semiconductor relay 26 arranged on the electric circuit 4 on the negative electrode side.

制御回路17は、電路4が通電している状態において、半導体リレー26から受信した正極側信号21に基づいて異常検出動作を行う。制御回路17は、正極側信号21から、各検出部19A,19Bで検出された電位差情報および温度情報を取得する。この電位差情報には、各電圧検出部33A,33Bで検出された電位差情報が含まれる。温度情報には、各第1温度センサ34A,34Bで検出された温度情報が含まれる。制御回路17は、各検出部19A,19Bの温度情報が示すバスバー31の温度Tに基づいて、図7に示す温度特性から各検出部19A,19Bに対応する抵抗値Rbusを特定する。ここで、検出部19Aに対応する抵抗値Rbusを入力側の抵抗値Rbusとし、電位差Vsensを入力側のVsensとする。一方、検出部19Bに対応する抵抗値Rbusを出力側の抵抗値Rbusとし、電位差Vsensを出力側の電位差Vsensとする。 The control circuit 17 performs an abnormality detection operation based on the positive electrode side signal 21 received from the semiconductor relay 26 while the electric circuit 4 is energized. The control circuit 17 acquires the potential difference information and the temperature information detected by the detection units 19A and 19B from the positive electrode side signal 21. The potential difference information includes the potential difference information detected by the voltage detection units 33A and 33B. The temperature information includes the temperature information detected by the first temperature sensors 34A and 34B, respectively. The control circuit 17 identifies the resistance value Rbus corresponding to each of the detection units 19A and 19B from the temperature characteristics shown in FIG. 7 based on the temperature T of the bus bar 31 indicated by the temperature information of each of the detection units 19A and 19B. Here, the resistance value Rbus corresponding to the detection unit 19A is defined as the resistance value Rbus on the input side, and the potential difference Vsense is defined as Vsens on the input side. On the other hand, the resistance value Rbus corresponding to the detection unit 19B is defined as the resistance value Rbus on the output side, and the potential difference Vsense is defined as the potential difference Vsens on the output side.

次に、制御回路17は、特定した入力側および出力側の各抵抗値Rbusと、入力側および出力側の各電位差Vsensとにより、上述した式(1)および式(2)を用いて、入力側の電流値1および出力側の電流値2を算出する。入力側の電流値1および出力側の電流値2は、負荷電流ILであり、半導体リレー26が正常な場合には、図9に示すように、略同一の波形となる。例えば、一対のスイッチング素子32A,32Bのいずれか一方に異常が発生した場合、入力側の電流値1と出力側の電流値2との差分が大きくなる。制御回路17は、入力側の電流値1と出力側の電流値2とを比較し、それらの差分が異常判定閾値を超えた場合には、半導体リレー26の異常と判定する。異常判定閾値は、例えば図9に示すように、上下限の閾値で構成される。 Next, the control circuit 17 inputs using the above-mentioned equations (1) and (2) by the specified resistance values Rbus on the input side and the output side and the potential difference Vsens on the input side and the output side. The current value 1 on the side and the current value 2 on the output side are calculated. The current value 1 on the input side and the current value 2 on the output side are load current ILs, and when the semiconductor relay 26 is normal, the waveforms are substantially the same as shown in FIG. For example, when an abnormality occurs in either one of the pair of switching elements 32A and 32B, the difference between the current value 1 on the input side and the current value 2 on the output side becomes large. The control circuit 17 compares the current value 1 on the input side with the current value 2 on the output side, and if the difference between them exceeds the abnormality determination threshold value, determines that the semiconductor relay 26 is abnormal. As shown in FIG. 9, for example, the abnormality determination threshold is composed of upper and lower thresholds.

以上説明したように、本実施形態に係る車両用電流検出装置1Bは、半導体リレー26が、スイッチング素子32を挟んで電路4上に2つの検出部19A,19Bを有する。これにより、2つの検出部19A,19Bのいずれか一方に異常が発生した場合でも、正常な方での電流検出が可能なので、部品点数を増やすことなく、車両用電流検出装置1Bにおける電流検出機能の冗長性を高めることができる。また、2つの検出部19A,19Bにより得られる電流値1,2の差分を、異常判定閾値と比較することで、半導体リレー26の異常を判定することができる。 As described above, in the vehicle current detection device 1B according to the present embodiment, the semiconductor relay 26 has two detection units 19A and 19B on the electric circuit 4 with the switching element 32 interposed therebetween. As a result, even if an abnormality occurs in either of the two detection units 19A and 19B, the normal one can detect the current. Therefore, the current detection function in the vehicle current detection device 1B does not increase the number of parts. Redundancy can be increased. Further, the abnormality of the semiconductor relay 26 can be determined by comparing the difference between the current values 1 and 2 obtained by the two detection units 19A and 19B with the abnormality determination threshold value.

なお、上記第2実施形態では、制御回路17は、電路4が通電している状態において異常判定動作を行っているが、これに限定されるものではなく、電路4が遮断している状態においても異常判定動作を行うように構成してもよい。これにより、例えば半導体リレー26の開状態におけるリーク電流の異常を検出することが可能となる。 In the second embodiment, the control circuit 17 performs an abnormality determination operation in a state where the electric circuit 4 is energized, but the present invention is not limited to this, and the control circuit 17 is in a state where the electric circuit 4 is cut off. May be configured to perform an abnormality determination operation. This makes it possible to detect an abnormality in the leak current in the open state of the semiconductor relay 26, for example.

また、上記第2実施形態では、制御回路17は、入力側の電流値1と出力側の電流値2との差分を、異常判定閾値とを比較することで半導体リレー26の異常を検出しているが、これに限定されるものではない。例えば、電圧検出部33A,33Bでそれぞれ検出された電位差(電圧)を比較することで異常の検出を行ってもよい。 Further, in the second embodiment, the control circuit 17 detects an abnormality in the semiconductor relay 26 by comparing the difference between the current value 1 on the input side and the current value 2 on the output side with the abnormality determination threshold value. However, it is not limited to this. For example, the abnormality may be detected by comparing the potential differences (voltages) detected by the voltage detection units 33A and 33B, respectively.

