专利名称：电感性负载的电流检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用发电机的控制装置，特别涉及检测流过车用发电机的励磁线圈(电感性负载)的电流的“电感性负载的电流检测装置”。
背景技术：
图11是表示例如专利文献I (日本专利特许第4017637号公报)所示的车用发电机的控制装置的结构的图。
图11所示的车用发电机的控制装置由三相的电枢绕组I、将该电枢绕组I的交流输出电压整流成直流的整流器2、构成励磁电路的励磁线圈(电感性的负载)3、以及稳压器4构成，其中对励磁线圈(电感性的负载)3提供来自该整流器2的直流输出电压。然后，将被该稳压器4调整为一定的值的直流输出电压提供给各种电负载5，并对电池6进行充电。稳压器4的晶体管7与励磁线圈3进行串联连接，具有作为利用其导通/截止动作来控制流过励磁线圈3的励磁电流的开关元件的功能。在该晶体管7截止时，为了使励磁线圈3的电流形成环流，将励磁线圈3与ニ极管8进行并联连接。此外，晶体管7与检测电阻9进行串联连接，检测电阻9具有作为检测励磁电路的电流的励磁电流检测单元的功能。这样，在现有的车用发电机的控制装置中，采用电感性负载的电流检测装置，所述电感性负载的电流检测装置包括电感性负载(励磁线圈3);开关元件(晶体管7)，该开关元件与该电感性负载进行串联连接，对电感性负载的电流进行导通/截止控制；环流ニ极管(ニ极管8)，该环流ニ极管与电感性负载进行并联连接，在开关元件截止时，使电感性负载的电流形成环流；以及检测电阻7，该检测电阻7与开关元件进行串联连接，具有作为检测电感性负载的电流的励磁电流检测单元的功能。专利文献I :日本专利特许第40017637号公报
发明内容
车用发电机的控制装置对由励磁电流检测单元所检测出的电流值进行校正，井利用校正后的励磁电流，来对车用发电机进行各种控制。然而，在如上所述的现有的车用发电机的控制装置中，在开关元件(晶体管)的DUTY( S卩，导通时间与开关周期的比率)较小的情况下，例如在读入流经电感性负载(励磁线圈)的电流的电流值的采样时刻期间，开关元件的导通时间结束，在像这样的“极短脉沖”中，即使读入到由励磁电流检测单元所检测出的电流值，也将所读入到的电流值设为O。因而，在使开关元件导通的脉冲期间较小的情况下，无法获取(检测出)流经电感性负载的电流的正确的电流值，无法对所检测出的电流值适当地进行校正。本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种“电感性负载的电流检测装置”，对于该“电感性负载的电流检测装置”，即使使控制流经电感性负载(励磁线圈)的电流用的开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY是像开关元件的导通时间非常短的极短脉冲那样的DUTY，也能正确地检测出电感性负载电流值。本发明所涉及的电感性负载的电流检测装置包括电感性负载；开关元件，该开关元件与所述电感性负载进行串联连接，利用导通/截止动作来控制流经所述电感性负载的电流；环流ニ极管，该环流ニ极管与所述电感性负载进行并联连接，在所述开关元件截止时，使电感性负载的电流形成环流；电流检测单元，该电流检测单元以规定的采样周期对流过所述开关元件的电流进行采样和检测；以及电流校正単元，该电流校正单元对由所述电流检测单元所检测出的电流值进行校正，所述电流校正単元根据使所述开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。
另外，本发明所涉及的电感性负载的电流检测装置包括电感性负载；开关元件，该开关元件与所述电感性负载进行串联连接，利用导通/截止动作来控制流经所述电感性负载的电流；环流ニ极管，该环流ニ极管与所述电感性负载进行并联连接，在所述开关元件截止时，使所述电感性负载的电流形成环流；电流检测单元，该电流检测单元以规定的采样周期对流过所述环流ニ极管的环流电流进行采样和检測；以及电流校正単元，该电流校正单元对由所述电流检测单元所检测出的电流值进行校正，所述电流校正単元根据使所述开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。根据本发明，由于根据使开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY( S卩，导通时间与开关周期的比率)，来对由电流检测单元所检测出的电流值进行校正，因此，即使使得进行导通/截止动作的脉冲的DUTY是像导通时间较短的极短脉冲那样的DUTY，也能正确地检测出电感性负载电流值。
