特開 2015-141170 電流検出回路及び電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-141170(P2015-141170A)

(43)【公開日】2015年8月3日

(54)【発明の名称】電流検出回路及び電源装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20150707BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-15911(P2014-15911)

(22)【出願日】2014年1月30日

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】増田 一輝

【テーマコード（参考）】

2G035

【Ｆターム（参考）】

2G035AA20

2G035AB02

2G035AC02

2G035AD10

2G035AD11

2G035AD13

2G035AD20

2G035AD23

2G035AD27

2G035AD28

2G035AD44

(57)【要約】

【課題】検出する電流の大きさに応じて検出のための抵抗器を切り替えることが可能であり、且つ、不要な電圧降下が残留するのを防止することが可能な電流検出回路及び電源装置を提供する。
【解決手段】制御部２ａが第１スイッチ１５をオフにすると共に第２スイッチ１６をオンにして第２抵抗器１２の両端を短絡した場合は、第１検出器１３ａが第１抵抗器１１に流れる電流を検出する。制御部２ａが第２スイッチ１６をオフにすると共に第１スイッチ１５をオンにして第１抵抗器１１の両端を短絡した場合は、第２検出器１４ａが第２抵抗器１２に流れる電流を検出する。そして、第１検出器１３ａが検出した電流が所定電流より大きい場合は、制御部２ａが第１スイッチ１５をオンにすると共に第２スイッチ１６をオフにし、第２検出器１４ａが検出した電流が所定電流より小さい場合は、制御部２ａが第１スイッチ１５をオフにすると共に第２スイッチ１６をオンにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列的に接続された第１及び第２抵抗器と、該第１及び第２抵抗器夫々に流れる電流を検出する第１及び第２検出器と、前記第１及び第２抵抗器夫々に並列的に接続された第１及び第２スイッチと、該第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御部とを備える電流検出回路であって、
前記第２抵抗器は、前記第１抵抗器よりも許容電流が大きく、
前記制御部は、前記第１及び第２スイッチを排他的にオンにし、且つ、前記第１検出器（又は第２検出器）が検出した電流が所定電流より大きい（又は小さい）場合、前記第１スイッチ（又は第２スイッチ）をオンにするようにしてあること
を特徴とする電流検出回路。

【請求項2】

前記第１抵抗器は、前記第２抵抗器よりも抵抗値が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電流検出回路。

【請求項3】

前記第１及び第２抵抗器の接続点に一端が接続された第３スイッチを備え、
前記第１検出器は、前記接続点から前記第１抵抗器に流れる電流を検出するようにしてあり、
前記制御部は、前記第１検出器が検出した電流が前記所定電流より小さい第２の電流以上の場合、前記第３スイッチをオンにするようにしてあること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電流検出回路。

【請求項4】

エンジンに連動する発電機が発電した電圧を変換する電圧変換器と、請求項１から３の何れか１項に記載の電流検出回路とを備える電源装置であって、
前記発電機は、発電する電圧が外部から変更可能とされており、
前記電圧変換器が変換した電圧が、前記電流検出回路を介して外部の負荷に供給されており、
前記発電機が発電した電圧を前記電流検出回路にバイパスする第４スイッチを備え、
前記制御部は、前記電流検出回路が備える第２検出器が検出した電流が前記所定電流より大きい第３の電流以上の場合、前記発電機が発電する電圧を前記負荷に整合させ、且つ前記第４スイッチをオンにするようにしてあること
を特徴とする電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抵抗器が介装された電路に流れる電流を検出する電流検出回路、及び該電流検出回路を備える電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電流が流れる電路に抵抗器を直列的に介装し、該抵抗器に生じた電圧を検出することによって電路に流れる電流を検出する電流検出回路が広く用いられている。この種の電流検出回路では、抵抗器に電流が流れた時に発生する熱損失が、抵抗器の最大許容損失を超えないように注意を払う必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、シャント抵抗と、該シャント抵抗に熱的に結合されており、形状記憶合金で構成された可動片を有するスイッチ手段とを備え、シャント抵抗の両端に発生する電圧を電圧測定器に与えるシャント抵抗装置が記載されている。

【0004】

このシャント抵抗装置では、シャント抵抗の温度が設定温度を超えた場合、スイッチ手段の可動片がシャント抵抗の両端を短絡することによって、シャント抵抗の熱破壊を防止するようになっている。但し、シャント抵抗の両端が短絡されるような温度より高い温度領域では、電圧検出器に電圧が与えられなくなるという制約がある。

【0005】

これに対し、特許文献２には、大電流測定用の抵抗器と、ダイオードが両端に接続された小電流測定用の抵抗器とが直列に接続されており、大電流の測定時に小電流測定用の抵抗器に流れる電流をダイオードに分流する電流測定装置が記載されている。この電流測定装置は、切り替えスイッチなしに測定レンジの切り替えが可能となり、大電流の測定時に小電流測定用の抵抗器に生じる熱損失が一定に抑えられるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平４−３４５７２５号公報

【特許文献2】特開２０００−１６２２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２に開示された技術では、大電流（又は小電流）を測定する場合、小電流測定用（又は大電流測定用）の抵抗器に、測定には用いられない不要な電圧降下が残留するという問題があった。