また、上記第1および第2実施形態では、電路4に流れる電流を、検出部19から得られる物理量に基づいて制御回路17が演算することにより検出しているが、これに限定されるものではない。図10は、実施形態の変形例に係る検出部の概略構成を示す図である。本実施形態の変形例に係る検出部29は、スイッチング素子32に並列に接続された分流用スイッチング素子37である。検出部29は、電路4を流れる電流をスイッチング素子32と分流用スイッチング素子37とに分流し、分流用スイッチング素子37を流れる分流電流にもとづいて電路4を流れる負荷電流ILを検出するものである。検出部29は、スイッチング素子32と同様に、例えばMOS−FETで構成される。検出部29は、スイッチング素子32のドレイン(Drain)側から分流された分流電流がSens側の端子に向けて流れる。この分流電流は、例えば、ドレイン−ソース(Source)間に流れる電流に対して、1/5000に設定される。Sens側の端子は、制御端子36に接続され、制御端子36を介して制御回路17に接続される。これにより、電路4を流れる負荷電流ILを容易に検出することができる。また、バスバー31の接点部31a,31bや第1温度センサ34を搭載することなく、電流を検出する検出部19の小型化および低コスト化を図ることが可能となる。 Further, in the first and second embodiments, the control circuit 17 calculates the current flowing through the electric circuit 4 based on the physical quantity obtained from the detection unit 19, but the present invention is not limited to this. Absent. FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a detection unit according to a modified example of the embodiment. The detection unit 29 according to the modified example of this embodiment is a diversion switching element 37 connected in parallel to the switching element 32. The detection unit 29 divides the current flowing through the electric circuit 4 into the switching element 32 and the shunt switching element 37, and detects the load current IL flowing through the electric circuit 4 based on the shunt current flowing through the shunt switching element 37. .. Similar to the switching element 32, the detection unit 29 is composed of, for example, a MOS-FET. In the detection unit 29, the shunt current shunted from the drain side of the switching element 32 flows toward the terminal on the Sens side. This shunt current is set to, for example, 1/5000 of the current flowing between the drain and the source. The terminal on the Sens side is connected to the control terminal 36 and is connected to the control circuit 17 via the control terminal 36. Thereby, the load current IL flowing through the electric circuit 4 can be easily detected. Further, it is possible to reduce the size and cost of the detection unit 19 that detects the current without mounting the contact portions 31a and 31b of the bus bar 31 and the first temperature sensor 34.

また、上記第1および第2実施形態では、第1温度センサ34は、図4に示すように、バスバー31上に配置されるが、バスバー31の温度を検出可能な位置であれば、図示例に限定されるものではない。第2温度センサ35は、一対のスイッチング素子32の近傍に配置されるが、スイッチング素子32の温度を検出可能な位置であればよい。 Further, in the first and second embodiments, the first temperature sensor 34 is arranged on the bus bar 31 as shown in FIG. 4, but if the temperature of the bus bar 31 can be detected, the illustrated example. It is not limited to. The second temperature sensor 35 is arranged in the vicinity of the pair of switching elements 32, but may be at a position where the temperature of the switching elements 32 can be detected.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る半導体リレーおよび車両用電流検出装置について図11〜図19を参照して説明する。図11は、第3実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示すブロック図である。図12は、第3実施形態に係る車両用電流検出装置の概略構成を示す分解斜視図である。図13は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示すブロック図である。図14は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す斜視図である。図15は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す平面図である。図16は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す側面図である。図17は、第3実施形態に係る半導体リレーの概略構成を示す部分縦断面図である。図18は、第3実施形態に係る電圧検出部の概略構成図である。図19は、第3実施形態に係る電圧検出部の温度特性を示す図である。なお、図15、図16は、電流検出ユニットを外部に露出させた状態の半導体リレーを示す図である。図17は、半導体リレーを構成する電流検出ユニットの縦断面図であり、一部を省略している。
[Third Embodiment]
Next, the semiconductor relay and the vehicle current detection device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 19. FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the vehicle current detection device according to the third embodiment. FIG. 12 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the vehicle current detection device according to the third embodiment. FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. FIG. 15 is a plan view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. FIG. 16 is a side view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. FIG. 17 is a partial vertical sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor relay according to the third embodiment. FIG. 18 is a schematic configuration diagram of the voltage detection unit according to the third embodiment. FIG. 19 is a diagram showing the temperature characteristics of the voltage detection unit according to the third embodiment. 15 and 16 are diagrams showing a semiconductor relay in a state where the current detection unit is exposed to the outside. FIG. 17 is a vertical cross-sectional view of the current detection unit constituting the semiconductor relay, and a part thereof is omitted.

第3実施形態に係る車両用電流検出装置10は、主に、充電インレット7と、充電インレット7と高電圧バッテリ2との間の電路5と、電路5に配置された半導体リレー46とを備える点で上記第1実施形態に係る車両用電流検出装置1Aと異なる。なお、以下の説明において、上記第1実施形態と共通する構成は同一の符号を付して、その説明を省略する。 The vehicle current detection device 10 according to the third embodiment mainly includes a charging inlet 7, an electric circuit 5 between the charging inlet 7 and the high-voltage battery 2, and a semiconductor relay 46 arranged in the electric circuit 5. In that respect, it differs from the vehicle current detection device 1A according to the first embodiment. In the following description, the configurations common to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第3実施形態に係る車両用電流検出装置10は、図11に示すように、一対の半導体リレー46A(46),46B(46)、制御回路17に加えて、電路5、充電インレット7、一対の半導体リレー46C(46),46D(46)を含んで構成される。4つの半導体リレー46A〜46D、電路4,5の一部、及び制御回路17は、図12に示すように、アッパーカバー12及びロアカバー13で構成される筐体11に収容される。本実施形態における4つの半導体リレー46A〜46Dは、1つの筐体11に収容される。 As shown in FIG. 11, the vehicle current detection device 10 according to the third embodiment has a pair of semiconductor relays 46A (46), 46B (46), a control circuit 17, an electric circuit 5, a charging inlet 7, and a pair. The semiconductor relays 46C (46) and 46D (46) of the above are included. As shown in FIG. 12, the four semiconductor relays 46A to 46D, a part of the electric circuits 4 and 5, and the control circuit 17 are housed in a housing 11 composed of an upper cover 12 and a lower cover 13. The four semiconductor relays 46A to 46D in this embodiment are housed in one housing 11.