图I是表示实施方式I所涉及的电感性负载的电流检测装置的结构的图。图2是表示HIGH侧型(HIGH side type)的主要部分的结构的图。图3与实施方式I有夫，是用于对电流检测单元的采样周期相对于开关指令的导通时间足够短的情况下的动作进行说明的波形图。图4与实施方式I有夫，是用于对不利用电流校正单元来校正流经电感性负载的电流值的情况下的动作进行说明的波形图。图5与实施方式I有关，是用于对利用电流校正単元校正了电感性负载电流检测值的情况下的动作进行说明的波形图。图6是表示实施方式2所涉及的电感性负载的电流检测装置的结构的图。图7是表示LOW侧型(LOW side type)的主要部分的结构的图。图8与实施方式2有夫，是用于对电流检测单元的采样周期相对于开关指令的导通时间足够短的情况下的动作进行说明的波形图。图9与实施方式2有关，是用于对不利用电流校正单元来校正流经电感性负载的电流值的情况下的动作进行说明的波形图。
图10与实施方式2有夫，是用于对利用电流校正単元校正了电感性负载电流检测值的情况下的动作进行说明的波形图。图11是表示现有的车用发电机的控制装置的结构的图。标号说明100 电感性负载101 开关元件
IOla 使开关元件导通/截止的脉冲102 环流ニ极管103 电流检测单元103a 感测部103b 接 ロ 部104 电流校正单元
具体实施例方式下面，基于附图，对本发明的一个实施方式例进行说明。此外，在各图之间，相同的标号表示相同或者相当的部分。实施方式I.图I是表示本发明的实施方式I所涉及的“电感性负载的电流检测装置”的简要结构的图。在图I中，标号100例如是励磁线圈等电感性负载，对该电感性负载提供车用发电机的直流输出电压，标号101是与电感性负载100相串联配置的、利用导通/截止动作对流过电感性负载100的电流进行控制的开关元件，标号IOla是使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲，标号102是与电感性负载100相并联配置的环流ニ极管(也称为续流ニ极管)。另外，标号103是检测流过开关元件101的电流(即，流经电感性负载100的电感性负载电流)的电流检测单元，标号104是对该电流检测单元103所检测出的“流过开关元件101的电流的值‘Itemp’”进行校正的电流校正単元。此外，电流检测单元103由检测流经开关元件101的电流的感测部(例如分流电阻、霍尔元件等)103a、以及为了将感测部103a的输出向电流校正単元104输入而适当将其进行转换的接ロ部103b构成。电流检测单元103以比开关元件101的开关周期要小的规定的采样周期对流经开关元件101的电流(即，在开关元件101导通时流过电感性负载100的电流)进行采样，以获取(检测出)流经开关元件101的电流。此外，图I示出了将电感性负载100配置于电源侧、将开关元件101配置于GND侧(即，接地侧)的所谓“LOW侧型”，但该部分也可以如图2所示，是将开关元件101配置于电源侧、将电感性负载配置于GND侧的所谓“HIGH侧型”。另外，由于可以将用于检测流过开关元件101的电流的电流检测单元103配置于能检测只流经开关元件101的电流的任何位置，因此，也可以将电流检测单元103配置于开关元件101的上游侧(即，电源侧)。
如图I所示，将作为电流检测单元103的输出的检测电流(即，电感性负载电流的检测值)“Itemp”、作为开关元件101的导通时间指令(即，使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲IOla的导通脉冲)的“duty”、以及电流校正单元104的上次校正后的电流值“ Ifb ”输入电流校正单元104。此外，如前所述，所谓“DUTY”，是指使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲IOla的“导通时间与开关周期的比率”，但在以下的说明中，在标记为“duty”的情况下，是开关元件101的导通时间指令(即，使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲IOla的导通脉冲)的意思。