【0008】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検出する電流の大きさに応じて検出のための抵抗器を切り替えることが可能であり、且つ、不要な電圧降下が残留するのを防止することが可能な電流検出回路及び電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る電流検出回路は、直列的に接続された第１及び第２抵抗器と、該第１及び第２抵抗器夫々に流れる電流を検出する第１及び第２検出器と、前記第１及び第２抵抗器夫々に並列的に接続された第１及び第２スイッチと、該第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御部とを備える電流検出回路であって、前記第２抵抗器は、前記第１抵抗器よりも許容電流が大きく、前記制御部は、前記第１及び第２スイッチを排他的にオンにし、且つ、前記第１検出器（又は第２検出器）が検出した電流が所定電流より大きい（又は小さい）場合、前記第１スイッチ（又は第２スイッチ）をオンにするようにしてあることを特徴とする。

【0010】

本発明に係る電流検出回路は、前記第１抵抗器は、前記第２抵抗器よりも抵抗値が大きいことを特徴とする。

【0011】

本発明に係る電流検出回路は、前記第１及び第２抵抗器の接続点に一端が接続された第３スイッチを備え、前記第１検出器は、前記接続点から前記第１抵抗器に流れる電流を検出するようにしてあり、前記制御部は、前記第１検出器が検出した電流が前記所定電流より小さい第２の電流以上の場合、前記第３スイッチをオンにするようにしてあることを特徴とする。

【0012】

本発明に係る電源装置は、エンジンに連動する発電機が発電した電圧を変換する電圧変換器と、上述の何れかに記載の電流検出回路とを備える電源装置であって、前記発電機は、発電する電圧が外部から変更可能とされており、前記電圧変換器が変換した電圧が、前記電流検出回路を介して外部の負荷に供給されており、前記発電機が発電した電圧を前記電流検出回路にバイパスする第４スイッチを備え、前記制御部は、前記電流検出回路が備える第２検出器が検出した電流が前記所定電流より大きい第３の電流以上の場合、前記発電機が発電する電圧を前記負荷に整合させ、且つ前記第４スイッチをオンにするようにしてあることを特徴とする。

【0013】

本発明にあっては、制御部が第１スイッチをオフにすると共に第２スイッチをオンにして第２抵抗器の両端を短絡した場合は、第１検出器が第１抵抗器に流れる電流を検出する。制御部が第２スイッチをオフにすると共に第１スイッチをオンにして第１抵抗器の両端を短絡した場合は、第２検出器が第２抵抗器に流れる電流を検出する。そして、第１検出器が検出した電流が所定電流より大きい場合は、制御部が第１スイッチをオンにすると共に第２スイッチをオフにし、第２検出器が検出した電流が所定電流より小さい場合は、制御部が第１スイッチをオフにすると共に第２スイッチをオンにする。
これにより、第１及び第２抵抗器のうち、検出に用いられない抵抗器の両端が短絡される。この場合、第１又は第２抵抗器を流れる電流が所定電流より大きいか小さいかに応じて、電流の検出に用いられる抵抗器の許容電流の大／小が切り替わる。

【0014】

本発明にあっては、第２抵抗器よりも第１抵抗器の抵抗値が大きいため、例えば第１及び第２抵抗器の許容損失の大きさに差がない場合であっても、第１抵抗器の許容電流より第２抵抗器の許容電流が大きいことが担保される。

【0015】

本発明にあっては、第２抵抗器と一端同士が接続された第１抵抗器の一端から他端に流れる電流が、所定電流より小さい第２の電流以上の場合、制御部が、第１抵抗器と一端同士が接続された第３スイッチをオンにする。
これにより、第２抵抗器の他端に電源を接続し、第１抵抗器の他端に負荷を接続し、更に第３スイッチの他端に他の負荷を接続した場合は、第１抵抗器を介して負荷に流れる電流が第２の電流以上であるときに、電源の容量に余裕があるものと推定されて、電源からの電流が他の負荷にも供給される。

【0016】

本発明にあっては、第２検出器が検出した電流が所定電流より大きい第３の電流以上の場合、制御部が、発電機の発電電圧を負荷に整合させると共に、第４スイッチによって発電機の発電電圧を電流検出回路にバイパスする。
これにより、例えば電圧変換器が出力する電流が該電圧変換器の許容出力電流を超える場合、発電機の発電電圧が電圧変換器を介さずに外部の負荷に供給される。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、第１及び第２抵抗器のうち検出に用いられない抵抗器の両端が短絡される。この場合、第１又は第２抵抗器を流れる電流が所定電流より大きいか小さいかに応じて、電流の検出に用いられる抵抗器の許容電流の大／小が切り替わる。
従って、検出する電流の大きさに応じて検出のための抵抗器を切り替えることが可能となり、且つ、不要な電圧降下が残留するのを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１に係る電流検出回路の構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る電流検出回路に含まれる第１検出器の構成例を示す回路図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る電流検出回路における各部の動作を説明するためのタイミング図である。

【図4】本発明の実施の形態２に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る電源装置に含まれる第１検出器の構成例を示す回路図である。

