特開 2025-107146 二重出力電流センサ、二重出力電流センサを有する短絡保護を提供するためのシステム、及び関連する方法

(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】P2025107146

(43)【公開日】2025-07-17

(54)【発明の名称】二重出力電流センサ、二重出力電流センサを有する短絡保護を提供するためのシステム、及び関連する方法

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/087 20060101AFI20250710BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20250710BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250710BHJP

【ＦＩ】

H02H3/087

H02H7/18

H02J7/00 S

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024223905

(22)【出願日】2024-12-19

(31)【優先権主張番号】202410021372.6

(32)【優先日】2024-01-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100138759

【弁理士】

【氏名又は名称】大房 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ファン

(72)【発明者】

【氏名】ハン リエンシェン

(72)【発明者】

【氏名】フー ユー

(72)【発明者】

【氏名】ソン ティン

(72)【発明者】

【氏名】リュー ジー

(72)【発明者】

【氏名】グォ ジュン

【テーマコード（参考）】

5G004

5G053

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G004AA04

5G004AB02

5G004BA03

5G004CA07

5G004DA05

5G053AA01

5G053AA02

5G053BA01

5G053CA01

5G053EA01

5G053EC01

5G053FA05

5G503AA01

5G503AA07

5G503BA01

5G503BB01

5G503FA06

5G503FA17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】短絡を保護する二重出力電流センサを備えるシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】二重出力電流センサ３００は、電流を検出するための電流感知要素３０５と、検出された電流が所定の閾値電流を超えたかどうかを決定するための電流比較回路３１５と、電流センサから検出された電流の指示を出力するための第１の出力チャネル３２５と、電流比較回路の増幅された出力を生成するための駆動回路３２０と、電流センサから電流比較回路の増幅された出力を出力するための第２の出力チャネル３３０とを含み得る。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

短絡保護を提供するためのシステムであって、
二重出力電流センサであって、
電流を検出する電流感知要素と、
前記検出された電流が所定の閾値電流を超えたかどうかを決定する電流比較回路と、
前記電流センサからの前記検出された電流の指示を出力する第１の出力チャネルと、
前記電流比較回路の増幅された出力を生成する駆動回路と、
前記電流比較回路の前記増幅された出力を前記電流センサから出力する第２の出力チャネルと、を含む、二重出力電流センサを備える、システム。

【請求項2】

前記電流感知要素は、前記検出された電流に比例する電圧を出力し、
前記電流比較回路は、アナログデジタルコントローラ（ＡＤＣ）及びコントローラを含み、
前記ＡＤＣは、前記検出された電流に比例する前記電圧を受信し、前記検出された電流に比例する前記電圧を前記検出された電流のデジタル値に変換し、
前記コントローラは、前記検出された電流の前記デジタル値を受信し、前記検出された電流の前記デジタル値を前記所定の閾値電流と比較する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

バッテリ管理システムと、
前記検出された電流を運ぶ電気バスバーと、
前記電気バスバーと直列に接続された常閉型火工スイッチと、を更に備え、
前記第１の出力チャネルは、前記検出された電流の前記指示を前記バッテリ管理システムに出力し、
前記検出された電流が前記所定の閾値電流を超える場合、前記電流センサは、前記バッテリ管理システムからコマンドを受信して、前記火工スイッチを作動させ、
前記第２の出力チャネルは、前記電流比較回路の前記増幅された出力を前記火工スイッチに出力して、前記電流センサが前記バッテリ管理システムから前記コマンドを受信して、前記火工スイッチを作動させたことに応答して、前記火工スイッチを開いて、前記電気バスバー上の前記検出された電流を遮断させる、請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、感知デバイスに関し、より詳細には、電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

短絡保護システムは、電気システムにおいて重要である。例えば、このような短絡保護システムは、敏感な構成要素を非常に高い電流にさらす可能性がある短絡からモータ及びバッテリを保護するために、電気車両において使用される。

【0003】

このような短絡保護システムは、技術的な課題及び制限に悩まされている。加えられる努力、工夫、及び革新を通じて、これらの識別された多くの問題は、本開示の実施形態に含まれる解決策を開発することによって解決され、それらの多くの実施例が本明細書で詳細に記載される。

【発明の概要】

【0004】

本明細書で説明される様々な実施形態は、二重出力電流センサ、電気車両において短絡保護を提供するためのシステム、及び短絡保護を提供する関連する方法に関する。

【0005】

本開示の様々な実施形態によれば、短絡保護を提供するためのシステムが提供される。いくつかの実施形態では、システムは、二重出力電流センサを備える。二重出力電流センサは、電流を検出する電流感知要素と、検出された電流が所定の閾値電流を超えたかどうかを決定する電流比較回路と、電流センサから検出された電流の指示を出力する第１の出力チャネルと、電流比較回路の増幅された出力を生成する駆動回路と、電流センサから電流比較回路の増幅された出力を出力する第２の出力チャネルとを備える。