電路5は、第1電路である電路4に対して、高電圧バッテリ2と、充電インレット7との間に配置される第2電路である。電路5は、充電インレット7と高電圧バッテリ2とを接続する。電路5は、高電圧バッテリ2側の一部が電路4と共有し、電路4を介して高電圧負荷3に接続する。本実施形態の電路5は、例えば、充電インレット7を介して外部電源に接続し、外部電源から高電圧バッテリ2への通電に供される。外部電源は、例えば充電装置等が含まれる。電路5は、例えば、充電インレット7に外部電源(不図示)が接続され、かつ半導体リレー46C,46Dが閉状態において、通電電流ILが流れる。この通電電流ILは、高電圧バッテリ2への充電電流を含むものである。 The electric circuit 5 is a second electric circuit arranged between the high-voltage battery 2 and the charging inlet 7 with respect to the electric circuit 4 which is the first electric circuit. The electric circuit 5 connects the charging inlet 7 and the high voltage battery 2. A part of the high-voltage battery 2 side of the electric circuit 5 is shared with the electric circuit 4, and is connected to the high-voltage load 3 via the electric circuit 4. The electric circuit 5 of the present embodiment is connected to an external power source via, for example, a charging inlet 7, and is used to energize the high-voltage battery 2 from the external power source. The external power source includes, for example, a charging device and the like. In the electric circuit 5, for example, when an external power source (not shown) is connected to the charging inlet 7 and the semiconductor relays 46C and 46D are closed, the energizing current IL flows. The energizing current IL includes a charging current for the high voltage battery 2.

充電インレット7は、外部電源に接続する接続部であり、例えば充電コネクタである。充電インレット7は、電路5に接続され、当該電路5を介して高電圧バッテリ2に接続する。また、充電インレット7は、電路5及び電路4を介して高電圧負荷3に接続する。 The charging inlet 7 is a connection portion connected to an external power source, for example, a charging connector. The charging inlet 7 is connected to the electric circuit 5 and is connected to the high voltage battery 2 via the electric circuit 5. Further, the charging inlet 7 is connected to the high voltage load 3 via the electric circuit 5 and the electric circuit 4.

一対の半導体リレー46A,46Bは、上述した一対の半導体リレー16A,16Bと同様に、電路4に配置され、メインリレーとして電路4を開閉するものである。一対の半導体リレー46C,46Dは、電路5に配置され、充電リレーとして電路5を開閉するものである。各半導体リレー46A〜46Dは、オン状態のときに閉状態となり、オフ状態のときに開状態となる。各半導体リレー46A〜46Dは、信号線25を介して制御回路17に接続され、制御回路17からの制御信号に基づいて、オン状態またはオフ状態に切り替わる。各半導体リレー46A,46Bは、双方向で各電路4の遮断と通電が可能に構成される。各半導体リレー46C,46Dは、双方向で各電路5の遮断と通電が可能に構成される。 The pair of semiconductor relays 46A and 46B are arranged in the electric circuit 4 like the pair of semiconductor relays 16A and 16B described above, and open and close the electric circuit 4 as a main relay. The pair of semiconductor relays 46C and 46D are arranged in the electric circuit 5 and open and close the electric circuit 5 as a charging relay. The semiconductor relays 46A to 46D are closed when they are on and open when they are off. The semiconductor relays 46A to 46D are connected to the control circuit 17 via the signal line 25, and are switched to the on state or the off state based on the control signal from the control circuit 17. The semiconductor relays 46A and 46B are configured to be capable of interrupting and energizing each electric circuit 4 in both directions. The semiconductor relays 46C and 46D are configured to be capable of interrupting and energizing each electric circuit 5 in both directions.

半導体リレー46Aは、一方が入力側端子14Aを介して高電圧バッテリ2に接続され、他方が出力側端子15Aを介して高電圧負荷3に接続されている。半導体リレー46Aは、高電圧バッテリ2の正極側に接続されており、正極側の電路4の一部を構成し、正極側の電路4の遮断または接続を行う。半導体リレー46Bは、一方が入力側端子14Bを介して高電圧バッテリ2に接続され、他方が出力側端子15Bを介して高電圧負荷3に接続されている。半導体リレー46Bは、高電圧バッテリ2の負極側に接続されており、負極側の電路4の一部を構成し、負極側の電路4の遮断または接続を行う。各半導体リレー46A,46Bは、信号線25を介して制御回路17に検出信号を出力する。検出信号は、各半導体リレー46A,46Bの開閉状態を示す信号、各半導体リレー46A,46B内で検出される温度、電流値、電圧値等が含まれる。各半導体リレー46A,46Bは、制御回路17からの制御信号に基づいて電路4を開閉する。 One of the semiconductor relays 46A is connected to the high voltage battery 2 via the input side terminal 14A, and the other is connected to the high voltage load 3 via the output side terminal 15A. The semiconductor relay 46A is connected to the positive electrode side of the high-voltage battery 2, forms a part of the electric circuit 4 on the positive electrode side, and cuts off or connects the electric circuit 4 on the positive electrode side. One of the semiconductor relays 46B is connected to the high voltage battery 2 via the input side terminal 14B, and the other is connected to the high voltage load 3 via the output side terminal 15B. The semiconductor relay 46B is connected to the negative electrode side of the high voltage battery 2, forms a part of the electric circuit 4 on the negative electrode side, and cuts off or connects the electric circuit 4 on the negative electrode side. Each of the semiconductor relays 46A and 46B outputs a detection signal to the control circuit 17 via the signal line 25. The detection signal includes a signal indicating the open / closed state of each of the semiconductor relays 46A and 46B, a temperature, a current value, a voltage value and the like detected in each of the semiconductor relays 46A and 46B. The semiconductor relays 46A and 46B open and close the electric circuit 4 based on the control signal from the control circuit 17.

