JP6959052B2 - シャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、シャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法に関し、詳しくはバスバの一部をシャント抵抗部として使用し、このシャント抵抗部の温度を検知してその抵抗値を補正し、この補正に基づきバスバに流れる電流値を算出するシャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法に関する。

近年、シャント抵抗式電流センサが自動車に広く搭載されている。シャント抵抗式電流センサは、自動車のバッテリ端子に接続されるバスバの一部をシャント抵抗部として使用して、そのバスバに流れる電流を検知するものである。この電流の検知に基づき、自動車のバッテリが効率的に制御され、自動車の省エネが実現されることになる。

この種のシャント抵抗式電流センサでは、バスバのシャント抵抗部は温度特性（温度−抵抗値特性）を有することが知られている。このため、シャント抵抗式電流センサでは、バスバのシャント抵抗部の温度を検知してこの温度特性を解消するように補正する方法が取られる。すなわち、この種のシャント抵抗式電流センサでは、シャント抵抗部の温度の検知精度そのものがセンサ全体の検知精度に直接影響を与えてしまう。

このシャント抵抗部の温度−抵抗値特性を踏まえ検知精度を向上させようとするものとしては、バスバでの電圧降下を増幅回路に入力して所定の増幅率で増幅し、その一方でバスバ温度検出回路（温度センサ）が電圧降下検出時のバスバの温度を検知してマイコンに入力するものが知られる（特許文献１参照）。また、特許文献１のマイコンは入力された検出温度に対する増幅率の補正値を算出して増幅回路に送信し、増幅回路はこの補正値を基に増幅率を補正可能としている。

また、シャント抵抗式電流センサが温度センサを有し、この温度センサが、シャント抵抗部の中央部と位置的に対応して配置されるものも知られる（特許文献２参照）。この配置により、特許文献２はシャント抵抗部における温度分布内の偏重した温度を避けて、シャント抵抗部の略平均温度を検出可能としている。

特開２０１２−７８３２７号公報 特開２０１３−１２４８５９号公報

しかしながら、上記特許文献１、２では温度センサは電子部品として基板に搭載されるため、バスバの温度以外にも基板に同様に搭載される電子部品（例えば、制御用マイコンや電圧検知ＩＣなど）の発熱分も含んだ温度を検知している。すなわち、上記特許文献１、２では、温度センサはバスバのシャント抵抗部の温度だけを純粋に検知している訳ではない。これら電子部品の発熱に伴う温度が、温度センサの検知結果に対し検知誤差として含まれてしまっていた。この温度の検知誤差がシャント抵抗部の温度補正の誤差を招来し、結果的に電流の検知誤差に繋がっていた。