【0006】

いくつかの実施形態では、電流感知要素は、検出された電流に比例する電圧を出力し、電流比較回路は、検出された電流に比例する電圧を所定の閾値電流に対応する基準電圧と比較するアナログ電圧比較回路を備える。

【0007】

いくつかの実施形態では、電流感知要素は、検出された電流に比例する電圧を出力し、電流比較回路は、アナログデジタルコントローラ（analog to digital controller、ＡＤＣ）及びコントローラを備え、ＡＤＣは、検出された電流に比例する電圧を受信し、検出された電流に比例する電圧を検出された電流のデジタル値に変換し、コントローラは、検出された電流のデジタル値を受信し、検出された電流のデジタル値を所定の閾値電流と比較する。

【0008】

いくつかの実施形態では、システムは、バッテリ管理システムと、検出された電流を搬送する電気バスバーと、電気バスバーと直列に接続された常閉型火工スイッチとを更に備える。第１の出力チャネルは、検出された電流の指示を電気車両のバッテリ管理システムに出力し、第２の出力チャネルは、電流比較回路の増幅された出力を火工スイッチに出力して、火工スイッチを開いて、電気バスバー上の検出された電流を遮断させる。

【0009】

いくつかの実施形態では、検出された電流が所定の閾値電流を超えた場合、電流センサは、バッテリ管理システムからコマンドを受信して火工スイッチを作動させ、第２の出力チャネルは、電流センサがバッテリ管理システムからコマンドを受信して火工スイッチを作動させるのに応答して、電流比較回路の増幅された出力を火工スイッチに出力する。

【0010】

本開示の様々な実施形態によれば、電気車両において短絡保護を提供するためのシステムが提供される。いくつかの実施形態では、システムは、バッテリ管理システムと、電気バスバーと、電気バスバーと直列に接続された常閉型火工スイッチと、電気バスバー上の電流を検出するための二重出力電流センサとを備える。電流センサは、電気バスバー上の電流を検出する電流感知要素と、検出された電流が所定の閾値電流を超えたかどうかを決定する電流比較回路と、検出された電流の指示を電流センサからバッテリ管理システムに出力する第１の出力チャネルと、電流比較回路の増幅された出力を生成する駆動回路と、電流比較回路の増幅された出力を電流センサから火工スイッチに出力して、火工スイッチを開いて、電気バスバー上の電流を遮断する第２の出力チャネルとを備える。

【0011】

本開示の様々な実施形態によれば、電気車両において短絡保護を提供する方法が提供される。いくつかの実施形態では、方法は、二重出力電流センサを電気車両の電気バスバーに接続することと、電流センサの電流感知要素によって、電気バスバー上の電流を検出することと、電流センサの電流比較回路によって、検出された電流が所定の閾値電流を超えたかどうかを決定することと、電流センサの第１の出力チャネルによって、電気車両のバッテリ管理システムに、検出された電流の指示を出力することと、電流センサの駆動回路によって、電流比較回路の増幅された出力を生成することと、電流センサの第２の出力チャネルによって、電流比較回路の増幅された出力を電気車両の火工スイッチに出力して、火工スイッチを開いて、電気バスバー上の電流を遮断させることと、を含む。

【0012】

前述の実例となる概要、並びに本開示の他の例示的な目的及び／又は利点、並びにそれが達成される方法は、以下の発明を実施するための形態及びその添付図面において更に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

図示の実施形態の説明は、添付の図と併せて読むことができる。特に記載がない限り、図の簡略化及び明確化のために、図に示される要素は必ずしも縮尺どおりに描かれていないことが理解されよう。例えば、特に記載がない限り、要素のうちのいくつかの寸法は、他の要素に対して誇張されている場合がある。本開示の教示を組み込む実施形態は、本明細書に提示される図に関連して示され、説明される。

【図1】本開示の例示的な実施形態による、短絡保護を提供する例示的なシステムのブロック図である。

【図2】本開示の例示的な実施形態による、図１のシステムにおいて使用され得る例示的な二重出力電流センサのブロック図である。

【図3】本開示の例示的な代替実施形態による、図１の例示的なシステムにおいて使用され得る例示的な二重出力電流センサのブロック図である。

【図4】図２の例示的な二重出力電流センサ又は図３の例示的な二重出力電流センサにおいて使用され得る例示的な駆動回路の回路図である。

【図5】図３の例示的な二重出力電流センサにおいて使用され得る例示的な比較回路の回路図である。

【図6】本開示の例示的な実施形態による、短絡保護を提供する例示的な方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本開示のいくつかの実施形態について添付図面を参照しながら以下により詳細に説明するが、図面において、本開示の全てではなくいくつかの実施形態が示される。実際に、これらの開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が、適用可能な法的要件を満たすように提供される。同様の数字は、全体を通して同様の要素を指す。

【0015】

本明細書で使用される場合、「前」、「後」、「上部」、「下部」、「左」、「右」などの用語は、以下に提供される例において、特定の構成要素又は構成要素の一部分の相対位置を説明するために、解説目的で使用される。更に、本開示の観点から当業者に明らかになるように、「実質的に」及び「およそ」という用語は、参照される要素又は関連する説明が、適用可能な工学公差内の精度であることを示す。