图3是表示用于对电流检测单元103的采样周期相对于开关指令的导通时间足够短的“一般情況”的动作进行说明的各部分的波形的图。图3(a)表示作为发送给开关元件101的导通/截止指令的开关指令“duty”，图 3 (b)表示实际流过电感性负载100的电感性负载电流(实际值)，图3 (c)表示由电流检测单元103所检测出的电感性负载电流的检测值“Itemp”。此外，由于电流检测单元103只能检测出开关元件101通电时的电流，因此，电感性负载电流的检测值“Itemp”成为如图3(c)所示那样的波形。另外，图3(d)表示将图3(c)所示的电感性负载电流的检测值“Itemp”在开关周期之间进行峰值保持的峰值保持值。在开关周期内，以规定的采样周期对流过开关元件101的电流进行采样，从而能获得图3(c)所示的电感性负载电流的检测值的波形。另外，利用电流校正单元104内的未图示的峰值保持单元来保持由电流检测单元103所检测出的电感性负载电流的检测值“Itemp”的峰值。另外，在电流检测单元103的采样周期相对于开关指令的导通时间足够短的情况下，成为如图3那样的波形，但在相反的关系成立吋，则不成为如图3那样。作为极端的例子，图4示出了在开关周期之间、在使开关指令的导通时间从采样周期以上变为0的情况下(即，在使开关指令的导通时间变为0的情况下)的各部分的波形。图4是表示用于对不用电流校正单元104来校正电流检测单元103所检测出的“流经电感性负载的电流值”的情况下的动作进行说明的各部分的波形的图。图4(a)表示将开关指令的导通时间设为0的情況。即，表示开关指令的导通脉冲中途消失、开关元件101完全截止的情況。此外，开关指令的导通时间根据发电机的输出要求而变化。图4(a)表示作为发送给开关元件101的导通/截止指令的开关指令“duty”，图4(b)表示实际流过电感性负载100的电感性负载电流(实际值)，图4(c)表示由电流检测単元103所检测出的电感性负载电流(检测值)“Itemp”。此外，由于电流检测单元103只能检测出开关元件101通电时的电流，因此，电感性负载电流的检测值“Itemp”成为如图4(c)所示那样的波形。S卩，若使开关元件进行导通/截止动作的开关指令的导通脉冲消失，则电感性负载电流的检测值“Itemp”变为O。另外，图4(d)表示将图4(c)所示的电感性负载电流的检测值“Itemp”在开关周期之间进行峰值保持的峰值保持值如图4(c)所示，由于电感性负载电流的检测值“Itemp”中途消失(S卩，变为0)，因此，与之相对应，峰值保持值也中途变为O。如图4所示，在开关指令为0吋，由于没有电流流过开关元件101，因此，电感性负载电流的检测值“Itemp”成为O。因此，在开关指令消失以后，峰值保持值也变为O。然而，如图4(b)所示，由于流过电感性负载100的实际的电感性负载电流根据时间常数而下降，因此，在根据时间常数来決定的一定区间内，会获取到电感性负载电流的不正确的值(不正确的峰值保持值)。S卩，如图4(d)所示的峰值保持值的波形成为与图4(b)所示的电感性负载电流的实际值的变化波形不同的不正确的波形。在不仅对自己的控制装置告知该电流值、而且还使用串行通信等对其他控制装置告知该电流值的结构中，由于其他控制装置也会对所获取的不正确的值进行识别，因此，该不正确的峰值保持值的波形会导致整个系统(例如，发动机控制系统)的可靠性下降。在本实施方式中，为了克服这样的问题，利用电流校正单元104来对电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”进行校正，以期待获得电感性负载电流的正确的电流值“ Iact ”。S卩，根据上次的开关周期内所获取的电流值“Ifb”、开关周期“ Tsw” [S]、以及时间常数“ \ ” [A/s]，如下式(I)所示，来计算出校正后的电流值“Iact”。此外，由于将时间常数“入”的単位设为[A/s](每单位时间所流过的电流)，从而与一般的时间常数的単位[s]不同，因此，需要引起注意。Iact = Ifb —(入 XTsw) [A]......式(I)这里，时间常数“ \ ” [A/s]可以是预先设定的值，也可以在开关截止期间之间逐次计算。若像这样进行计算，则各部分的波形如图5所示。图5表示利用本实施方式的电流校正单元104来对电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”进行校正的情况。