ここで、この検知誤差について詳細に説明する。シャント抵抗式電流センサの電源を入れると、基板に搭載される制御用マイコンなどの電子部品が動作し電流が消費されることで発熱する。その発熱の影響により温度センサで検知される温度も上昇する。そして、所定時間の経過後、温度センサで検知される温度は飽和する。このとき、電源を入れる前の温度Ｔ１と、電源を入れた後に飽和した温度Ｔ２と、の差分ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）が、電子部品の発熱による温度センサの検知誤差に相当する。上記特許文献１、２では、このΔＴがシャント抵抗部の温度補正の誤差となり、結果的に電流の検知誤差となっていた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板に搭載される電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を除去するように温度検知部の検知結果を補正することができるシャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るシャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法は、下記（１）〜（６）を特徴としている。
（１）
バスバの一部であるシャント抵抗部の上面の両端部にそれぞれ接続された一対の接続端子を介して前記バスバの上方に設置され且つ前記一対の接続端子を介して前記シャント抵抗部に電気的に接続された基板と、
前記基板に搭載される電子部品と、を備えるシャント抵抗式電流センサであって、
前記電子部品は、
前記シャント抵抗部の前記両端部間の電圧を検知する電圧検知部と、
前記シャント抵抗部の温度を検知する温度検知部と、
制御用マイコンと、を含み、
前記制御用マイコンは、
前記バスバに電流が流れているか否かを判定し、前記バスバに電流が流れていないと判定したときは、事前準備として、温度記録部、及び、補正値算出部を実行し、前記事前準備の実行後に前記バスバに電流が流れていると判定したとき、実駆動として、温度補正部、抵抗値補正部、及び、電流算出部を実行し、
前記温度記録部は、前記バスバに電流が流れていない状態にて前記電子部品を駆動させて、前記温度検知部の検知結果を所定時間の間記録し、
前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づき、前記電子部品の前記事前準備としての駆動開始時点からの経過時間に対する、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇分の推移を算出し、
前記温度補正部は、前記バスバに電流が流れている状態にて、前記温度検知部により検知された温度から、前記実駆動の開始時点からの経過時間に対応する前記温度上昇分を減じて、前記電子部品の発熱の影響がないときの前記シャント抵抗部の温度を推定し、
前記抵抗値補正部は、前記推定された前記シャント抵抗部の温度と、予め定められた温度及び抵抗値間の特性と、に基づいて、前記シャント抵抗部の抵抗値を算出し、
前記電流算出部は、前記算出された前記シャント抵抗部の抵抗値と、前記電圧検知部の検知結果と、に基づいて、前記バスバに流れている電流を算出する
ことを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。
（２）
前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づいて、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇がなくなるまでの前記駆動開始時点からの経過時間である温度飽和時間を検知し、前記温度飽和時間の前後で異なる時間関数を用いて、前記温度上昇分の推移を近似して算出する
ことを特徴とする上記（１）に記載のシャント抵抗式電流センサ。
（３）
前記補正値算出部は、前記実駆動の開始時点から前記温度飽和時間までは、前記時間関数として自然対数関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出し、前記温度飽和時間以降は、前記時間関数として１次関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出する
ことを特徴とする上記（２）に記載のシャント抵抗式電流センサ。
（４）
請求項１に記載のシャント抵抗式電流センサを用いたシャント抵抗式電流センサの補正方法であって、
前記温度記録部は、前記バスバに電流が流れていない状態にて前記電子部品を駆動させて、前記温度検知部の検知結果を所定時間の間記録するステップを実行し、
前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づき、前記電子部品の前記事前準備としての駆動開始時点からの経過時間に対する、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇分の推移を算出するステップを実行し、
前記温度補正部は、前記バスバに電流が流れている状態にて、前記温度検知部により検知された温度から、前記実駆動の開始時点からの経過時間に対応する前記温度上昇分を減じて、前記電子部品の発熱の影響がないときの前記シャント抵抗部の温度を推定するステップを実行し、
前記抵抗値補正部は、前記推定された前記シャント抵抗部の温度と、予め定められた温度及び抵抗値間の特性と、に基づいて、前記シャント抵抗部の抵抗値を算出するステップを実行し、
前記電流算出部は、前記算出された前記シャント抵抗部の抵抗値と、前記電圧検知部の検知結果と、に基づいて、前記バスバに流れている電流を算出するステップを実行する
ことを特徴とするシャント抵抗式電流センサの補正方法。
（５）
前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づいて、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇がなくなるまでの前記駆動開始時点からの経過時間である温度飽和時間を検知し、前記温度飽和時間の前後で異なる時間関数を用いて、前記温度上昇分の推移を近似して算出するステップを実行する
ことを特徴とする上記（４）に記載のシャント抵抗式電流センサの補正方法。
（６）
前記補正値算出部は、前記実駆動の開始時点から前記温度飽和時間までは、前記時間関数として自然対数関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出し、前記温度飽和時間以降は、前記時間関数として１次関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出するステップを実行する
ことを特徴とする上記（５）に記載のシャント抵抗式電流センサの補正方法。