【0016】

本明細書で使用される場合、「備える（comprising）」という用語は、限定するものではないが、含むことを意味しており、特許文脈で典型的に使用されるように解釈されるべきである。「備える（comprises）」、「含む（includes）」、及び「有する（having）」などのより広範な用語の使用は、「からなる（consisting of）」、「から本質的になる（consisting essentially of）」、及び「から実質的に構成される（comprised substantially of）」などのより狭い用語をサポートすることを理解されたい。

【0017】

「一実施形態では」、「一実施形態によると」、「いくつかの実施形態では」という語句及び同様の語句は、概して、その語句に続く特定の特徴、構造又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ること、及び本開示の２つ以上の実施形態に含まれ得る（重要なことに、そのような語句は必ずしも同じ実施形態に言及しない）ことを意味する。

【0018】

「一実施例では」、「一実施例によれば」、「いくつかの実施例では」という語句及び同様の語句は、概して、その語句に続く特定の特徴、構造又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施例に含まれてもよいこと、及び本開示の２つ以上の実施例に含まれてもよい（重要なことに、そのような語句は必ずしも同じ実施例に言及しない）ことを意味する。

【0019】

本明細書に、ある構成要素又は特徴が、含まれ又は特性を有し「得る（may）」、「得る（can）」、「得る（could）」、「るべきである（should）」、「るであろう（would）」、「好ましくは」、「可能であれば」、「典型的には」、「任意選択的に」、「例えば」、「一実施例として」、「いくつかの実施例では」、「多くの場合」、若しくは「る場合がある（might）」（又は他のそのような言い回し）と記載されている場合、その特定の構成要素又は特徴は、含まれること又は特性を有することを必要としない。このような構成要素又は特徴は、いくつかの実施例に任意選択的に含まれてもよく、又は除外されてもよい。

【0020】

本明細書で使用される場合、「例」又は「例示的な」という語は、「一例、事例、又は実例としての役割を果たすこと」を意味する。「例」又は「例示的な」として本明細書に記載される任意の実施態様は、必ずしも他の実施態様よりも好ましい又は有利であると解釈されなくてよい。

【0021】

本開示において、「電子的に結合された」、「電子的に結合している」、「電子的に結合する」、「～と通信する」、「～と電子通信する」、又は「接続された」という用語は、信号、電気的電圧／電流、データ、及び／又は情報が、これらの要素又は構成要素の間で伝送及び／又は受信され得るように、有線手段及び／又は無線手段を介して接続されている２つ以上の要素又は構成要素を指す。

【0022】

「構成要素」という用語は、１つ以上の表面、部分、層及び／又は要素を備え得る物品、デバイス、又は装置を指し得る。例えば、例示的な構成要素は、構成要素に下層を提供し得る１つ以上の基板を備え得、基板の一部を形成し得る、及び／又は基板の上に配置される１つ以上の要素を備え得る。本開示では、「要素」という用語は、１つ以上の機能を提供し得る物品、デバイス、又は装置を指し得る。

【0023】

「センサ」又は「感知デバイス」という用語は、その環境からの物理的入力を測定し、その入力を人間又は機械のいずれかによって解釈することができるデータに変換する物品、デバイス、又は装置を指し得る。感知デバイスは、電流の測定を含む様々な用途で利用され得る。

【0024】

「感知要素」、「センサ回路」、「感知回路」などの用語は、環境と相互作用し、検出されるべき入力（例えば、電流）を検出し、解釈されるべき出力（例えば、電圧）を感知デバイス内の別の構成要素に提供する、感知デバイス内の１つ以上の構成要素、集積回路などを指し得る。例示的な電流感知デバイスでは、感知回路は、開ループホール効果センサ、閉ループホール効果センサ、フラックスゲートセンサ、又は任意の適切な感知要素を備えることができる。

【0025】

電気デバイスにおいて短絡保護を提供することは重要であり、特に、短絡が２０００アンペア（ａｍｐｓ又は「Ａ」）を超える電流をもたらし得る電気車両において重要である。このような高電流は、敏感な電気部品及び電子部品を急速に損傷する可能性がある。ヒューズは短絡保護のために使用されることが多いが、ヒューズは回路を遮断するのに１～２秒かかる場合があり、これは所望の保護を提供するには遅すぎる場合がある。これらのヒューズは受動ヒューズと呼ばれることが多い。火工ヒューズは、受動ヒューズよりも迅速に回路を遮断することができる爆発スイッチであるが、典型的には、回路を作動させて遮断するために非常に大きな電流（例えば、４０００アンペア以上）を必要とする。

【0026】

従来の短絡保護に関連する課題及び制限に対処すために、本開示の様々な例を提供することができる。例えば、本開示の様々な例は、例示的な二重出力電流センサ、短絡保護のためのシステム、及び短絡保護のための方法を提供することができる。

