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公開番号2025147518
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024047796
出願日2024-03-25
発明の名称電圧検出回路
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類G01R 31/54 20200101AFI20250930BHJP(測定;試験)
要約【課題】対象電圧の検出動作と並行して断線検出動作を実行する。
【解決手段】電圧検出回路であって、ADコンバータ(50)と、前記ADコンバータの各入力端子と第1入力配線と第2入力配線の接続状態を第1周波数fc1にて切り換える入力チョッパ回路(40)と、前記ADコンバータの出力値に対して反転動作と非反転動作を前記第1周波数fc1にて交互に実行する出力チョッパ回路(60)と、出力周波数fdにて動作するとともに前記出力チョッパ回路の出力値から高周波数成分を除去するデジタルローパスフィルタ(70)と、第1電流源と前記第1入力配線と第2電流源と前記第2入力配線の接続状態を第2周波数fc2にて切り換える電流チョッパ回路(34)を有する。m、nを0以上の整数としたときに、fc1=fd・2^m、fc2=fd・2ⁿ、n≧mが満たされる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電圧検出回路であって、
第１入力端子（５０ａ）と第２入力端子（５０ｂ）の間に印加される電圧をデジタル値に変換するＡＤコンバータ（５０）と、
第１入力配線（２０ａ）と、
第２入力配線（２０ｂ）と、
前記第１入力配線が前記第１入力端子に接続されるとともに前記第２入力配線が前記第２入力端子に接続される第１接続状態と、前記第１入力配線が前記第２入力端子に接続されるとともに前記第２入力配線が前記第１入力端子に接続される第２接続状態との間で、接続状態を第１周波数ｆｃ１にて切り換える入力チョッパ回路（４０）と、
前記ＡＤコンバータの出力値を反転して出力する反転動作と、前記ＡＤコンバータの前記出力値を反転せずに出力する非反転動作を前記第１周波数ｆｃ１にて交互に実行する出力チョッパ回路（６０）と、
出力周波数ｆｄにて動作し、前記出力チョッパ回路の出力値から高周波数成分を除去するデジタルローパスフィルタ（７０）と、
第１電流源（３０ａ）と、
第２電流源（３０ｂ）と、
前記第１電流源が前記第１入力配線に接続されるとともに前記第２電流源が前記第２入力配線に接続される第３接続状態と、前記第１電流源が前記第２入力配線に接続されるとともに前記第２電流源が前記第１入力配線に接続される第４接続状態との間で接続状態を第２周波数ｆｃ２にて切り換える電流チョッパ回路（３４）と、
を有し、
ｍ、ｎを０以上の整数としたときに、
ｆｃ１＝ｆｄ・２
ｍ
ｆｃ２＝ｆｄ・２
ｎ
ｎ≧ｍ
が満たされる、
電圧検出回路。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
ｎ＝ｍである、請求項１に記載の電圧検出回路。
【請求項３】
ｎ＞ｍである、請求項１に記載の電圧検出回路。
【請求項４】
前記第１入力配線が第１抵抗（２４ａ）を介して電圧検出対象デバイス（１２）に接続されており、
前記第２入力配線が第２抵抗（２４ｂ）を介して前記電圧検出対象デバイスに接続されている、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電圧検出回路。
【請求項５】
前記第１入力配線と前記第２入力配線の間にシャント抵抗（１２）が接続されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電圧検出回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、電圧検出回路に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【０００２】
特許文献１には、入力電圧をデジタル値に変換するＡＤコンバータ（アナログ－デジタルコンバータ）において、アナログ回路側の断線を検出する技術が開示されている。この技術では、ＡＤコンバータの入力端子の電位をプルアップまたはプルダウンし、そのときのＡＤコンバータの出力値によって断線を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１１３５３５１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のＡＤコンバータでは、断線検出動作中にＡＤコンバータの入力電圧が変化するので、断線検出動作中に対象電圧の検出動作を中止する必要がある。本明細書では、対象電圧の検出動作中に断線を検出可能であって、対象電圧を正確に検出できる技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電圧検出回路は、第１入力端子（５０ａ）と第２入力端子（５０ｂ）の間に印加される電圧をデジタル値に変換するＡＤコンバータ（５０）と、第１入力配線（２０ａ）と、第２入力配線（２０ｂ）と、前記第１入力配線が前記第１入力端子に接続されるとともに前記第２入力配線が前記第２入力端子に接続される第１接続状態と前記第１入力配線が前記第２入力端子に接続されるとともに前記第２入力配線が前記第１入力端子に接続される第２接続状態との間で接続状態を第１周波数ｆｃ１にて切り換える入力チョッパ回路（４０）と、前記ＡＤコンバータの出力値を反転して出力する反転動作と前記ＡＤコンバータの前記出力値を反転せずに出力する非反転動作を前記第１周波数ｆｃ１にて交互に実行する出力チョッパ回路（６０）と、出力周波数ｆｄにて動作するとともに前記出力チョッパ回路の出力値から高周波数成分を除去するデジタルローパスフィルタ（７０）と、第１電流源（３０ａ）と、第２電流源（３０ｂ）と、前記第１電流源が前記第１入力配線に接続されるとともに前記第２電流源が前記第２入力配線に接続される第３接続状態と前記第１電流源が前記第２入力配線に接続されるとともに前記第２電流源が前記第１入力配線に接続される第４接続状態との間で接続状態を第２周波数ｆｃ２にて切り換える電流チョッパ回路（３４）を有する。ｍ、ｎを０以上の整数としたときに、