图5(a) 图5(c)表示与前述的图4(a) 图4(c)相同的波形。S卩，图5(a)表示作为发送给开关元件101的导通/截止指令的开关指令“duty”，表示开关指令的导通脉冲中途消失、开关元件101完全截止的情況。此外，开关指令的导通时间根据发电机的输出要求而变化。图5 (b)表示实际流过电感性负载100的电感性负载电流(实际值)，图5 (C)表示由电流检测单元103所检测出的电感性负载电流(检测值)“Itemp”。由于电流检测单元103只能检测出开关元件101通电时的电流，因此，电感性负载电流的检测值“Itemp”成为如图5(c)所示那样的波形。即，与图4(c)相同，若使开关元件进行导通/截止动作的开关指令的导通脉冲消失，则电感性负载电流的检测值“Itemp”变为O。另外，图5(d)表示将图5(c)所示的电感性负载电流的检测值“Itemp”在开关周期之间进行峰值保持的峰值保持值的波形，该图5(d)的峰值保持值的变化波形(阶梯状的变化波形)在duty为规定值以下时，为执行前述的式(I)的计算而得的结果“Iact”，与图5(b)所示的“实际流过电感性负载100的电感性负载电流的实际值”的变化波形相对应。此外，图5(d)的虚线是为了进行比较而转印图5(b)所示的“实际流过电感性负载的电感性负载电流(实际值)”的变化波形所得的虚线。本实施方式中的电流校正单元104使用图5(d)所示的峰值保持值的波形来对电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”进行校正。S卩，电流校正単元104利用峰值保持值的变化波形，根据使开关元件101进行导通/截止的脉冲的DUTY，来改变电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”的校正率。如以上所说明的那样，本实施方式的电感性负载的电流检测装置包括电感性负载100 ;开关元件101，该开关元件101与电感性负载100进行串联连接，利用导通/截止动作来控制流经所述电感性负载的电流；环流ニ极管102，该环流ニ极管102与电感性负载
100进行并联连接，在开关元件截止时，使电感性负载的电流形成环流；电流检测单元103， 该电流检测单元103以规定的采样周期对流过开关元件101的电流进行采样和检测；以及电流校正单元104，该电流校正单元104对由电流检测单元103所检测出的电流值进行校正，电流校正単元104根据使开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。因而，根据本实施方式，即使使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲101a(即，开关指令)的DUTY是像导通时间较短的极短脉冲那样的DUTY，也能检测出正确的电感性负载电流值。另外，在本实施方式中，电流检测单元103采用能只检测出开关元件101通电时的电流的结构，电流校正单元103在发送给开关元件101的导通DUTY(导通时间)为规定的“第一设定值”以下时进行校正。由于电流检测单元103只检测开关元件101通电时的电流，因此，无需测定环流ニ极管102侧的电流，能实现廉价且简单的结构。另外，作为开关元件101，可以采用电流敏感功率MOS场效应管(senseFET)等带感测功能的元件。此外，在图I的结构中，能获取以GND(接地)为基准的数据，无需差动输入。另外，在上次的开关周期内有任意的电流流过的状态下，在发送给开关元件101的DUTY突然全截止的情况下(即，在要使流过电感性负载100的电流变为0的情况下)，由于在本次的开关周期内无法检测出电流，因此，电流检测单元中的电流值变为O。然而，由于实际上是电感性负载，因此，根据某个时间常数而电流下降，因而，电流值并不为O。为了消除该偏差，电流检测单元103在发送给开关元件101的导通DUTY(导通时间)为规定的“第一设定值”以下时进行校正。这里，电流校正単元104也可以在开关元件101的截止时间为规定的“第三设定值(=开关周期一第一设定值)”以上时进行校正。另外，在本实施方式中，电流校正单元104在使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲的导通DUTY( S卩，开关元件101的导通时间)为电流检测单元103的采样周期以下、即第一设定值以下时进行校正。在开关元件101的导通时间为电流检测单元103的采样周期以下的情况下，有可能无法可靠地获取流经开关元件101的电流的电流值。