上記（１）のシャント抵抗式電流センサの構成によれば、基板に搭載される電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を除去するように温度検知部の検知結果を補正することができる。これにより、バスバのシャント抵抗部の実温度（本来の温度）を精度良く検知して、結果的に電流検知の精度を向上させることができる。
上記（２）のシャント抵抗式電流センサの構成によれば、電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を、バッテリに電源が入ってバスバに電流が流れ出した直後から捕捉して除去することができる。これにより、バスバのシャント抵抗部の実温度を一層精度良く検知することができる。
上記（３）のシャント抵抗式電流センサの構成によれば、バスバに電流が流れ出した直後の、電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を、実装が簡便でありながらも誤差も少なく捕捉して除去することができる。
上記（４）のシャント抵抗式電流センサの補正方法の構成によれば、基板に搭載される電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を除去するように温度検知部の検知結果を補正することができる。これにより、バスバのシャント抵抗部の実温度（本来の温度）を精度良く検知して、結果的に電流検知の精度を向上させることができる。
上記（５）のシャント抵抗式電流センサの補正方法の構成によれば、電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を、バッテリに電源が入ってバスバに電流が流れ出した直後から捕捉して除去することができる。これにより、バスバのシャント抵抗部の実温度を一層精度良く検知することができる。
上記（６）のシャント抵抗式電流センサの補正方法の構成によれば、バスバに電流が流れ出した直後の、電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を、実装が簡便でありながらも誤差も少なく捕捉して除去することができる。

本発明のシャント抵抗式電流センサによれば、基板に搭載される電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を除去するように温度検知部の検知結果を補正することができる。これにより、バスバのシャント抵抗部の実温度（本来の温度）を精度良く検知して、結果的に電流検知の精度を向上させることができる。

本発明のシャント抵抗式電流センサの補正方法によれば、基板に搭載される電子部品の発熱による温度検知部の検知誤差を除去するように温度検知部の検知結果を補正することができる。これにより、バスバのシャント抵抗部の実温度（本来の温度）を精度良く検知して、結果的に電流検知の精度を向上させることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細はさらに明確化されるだろう。

図１は、本発明に係る実施形態のシャント抵抗式電流センサを模式的に説明する側面図である。 図２は、図１に示すシャント抵抗式電流センサを拡大して説明する要部拡大図である。 図３は、図２に示す制御用マイコンの構成を機能的に説明するブロック図である。 図４は、本発明に係る実施形態のシャント抵抗式電流センサの補正方法の手順を説明するフローチャートである。 図５は、図４に示す事前準備サブルーチンを説明するフローチャートである。 図６は、本発明に係る実施形態の変形例を説明する機能ブロック図である。 図７は、バスバに電流が流れていないときの温度センサが検知する温度を説明する実測値の温度グラフである。

本発明のシャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

なお、本実施形態で言う「部」とは単にハードウェアによって実現される物理的構成に限定されず、その構成が有する機能をプログラムなどのソフトウェアによって実現されるものも含む。また、１つの構成が有する機能が２つ以上の物理的構成によって実現されても、または２つ以上の構成の機能が例えば１つの物理的構成によって実現されていても構わない。

＜＜シャント抵抗式電流センサの構成＞＞
まず図１及び図２を参照して、シャント抵抗式電流センサの構成について説明する。図１は、本実施形態のシャント抵抗式電流センサを模式的に説明する側面図である。図２は、図１に示すシャント抵抗式電流センサを拡大して説明する要部拡大図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１０は、バスバ５０に取り付けられる電流検知装置であり、一対の接続端子１５，１５と、基板２０と、電子部品３０と、を有する。

＜バスバ５０の構成＞
バスバ５０は、導電性金属により平面視で略長方形に形成され、図示しないバッテリポストに取り付けられる。また、バスバ５０は、略平板状のシャント抵抗部５１を含み、このシャント抵抗部５１を中央に挟んで両側部に一体形成される上流部５２及び下流部５５を有する。

バスバ５０の上流部５２は、シャント抵抗部５１に電流が流れる方向の上流部に相当する端部から延設されるバッテリ端子５３を有する。このバッテリ端子５３には、図１中上下方向で貫通する不図示の嵌合穴が形成される。また、その先端部には、互いに対向して平行に延びる一対のボルト挿通部５４が設けられる。このボルト挿通部５４には、ボルトＢが挿通される穴が形成される。この穴にボルトＢが挿通され、不図示のナットで締め付けられる。バッテリ端子５３の嵌合穴には、不図示のバッテリ負極側のバッテリポストが挿入され、ボルトＢがナットで締め付けられることによりバッテリ端子５３がバッテリポストに締結される。

バスバ５０の下流部５５は、シャント抵抗部５１に電流が流れる方向の下流部に相当する端部から延設されるスタッド立設部５６を有する。このスタッド立設部５６には、スタッドボルトＳが立設される。スタッドボルトＳには、不図示のワイヤーハーネスの端子が接続され、不図示のナットで締結される。