【0027】

様々な実施形態において、例示的な二重出力電流センサは、短絡を検出するための電流監視を提供し、本明細書に記載されるような２つの出力を提供する。本開示の実施形態は、電気車両に関連して本明細書で説明されるが、本開示の実施形態は、迅速な短絡保護が望まれる任意の電気デバイスとともに使用されてもよい。

【0028】

様々な実施形態において、例示的な二重出力電流センサは、バスバー上の一次電流を測定するために電気車両のバスバーに接続される。様々な実施形態において、例示的な二重出力電流センサの第１の出力は、測定された一次電流の指示を電気車両のバッテリ管理システム（battery management system、ＢＭＳ）に提供する。様々な実施形態において、例示的な二重出力電流センサの第２の出力は、測定された一次電流が所定の閾値を超えたときに、電気車両の火工スイッチに制御信号を提供する。

【0029】

ここで図１を参照すると、本開示の様々な実施形態による、短絡保護を提供するための例示的なシステムのブロック図が提供されている。図１に示すように、様々な実施形態では、そのようなシステムは、電気車両のバッテリ（例えば、１つの大きなバッテリパック又は互いに接続された複数のバッテリであってもよい）から１つ以上の負荷構成要素（例えば、駆動モータ）に電流を運ぶための電気バスバー１０５と、バスバー１０５と直列に接続された火工スイッチ１１０と、負荷構成要素への電流の流れを選択的に有効又は無効にするためにバスバー１０５と直列に接続されたリレー１１５と、バスバー１０５を通って流れる一次電流を測定するように配置された二重出力電流センサ１００とを備える。様々な実施形態において、電流センサ１００は、本明細書に記載される動作を実行及び実施するように構成されている。リレー１１５は、高電流短絡によって損傷（例えば、溶断）される可能性が高い１つの例示的な構成要素である。

【0030】

いくつかの実施形態では、電流センサ１００は、実質的に円形の貫通孔を画定し、電流センサ１００は、バスバー１０５の一部が電流センサ１００の貫通孔を通って突出して、電流センサ１００がバスバー１０５を通って流れる電流を検出及び測定することを可能にするように配置されている。

【0031】

様々な実施形態において、火工スイッチ１１０は、通常は閉じており、非常に高い電流短絡（例えば、４０００アンペアを超える）にさらされると、数マイクロ秒以内に爆発的に開く。しかしながら、構成要素を損傷させるのに十分に高いが、火工スイッチ１１０を直接トリガするのに十分に高くない電流を引き起こす短絡の場合、同様に高速の短絡保護を有することが望ましい。したがって、本開示の様々な実施形態の電流センサは、測定された一次電流が、構成要素を損傷させるのに十分に高いが、火工スイッチを直接トリガするのに十分に高くないように予め定められた閾値を超えるときに、火工スイッチを作動させる（すなわち、開く）ための制御信号を提供する。

【0032】

図１に示されるような様々な実施形態において、電流センサ１００は、２つの出力、すなわち、測定された一次電流の指示を電気車両のバッテリ管理システム（ＢＭＳ）に提供する第１の出力１２０と、測定された一次電流が所定の閾値を超えたときに火工スイッチ１１０を作動させる（すなわち、開く）ために火工スイッチ１１０に制御信号を提供する第２の出力１２５とを有する。１つの例示的な実施形態では、閾値電流は２０００アンペアであるが、任意の適切な閾値電流を使用することができる。

【0033】

様々な実施形態において、電流センサは、デジタルバージョン及びアナログバージョンを有し得る。ここで図２を参照すると、本開示の例示的な実施形態による、例示的な二重出力電流センサのデジタルバージョンのブロック図が示されている。図２に示されるように、二重出力電流センサ２００は、電流感知要素２０５と、信号調整要素２１０と、アナログデジタルコントローラ（analog to digital controller、ＡＤＣ）２１５と、処理要素（マイクロコントローラユニットなど）（microcontroller unit、ＭＣＵ）２２０と、トランシーバ２２５と、駆動回路２３０とを備える。電流センサ２００は、２つの出力、すなわち、測定された一次電流の指示を電気車両のＢＭＳに提供する第１の出力チャネル２３５と、測定された一次電流が所定の閾値を超えたときに火工スイッチを作動させる（すなわち、開く）ために火工スイッチに制御信号を提供する第２の出力チャネル２４０とを有する。

【0034】

様々な実施形態では、感知要素２０５は、導体（すなわち、バスバー）に磁気的に結合され、導体を通して流れる電流に応答する大きさを有する磁場信号を生成するように構成された磁場電流センサを含んでもよい。様々な代替実施形態では、感知要素２０５は、導体（すなわち、バスバー）に沿って配置され、導体を通して流れる電流に応答する大きさを有するシャント信号を生成するように構成されたシャントの端部に電気的に結合された第１及び第２の入力端子を有する、シャントインターフェースを含んでもよい。様々な実施形態では、感知要素２０５は、開ループホール効果センサ、閉ループホール効果センサ、フラックスゲートセンサ、又は任意の好適な電流感知要素を含んでもよい。