【図6】本発明の実施の形態２に係る電源装置における各部の動作を説明するためのタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電流検出回路の構成例を示すブロック図である。図中１ａは電流検出回路であり、電流検出回路１ａは、エンジンの回転に連動して発電するオルタネータ（発電機に相当）３の発電電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換器に相当：以下、単にコンバータという）５と負荷６との間に介装されている。オルタネータ３には、該オルタネータ３の発電電圧を蓄電するキャパシタ４が並列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、上記発電電圧を昇圧するものであってもよい。

【0020】

電流検出回路１ａは、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２の一端同士を接続してなる直列回路と、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２夫々に流れる電流を検出する第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａと、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２夫々に並列に接続された第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６と、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６夫々のオン／オフを制御する制御部２ａとを備える。

【0021】

第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２夫々の他端は、負荷６及びコンバータ５の出力端子に接続されている。これにより、コンバータ５は、第２抵抗器１２及び第２スイッチ１６の並列回路と、第１抵抗器１１及び第１スイッチ１５の並列回路とを介して負荷６に電流を供給する。第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６は、例えばリレー接点であってもよいし、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子又は半導体リレーであってもよい。第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａ夫々の第１出力端子は、コンバータ５に接続されている。

【0022】

制御部２ａは、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａ夫々の第２出力端子からの検出信号によってセット及びリセットされるＳＲフリップフロップ（以下、Ｆ／Ｆという）を構成するＮＯＲゲート２１及び２２と、ＮＯＲゲート２１及び２２夫々の出力端子に接続された駆動回路２３及び２４と、ＮＯＲゲート２１の一入力端子にその出力端子が接続されたインバータ２５とを備える。ＮＯＲゲート２１の出力端子は、また、コンバータ５に接続されている。

【0023】

インバータ２５の入力端子は、第２検出器１４ａの第２出力端子に接続されている。ＮＯＲゲート２２の一入力端子は、第１検出器１３ａの第２出力端子に接続されている。ここでは、ＮＯＲゲート２１及び２２夫々の一入力端子が、上記Ｆ／Ｆのリセット端子及びセット端子に相当し、ＮＯＲゲート２１及び２２夫々の出力端子がいわゆるＱ端子及びＱバー端子に相当する。そして、第１検出器１３ａの第２出力端子からの検出信号がＦ／Ｆのセット信号に相当し、第２検出器１４ａの第２出力端子からの検出信号をインバータ２５で反転した信号がＦ／Ｆのリセット信号となる。

【0024】

駆動回路２３及び２４の夫々は、Ｆ／ＦのＱ端子及びＱバー端子の信号レベルがハイ（Ｈ）になったときに、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６をオンにするようになっている。ＮＯＲゲート２１及び２２はＦ／Ｆを構成するから、基本的には、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６の何れか一方がオンになり、それに応じて第２抵抗器１２及び第１抵抗器１１の何れか一方に流れる電流が検出される。但し、上記Ｆ／Ｆにセット信号及びリセット信号の両方が与えられる場合、即ち検出器１３ａ及び１４ａ夫々の第２出力端子の信号レベルがハイ及びロウ（Ｌ）である場合、Ｆ／ＦのＱ端子及びＱバー端子の信号レベルが共にロウとなり、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６が共にオフになる。この場合は、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２に流れる電流が共に検出される。

【0025】

次に、第１検出器１３ａの構成について説明する。第２検出器１４ａの構成については、一部の回路定数の値の違いを除いて第１検出器１３ａの構成と同様であるため、その説明を省略する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る電流検出回路１ａに含まれる第１検出器１３ａの構成例を示す回路図である。第１検出器１３ａは、第１抵抗器１１の両端に生じた電圧を増幅する差動増幅器ＤＡ１１と、該差動増幅器ＤＡ１１の出力電圧及び基準電圧を比較する比較器ＣＰ１１とを備える。

【0026】

差動増幅器ＤＡ１１の非反転入力端子及び反転入力端子夫々と第１抵抗器１１の一端及び他端との間には、抵抗器Ｒ１１及びＲ１２が接続されている。差動増幅器ＤＡ１１の出力端子及び反転入力端子の間には、抵抗器Ｒ１３が接続されている。差動増幅器ＤＡ１１の非反転入力端子及び接地電位の間には、抵抗器Ｒ１４が接続されている。差動増幅器ＤＡ１１の出力端子が、前述の第１出力端子に相当する。

【0027】

この第１出力端子からは、第１抵抗器１１の一端から他端に流れる電流に比例した検出電圧がコンバータ５に与えられる。これにより。コンバータ５は、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａの何れかの第１出力端子から与えられる検出電圧に応じて、負荷６に供給する電流を制御することができるようになっている。何れの検出器の第１出力端子からの検出電圧が有効であるのかは、ＮＯＲゲート２１の出力端子（即ちＦ／ＦのＱ端子）から与えられる信号の信号レベルによって判別される。