バッテリからの電流は、電気的負荷を介してバッテリの負極端子に戻る。このとき、バスバ５０のシャント抵抗部５１は、この電流経路の途中に配置されており、そして負荷のマイナス側のワイヤーハーネスにはスタッドボルトＳに接続され、バッテリの負極側のバッテリポストにはバッテリ端子５３に接続される。この電気的接続により、電流は、ワイヤーハーネス、スタッドボルトＳ、及びシャント抵抗部５１を経由してバッテリ端子５３、負極側のバッテリポストへと流れる。

＜一対の接続端子１５，１５の構成＞
図２に示すように、シャント抵抗式電流センサ１０の一対の接続端子１５，１５は、バスバ５０のシャント抵抗部５１の両端部分に電気的に接続して設けられる。接続端子１５は、シャント抵抗部５１に設けられた端子であり、その端子が基板２０に半田付けされることによって、基板２０の回路パターンに電気的に接続される。または、接続端子１５は、プレスフィット端子であって、基板２０に設けられたホールに圧入されることによって、基板２０の回路パターンに電気的に接続される。

＜基板２０の構成＞
基板２０は、略平板状に形成され、バスバ５０のシャント抵抗部５１の上方に設置される。また、基板２０には回路パターンが形成されており、この回路パターンの端部に一対の接続端子１５，１５が電気的にそれぞれ接続される。この電気的接続により、基板２０は、一対の接続端子１５，１５を介してバスバ５０のシャント抵抗部５１に電気的に接続する。

＜電子部品３０の構成＞
電子部品３０は、電圧検知ＩＣ（電圧検知部）３１と、温度センサ（温度検知部）３２と、制御用マイコン（マイクロコンピュータ）４０と、を少なくとも有して、基板２０上に搭載される。

電圧検知ＩＣ３１は、ハードウェアとして増幅回路を含むＩＣ（Integrated Circuit）などで構成され、基板２０の表側に設置される。電圧検知ＩＣ３１は、基板２０の回路パターンの他端部と電気的に接続しており、一対の接続端子１５，１５を介してバスバ５０のシャント抵抗部５１に印加される電圧（電圧降下）を検知して、その検知結果を制御用マイコン４０に報知する。

温度センサ３２は、同様にハードウェアとして検知素子を含むＩＣなどで構成され、基板２０の裏側にバスバ５０のシャント抵抗部５１と対向して設置される。温度センサ３２は、バスバ５０のシャント抵抗部５１の近傍の温度を検知し、その検知結果を制御用マイコン４０に報知する。

制御用マイコン４０は、ハードウェアとして演算回路、インタフェース回路及びメモリ回路などを含むミニコンピュータシステムで構成され、シャント抵抗式電流センサ１０の制御部として機能する。制御用マイコン４０は、基板２０の表側に電圧検知ＩＣ３１と物理的に干渉しないように設置される。

＜制御用マイコン４０の構成＞
次に図３を参照して、制御用マイコンの機能について説明する。図３は、図２に示す制御用マイコンの構成を機能的に説明するブロック図である。

図３に示すように、制御用マイコン４０は、温度記録部４１と、補正値算出部４２と、温度補正部４３と、抵抗値補正部４４と、電流算出部４５と、を少なくとも有する。
なお、本実施形態では、温度記録部４１、補正値算出部４２、温度補正部４３、抵抗値補正部４４、及び電流算出部４５は、プログラムとして制御用マイコン４０のメモリ回路にそれぞれ格納されており、制御用マイコン４０の演算回路に適宜読み出されて実行される。また、制御用マイコン４０は、これら部分４１，４２，４３，４４，４５以外にも、全体を制御管理する不図示の中央制御部や、データを記録保持するデータ記録部などを適宜有する。

温度記録部４１は、バスバ５０に電流が流れていない状態で、電子部品３０全部が駆動したときの、温度センサ３２の検知結果を所定時間の間、経時的に記録してデータ保持する。そして、温度記録部４１は、その記録結果を補正値算出部４２に報知する。

補正値算出部４２は、温度記録部４１の記録結果に基づき、温度センサ３２の検知結果に対する温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２を算出して、その温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２を温度補正部４３に報知する。
なお、詳細は後述するが、補正値算出部４２は、温度記録部４１の記録結果における温度飽和時間Ｔｓを検知し、その温度飽和時間Ｔｓ前後で第１及び第２の温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２を切り替えてそれぞれ算出する。