【0035】

様々な実施形態において、感知要素２０５は、バスバーを流れる一次電流に比例するアナログ電圧を生成する。様々な実施形態において、信号調整要素２１０は、電流感知要素２０５からの電圧を増幅する増幅器を含む。いくつかの実施形態では、信号調整要素は必要とされない。

【0036】

様々な実施形態では、ＡＤＣ２１５は、電流感知要素２０５からのアナログ電圧（存在する場合、信号調整要素２１０によって増幅されていてもよい）を、測定された電流の表現であるデジタル信号に変換する。様々な実施形態において、ＭＣＵ２２０は、ＡＤＣ２１５からデジタル信号を受信し、その信号を所定の記憶された閾値と比較する。様々な実施形態において、ＭＣＵ２２０は、測定された電流の表現をトランシーバ２２５に送信し、トランシーバ２２５は、第１の出力チャネル２３５を介して測定された電流の表現をＢＭＳに出力する。例示的な二重出力電流センサのデジタルバージョンの様々な実施形態では、測定された電流の表現は、測定値のデジタル出力である。

【0037】

様々な実施形態において、ＭＣＵ２２０が、測定された電流が所定の閾値を超えていると決定した場合、ＭＣＵ２２０は、過電流信号（例えば、パルス幅変調（pulse width modulated、ＰＷＭ）信号）を駆動回路２３０に出力する。様々な実施形態において、駆動回路２３０は、ＭＣＵ２２０からの過電流信号を増幅し、増幅された信号を第２の出力チャネル２４０を介して火工スイッチに出力し、それによって火工スイッチを作動させる。例示的な実施形態では、駆動回路機能は、Ｂｏｓｃｈ ＣＧ９１２ ４チャネル火工ヒューズドライバによって提供される。

【0038】

様々な代替実施形態では、火工スイッチを作動させる決定は、電流センサ内（例えば、ＭＣＵ内）で行われず、むしろ、火工スイッチを作動させる決定は、ＢＭＳ内で行われる。様々な代替実施形態では、ＢＭＳが火工スイッチを作動させる決定を行う場合、ＢＭＳは制御コマンドを電流センサに送信し、制御コマンドはトランシーバ２２５を介して電流センサによって受信され、制御信号は第２の出力チャネル２４０を介して電流センサから火工スイッチに送信される。様々な他の代替実施形態では、ＢＭＳが火工スイッチを作動させる決定を行う場合、ＢＭＳは制御コマンドを直接火工スイッチに送信する。

【0039】

ここで図３を参照すると、本開示の例示的な実施形態による、例示的な二重出力電流センサのアナログバージョンのブロック図が示されている。図３に示すように、二重出力電流センサ３００は、電流感知要素３０５と、信号調整要素３１０と、比較回路３１５と、駆動回路３２０とを備える。電流センサ３００は、２つの出力、すなわち、測定された一次電流の指示を電気車両のＢＭＳに提供する第１の出力チャネル３２５と、測定された一次電流が所定の閾値を超えたときに火工スイッチを作動させる（すなわち、開く）ために火工スイッチに制御信号を提供する第２の出力チャネル３３０とを有する。

【0040】

様々な実施形態では、感知要素３０５は、開ループホール効果センサ、閉ループホール効果センサ、フラックスゲートセンサ、又は任意の好適な電流感知要素を含んでもよい。様々な実施形態において、感知要素３０５は、バスバーを流れる一次電流に比例するアナログ電圧を生成する。様々な実施形態において、信号調整要素３１０は、電流感知要素３０５からの電圧を増幅する増幅器を含む。いくつかの実施形態では、信号調整要素は必要とされない。様々な実施形態において、電流感知要素３０５からのアナログ電圧（存在する場合、信号調整要素３１０によって増幅されていてもよい）は、第１の出力チャネル３２５を介してＢＭＳに出力される。例示的な二重出力電流センサのアナログバージョンの様々な実施形態において、測定された電流の表現は、一次電流に比例する。

【0041】

様々な実施形態において、電流感知要素３０５からのアナログ電圧（存在する場合、信号調整要素３１０によって増幅されていてもよい）は、比較回路３１５に提供される。様々な実施形態では、比較回路３１５は、電流感知要素３０５からのアナログ電圧を、一次電流が閾値電流に等しい場合の電流感知要素３０５からのアナログ電圧に等しくなるように選択された基準電圧と比較する。様々な実施形態において、電流感知要素３０５からのアナログ電圧が基準電圧よりも高い場合、比較回路３１５は、正の電圧を駆動回路３２０に出力する。様々な実施形態において、駆動回路３２０は、比較回路３１５からの正の出力電圧を増幅し、増幅された信号を第２の出力チャネル３３０を介して火工スイッチに出力し、それによって火工スイッチを作動させる。