【0028】

比較器ＣＰ１１の非反転入力端子は、抵抗器Ｒ１５を介して差動増幅器ＤＡ１１の出力端子に接続されている。比較器ＣＰ１１の非反転入力端子及び接地電位の間には、入力ノイズを低減するためのコンデンサＣ１１が接続されている。比較器ＣＰ１１の反転入力端子は、Ｖｃｃ（５Ｖ）及び接地電位の間に直列に接続された抵抗器Ｒ１６及びＲ１７の接続点に接続されている。この接続点が、前述の基準電圧を与える。比較器ＣＰ１１の出力端子が、前述の第２出力端子に相当する。

【0029】

ここでは、差動増幅器ＤＡ１１の平衡度を保つために、抵抗器Ｒ１１及びＲ１２の抵抗値、抵抗器Ｒ１３及びＲ１４の抵抗値を、夫々同じ値にしてある。差動増幅器ＤＡ１１は、第１抵抗器１１の両端に生じる電圧を「抵抗器Ｒ１３の抵抗値／抵抗器Ｒ１２の抵抗値」倍に増幅する。差動増幅器ＤＡ１１で増幅された電圧が基準電圧より高くなった場合、比較器ＣＰ１１の出力端子（即ち第２出力端子）からＮＯＲゲート２２の一入力端子（即ちＦ／Ｆのセット端子）にセット信号が与えられる。

【0030】

本実施の形態１では、第１検出器１３ａの第２出力端子の信号レベルが変化するときに第１抵抗器１１に流れる電流と、第２検出器１４ａの第２出力端子の信号レベルが変化するときに第２抵抗器１２に流れる電流とが相等しい所定電流となるように、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａの回路定数が設定されている。装置の初期状態にて、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２の少なくとも一方に流れる電流が所定電流より小さい場合、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａ夫々の第２出力端子の信号レベルが共にロウであるから、上記Ｆ／Ｆにリセット信号が与えられてＱ端子の信号レベルがロウとなり、第１スイッチ１５がオフとなる。

【0031】

上述の構成において、第１抵抗器１１及び第１検出器１３ａによって検出される電流よりも第２抵抗器１２及び第２検出器１４ａによって検出される電流を大きくするために、第２抵抗器１２の許容電流を第１抵抗器１１の許容電流より大きくする。第２抵抗器１２の抵抗値は必ずしも第１抵抗器１１の抵抗値より小さくする必要がなく、例えばこれらの抵抗器の抵抗値を同一にした場合は、第２抵抗器１２の許容損失を第１抵抗器１１の許容損失より大きくする。この場合、第１検出器１３ａに含まれる差動増幅器ＤＡ１１の増幅度よりも第２検出器１４ａに含まれる差動増幅器の増幅度を小さくしてダイナミックレンジを揃えることが好ましい。そのようにした場合、第２抵抗器１２及び第２検出器１４ａによる電流の検出感度よりも第１抵抗器１１及び第１検出器１３ａによる電流の検出感度が大きくなる。

【0032】

一方、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２の許容電力が等しい場合、第２抵抗器１２の許容電流を第１抵抗器１１の許容電流より大きくするために、第２抵抗器１２の抵抗値を第１抵抗器１１の抵抗値より小さくする。具体的に、例えば第２抵抗器１２の抵抗値を第１抵抗器１１の抵抗値の１／１０にした場合、第２抵抗器１２の許容電流は、第１抵抗器１１の許容電流の「１０の平方根」倍となる。この場合、第１検出器１３ａに含まれる差動増幅器ＤＡ１１の増幅度と第２検出器１４ａに含まれる差動増幅器の増幅度とを等しくしておけば、夫々の差動増幅器のダイナミックレンジが揃う。

【0033】

以下では、上述の電流検出回路１ａの動作をタイミング図によって説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る電流検出回路１ａにおける各部の動作を説明するためのタイミング図である。図３に示す６つのタイミング図では、何れも同一の時間軸を横軸としてあり、縦軸には、図の上からコンバータ５からの電流、第１抵抗器に流れる電流（ここでは第１抵抗器１１の電流という：以下同様）、第２抵抗器１２の電流、Ｆ／ＦのＱ端子（即ちＮＯＲゲート２１の出力端子）の信号レベル、第１スイッチ１５のオン／オフ状態、及び第２スイッチ１６のオン／オフ状態を示してある。

【0034】

コンバータ５からの電流は、第２抵抗器１２及び第２スイッチ１６の並列回路と第１抵抗器１１及び第１スイッチ１５の並列回路とを介して負荷６に供給される電流である。ここでは、負荷６に供給される電流が、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２まで直線的に増加し、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４まで直線的に減少し、時刻ｔ１４以降に再び増加する場合を例にして説明する。上述の所定電流はＩ１として図示する。

【0035】

以下の説明では、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６の作動遅延、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａの検出遅延、ＮＯＲゲート２１及び２２における伝播遅延、インバータ２５における伝播遅延、並びに駆動回路２３及び２４の作動遅延による影響を無視する。また、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａ夫々の第２出力端子の信号レベルが変化するときに第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２に流れる電流の偏差による影響も無視する。