温度補正部４３は、温度センサ３２の検知結果を第１及び第２の温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２で補正する。すなわち、温度補正部４３は、シャント抵抗式電流センサ１０の実駆動時において、温度センサ３２の検知結果に対して基板２０の電子部品３０の発熱による検知誤差を除去するように補正する。この補正により、温度補正部４３は、バスバ５０のシャント抵抗部５１の実温度（本来の温度）を推定して、抵抗値補正部４４に報知する。

抵抗値補正部４４は、バスバ５０のシャント抵抗部５１の温度−抵抗値特性を解消するように、温度補正部４３の補正結果に応じてシャント抵抗部５１の抵抗値を補正する。すなわち、バスバ５０に電流が流れるとシャント抵抗部が発熱して抵抗値が上昇するが、抵抗値補正部４４はその上昇分を温度−抵抗値特性に基づいて推定して補正する。

電流算出部４５は、抵抗値補正部４４の補正結果、及び電圧検知ＩＣ３１の検知結果に基づき、バスバ５０に流れている電流を算出して、自動車の中央制御装置などの上流装置に報知する。

このように構成される制御用マイコン４０は、シャント抵抗式電流センサ１０が実駆動する前において、バスバ５０に電流が流れている状態か否かを判断する。制御用マイコン４０は、バスバ５０に電流が流れていないと判断するときに、電子部品３０全部を駆動して温度記録部４１及び補正値算出部４２を実行する。その一方で、制御用マイコン４０は、バスバ５０に電流が流れていると判断するときには、温度記録部４１及び補正値算出部４２を実行しない。その代わりに、制御用マイコン４０は、それ以外の温度補正部４３、抵抗値補正部４４と、及び電流算出部を実行する。この実行により、シャント抵抗式電流センサ１０が実駆動することになる。

＜＜シャント抵抗式電流センサの補正方法＞＞
次に図４及び図５を参照して、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサの動作、特にその補正方法の手順について詳細に説明する。図４は、本実施形態のシャント抵抗式電流センサの補正方法の手順を説明するフローチャートである。図５は、図４に示す事前準備サブルーチンを説明するフローチャートである。

図４に示すように、シャント抵抗式電流センサ１０が実駆動する前に、事前準備サブルーチンＳＲ２０が実行される。
なお、事前準備サブルーチンＳＲ２０は、事前に設定される頻度で実行しても良いし、又はシャント抵抗式電流センサ１０をバッテリに実装する前に１回実行しても良い。

図５に示すように、事前準備サブルーチンＳＲ２０では、最初のステップであるステップＳ２１において、制御用マイコン４０がバスバ５０に電流が流れるか否かを判断する。制御用マイコン４０が、バスバ５０に電流が流れていると判断した場合（Ｓ２１のＹＥＳ）には、ステップが前に戻り、電流が流れていない状態になるまで、それ以降のステップには進まない。その一方で、制御用マイコン４０が、バスバ５０に電流が流れていないと判断した場合（Ｓ２１のＮＯ）には、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、制御用マイコン４０は電子部品３０全部を駆動する。その駆動後、ステップＳ２３において温度記録部４１は、電子部品３０が駆動した瞬間からの温度センサ３２の検知結果を、所定時間の間記録してデータ保持する。このとき、温度記録部４１が記録する温度は、バスバ５０に電流が流れていない状態でのシャント抵抗部５１近傍の温度である。すなわち、ステップＳ２３においては、バスバ５０に電流が流れていないためシャント抵抗部５１は発熱しておらず、温度記録部４１は基板２０の電子部品３０の発熱の影響による温度のみを記録することになる。

ここで、基板２０の電子部品３０の発熱による温度は、時間が経過すると緩やかに飽和して定常状態となる。このため、ステップＳ２４において、補正値算出部４２は、温度記録部４１の記録結果における温度飽和時間Ｔｓを検知する。この検知後、補正値算出部４２は、温度飽和時間Ｔｓ前後で温度補正値を切り替えて第１及び第２の補正値ＣＶ１，ＣＶ２算出するため、ステップＳ２５及びステップＳ２６を並行して実行する。
なお、温度飽和時間Ｔｓの検知については、補正値算出部４２は、温度記録部４１の記録結果を初期時間から逐次時間微分し、この微分値が所定範囲以内となった瞬間を温度飽和時間Ｔｓと決定する。