【0042】

本開示の実施形態の二重出力電流センサは、ＭＣＵ（ＭＣＵ２２０など）又は比較回路（比較回路３１５など）から信号を受信し、火工スイッチを作動させるのに必要な所望のレベルまで信号を増幅することができる任意の適切な駆動回路を使用することができる。ここで図４を参照すると、本開示の様々な実施形態による、図２の例示的な二重出力電流センサ又は図３の例示的な二重出力電流センサにおいて使用され得る例示的な駆動回路の回路図が示されている。図４に見られるように、駆動回路４００は、第１の抵抗器４０５、第１のトランジスタ４１５（ＮＰＮ低電力シリコンプレーナエピタキシャルトランジスタなど）、第２の抵抗器４２０、第２のトランジスタ４２５（ＮＰＮバイポーラ接合トランジスタなど）、ダイオード４３０、及びリレー４３５を備える。

【0043】

第１の抵抗器４０５の一端は、（例えば、ＭＣＵ２２０又は比較回路３１５から）（入力電圧（Ｖｉｎ）を引き起こす）入力信号４１０を受信するために駆動回路４００の入力に接続され、他端は、第１のトランジスタ４１５のベースに接続される。第１のトランジスタ４１５のエミッタは、第２の抵抗器４２０の一端及び第２のトランジスタ４２５のベースに接続されている。第２の抵抗器４２０の他端及び第２のトランジスタ４２５のエミッタは接地に接続されている。第１のトランジスタ４１５及び第２のトランジスタ４２５のコレクタは、ダイオード４３０のアノード及びリレー４３５の一端に接続されている。ダイオード４３０のカソード及びリレー４３５の他端は電源電圧（Ｖｃｃ）に接続されている。リレー４３５は、火工スイッチ４４０に接続され、火工スイッチの作動を駆動する。動作中、駆動回路４００が、過電流が検出されたことを示す正の入力信号４１０を（例えば、ＭＣＵ２２０又は比較回路３１５から）受信すると、入力信号は増幅され、リレー４３５を作動させ、リレーは、火工スイッチ４４０を作動させる。

【0044】

本開示の実施形態の二重出力電流センサは、電流感知要素（電流感知要素３０５など）からアナログ電圧を受信し、そのアナログ電圧を、一次電流が閾値電流に等しい場合の電流感知要素からのアナログ電圧に等しい基準電圧と比較し、電流感知要素からのアナログ電圧が基準電圧よりも高い場合、正電圧を駆動回路（駆動回路３２０など）に出力することができる任意の適切な比較回路を使用することができる。ここで図５を参照すると、本開示の様々な実施形態による、図３の例示的な二重出力電流センサにおいて使用され得る例示的な比較回路の回路図が示されている。図５に見られるように、比較回路５００は、電源電圧（Ｖｃｃ）と接地との間に直列に接続された第１の抵抗器５０５及び第２の抵抗器５１０と、オペアンプ５１５とを備える。オペアンプ５１５の負入力端子は、第１の抵抗器５０５と第２の抵抗器５１０との間に接続され、オペアンプ５１５の正入力端子は、電流感知要素からのアナログ電圧（Ｖｉｎ）に接続される。オペアンプ５１５は、正の電源電圧（Ｖｃｃ）及び負の電源電圧（Ｖ_ＥＥ）に接続される。オペアンプ５１５の出力はＶｏｕｔである。様々な実施形態では、第１の抵抗器５０５の値及び第２の抵抗器５１０の値は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦが、一次電流が所定の閾値電流に等しい場合の電流感知要素からのアナログ電圧に等しくなるように選択される。動作中、電流感知要素からのアナログ電圧（Ｖｉｎ）が所定の閾値電流よりも大きいとき、オペアンプ５１５の出力（Ｖｏｕｔ）は正である。様々な実施形態において、この正の出力は、駆動回路によって増幅され、火工スイッチを作動させる。

【0045】

構成要素は、機能的制限に関して記載されているが、特定の実施態様の少なくとも一部は、特定のコンピューティングハードウェアの使用を必然的に含むことを理解されたい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の特定の構成要素は、同様の又は共通のハードウェアを含むことも理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、２セットの回路は両方とも同じプロセッサ、メモリ、回路などの使用を活用して関連する機能を実行するため、各セットの回路に重複するハードウェアは不要である。

【0046】

ＭＣＵ２２０は、多数の異なる方法で具現化され得る。様々な実施形態において、「プロセッサ」又は「処理回路」という用語の使用は、単一コアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、電流センサ１００内部の複数のプロセッサ、及び／又は電流センサ１００外部の１つ以上のリモート若しくは「クラウド」プロセッサを含むものと理解されるべきである。いくつかの例示的な実施形態では、ＭＣＵ２２０は、独立して実行するように構成された１つ以上の処理デバイスを含み得る。追加的に又は代替的に、ＭＣＵ２２０は、動作、命令、パイプライン、及び／又はマルチスレッドの独立した実行を可能にするためにバスを介してタンデム型に構成された１つ以上のプロセッサを含んでもよい。