半導体リレー46Cは、一方が半導体リレー46Aを介して高電圧バッテリ2に接続され、他方が充電インレット7に接続されている。半導体リレー46Cは、高電圧バッテリ2の正極側に接続されており、正極側の電路5の一部を構成し、正極側の電路5の遮断または接続を行う。半導体リレー46Dは、一方が半導体リレー46Bを介して高電圧バッテリ2に接続され、他方が充電インレット7に接続されている。半導体リレー46Dは、高電圧バッテリ2の負極側に接続されており、負極側の電路5の一部を構成し、負極側の電路5の遮断または接続を行う。各半導体リレー46C,46Dは、信号線25を介して制御回路17に検出信号を出力する。検出信号は、各半導体リレー46C,46Dの開閉状態を示す信号、各半導体リレー46C,46D内で検出される温度、電流値、電圧値等が含まれる。各半導体リレー46C,46Dは、制御回路17からの制御信号に基づいて電路5を開閉する。 One of the semiconductor relays 46C is connected to the high voltage battery 2 via the semiconductor relay 46A, and the other is connected to the charging inlet 7. The semiconductor relay 46C is connected to the positive electrode side of the high-voltage battery 2, forms a part of the electric circuit 5 on the positive electrode side, and cuts off or connects the electric circuit 5 on the positive electrode side. One of the semiconductor relays 46D is connected to the high voltage battery 2 via the semiconductor relay 46B, and the other is connected to the charging inlet 7. The semiconductor relay 46D is connected to the negative electrode side of the high-voltage battery 2, forms a part of the electric circuit 5 on the negative electrode side, and cuts off or connects the electric circuit 5 on the negative electrode side. Each of the semiconductor relays 46C and 46D outputs a detection signal to the control circuit 17 via the signal line 25. The detection signal includes a signal indicating the open / closed state of each of the semiconductor relays 46C and 46D, a temperature, a current value, a voltage value and the like detected in each of the semiconductor relays 46C and 46D. The semiconductor relays 46C and 46D open and close the electric circuit 5 based on the control signal from the control circuit 17.

本実施形態の半導体リレー46は、図13に示すように、電流検出ユニット53と、2つの電圧検出部54A(54),54B(54)と、2つのゲート駆動部55A(55),55B(55)とを含んで構成される。電流検出ユニット53、電圧検出部54A,54B、及びゲート駆動部55A,55Bは、図14に示すリレー筐体50に収容される。リレー筐体50は、絶縁性を有する合成樹脂等から成り、一対のバスバー端子51、複数の制御端子52を部分的に収容する。一対のバスバー端子51は、半導体リレー46の両端に延在して設けられた導電部材であり、例えば銅や合金等で構成される。各バスバー端子51は、筐体11に収容されるバスバー47に接続される。バスバー47は、各電路4,5の一部を構成するものであり、例えば、2つの半導体リレー46の正極側または負極側のバスバー端子51間を接続する。なお、図12に示す半導体リレー46は、通電性能を向上させるために、各電路4,5の正極側、負極側のそれぞれに2つずつ配置されている。すなわち、正極側の各電路4,5、負極側の各電路4,5に対して、半導体リレー46が並列に接続されている。各制御端子52は、例えばピン端子であり、一部がリレー筐体50の側面から露出している。各制御端子52は、例えば、一方が電流検出ユニット53に接続され、他方が制御基板18のスルーホール(不図示)に差し込まれた状態で制御回路17に接続される。 As shown in FIG. 13, the semiconductor relay 46 of the present embodiment includes a current detection unit 53, two voltage detection units 54A (54) and 54B (54), and two gate drive units 55A (55) and 55B ( 55) and is included. The current detection unit 53, the voltage detection units 54A and 54B, and the gate drive units 55A and 55B are housed in the relay housing 50 shown in FIG. The relay housing 50 is made of an insulating synthetic resin or the like, and partially accommodates a pair of bus bar terminals 51 and a plurality of control terminals 52. The pair of bus bar terminals 51 are conductive members extending from both ends of the semiconductor relay 46, and are made of, for example, copper or an alloy. Each bus bar terminal 51 is connected to a bus bar 47 housed in the housing 11. The bus bar 47 constitutes a part of each of the electric circuits 4 and 5, and connects, for example, between the bus bar terminals 51 on the positive electrode side or the negative electrode side of the two semiconductor relays 46. Two semiconductor relays 46 shown in FIG. 12 are arranged on the positive electrode side and the negative electrode side of each of the electric circuits 4 and 5 in order to improve the energization performance. That is, the semiconductor relay 46 is connected in parallel to each of the electric circuits 4 and 5 on the positive electrode side and each of the electric circuits 4 and 5 on the negative electrode side. Each control terminal 52 is, for example, a pin terminal, and a part of the control terminal 52 is exposed from the side surface of the relay housing 50. For example, one of the control terminals 52 is connected to the current detection unit 53, and the other is connected to the control circuit 17 in a state of being inserted into a through hole (not shown) of the control board 18.

電流検出ユニット53は、一対のスイッチング素子32A,32Bと、電流検出部56と、温度センサ57とを含んで構成される。電流検出ユニット53は、図15〜図17に示すように、一対のスイッチング素子32A,32Bを中心とした積層構造を有し、ボンディングワイヤ64を介して各バスバー端子51等に接続される。 The current detection unit 53 includes a pair of switching elements 32A and 32B, a current detection unit 56, and a temperature sensor 57. As shown in FIGS. 15 to 17, the current detection unit 53 has a laminated structure centered on a pair of switching elements 32A and 32B, and is connected to each bus bar terminal 51 or the like via a bonding wire 64.