【0036】

時刻ｔ１０では、第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａ夫々の第２出力端子の信号レベルが共にロウであり、Ｆ／Ｆのリセット端子にリセット信号が与えられ続けて、Ｑ端子の信号レベルがロウ（図ではＬ）となっている。これにより、第１スイッチ１５がオフとなって、コンバータ５からの電流が第１抵抗器１１に流れるのに対し、第２スイッチ１６がオンとなって、コンバータ５からの電流が第２スイッチ１６に流れる。つまり、第２抵抗器１２には電流が流れない。

【0037】

時刻ｔ１１で第１抵抗器１１の電流がＩ１（所定電流）より大きくなった場合、第１検出器１３ａの第２出力端子の信号レベルがハイとなるため、Ｆ／Ｆにセット信号が与えられてＱバー端子の信号レベルがロウとなる。これにより、第２スイッチ１６がオフとなって、コンバータ５からの電流が第２抵抗器１２に流れるようになる。この電流は、第２検出器１４ａの第２出力端子の信号レベルがロウからハイに変化するときの電流であるから、インバータ２５の入力端子の信号レベルがハイとなり、Ｆ／Ｆのリセットが解除されてＱ端子の信号レベルがハイ（図ではＨ）となる。このため、第１スイッチ１５がオンとなって、コンバータ５からの電流が第１抵抗器１１に流れなくなる。その後、第２抵抗器１２の電流は、時刻ｔ１２で増加から減少に転じる。

【0038】

時刻ｔ１３で第２抵抗器１２の電流がＩ１（所定電流）より小さくなった場合、第２検出器１４ａの第２出力端子の信号レベルがロウとなるため、Ｆ／Ｆにリセット信号が与えられてＱ端子及びＱバー端子夫々の信号レベルがロウ及びハイとなる。これにより、第１スイッチ１５がオフとなり、第２スイッチ１６がオンとなって、コンバータ５からの電流が第２抵抗器１２には流れずに第１抵抗器１１に流れるようになる。この電流は、第１検出器１３ａの第２出力端子の信号レベルがハイからロウに変化するときの電流であるが、第１検出器１３ａの第２出力端子は時刻ｔ１１からｔ１３までロウを保持しているため、Ｆ／Ｆにセット信号が与えられることはない。その後、第１抵抗器１１の電流は、時刻ｔ１４で減少から増加に転じる。

【0039】

時刻ｔ１５における各部の動作は、時刻ｔ１１の場合と同じであるため、その説明を省略する。

【0040】

以上のように本実施の形態１によれば、制御部２ａが第１スイッチ１５をオフにすると共に第２スイッチ１６をオンにして第２抵抗器１２の両端を短絡した場合は、第１検出器１３ａが第１抵抗器１１に流れる電流を検出する。制御部２ａが第２スイッチ１６をオフにすると共に第１スイッチ１５をオンにして第１抵抗器１１の両端を短絡した場合は、第２検出器１４ａが第２抵抗器１２に流れる電流を検出する。そして、第１検出器１３ａが検出した電流が所定電流より大きい場合は、制御部２ａが第１スイッチ１５をオンにすると共に第２スイッチ１６をオフにし、第２検出器１４ａが検出した電流が所定電流より小さい場合は、制御部２ａが第１スイッチ１５をオフにすると共に第２スイッチ１６をオンにする。
これにより、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２のうち、検出に用いられない抵抗器の両端が短絡される。この場合、第１抵抗器１１又は第２抵抗器１２を流れる電流が所定電流より大きいか小さいかに応じて、電流の検出に用いられる抵抗器の許容電流の大／小が切り替わる。
従って、検出する電流の大きさに応じて検出のための抵抗器を切り替えることが可能となり、且つ、不要な電圧降下が残留するのを防止することが可能となる。

【0041】

また、本実施の形態１によれば、第２抵抗器１２よりも第１抵抗器１１の抵抗値が大きいため、例えば第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２の許容損失の大きさに差がない場合であっても、第１抵抗器１１の許容電流より第２抵抗器１２の許容電流を大きくすることが可能となる。

【0042】

なお、本実施の形態１にあっては、制御部２ａをワイヤードロジック回路を用いて構成したが、これに限定されず、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）を有するマイクロコンピュータを用いて構成してもよい。この場合、ＣＰＵが、入力ポートを介して第１検出器１３ａ及び第２検出器１４ａ夫々の第２出力端子から検出結果を取り込み、出力ポートを介して駆動回路２３及び２４夫々に駆動信号を与えるようにすればよい。

【0043】

（実施の形態２）
実施の形態１が、コンバータ５からの電流が電流検出回路１ａを介して負荷６に供給される形態であるのに対し、実施の形態２は、コンバータ５からの電流が電流検出回路１ｂを介して負荷６及び８に各別に供給される形態である。
図４は、本発明の実施の形態２に係る電源装置の構成例を示すブロック図であり、図５は、本発明の実施の形態２に係る電源装置に含まれる第１検出器１３ｂの構成例を示す回路図である。

【0044】

電源装置は、オルタネータ３の発電電圧を降圧するコンバータ５と、電流検出回路１ｂと、オルタネータ３の発電電圧を電流検出回路１ｂにバイパスするｃ接点を有する第４スイッチ７とを備える。オルタネータ３には、キャパシタ４が並列に接続されている。オルタネータ３は、発電電圧の変更を指示する外部からの指示信号を受け付けて発電電圧を低減するようになっている。