ステップＳ２５において、補正値算出部４２は、次の数式（１）に示すように、温度飽和時間Ｔｓ前の温度記録部４１の記録結果に対して自然対数関数で近似する。また、このとき補正値算出部４２は、近似式の決定係数Ｒ^２も算出する。この近似式の算出により、補正値算出部４２は電子部品３０の駆動開始（電源ＯＮ後）から温度飽和時間Ｔｓまでの温度補正値、すなわち第１の温度補正値ＣＶ１を算出して、その算出結果を温度補正部４３に報知する。なお、第１の温度補正値ＣＶ１は時間関数で規定される。

ＣＶ１（ｔ）＝Ａ・Ｉｎ（ｔ）＋Ｂ （ｔ＜Ｔｓ） ・・・（１）
なお、ｔは時間変数を示し、Ａ，Ｂは近似して同定される係数を示す。

その一方で、ステップＳ２６において、補正値算出部４２は、次の数式（２）に示すように、温度飽和時間Ｔｓ以後の温度記録部４１の記録結果に対して１次関数、より具体的には傾きが０（ゼロ）の１次関数（定常値）で近似する。この近似式の算出により、補正値算出部４２は、温度飽和時間Ｔｓからの温度補正値、すなわち第２の温度補正値ＣＶ２を算出して、その算出結果を温度補正部４３に報知する。このように、ステップＳ２５，Ｓ２６が実行されることで、電子部品３０の発熱に応じた第１及び第２の温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２が算出され、事前準備サブルーチンＳＲ２０が終了する。なお、第２の温度補正値Ｃｖ２も同様に時間関数で規定される。

ＣＶ２（ｔ）＝Ｃ （ｔ≧Ｔｓ） ・・・（２）
なお、ｔは時間変数を示し、Ｃは近似して同定される係数を示す。

図４に戻って、事前準備サブルーチンＳＲ終了後の手順について説明する。
図４に示すように、ステップＳ１１において、事前準備サブルーチンＳＲ２０が終了後、制御用マイコン４０がバスバ５０に電流が流れていると判断してシャント抵抗式電流センサ１０が実駆動しているか否かを判断する。

制御用マイコン４０が、電流が流れていないと判断した場合（Ｓ１１のＮＯ）には、ステップが前に戻る。すなわち、制御用マイコン４０は、バスバ５０に電流が流れてシャント抵抗式電流センサ１０が実駆動する状態になるまで、それ以降のステップに進まない。制御用マイコン４０が、バスバ５０に電流が流れていると判断した場合（Ｓ１１のＹＥＳ）には、ステップＳ１２，Ｓ１３にそれぞれ進む。
なお、本実施形態では、ステップＳ１２，Ｓ１３は並行して実行されるが、これに限定されない。例えば制御用マイコン４０の処理能力が低い場合には、ステップＳ１２，Ｓ１３は所定のサンプリングタイムで交互に実行されるように構成しても良い。

ステップＳ１２において、電圧検知ＩＣ３１は、一対の接続端子１５，１５を介してバスバ５０のシャント抵抗部５１に印加される電圧（電圧降下）を検知して、その検知結果を電流算出部４５に報知する。

ステップＳ１３において、温度センサ３２は、シャント抵抗式電流センサ１０の実駆動時でのバスバ５０のシャント抵抗部５１近傍の温度を検知し、その検知結果を温度補正部４３に報知する。

ステップＳ１４において、温度補正部４３は、基板２０の電子部品３０の発熱による検知誤差を除去するように、温度センサ３２の検知結果を第１及び第２の温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２で補正して、バスバ５０に電流が流れている状態でのシャント抵抗部５１の実温度を推定する。このとき、温度補正部４３は、事前準備サブルーチンＳＲ２０（図４参照）で補正値算出部４２が検知した温度飽和時間Ｔｓに基づき、シャント抵抗式電流センサ１０が実駆動した瞬間（電源ＯＮ後）から温度飽和時間Ｔｓまでは第１の温度補正値ＣＶ１で補正し、温度飽和時間Ｔｓ以後は第２の温度補正値ＣＶ２で補正する。これにより、温度補正部４３は、電源ＯＮの瞬間から精度よくバスバ５０のシャント抵抗部５１の実温度を推定することができる。温度補正部４３は、その補正結果を抵抗値補正部４４に報知する。