一対のスイッチング素子32A,32Bは、各電路4,5上に配置され、各電路4,5を開閉する半導体素子である。一対のスイッチング素子32A,32Bは、電流検出部56を挟んで一方のバスバー端子51と他方のバスバー端子51との間に配置される。各スイッチング素子32A,32Bは、上述したように、例えば、電力用MOS−FETで構成される。各スイッチング素子32A,32Bは、任意の制御端子52にボンディングワイヤ64を介して接続される。各スイッチング素子32A,32Bは、図17に示すように、銅パターン61Aと銅パターン61Bとで積層方向から挟まれるように配置される。各銅パターン61A,61Bは、配索用として用いられている薄板状の導電部材であり、例えば銅や銅合金等で構成される。銅パターン61Aは、各スイッチング素子32A,32Bのドレイン(D)に接続される。銅パターン61Aは、薄板状の絶縁基板62Aを介して放熱パッド63上に配置される。放熱パッド63は、スイッチング素子32A,32Bで発生した熱を、外部のヒートシンク(不図示)に伝熱して放熱させるものである。銅パターン61Aは、ボンディングワイヤ64を介してバスバー端子51に接続される。銅パターン61Bは、電路4または電路5の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化する。銅パターン61Bは、ブリッジ部であり、スイッチング素子32A,32Bのソース(S)間を接続する。銅パターン61Bには、薄板状の絶縁基板62B、ダイボンド材、及び温度センサ57が順に積層される。 The pair of switching elements 32A and 32B are semiconductor elements that are arranged on the electric circuits 4 and 5 and open and close the electric circuits 4 and 5. The pair of switching elements 32A and 32B are arranged between one bus bar terminal 51 and the other bus bar terminal 51 with the current detection unit 56 interposed therebetween. As described above, each of the switching elements 32A and 32B is composed of, for example, a power MOS-FET. The switching elements 32A and 32B are connected to an arbitrary control terminal 52 via a bonding wire 64. As shown in FIG. 17, the switching elements 32A and 32B are arranged so as to be sandwiched between the copper pattern 61A and the copper pattern 61B from the stacking direction. Each of the copper patterns 61A and 61B is a thin plate-shaped conductive member used for wiring, and is made of, for example, copper or a copper alloy. The copper pattern 61A is connected to the drain (D) of each of the switching elements 32A and 32B. The copper pattern 61A is arranged on the heat radiating pad 63 via the thin plate-shaped insulating substrate 62A. The heat radiating pad 63 transfers heat generated by the switching elements 32A and 32B to an external heat sink (not shown) to dissipate heat. The copper pattern 61A is connected to the bus bar terminal 51 via the bonding wire 64. The copper pattern 61B constitutes a part of the electric circuit 4 or the electric circuit 5, and the resistance value changes according to the temperature change. The copper pattern 61B is a bridge portion and connects the sources (S) of the switching elements 32A and 32B. A thin plate-shaped insulating substrate 62B, a die bond material, and a temperature sensor 57 are laminated in this order on the copper pattern 61B.

電流検出部56は、検出部であり、電路4または電路5を流れる通電電流ILに関する物理量を検出するものである。通電電流ILに関する物理量は、銅パターン61BにおけるCD2点間の電位差Vsensが含まれる。すなわち、電流検出部56は、図18に示すように、銅パターン61BにおけるCD2点間の電位差Vsensを検出する。電流検出部56は、ボンディングワイヤ64を介して制御端子52に接続される。電流検出部56は、制御端子52を介して制御回路17に接続され、制御回路17に対して、電位差Vsensを出力する。 The current detection unit 56 is a detection unit and detects a physical quantity related to the energization current IL flowing through the electric circuit 4 or the electric circuit 5. The physical quantity relating to the energizing current IL includes the potential difference voltage between two CD points in the copper pattern 61B. That is, as shown in FIG. 18, the current detection unit 56 detects the potential difference voltage between the two CD points in the copper pattern 61B. The current detection unit 56 is connected to the control terminal 52 via the bonding wire 64. The current detection unit 56 is connected to the control circuit 17 via the control terminal 52, and outputs the potential difference voltage to the control circuit 17.

温度センサ57は、検出部であり、電路4または電路5を流れる通電電流ILに関する物理量を検出するものである。通電電流ILに関する物理量は、銅パターン61Bの温度が含まれる。すなわち、温度センサ57は、銅パターン61B上に配置され、銅パターン61Bの温度を検出する。温度センサ57は、制御端子52に接続され、制御端子52を介して制御回路17に接続される。温度センサ57は、制御回路17に対して、銅パターン61Bの温度を出力する。 The temperature sensor 57 is a detection unit, and detects a physical quantity related to the energization current IL flowing through the electric circuit 4 or the electric circuit 5. The physical quantity relating to the energizing current IL includes the temperature of the copper pattern 61B. That is, the temperature sensor 57 is arranged on the copper pattern 61B and detects the temperature of the copper pattern 61B. The temperature sensor 57 is connected to the control terminal 52 and is connected to the control circuit 17 via the control terminal 52. The temperature sensor 57 outputs the temperature of the copper pattern 61B to the control circuit 17.

電圧検出部54A,54Bは、半導体リレー46内を通る電路4または電路5の電圧を検出するものである。電圧検出部54Aは、図13に示すように、例えば半導体リレー46内を通る電路4または電路5の入力側に配置される。一方、電圧検出部54Bは、例えば半導体リレー46内の電路4または電路5の出力側に配置される。電圧検出部54A,54Bは、制御端子52を介して信号線25により制御回路17に接続され、制御回路17に対して、電圧値を出力する。 The voltage detection units 54A and 54B detect the voltage of the electric circuit 4 or the electric circuit 5 passing through the semiconductor relay 46. As shown in FIG. 13, the voltage detection unit 54A is arranged on the input side of the electric circuit 4 or the electric circuit 5 passing through the semiconductor relay 46, for example. On the other hand, the voltage detection unit 54B is arranged on the output side of the electric circuit 4 or the electric circuit 5 in the semiconductor relay 46, for example. The voltage detection units 54A and 54B are connected to the control circuit 17 by the signal line 25 via the control terminal 52, and output a voltage value to the control circuit 17.

ゲート駆動部55A,55Bは、スイッチング素子32A,32Bを駆動するドライバ回路である。ゲート駆動部55Aは、スイッチング素子32Aのゲート(G)に接続され、スイッチング素子32Aを駆動するゲート駆動信号を出力する。ゲート駆動部55Bは、スイッチング素子32Bのゲート(G)に接続され、スイッチング素子32Bを駆動するゲート駆動信号を出力する。ゲート駆動部55A,55Bは、制御端子52を介して信号線25により制御回路17に接続される。各ゲート駆動部55A,55Bは、制御回路17からの制御信号に応じて、各スイッチング素子32A,32Bにゲート駆動信号を出力する。各スイッチング素子32A,32Bは、ゲート駆動信号に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わる。 The gate drive units 55A and 55B are driver circuits that drive the switching elements 32A and 32B. The gate drive unit 55A is connected to the gate (G) of the switching element 32A and outputs a gate drive signal for driving the switching element 32A. The gate drive unit 55B is connected to the gate (G) of the switching element 32B and outputs a gate drive signal for driving the switching element 32B. The gate drive units 55A and 55B are connected to the control circuit 17 by the signal line 25 via the control terminal 52. The gate drive units 55A and 55B output gate drive signals to the switching elements 32A and 32B in response to the control signal from the control circuit 17. The switching elements 32A and 32B are switched to an on state or an off state according to the gate drive signal.