【0045】

電流検出回路１ｂは、実施の形態１における電流検出回路１ａに対し、第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２の一端同士の接続点にその一端が接続された第３スイッチ１７を更に備える。第３スイッチ１７の他端は、負荷８と鉛蓄電池からなるバッテリ９とに接続されている。第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２夫々の他端は、負荷６及び第４スイッチ７の共通端子に接続されている。これにより、コンバータ５は、第４スイッチ７と第２抵抗器１２及び第２スイッチ１６の並列回路とを介して負荷６，８及びバッテリ９に電流を供給する。負荷６には、更に第１抵抗器１１及び第１スイッチ１５の並列回路を介して電流が供給される。負荷６，８及びバッテリ９が外部の負荷に相当する。

【0046】

第４スイッチ７は、上述のとおり共通端子が第２抵抗器１２の他端に接続されている。第４スイッチ７の常閉端子は、コンバータ５の出力端子に接続されている。第４スイッチ７の常開端子は、コンバータ５の入力端子に接続されている。

【0047】

制御部２ｂは、実施の形態１における制御部２ａに対し、Ｆ／ＦのＱ端子（即ちＮＯＲゲート２１の出力端子）に一入力端子が接続されたＯＲゲート２６と、ＯＲゲート２６の出力端子に接続された駆動回路２７と、第２検出器１４ｂの第３出力端子に接続された駆動回路２８及び指示回路２９とを更に備える。ＯＲゲート２６の他入力端子は、第１検出器１３ｂの第３出力端子に接続されている。

【0048】

駆動回路２７は、ＯＲゲート２６の出力端子の信号レベルがハイになったときに、第３スイッチ１７をオンにする。
駆動回路２８は、第２検出器１４ｂの第３出力端子の信号レベルがハイになったときに、第４スイッチ７を駆動して共通端子を常開端子に接続させる。これにより、オルタネータ３の発電電圧が電流検出回路１ｂにバイパスされる。

【0049】

指示回路２９は、第２検出器１４ｂの第２出力端子の信号レベルがハイになったときに、オルタネータ３に対して該オルタネータ３が発電する電圧を負荷６，８及びバッテリ９に適した電圧に整合させるための指示信号を与える。具体的には、オルタネータ３の標準的な発電電圧が２５Ｖである場合、上記指示信号が与えられたときの発電電圧は１４Ｖとなる。指示信号が与えられてからオルタネータ３の発電電圧が１４Ｖに低下するまでの遅れ時間を考慮して、駆動回路２８による第４スイッチ７の駆動の開始を遅らせることが好ましい。

【0050】

図５に移って、第１検出器１３ｂは、差動増幅器ＤＡ１１の出力電圧及び第２の基準電圧を比較する比較器ＣＰ２１を備える。比較器ＣＰ２１の非反転入力端子は、抵抗器Ｒ２５を介して差動増幅器ＤＡ１１の出力端子に接続されている。比較器ＣＰ２１の非反転入力端子及び接地電位の間には、入力ノイズを低減するためのコンデンサＣ２１が接続されている。比較器ＣＰ２１の反転入力端子は、Ｖｃｃ（５Ｖ）及び接地電位の間に直列に接続された抵抗器Ｒ２６及びＲ２７の接続点に接続されている。この接続点が、前述の第２の基準電圧を与える。比較器ＣＰ２１の出力端子が、前述の第３出力端子に相当する。

【0051】

その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0052】

上述の構成において、第１検出器１３ｂにおける第２の基準電圧を前述の基準電圧より低くしてあり、第１抵抗器１１に流れる電流が前述の所定電流より小さい第２の電流以上の場合、第１検出器１３ｂの第３出力端子の信号レベルがハイになる。その結果、ＯＲゲート２６の出力端子の信号レベルがハイになるため、駆動回路２７が第３スイッチ１７をオンにする。この場合、例えば外部のＥＣＵから所定の信号が更に取得されたときに第３スイッチ１７がオンになるようにしてもよい。第１抵抗器１１に流れる電流が第２の電流未満の場合は、第１検出器１３ｂの第３出力端子の信号レベルがロウになるため、駆動回路２７が第３スイッチ１７をオフにする。

【0053】

より具体的には、第１抵抗器１１に流れる電流が第２の電流（例えば１０Ａ）以上の場合、オルタネータ３がエンジンの回転に連動して発電しており、オルタネータ３から十分大きい電流が供給されていることが想定される。この場合、第３スイッチ１７がオンになってオルタネータ３からの電流の一部が負荷８及びバッテリ９に供給されたとしても、負荷６，８及びバッテリ９に供給すべき電流に不足が生じることがない。第３スイッチ１７がオフである間は、バッテリ９から負荷８に電流が供給される。