然而，将第一设定值设为电流检测单元103的采样周期以下，对电流检测单元103所检测出的流经开关元件101的电流进行校正，从而能检测出流经电感性负载100的电流。另外，在本实施方式中，在开关元件101的每个开关周期中都进行由电流校正单元104所进行的校正，从上次的开关周期中所计算出的电流值“Ifb”减去相当于开关周期的、电感性负载的时间常数的值“、”，以计算出本次被校正的校正值。即，基于之前所给出的式(I)，来计算本次由电流校正单元104进行了校正的电感性负载电流的校正值“ Iact”。此外，也可以在使开关元件101进行导 通/截止动作的脉冲IOla的导通DUTY为第一设定值以上时，在使开关元件101导通的期间内，计算出电感性负载的时间常数。在这种情况下，由于能实时地计算时间常数，因此，不容易受到温度等的影响。因而，无需用于存储所计算出的时间常数的存储装置。另外，无需使每台发电机(产品)都具有设定值，通用性较好。实施方式2.图6是表示本发明的实施方式2所涉及的“电感性负载的电流检测装置”的简要结构的图。与前述的实施方式I的“电感性负载的电流检测装置”的结构相比，将电流检测单元103配置于环流ニ极管102的GND侧(接地侧)，使得不对流经开关元件101的电流进行检测，而对流经环流ニ极管(续流ニ极管)102的电流进行检测。此外，在图6中，采用将开关元件101配置于电源侧、将电感性负载100配置于GND侧(接地侧)的“ HIGH侧型”。由于其他结构与图I所示的实施方式I相同，因此，省略说明。此外，当然，如图7所示，也可以采用将电感性负载100配置于电源侧、将开关元件101配置于GND侧的“LOW侧型”。此外，在图6中，将电流检测单元103插入环流ニ极管102的下游侧，但由于只要能检测出流过环流ニ极管102的电流即可，因此，也可以将电流检测单元103配置于环流ニ极管102的上游侧。另外，流过环流ニ极管102的电流是在开关元件101截止的期间内使流过电感性负载100的电流形成环流而得的电流。因而，本实施方式中的电流检测单元103对流过环流ニ极管102的电流(S卩，开关元件101截止时流过电感性负载100的电流)进行检测。如图6或图7所示，电流检测单元103由分流电阻、霍尔元件等感测部103a、以及适当将其输出进行转换的接ロ部103b构成。在图6所示的结构中，配置电流检测单元103，使得对流过环流ニ极管102的电流进行检测，但如前所述，流过环流ニ极管102的电流与开关元件101截止时流过电感性负载100的电流等效。如图6所示，将作为电流检测单元103的输出的检测电流(即，“流过环流ニ极管102的电流”的检测值)“Itemp”、作为开关元件101的导通时间指令(即，使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲IOla的导通脉冲)的“duty”、以及电流校正单元104的上次校正后的电流值“Ifb”输入电流校正单元104。
图8是表示用于对电流检测单元103的采样周期相对于开关指令的截止时间足够短的“一般情況”的动作进行说明的各部分的波形的图。图8(a)表示作为发送给开关元件101的导通/截止指令的开关指令“ duty”，图8 (b)表示实际流过电感性负载100的电感性负载电流的实际值，图8 (c)表示由电流检测单元103所检测出的电感性负载电流的检测值“Itemp”。这里，由于电流检测单元103只能检测出流过环流ニ极管102的电流，因此，与流过环流ニ极管102的电流等效的电感性负载电流的检测值“Itemp”的波形成为如图8(c)所示的波形。此外，电流检测单元103在开关元件101截止期间检测沿环流ニ极管102进行环流的电流。