制御回路17は、制御基板18上に実装されており、例えば、マイコンを主体に構成される。制御回路17は、各半導体リレー46A〜46Dの駆動を制御する制御信号を、各半導体リレー46A〜46Dに出力する。制御信号は、例えば、一対の半導体リレー46A,46Bによる電路4の遮断及び接続、一対の半導体リレー46C,46Dによる電路5の遮断及び接続を行わせるものが含まれる。制御回路17は、半導体リレー46から入力される検出信号に基づいて、制御信号を出力することができる。本実施形態の制御回路17は、銅パターン61BにおけるCD2点間の抵抗値Rbridgeおよび電位差Vsensを利用して、下式(3)により通電電流ILを算出する。銅パターン61Bは、温度が上がると、抵抗値Rbridgeが上がる温度特性を有する。抵抗値Rbridgeは、図19に示す銅パターン61Bの抵抗値Rbridgeの温度特性から得ることができる。図19に示す温度特性は、縦軸が銅パターン61Bの抵抗値Rbridge[Ω]、横軸が銅パターン61Bの温度T[℃]である。ここで、R[Ω]をT[℃]における銅パターン61Bの抵抗値、α[1/℃]を温度係数、T[℃]を温度センサ57で検出される銅パターン61Bの温度、T[℃]を銅パターン61Bの基準温度とすると、T[℃]における抵抗値Rbridgeは、下式(4)で表される。 The control circuit 17 is mounted on the control board 18, and is mainly composed of, for example, a microcomputer. The control circuit 17 outputs a control signal for controlling the driving of the semiconductor relays 46A to 46D to the semiconductor relays 46A to 46D. The control signal includes, for example, a pair of semiconductor relays 46A and 46B for interrupting and connecting the electric circuit 4, and a pair of semiconductor relays 46C and 46D for interrupting and connecting the electric circuit 5. The control circuit 17 can output a control signal based on the detection signal input from the semiconductor relay 46. The control circuit 17 of the present embodiment calculates the energization current IL by the following equation (3) using the resistance value Rbridge and the potential difference Vsense between the two CD points in the copper pattern 61B. The copper pattern 61B has a temperature characteristic in which the resistance value Rbridge increases as the temperature rises. The resistance value Rbridge can be obtained from the temperature characteristics of the resistance value Rbridge of the copper pattern 61B shown in FIG. The temperature characteristics shown in FIG. 19 are the resistance value Rbridge [Ω] of the copper pattern 61B on the vertical axis and the temperature T [° C.] of the copper pattern 61B on the horizontal axis. Here, R 0 [Ω] is the resistance value of the copper pattern 61B at T 0 [° C.], α [1 / ° C.] is the temperature coefficient, and T [° C.] is the temperature of the copper pattern 61B detected by the temperature sensor 57. Assuming that T 0 [° C.] is the reference temperature of the copper pattern 61B, the resistance value Rbridge at T [° C.] is represented by the following equation (4).

IL=Vsens/Rbridge ・・・(3)
Rbridge=R{1+α(T−T)} ・・・(4)
IL = Vsense / Rbridge ・ ・ ・ (3)
Rbridge = R 0 {1 + α (TT 0 )} ・ ・ ・ (4)

次に、本実施形態に係る車両用電流検出装置10における電流検出動作の一例について説明する。まず、制御回路17は、受信した検出信号に基づいて、半導体リレー46A〜46Dの開閉状態を識別し、電路4または電路5が通電しているか否かを判定する。次に、制御回路17は、電路4または電路5が通電している状態において、検出信号から電位差Vsens、温度T[℃]を取得する。制御回路17は、温度T[℃]に基づいて、図19に示す温度特性から銅パターン61Bの抵抗値Rbridgeを特定する。次に、制御回路17は、抵抗値Rbridgeと電位差Vsensとにより、通電電流ILを算出する。制御回路17は、例えば、通電電流ILに基づく制御信号を、半導体リレー46A〜46Dのいずれかに出力して、半導体リレー46A〜46Dの駆動を制御する。 Next, an example of the current detection operation in the vehicle current detection device 10 according to the present embodiment will be described. First, the control circuit 17 identifies the open / closed state of the semiconductor relays 46A to 46D based on the received detection signal, and determines whether or not the electric circuit 4 or the electric circuit 5 is energized. Next, the control circuit 17 acquires the potential difference Vsense and the temperature T [° C.] from the detection signal while the electric circuit 4 or the electric circuit 5 is energized. The control circuit 17 specifies the resistance value Rbridge of the copper pattern 61B from the temperature characteristics shown in FIG. 19 based on the temperature T [° C.]. Next, the control circuit 17 calculates the energization current IL based on the resistance value Rbridge and the potential difference Vsenses. The control circuit 17 outputs, for example, a control signal based on the energization current IL to any of the semiconductor relays 46A to 46D to control the driving of the semiconductor relays 46A to 46D.

以上説明したように、本実施形態に係る半導体リレー46は、スイッチング素子32が、高電圧バッテリ2と、高電圧負荷3との間の電路4上と、充電インレット7から高電圧バッテリ2への通電に供される電路5上とに配置される。これにより、半導体リレー16と同様の効果を奏すると共に、車両用電流検出装置10内に電路が増えた場合でも、各電路で異なる半導体リレーを用いることなく、部品の共用化(標準化)を図ることが可能となる。 As described above, in the semiconductor relay 46 according to the present embodiment, the switching element 32 is on the electric circuit 4 between the high voltage battery 2 and the high voltage load 3, and from the charging inlet 7 to the high voltage battery 2. It is arranged on the electric circuit 5 to be energized. As a result, the same effect as that of the semiconductor relay 16 can be obtained, and even if the number of electric circuits in the vehicle current detection device 10 increases, parts can be shared (standardized) without using different semiconductor relays in each electric circuit. Is possible.

また、本実施形態に係る車両用電流検出装置10は、電路4に配置され、電路4を開閉する半導体リレー46を備え、半導体リレー46が、さらに、高電圧バッテリ2と充電インレット7との間の電路5に配置される。これにより、上述した半導体リレー46と同様の効果を奏すると共に、装置全体の小型化を図ることができる。 Further, the vehicle current detection device 10 according to the present embodiment is arranged in the electric circuit 4 and includes a semiconductor relay 46 that opens and closes the electric circuit 4, and the semiconductor relay 46 is further located between the high voltage battery 2 and the charging inlet 7. It is arranged in the electric circuit 5 of. As a result, the same effect as that of the semiconductor relay 46 described above can be obtained, and the size of the entire device can be reduced.