【0054】

ところで、第１抵抗器１１に流れる電流が、上記所定電流より大きくなった場合、実施の形態１で説明したように、Ｆ／ＦがセットされてＱ端子（即ちＮＯＲゲート２１の出力端子）の信号レベルがハイになるため、第１スイッチ１５がオンとなって第１抵抗器１１に流れる電流が検出されなくなる。この場合であっても、上記Ｑ端子に接続されているＯＲゲート２６の一入力端子の信号レベルがハイになっているから、駆動回路２７が第３スイッチ１７をオンに保持する。

【0055】

一方、第２検出器１４ｂでは、第２の基準電圧を前述の基準電圧より高くしてあり、第２抵抗器１２に流れる電流が前述の所定電流より大きい第３の電流以上の場合、第２検出器１４ｂの第３出力端子の信号レベルがハイになる。その結果、指示回路２９がオルタネータ３に指示信号を与えると共に、駆動回路２８が第４スイッチ７を駆動する。

【0056】

具体的には、第２抵抗器１２に流れる電流が第３の電流（例えば５０Ａ）以上となった場合、コンバータ５の出力電流が許容電流を超えていると判定される。この場合、先に指示信号を与えられたオルタネータ３の発電電圧が１４Ｖに低下する。そして、駆動回路２８によって駆動された第４スイッチ７が共通端子を常開端子に接続することにより、オルタネータ３の発電電圧が電流検出回路１ｂにバイパスされる。

【0057】

以下では、上述の電源装置の動作をタイミング図によって説明する。
図６は、本発明の実施の形態２に係る電源装置における各部の動作を説明するためのタイミング図である。図６に示す８つのタイミング図では、何れも同一の時間軸を横軸としてあり、縦軸には、図の上からコンバータ５の出力電流、第１抵抗器１１の電流、第２抵抗器１２の電流、Ｆ／ＦのＱ端子（即ちＮＯＲゲート２２の出力端子）の信号レベル、第１スイッチ１５のオン／オフ状態、第２スイッチ１６のオン／オフ状態、第３スイッチ１７のオン／オフ状態、及び第４スイッチ７のオン／オフ状態を示してある。

【0058】

コンバータ５の出力電流は、第４スイッチ７と第２抵抗器１２及び第２スイッチ１６の並列回路とを通過する電流である。ここでは、負荷６に供給される電流が、時刻ｔ２０から時刻ｔ２３まで直線的に増加し、時刻ｔ２３から時刻ｔ２６まで直線的に減少し、時刻ｔ２６以降に再び増加する場合を例にして説明する。また、第３スイッチ１７がオンになったときに負荷８及びバッテリ９に供給される電流は略一定であるものとする。上述の所定電流、第２の電流及び第３の電流の夫々は、Ｉ１、Ｉ２及びＩ３として図示する。第４スイッチ７については、共通端子が常閉端子と接続される状態をオフとし、共通端子が常開端子と接続される状態をオンとして図示する。

【0059】

以下の説明では、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６の作動遅延、第１検出器１３ｂ及び第２検出器１４ｂの検出遅延、ＮＯＲゲート２１及び２２における伝播遅延、インバータ２５及びＯＲゲート２６における伝播遅延、並びに駆動回路２３、２４及び２７の作動遅延による影響を無視する。また、第１検出器１３ｂ及び第２検出器１４ｂ夫々の第２出力端子の信号レベルが変化するときに第１抵抗器１１及び第２抵抗器１２に流れる電流の偏差による影響も無視する。

【0060】

時刻ｔ２０では、第１検出器１３ｂ及び第２検出器１４ｂ夫々の第２出力端子の信号レベルが共にロウであり、Ｆ／Ｆのリセット端子にリセット信号が与えられ続けて、Ｑ端子の信号レベルがロウ（図ではＬ）となっている。これにより、第１スイッチ１５がオフとなって、コンバータ５からの電流が第１抵抗器１１に流れるのに対し、第２スイッチ１６がオンとなって、コンバータ５からの電流が第２スイッチ１６に流れる。つまり、第２抵抗器１２には電流が流れない。第３スイッチ１７及び第４スイッチ７もオフとなっている。

【0061】

時刻ｔ２１で第１抵抗器１１の電流がＩ２（第２の電流）以上となった場合、第１検出器１３ｂの第３出力端子の信号レベルがハイとなるため、駆動回路２７が第３スイッチ１７をオンにする。これにより、コンバータ５の出力電流が負荷６の他に負荷８及びバッテリ９にも供給されるようになるため、コンバータ５の出力電流がその分だけ増加する。

【0062】

時刻ｔ２２で第１抵抗器１１の電流がＩ１（所定電流）より大きくなった場合、第１検出器１３ｂの第２出力端子の信号レベルがハイとなるため、Ｆ／Ｆにセット信号が与えられてＱバー端子の信号レベルがロウとなる。これにより、第２スイッチ１６がオフとなって、コンバータ５の出力電流が第２抵抗器１２に流れるようになる。この電流は、第２検出器１４ｂの第２出力端子の信号レベルがロウからハイに変化するときの電流と、既に負荷８及びバッテリ９に供給されている電流とを加えたものであるから、インバータ２５の入力端子の信号レベルがハイとなり、Ｆ／Ｆのリセットが解除されてＱ端子の信号レベルがハイ（図ではＨ）となる。このため、第１スイッチ１５がオンとなって、コンバータ５からの電流が第１抵抗器１１に流れなくなる。その後、第２抵抗器１２の電流は、時刻ｔ２３で増加から減少に転じる。