ｆｃ１＝ｆｄ・２
ｍ
ｆｃ２＝ｆｄ・２
ｎ
ｎ≧ｍ
が満たされる。
【０００６】
この電圧検出回路では、第１入力配線と第２入力配線が電圧検出対象デバイスに接続される。第１入力配線と第２入力配線の間の電圧は、入力チョッパ回路によって第１周波数ｆｃ１にて変動する電圧に変換された後にＡＤコンバータに入力される。ＡＤコンバータは、入力された電圧（すなわち、第１周波数ｆｃ１にて変動する電圧）をデジタル値として出力する。出力チョッパ回路は、ＡＤコンバータの出力値（すなわち、第１周波数ｆｃ１にて変動する電圧）を第１周波数ｆｃ１にて所定間隔で反転することによって、元の電圧（すなわち、第１入力配線と第２入力配線の間の電圧）に対応する波形を復元する。デジタルローパスフィルタは、出力チョッパ回路の出力値から高周波数成分を除去する。この構成によれば、ＡＤコンバータで生じる低周波ノイズが出力チョッパ回路によって高周波数に変調され、その高周波数電圧がデジタルローパスフィルタで除去されるので、低周波ノイズによる誤差を抑制できる。また、この電圧検出回路では、第１電流源と第２電流源から第１入力配線と第２入力配線に電流が供給される。電流チョッパ回路の動作によって、第１電流源の供給電流と第２電流源の供給電流が第１入力配線と第２入力配線に交互に流れる。第１入力配線と第２入力配線で断線が生じていない場合には、第１電流源から供給される電流と第２電流源から供給される電流との間の誤差に起因して、第１入力配線と第２入力配線の間にオフセット電圧が生じる。電流チョッパ回路が接続状態を第２周波数ｆｃ２にて切り換えるので、オフセット電圧は第２周波数ｆｃ２にて変動する電圧となる。オフセット電圧は、入力チョッパ回路、ＡＤコンバータ及び出力チョッパ回路を介してデジタルローパスフィルタに入力される。高周波数で変動するオフセット電圧はデジタルローパスフィルタで除去される。したがって、オフセット電圧の影響を抑制しながら検出対象の電圧を正確に検出できる。特に、ｆｃ１＝ｆｄ・２
ｍ
、ｆｃ２＝ｆｄ・２
ｎ
、ｎ≧ｍの関係が満たされることで、デジタルローパスフィルタにて第１周波数ｆｃ１を有する電圧と第２周波数ｆｃ２を有する電圧を適切に除去できる。このため、この電圧検出回路によれば、検出対象の電圧をより正確に検出できる。また、第１入力配線で断線が発生すると、電流チョッパ回路から第１入力配線に供給される電流が電圧検出対象デバイス側へ流れなくなるので、第１入力配線の電位が上昇する。第２入力配線で断線が発生すると、電流チョッパ回路からから第２入力配線に供給される電流が電圧検出対象デバイスへ流れなくなるので、第２入力配線の電位が上昇する。したがって、第１入力配線の電位と第２入力配線の電位から断線を検出できる。以上に説明したように、この電圧検出回路によれば、対象電圧の検出動作と並行して断線検出動作を実行できるとともに、対象電圧を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施例１の電圧検出回路１０の回路図。
実施例１の電圧検出回路１０の動作中における各電圧を示すグラフ。
実施例２の電圧検出回路１００の回路図。
実施例２の電圧検出回路１００の動作中における各電圧を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００８】
図１に示す実施例１の電圧検出回路１０は、シャント抵抗１２を有している。シャント抵抗１２は、図示しない外部回路に接続されている。シャント抵抗１２には、外部回路から供給される電流Ｉｓが流れる。電圧検出回路１０は、シャント抵抗１２の両端間の電圧Ｖｓを検出することによって、電流Ｉｓを検出する。
【０００９】
電圧検出回路１０は、第１入力配線２０ａ、第２入力配線２０ｂ、及び、アンチエイリアスフィルタ２４（以下、ＡＡＦ２４という）を有している。第１入力配線２０ａと第２入力配線２０ｂは、ＡＡＦ２４を介してシャント抵抗１２に接続されている。ＡＡＦ２４は、第１抵抗２４ａ、第２抵抗２４ｂ、及び、コンデンサ２４ｃを有している。第１入力配線２０ａは、第１抵抗２４ａを介してシャント抵抗１２の一方の端子１２ａ（より詳細には、高電位側の端子）に接続されている。第２入力配線２０ｂは、第２抵抗２４ｂを介してシャント抵抗１２の他方の端子１２ｂ（より詳細には、低電位側の端子）に接続されている。したがって、シャント抵抗１２は、第１抵抗２４ａと第２抵抗２４ｂを介して第１入力配線２０ａと第２入力配線２０ｂの間に接続されている。第１抵抗２４ａの電気抵抗は、第２抵抗２４ｂの電気抵抗と等しい。コンデンサ２４ｃは、第１入力配線２０ａと第２入力配線２０ｂの間に接続されている。
【００１０】
電圧検出回路１０は、周波数信号生成回路８０を有している。周波数信号生成回路８０は、デューティ比が５０％であり、周波数ｆｃで振動するパルス信号９０を出力する。パルス信号９０は、後述する各チョッパ回路に入力される。
（【００１１】以降は省略されています）

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