因而，电流检测单元103只在开关元件101截止的期间内检测流过电感性负载100的电流。接着，图8(d)表示将图8(c)所示的电感性负载电流的检测值“Itemp”在开关周期之间进行峰值保持的峰值保持值。利用电流校正单元104内的未图示的峰值保持单元来保持电感性负载电流的检测值“Itemp”的峰值。在电流检测单元103的采样周期相对于开关指令的截止时间足够短的情况下，成为如图8那样的波形，但在相反的关系成立吋，则不成为如图8那样。作为极端的例子，图9示出了在开关周期中、在开关指令的截止时间从采样周期以上变为0的情况下(即，在开关指令全导通的情况下)的波形。图9是表示用于对不用电流校正单元104来校正电流检测单元103所检测出的流经环流ニ极管102的电流值(实质上是流经电感性负载100的电流值)的情况下的动作进行说明的各部分的波形的图。图9(a)表示作为发送给开关元件101的导通/截止指令的开关指令“duty”，表示将开关指令的截止时间设为0的情況。S卩，图9(a)表示开关指令的截止脉冲中途消失、在整个开关周期中都全导通(完全导通)的情況。此外，开关指令的导通时间或截止时间根据发电机的输出要求而变化。另外，图9(b)表示实际流过电感性负载100的电感性负载电流的实际值，图9(c)表示由电流检测单元103所检测出的流经环流ニ极管102的电流的检测值。如图9所示，当开关指令的“duty”为100(8卩，截止时间为0)时，环流ニ极管102中没有电流流过，电感性负载电流的检测值“Itemp”变为O。因此，开关周期之间的峰值保持值也变为O。然而，由于流过电感性负载100的实际的电感性负载电流根据时间常数而上升，因此，在根据时间常数来決定的一定的区间内，会获取到电感性负载电流的不正确的值(不正确的峰值保持值)。S卩，如图9(d)所示的峰值保持值的波形成为与图9(b)所示的电感性负载电流的实际值不同的不正确的波形。在不仅对自己的控制装置告知该电流值、而且还使用串行通信等对其他控制装置告知该电流值的结构中，由于其他控制装置也会对所获取的不正确的值进行识别，因此，该不正确的峰值保持值的波形会导致整个系统(例如，发动机控制系统)的可靠性下降。在本实施方式中，为了克服这样的问题，利用电流校正単元104对由电流检测单元103所检测出的流经环流ニ极管102的电流的检测值(实质上是电感性负载电流的检测值“Itemp”)进行校正，以期待获得正确的电感性负载电流的电流值“Iact”。S卩，根据上次的开关周期内所获取的电流值“Ifb”、开关周期“ Tsw” [S]、以及时间常数“入” [A/s]，基于下式(2)，来计算出校正后的电流值“Iact”。这里，由于将时间常数“入”的単位设为[A/s]，从而与一般的时间常数[s]不同，因此，需要引起注意。
Iact = Ifb + (入 X Tsw) [A]......式(2)这里，时间常数“ X ” [A/s]可以是预先设定的值，也可以在截止期间之间逐次计算。这样，若基于式(2)来计算校正后的电流值“Iact”，则各部分的波形与图10相同。图10表示利用本实施方式的电流校正单元104来对电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”进行校正的情况。图10(a) 图10(c)表示与前述的图9(a) 图9(c)相同的波形。S卩，图10(a)表示作为发送给开关元件101的导通/截止指令的开关指令“duty”，图10(b)表示实际流过电感性负载100的电感性负载电流的实际值，图10(c)表示由电流检测单元103所检测出的电感性负载电流的检测值“Itemp”。另外，图10(d)表示将图10(c)所示的电感性负载电流的检测值“Itemp”在开关周期之间进行峰值保持的峰值保持值的波形，该图10(d)的峰值保持值的变化波形(阶梯状的变化波形)为执行前述的式(2)的计算而得的结果“Iact”，与图10(b)所示的“实际流过电感性负载100的电感性负载电流的实际值”的变化波形相对应。此外，图10(d)的虚线是为了进行比较而转印图10(b)所示的“实际流过电感性负载的电感性负载电流(实际值)”的变化波形所得的虚线。本实施方式中的电流校正单元104使用图10(d)所示的峰值保持值的波形来对电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”进行校正。S卩，电流校正単元104利用峰值保持值的变化波形，根据使开关元件101进行导通/截止的脉冲的DUTY，来改变电流检测单元103所检测出的电感性负载电流“Itemp”的校正率。如以上所说明的那样，本实施方式的电感性负载的电流检测装置包括电感性负载100 ;开关元件101，该开关元件101与电感性负载100进行串联连接，利用导通/截止动作来控制流经所述电感性负载的电流；环流ニ极管102，该环流ニ极管102与电感性负载100进行并联连接，在开关元件截止时，使电感性负载100的电流形成环流；电流检测单元103，该电流检测单元103以规定的采样周期对流过环流ニ极管102的环流电流进行采样和检测；以及电流校正单元104，该电流校正单元104对由电流检测单元103所检测出的电流值进行校正，电流校正単元104根据使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。