【0063】

時刻ｔ２４で第２抵抗器１２の電流がＩ１（所定電流）より小さくなった場合、第２検出器１４ｂの第２出力端子の信号レベルがロウとなるため、Ｆ／Ｆにリセット信号が与えられてＱ端子及びＱバー端子夫々の信号レベルがロウ及びハイとなる。この場合、ＯＲゲート２６の一入力端子及び他入力端子の信号レベルが共にロウとなり、駆動回路２７によって第３スイッチ１７が一旦オフになる。更に、駆動回路２３によって第１スイッチ１５がオフとなり、第２スイッチ１６がオンとなって、コンバータ５からの電流が第２抵抗器１２には流れずに第１抵抗器１１に流れるようになる。このときに第１抵抗器１１に流れる電流は、第１検出器１３ｂの第２出力端子の信号レベルがハイからロウに変化するときの電流から、それまで負荷８及びバッテリ９に供給されていた電流を減じたものであるから、第１検出器１３ｂの第２出力端子はロウを維持し続け、Ｆ／Ｆにセット信号が与えられることはない。

【0064】

一方、本実施の形態２では、時刻ｔ２４で第１抵抗器１１に流れる電流が、Ｉ２を上回っているから、第１検出器１３ｂの第３出力端子の信号レベルがロウからハイに変化する。これにより、ＯＲゲート２６の他入力端子の信号レベルがハイとなり、駆動回路２７によって第３スイッチ１７がオンになる。つまり、時刻ｔ２４では、第３スイッチ１７が一瞬オフになった後に再びオンになる可能性があるが、このばたつきが特に問題になることはない。必要であれば、駆動回路２７の作動遅延を適当に大きくして第３スイッチ１７のばたつきを防止すればよい。

【0065】

時刻ｔ２５で第１抵抗器１１の電流がＩ２未満となった場合、第１検出器１３ｂの第３出力端子の信号レベルがロウとなるため、駆動回路２７が第３スイッチ１７をオフにする。これにより、コンバータ５の出力電流が負荷８及びバッテリ９に供給されなくなるため、コンバータ５の出力電流がその分だけ減少する。その後、第１抵抗器１１の電流は、時刻ｔ２６で減少から増加に転じる。

【0066】

時刻ｔ２７における各部の動作は、時刻ｔ２１の場合と同じであり、時刻ｔ２８における各部の動作は、時刻ｔ２２の場合と同じであるため、その説明を省略する。

【0067】

時刻ｔ２９で第２抵抗器１２の電流がＩ３（第３の電流）以上となった場合、第２検出器１４ｂの第３出力端子の信号レベルがハイとなるため、指示回路２９からオルタネータ３に発電電圧の低減を指示する指示信号が与えられ、更に駆動回路２８によって第４スイッチ７がオンになる。これにより、１４Ｖに低下したオルタネータ３の発電電圧が電流検出回路１ｂにバイパスされ、コンバータ５の出力電流が０（ゼロ）となって過電流が防止される。

【0068】

以上のように本実施の形態２によれば、第２抵抗器１２と一端同士が接続された第１抵抗器１１の一端から他端に流れる電流が、Ｉ１（所定電流）より小さいＩ２（第２の電流）以上の場合、制御部２ｂが、第１抵抗器１１と一端同士が接続された第３スイッチ１７をオンにする。ここでは、第２抵抗器１２の他端に第４スイッチ７を介してコンバータ５が接続され、第１抵抗器１１の他端に負荷６が接続され、更に第３スイッチ１７の他端に負荷８及びバッテリ９が接続されている。
従って、第１抵抗器１１を介して負荷６に流れる電流が第２の電流以上である場合、コンバータ５の容量に余裕があるものと推定して、負荷８及びバッテリ９にもコンバータ５からの電流を供給することが可能となる。

【0069】

また、本実施の形態２によれば、第２検出器１４ｂが検出した電流がＩ１（所定電流）より大きいＩ３（第３の電流）以上の場合、制御部２ｂが、オルタネータ３の発電電圧を負荷６，８及びバッテリ９に整合させて１４Ｖに低減させると共に、第４スイッチ７によってオルタネータ３の発電電圧を電流検出回路１ｂにバイパスする。
従って、コンバータ５の出力電流がコンバータ５の許容出力電流を超える場合、オルタネータ３の発電電圧を、コンバータ５を介さずに負荷６，８及びバッテリ９に供給することが可能となる。

【0070】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ａ、１ｂ 電流検出回路
１１ 第１抵抗器
１２ 第２抵抗器
１３ａ、１３ｂ 第１検出器
１４ａ、１４ｂ 第２検出器
１５ 第１スイッチ
１６ 第２スイッチ
１７ 第３スイッチ
２ａ、２ｂ 制御部
２３、２４、２７、２８ 駆動回路
３ オルタネータ
４ キャパシタ
５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６、８ 負荷
７ 第４スイッチ
９ バッテリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】