【0047】

例示的な一実施形態では、ＭＣＵ２２０は、メモリ回路（図示せず）に記憶された命令を実行するか、又は他の方法でプロセッサにアクセス可能な命令を実行するように構成されてもよい。代替的に、又は追加的に、ＭＣＵ２２０は、ハードコードされた機能を実行するように構成されてもよい。したがって、ハードウェア方法若しくはソフトウェア方法によって構成されるか、又はそれらの組み合わせによって構成されるかにかかわらず、ＭＣＵ２２０は、それに応じて構成されている間、本開示の実施形態による動作を実施することができる（例えば、回路内で物理的に具現化された）エンティティを表してもよい。代替的又は追加的に、ＭＣＵ２２０は、ソフトウェア命令のエグゼキュータとして具現化されてもよく、命令は、そのような命令が実行されるときに、本明細書で説明される１つ以上の動作において具現化される様々なアルゴリズムを実行するようにＭＣＵ２２０を具体的に構成してもよい。いくつかの実施形態では、ＭＣＵ２２０は、本明細書で説明される１つ以上の動作を実行するハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はそれらの組み合わせを含む。

【0048】

いくつかの実施形態では、回路のセットのうちの２つ以上が組み合わせ可能である。代替的に又は追加的に、回路のセットのうちの１つ以上は、別の回路に関連付けられているものとして本明細書で説明される動作及び／又は機能の一部又は全部を実行する。いくつかの実施形態では、回路のセットのうちの２つ以上が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はそれらの組み合わせにおいて具現化される単一のモジュールに組み合わせられる。

【0049】

上記の説明は例示的な電流センサ１００を提供しているが、本開示の範囲は上記の説明に限定されないことに留意されたい。いくつかの例では、本開示による例示的な電流センサ１００は、他の形態であってもよい。いくつかの例では、例示的な電流センサ１００は、１つ以上の追加の及び／又は代替の要素を備えてもよく、かつ／あるいは図２及び３に示されるものとは異なるように構造化されてもよい。

【0050】

ここで、本開示の様々な実施形態による例示的なステップ、プロセス、手順、及び／又は動作を示すフローチャートを提供する図６を参照する。例えば、図６に示すような方法を含む、本明細書に記載の様々な方法は、様々な技術的利益及び改善を提供することができる。

【0051】

ここで図６を参照すると、例示的な方法６００が示されている。いくつかの実施形態では、例示的な方法は、二重出力電流センサを使用して短絡保護を提供するための方法を含む。ステップ／動作６０５において、二重出力電流センサ（図２に関連して上述した二重出力電流センサ２００又は図３に関連して上述した二重出力電流センサ３００などであるが、これらに限定されない）は、電気バスバー上の一次電流を検出する。

【0052】

ステップ／動作６１０において、二重出力電流センサ（図２に関連して上述した二重出力電流センサ２００又は図３に関連して上述した二重出力電流センサ３００などであるが、これらに限定されない）は、検出された電流の指示を、第１の出力チャネルを介してバッテリ管理システムに出力する。

【0053】

ステップ／動作６１５において、二重出力電流センサ（図２に関連して上述した二重出力電流センサ２００又は図３に関連して上述した二重出力電流センサ３００などであるが、これらに限定されない）は、検出された電流が所定の閾値電流を超えているかどうかを決定する。

【0054】

ステップ／動作６１５において、検出された電流が所定の閾値電流を超えないと決定された場合、方法６００は、ステップ／動作６０５に戻り、バスバー上の一次電流を監視し続ける。ステップ／動作６１５において、検出された電流が所定の閾値電流を超えていると決定された場合、方法６００はステップ／動作６２５に進む。

【0055】

ステップ／動作６２５において、二重出力電流センサ（図２に関連して上述した二重出力電流センサ２００又は図３に関連して上述した二重出力電流センサ３００などであるが、これらに限定されない）は、過電流エラーを第１の出力チャネルを介してバッテリ管理システムに出力し、制御信号を第２の出力チャネルを介して火工スイッチに出力して、火工スイッチを作動させる。様々な代替実施形態では、火工スイッチを作動させる決定はＢＭＳ内で行われ、ＢＭＳが火工スイッチを作動させる決定を行う場合、ＢＭＳは制御コマンドを電流センサに送信し、電流センサはＢＭＳから制御コマンドを受信する（図２に関連して上述した二重出力電流センサ２００のトランシーバ２２５を介してなどであるが、これに限定されない）。ステップ／動作６２５のこの部分は、それが任意選択であることを示すために括弧内にある。

【0056】

いくつかの実施形態において、方法６００は、過電流が検出され、火工スイッチが作動されるまで、ステップ／動作６０５～６２０を繰り返す。

【0057】

本明細書に記載の動作及びプロセスは、指定された機能を実行するための手段の組み合わせ及び指定された機能を実行するための動作の組み合わせをサポートする。１つ以上の動作、及び動作の組み合わせは、指定された機能を実行する専用のハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用のハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせによって実施され得ることが理解されよう。