如前所述，在本实施方式中，电流检测单元103在开关元件101截止期间检测沿环流ニ极管102进行环流的电流。因而，电流检测单元103只在开关元件101截止的期间内检测流过电感性负载100的电流。S卩，虽然与实施方式I的情况不同，对本实施方式中的电流检测单元103进行配置，使得在开关元件101截止的期间中检测流过环流ニ极管102的电流，但流过环流ニ极管102的电流与开关元件101导通时流过电感性负载100的电流等效，能检测出流过电感性负载100的电流。此外，电流校正単元104根据使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。因而，与实施方式I的情况相同，即使使开关元件101进行导通/截止动作的脉冲IOla(开关指令)的DUTY是像导通时间较短的极短脉冲(例如，像在采样时刻之间导通时间结束那样的极短脉冲)那样的DUTY，也能检测出正确的电感性负载电流值。另外，在本实施方式中，由于电流检测单元103只检测环流ニ极管102通电时的电流，因此，无需測定开关元件101侧的电流，能实现廉价且简单的结构。
另外，作为开关元件101，可采用电流敏感功率MOS场效应管等带感测功能的元件。此外，在图6的结构中，也能获取以GND(接地)为基准的数据，无需差动输入。另外，在电流检测单元103中，在上次的开关周期内有任意的电流流过的状态下，在发送给开关元件101的开关指令的DUTY突然全导通的情况下，由于开关元件101不进行导通/截止动作，因此，在环流ニ极管102中没有电流在进行环流。因而，在本次的开关周期中，检测不到电流，电流检测单元103所检测出的电流值成为O。然而，由于流过电感性负载100的电流根据时间常数而增加，因此，实际流过电感性负载100的电流不为O。为了消除该偏差，电流检测单元103在发送给开关元件101的导通DUTY(导通时间)为规定的“第二设定值”以上时进行校正，以获取(检测出)更正确的电流值。此外，电流检测单元103也可以在发送给开关元件101的截止DUTY(截止时间)为规定的“第四设定值”以下时进行校正。另外，在本实施方式中，“第二设定值”是从开关元件101的开关周期减去导通时间而得的值(即，相当于开关元件101的截止时间的值)，设其为电流检测单元103的采样周期以下。在开关元件101的截止时间为电流检测单元103的采样周期以下的情况下，电流校正単元104有可能无法可靠地获取到电流值，但通过如上所述那样设定第二设定值，能可靠地进行校正。另外，在本实施方式中，在开关元件101的每个开关周期中都进行由电流校正单元104所进行的校正，对上次的开关周期中所计算出的电流值加上相当于开关周期的、电感性负载100的时间常数的值，以计算出由电流校正单元104进行了校正的校正后的电流值。即，基于之前所给出的式(2)，来计算由电流校正单元104进行了校正的校正后的电流值。因而，由于能实时地计算校正后的电流值，因此，不容易受到温度等的影响。另外，在本实施方式中，当开关元件101的导通DUTY为所述第二设定值以下时，在开关元件101截止的期间内，计算出电感性负载100的所述时间常数。因而，由于能实时地计算时间常数，因此，不容易受到温度等的影响。另外，无需用于存储所计算出的时间常数的存储装置。此外，电感性负载100的时间常数也可以使用预先设定的常数。在这种情况下，由于无需计算时间常数，因此，软件负载较小，能縮小电路規模。此外，在本实施方式中，电流检测单元104的采样周期、开关元件101的开关周期、以及电感性负载100的时间常数之间的关系如下采样周期 < 开关周期 <时间常数 对于实施方式1，该关系也相同。エ业上的实用性本发明可以正确地检测出流过发电机的励磁线圈等电感性负载的电流值，对实现适用于车用发电机的控制装置的“电感性负载的电流检测装置”是有用的。
权利要求
1.ー种电感性负载的电流检测装置，其特征在于，包括 电感性负载； 开关元件，该开关元件与所述电感性负载进行串联连接，利用导通/截止动作来控制流经所述电感性负载的电流； 环流ニ极管，该环流ニ极管与所述电感 性负载进行并联连接，在所述开关元件截止吋，使电感性负载的电流形成环流； 电流检测单元，该电流检测单元以规定的采样周期对流过所述开关元件的电流进行采样和检测；以及 电流校正单元，该电流校正单元对由所述电流检测单元所检测出的电流值进行校正， 所述电流校正単元根据使所述开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。