また、本実施形態に係る車両用電流検出装置10は、電路4及び電路5に配置される半導体リレー46が同一筐体内に収容されるので、装置全体の小型化を図ることができる。 Further, in the vehicle current detection device 10 according to the present embodiment, since the semiconductor relays 46 arranged in the electric circuit 4 and the electric circuit 5 are housed in the same housing, the entire device can be miniaturized.

また、本実施形態に係る車両用電流検出装置10は、半導体リレー46が、各電路4,5を流れる通電電流ILに関する物理量を検出するので、半導体リレー16と同様の効果を奏することができる。 Further, in the vehicle current detection device 10 according to the present embodiment, since the semiconductor relay 46 detects the physical quantity related to the energization current IL flowing through the electric circuits 4 and 5, the same effect as that of the semiconductor relay 16 can be obtained.

なお、上記第3実施形態では、充電インレット7は、外部電源に接続する接続部であるが、これに限定されるものではなく、外部負荷の接続が可能な構成であってもよい。この場合、電路5は、充電インレット7を介して外部負荷に接続し、高電圧バッテリ2から外部負荷への通電に供される。充電インレット7を外部負荷に接続することで、当該外部負荷に高電圧バッテリ2の電力を供給することが可能となる。 In the third embodiment, the charging inlet 7 is a connection portion connected to an external power source, but the present invention is not limited to this, and an external load may be connected to the charging inlet 7. In this case, the electric circuit 5 is connected to the external load via the charging inlet 7 and is used to energize the external load from the high voltage battery 2. By connecting the charging inlet 7 to an external load, it is possible to supply the power of the high voltage battery 2 to the external load.

また、上記第3実施形態では、温度センサ57は、ダイボンド材を介在して銅パターン61B上に配置されるが、これに限定されるものではなく、銅パターン61Bの実温度を正確に測ることができる熱伝導部材であれば、どのようなものであってもよい。 Further, in the third embodiment, the temperature sensor 57 is arranged on the copper pattern 61B with the die bond material interposed therebetween, but the present invention is not limited to this, and the actual temperature of the copper pattern 61B is accurately measured. Any heat conductive member can be used as long as it can be used.

また、上記第3実施形態では、制御回路17は、例えば外部ECU6に接続されており、外部ECU6から受信した信号に基づいて、制御信号を出力する構成であってもよい。また、制御回路17は、半導体リレー46A〜46Dから受信する検出信号に基づいて半導体リレー46A〜46Dの異常検出、異常判定を行う構成であってもよい。この場合、制御回路17は、外部ECU6に対して、検出信号、異常検出の有無や異常判定の結果に関する情報を送信する構成であってもよい。 Further, in the third embodiment, the control circuit 17 may be connected to, for example, an external ECU 6 and may output a control signal based on a signal received from the external ECU 6. Further, the control circuit 17 may be configured to perform abnormality detection and abnormality determination of the semiconductor relays 46A to 46D based on the detection signals received from the semiconductor relays 46A to 46D. In this case, the control circuit 17 may be configured to transmit a detection signal, information regarding the presence / absence of abnormality detection and the result of abnormality determination to the external ECU 6.

また、上記第1〜第3実施形態では、スイッチング素子32は、電力用MOS−FETで構成されているが、これに限定されるものではなく、例えばトランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等で構成されていてもよい。 Further, in the first to third embodiments, the switching element 32 is composed of a MOS-FET for electric power, but is not limited to this, and is, for example, a transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like. It may be configured.

また、上記第1〜第3実施形態では、半導体リレー16は、一対のスイッチング素子32A,32Bを有するが、これに限定されるものではなく、一対のスイッチング素子32A,32Bと同じ機能を有するものであれば、1つのスイッチング素子であっても、複数のスイッチング素子であってもよい。 Further, in the first to third embodiments, the semiconductor relay 16 has a pair of switching elements 32A and 32B, but the present invention is not limited to this, and the semiconductor relay 16 has the same functions as the pair of switching elements 32A and 32B. If so, it may be one switching element or a plurality of switching elements.

1A,1B 車両用電流検出装置
2 高電圧バッテリ
3 高電圧負荷
4 電路
11 筐体
12 アッパーカバー
13 ロアカバー
14,14A,14B 入力側端子
15,15A,15B 出力側端子
16,16A,16B,26 半導体リレー
17 制御回路
18 制御基板
18a スルーホール
19,29 検出部
21 正極側信号
22 負極側信号
23 制御信号
31 バスバー
30 リレー筐体
32,32A,32B スイッチング素子
33,33A,33B 電圧検出部
34,34A,34B 第1温度センサ
35 第2温度センサ
36 制御端子
37 分流用スイッチング素子
IL 負荷電流
1A, 1B Vehicle current detector 2 High voltage battery 3 High voltage load 4 Electric circuit 11 Housing 12 Upper cover 13 Lower cover 14, 14A, 14B Input side terminal 15, 15A, 15B Output side terminal 16, 16A, 16B, 26 Semiconductor Relay 17 Control circuit 18 Control board 18a Through hole 19, 29 Detection unit 21 Positive side signal 22 Negative side signal 23 Control signal 31 Bus bar 30 Relay housing 32, 32A, 32B Switching element 33, 33A, 33B Voltage detection unit 34, 34A , 34B 1st temperature sensor 35 2nd temperature sensor 36 Control terminal 37 Dividing current switching element IL Load current

Claims (6)