【0058】

いくつかの例示的な実施形態では、本明細書の動作のうちの特定の動作は、以下で説明するように修正され得るか、又は更に拡張され得る。更に、いくつかの実施形態では、追加の任意選択の動作も含まれ得る。本明細書に記載の修正、任意選択的な追加、又は拡張のそれぞれは、単独で、又は本明細書に記載の特徴のうちの任意の他の特徴と組み合わせてのいずれかで、本明細書の動作とともに含まれ得ることを理解されたい。

【0059】

前述の方法及びプロセスの説明は、単に用例として提供されており、様々な実施形態のステップが提示された順序で実行されなければならないことを要求又は示唆することを意図するものではない。当業者には理解されるように、前述の実施形態におけるステップの順序は、任意の順序で実行され得る。「その後、」、「次いで、」、「次に、」などの単語及び類似の単語は、ステップの順序を限定することを意図しない。これらの単語は、単に、方法の説明を通して読者を導くために使用される。更に、例えば冠詞「ａ、」、「ａn」、又は「ｔｈｅ」を使用する単数形での請求項要素へのいかなる言及も、要素を単数形に限定するものとして解釈されるべきではなく、場合によっては、複数形で解釈されてもよい。

【0060】

本明細書に開示される原理による様々な実施形態が示され、上述されてきたが、その修正は、本開示の教示から逸脱することなく、当業者によって行われ得る。本明細書に説明される実施形態は、単に代表的なものであり、限定することを意図するものではない。多くの変形、組み合わせ及び修正が可能であり、本開示の範囲内にある。実施形態の特徴を組み合わせる、統合する及び／又は省略することに由来する代替的な実施形態もまた、本開示の範囲内にある。したがって、保護の範囲は、上記の説明によって限定されるものではなく、以下に続く特許請求の範囲によって定義され、その範囲は、特許請求の範囲の主題の全ての均等物を含む。特許請求の範囲の各々及び全ては、更なる開示として本明細書に組み込まれ、特許請求の範囲は、本開示の実施形態である。更に、上記の任意の利点及び特徴は、特定の実施形態に関連し得るが、かかる発行された特許請求の範囲の適用を、上記の利点のいずれか若しくは全てを達成するか又は上記の特徴のいずれか若しくは全てを有する、プロセス及び構造に限定するものではない。

【0061】

加えて、本明細書で使用されるセクションの見出しは、連邦規則集第３７編第１．７７条に基づく提案と一致するために、又はさもなければ構成上の暗示を与えるために提供される。これらの見出しは、本開示から発行され得る任意の特許請求の範囲に記載された開示を限定するものではなく、又は特徴付けるものではない。例えば、「背景技術」における技術の記載は、特定の技術が本開示における任意の開示に対する先行技術であることを認めるものとして解釈されるべきではない。「要約」もまた、発行される特許請求の範囲に記載される開示の限定的な特徴とみなされるべきではない。更に、単数形の「開示」又は「実施形態」に対する本開示のいずれの言及も、本開示において新規性が一点しかないことを主張するために使用されるべきではない。本開示の複数の実施形態は、本開示から発行される複数の請求項の制限に従って記載され得、そのような請求項は、したがって、本開示及びそれによって保護されるそれらの均等物を定義する。全ての場合において、特許請求の範囲は、本開示に照らして独自の真価に基づいて考察されるべきであるが、本明細書に記載される見出しによって制約されるべきではない。

【0062】

また、個々に又は別個として様々な実施形態について記載及び例示されるシステム、サブシステム、装置、技術及び方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技術又は方法と組み合わされ得るか、又は統合され得る。互いに結合される若しくは通信するように示されるか若しくは説明される他のデバイス又は構成要素は、電気的、機械的又は他の方法であろうと、いくつかの中間デバイス又は構成要素を介して、間接的に結合され得る。変更、置換及び改変の他の実施例は、当業者によって確認可能であり、本明細書に開示される範囲から逸脱することなく行うことができる。

【0063】

本明細書に記載の本開示の多くの修正及び他の実施形態は、前述の説明及び関連する図に提示される教示の利益を有する、これらの本実施形態に関係がある当業者に着想されるであろう。図は、本明細書に記載される装置及びシステムの特定の構成要素のみを示すが、様々な他の構成要素が本明細書に開示される構成要素及び構造と併せて使用され得る。したがって、本開示は、開示される特定の実施形態に限定されるものではないこと、並びに修正及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることを理解されたい。例えば、様々な要素又は構成要素は、別のシステムにおいて組み合わされてもよく、再配置されてもよく、若しくは統合されてもよく、又は特定の特徴は、省略されてもよく、若しくは実装されなくてもよい。更に、上述された任意の方法におけるステップは、必ずしも添付の図面に描写される順序で行われる必要はなく、場合によっては、描写されるステップのうちの１つ以上が実質的に同時に行われ得るか、又は追加のステップを伴い得る。特定の用語が本明細書で用いられているが、これらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】