2.如权利要求I所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 所述电流校正単元在使所述开关元件进行导通/截止动作的脉冲的导通DUTY为规定的第一设定值以下时进行校正。
3.如权利要求2所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 所述第一设定值为所述电流检测单元的采样周期以下。
4.如权利要求I所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 在所述开关元件的每个开关周期中都进行由所述电流校正単元所进行的校正，从上次的开关周期中所计算出的电流值减去相当于开关周期的、电感性负载的时间常数的值，以计算出本次被校正的校正值。
5.如权利要求4所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 在使所述开关元件进行导通/截止动作的脉冲的导通DUTY为所述第一设定值以上吋，在使所述开关元件导通的期间内，计算出所述电感性负载的时间常数。
6.ー种电感性负载的电流检测装置，其特征在于，包括 电感性负载； 开关元件，该开关元件与所述电感性负载进行串联连接，利用导通/截止动作来控制流经所述电感性负载的电流； 环流ニ极管，该环流ニ极管与所述电感性负载进行并联连接，在所述开关元件截止吋，使所述电感性负载的电流形成环流； 电流检测单元，该电流检测单元以规定的采样周期对流过所述环流ニ极管的环流电流进行采样和检测；以及 电流校正单元，该电流校正单元对由所述电流检测单元所检测出的电流值进行校正， 所述电流校正単元根据使所述开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。
7.如权利要求6所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 所述电流校正単元在发送给所述开关元件的导通DUTY为规定的第二设定值以上时进行校正。
8.如权利要求7所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 所述第二设定值是从所述开关元件的开关周期减去导通时间而得的值，该第二设定值为所述电流检测单元的采样周期以下。
9.如权利要求6所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 在所述开关元件的每个开关周期中都进行由所述电流校正単元所进行的校正，对上次的开关周期中所计算出的电流值加上相当于开关周期的、所述电感性负载的时间常数的值，以计算出由所述电流校正单元进行了校正的校正后的电流值。
10.如权利要求9所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 在所述开关元件的导通DUTY为所述第二设定值以下吋，在使所述开关元件截止的期间内，计算出所述电感性负载的所述时间常数。
11.如权利要求4或9所述的电感性负载的电流检测装置，其特征在干， 所述电感性负载的时间常数使用预先设定的常数。
全文摘要
本发明所涉及的电感性负载的电流检测装置包括电感性负载(100)；与该电感性负载进行串联连接、利用导通/截止动作来控制流经电感性负载的电流的开关元件(101)；与电感性负载进行并联连接、在开关元件截止时使电感性负载的电流形成环流的环流二极管(102)；以规定的采样周期对流过开关元件(101)的电流进行采样和检测的电流检测单元(103)；以及对由该电流检测单元所检测出的电流值进行校正的电流校正单元(104)，该电流校正单元(104)根据使开关元件进行导通/截止动作的脉冲的DUTY来改变校正率。
文档编号H02P9/14GK102656796SQ20108005759
公开日2012年9月5日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者住本 胜之, 佐佐木 润也, 和田 典之 申请人:三菱电机株式会社