高電圧電源と、前記高電圧電源から電力の供給を受ける高電圧負荷との間の第1電路上に配置され、前記第1電路を開閉する少なくとも1つの半導体スイッチング素子と、
前記第1電路を流れる電流に関する物理量を検出する少なくとも1つの検出部と、
前記第1電路の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化する導電部材と、
を備え、
前記検出部は、
前記導電部材の温度を検出する温度検出部と、
前記導電部材における2点間の電位差を検出する電圧検出部と
を備え、
前記導電部材は、バスバーであり、
前記検出部は、
前記半導体スイッチング素子を挟んで前記第1電路上に2つ配置され、
2つの前記検出部のうち、一方は前記高電圧電源に接続された端子を構成する前記バスバーに形成され、他方は前記高電圧負荷に接続された端子を構成する前記バスバーに形成される、
ことを特徴とする半導体リレー。
At least one semiconductor switching element arranged on the first electric circuit between the high-voltage power supply and the high-voltage load supplied with power from the high-voltage power supply and opening and closing the first electric circuit.
At least one detection unit that detects a physical quantity related to the current flowing through the first electric circuit, and
A conductive member that forms a part of the first electric circuit and whose resistance value changes in response to a temperature change.
With
The detection unit
A temperature detection unit that detects the temperature of the conductive member,
A voltage detection unit for detecting a potential difference between two points in the conductive member is provided.
The conductive member is a bus bar.
The detection unit
Two are arranged on the first electric path with the semiconductor switching element in between.
Of the two detection units, one is formed on the bus bar forming a terminal connected to the high voltage power supply, and the other is formed on the bus bar forming a terminal connected to the high voltage load.
A semiconductor relay characterized by this.
請求項に記載の半導体リレーと、
前記半導体リレーを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記検出部が検出した物理量に基づいて前記半導体リレーを流れる電流を検出する、
ことを特徴とする車両用電流検出装置。
The semiconductor relay according to claim 1 and
A control circuit that controls the semiconductor relay and
With
The control circuit
The current flowing through the semiconductor relay is detected based on the physical quantity detected by the detection unit.
A vehicle current detector characterized by this.
高電圧電源と、前記高電圧電源から電力の供給を受ける高電圧負荷との間に配置される第1電路と、
外部電源または外部負荷に接続する接続部と、
前記高電圧電源と、前記接続部との間に配置される第2電路と、
前記第1電路に配置され、かつ前記第1電路を開閉する半導体リレーと、
前記半導体リレーを制御する制御回路と、を備え、
前記半導体リレーは、さらに、
前記第2電路に配置され、前記制御回路による制御に応じて前記第2電路を開閉し、
前記半導体リレーは、
前記半導体リレーが配置された電路を開閉する少なくとも1つの半導体スイッチング素子と、
前記電路を流れる電流に関する物理量を検出する少なくとも一つの検出部と、
前記電路の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化するバスバーと、
を備え、
前記検出部は、
前記半導体スイッチング素子を挟んで前記電路上に2つ配置され、
2つの前記検出部のうち、一方は前記高電圧電源に接続された端子を構成する前記バスバーに形成され、他方は前記接続部に接続された端子を構成する前記バスバーに形成される、
ことを特徴とする車両用電流検出装置。
A first electric circuit arranged between the high-voltage power supply and the high-voltage load supplied with power from the high-voltage power supply, and
Connections that connect to external power supplies or loads,
A second electric circuit arranged between the high voltage power supply and the connection portion,
A semiconductor relay arranged in the first electric circuit and opening and closing the first electric circuit,
A control circuit for controlling the semiconductor relay is provided.
The semiconductor relay further
It is arranged in the second electric circuit, and the second electric circuit is opened and closed according to the control by the control circuit.
The semiconductor relay is
At least one semiconductor switching element that opens and closes the electric circuit in which the semiconductor relay is arranged, and
At least one detector that detects a physical quantity related to the current flowing through the electric circuit, and
A bus bar that forms part of the electric circuit and whose resistance value changes in response to temperature changes.
With
The detection unit
Two are arranged on the electric path with the semiconductor switching element in between.
Of the two detection units, one is formed on the bus bar constituting the terminal connected to the high voltage power supply, and the other is formed on the bus bar constituting the terminal connected to the connection unit.
A vehicle current detector characterized by this.
高電圧電源と、前記高電圧電源から電力の供給を受ける高電圧負荷との間に配置される第1電路と、
外部電源または外部負荷に接続する接続部と、
前記高電圧電源と、前記接続部との間に配置される第2電路と、
前記第1電路に配置され、かつ前記第1電路を開閉する半導体リレーと、
前記半導体リレーを制御する制御回路と、を備え、
前記半導体リレーは、さらに、
前記第2電路に配置され、前記制御回路による制御に応じて前記第2電路を開閉し、
前記半導体リレーは、
前記半導体リレーが配置された電路を開閉する複数の半導体スイッチング素子と、
前記電路を流れる電流に関する物理量を検出する少なくとも一つの検出部と、
前記電路の一部を構成し、かつ温度変化に応じて抵抗値が変化する薄板状の銅パターンと、
を備え、
前記検出部は、
前記銅パターンの温度を検出する温度検出部と、
前記銅パターンにおける2点間の電位差を検出する電圧検出部と、を備え、
前記検出部は、
2つの前記半導体スイッチング素子の間に配置され、前記銅パターンに形成される、
ことを特徴とする車両用電流検出装置。
A first electric circuit arranged between the high-voltage power supply and the high-voltage load supplied with power from the high-voltage power supply, and
Connections that connect to external power supplies or loads,
A second electric circuit arranged between the high voltage power supply and the connection portion,
A semiconductor relay arranged in the first electric circuit and opening and closing the first electric circuit,
A control circuit for controlling the semiconductor relay is provided.
The semiconductor relay further
It is arranged in the second electric circuit, and the second electric circuit is opened and closed according to the control by the control circuit.
The semiconductor relay is
A plurality of semiconductor switching elements that open and close the electric circuit in which the semiconductor relay is arranged, and
At least one detector that detects a physical quantity related to the current flowing through the electric circuit, and
A thin plate-shaped copper pattern that forms part of the electric circuit and whose resistance value changes in response to temperature changes.
With
The detection unit
A temperature detection unit that detects the temperature of the copper pattern,
A voltage detection unit for detecting a potential difference between two points in the copper pattern is provided.
The detection unit
Arranged between the two semiconductor switching elements and formed in the copper pattern.
A vehicle current detector characterized by this.
前記第1電路及び前記第2電路に配置される前記半導体リレーは、同一筐体内に収容される、
請求項またはに記載の車両用電流検出装置。
The first electric circuit and the semiconductor relay arranged in the second electric circuit are housed in the same housing.
The vehicle current detection device according to claim 3 or 4 .
前記制御回路は、
前記検出部が検出した物理量に基づいて前記半導体リレーを流れる電流を検出する、
請求項3〜5のいずれか1項に記載の車両用電流検出装置。
The control circuit
The current flowing through the semiconductor relay is detected based on the physical quantity detected by the detection unit.
The vehicle current detection device according to any one of claims 3 to 5 .
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