ステップＳ１５において、抵抗値補正部４４は、温度補正部４３の補正結果をシャント抵抗部５１の実温度をしてみなし、シャント抵抗部５１の温度−抵抗値特性を示すマップ（以下、温度特性マップと言う。）から、この実温度に対応した抵抗値の補正値を算出し、シャント抵抗部５１の実抵抗値を推定して、その推定結果を電流算出部４５に報知する。これにより、抵抗値補正部４４は、基板２０の電子部品３０の発熱による検知誤差を考慮してシャント抵抗部５１の抵抗値を精度よく推定することができる。
なお、シャント抵抗部５１の温度特性マップは、抵抗値補正部４４、又は不図示の制御用マイコン４０のデータ記録部などに事前に設定され記録保持され、適宜読み出される。

ステップＳ１６において、電流算出部４５は、オームの法則に従って、電圧検知ＩＣ３１で検知したバスバ５０のシャント抵抗部５１に生じる電圧降下に対し、抵抗値補正部４４で補正されたシャント抵抗部５１の抵抗値で除算する。この算出により、電流算出部４５は、バスバ５０に流れる電流の大きさを算出する。電流算出部４５は、その算出結果をバスバ５０に流れる電流値として上流装置に報知する。

シャント抵抗式電流センサ１０の実駆動中は、ステップＳ１１からステップＳ１６までの一連のステップが所定のサンプリングタイムでループして実行されて、バスバ５０に流れる電流値が常時算出され、上流装置に報知される。

［シャント抵抗式電流センサ１０、及びその補正方法の利点］
以上説明したように、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１０、及びシャント抵抗式電流センサ１０の補正方法によれば、温度記録部４１がバスバ５０に電流が流れていない状態で、基板２０に搭載される電子部品３０を駆動して、温度センサ（温度検知部）３２の検知結果を所定時間の間記録し（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）、補正値算出部４２が温度記録部４１での記録結果に基づき、温度センサ３２の検知結果に対する温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２を算出し（Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）、シャント抵抗式電流センサ１０の実駆動時で、温度補正部４３が温度センサ３２の検知結果を温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２で補正する（Ｓ１４）。このため、基板２０に搭載される電子部品３０の発熱による温度センサ３２の検知誤差を除去するように温度センサ３２の検知結果を補正することができる。これにより、バスバ５０のシャント抵抗部５１の実温度（本来の温度）を精度良く検知して、結果的に電流検知の精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１０、及びシャント抵抗式電流センサ１０の補正方法によれば、補正値算出部４２が、温度記録部４１の記録結果において温度飽和時間Ｔｓを検知し（Ｓ２４）、温度飽和時間Ｔｓ前後で温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２を切り替えてそれぞれ算出する（Ｓ２５，Ｓ２６）。このため、電子部品３０の発熱による温度センサ３２の検知誤差を、バッテリに電源が入ってバスバ５０に電流が流れ出した直後から捕捉して除去することができる。これにより、バスバ５０のシャント抵抗部５１の実温度を一層精度良く検知することができる。

また、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１０、及びシャント抵抗式電流センサ１０の補正方法によれば、補正値算出部４２が、温度飽和時間Ｔｓ前の温度記録部４１の記録結果に対して対数関数で近似して温度飽和時間Ｔｓ前の温度補正値（第１の温度補正値）ＣＶ１を算出し（Ｓ２５）、温度飽和時間Ｔｓ以後の温度記録部４１の記録結果に対して１次関数で近似して温度飽和時間Ｔｓ以後の温度補正値（第２の温度補正値）ＣＶ２を算出する（Ｓ２６）。このため、バスバ５０に電流が流れ出した直後の、電子部品３０の発熱による温度センサ３２の検知誤差を、実装が簡便でありながらも誤差も少なく捕捉して除去することができる。

［シャント抵抗式電流センサの変形例］
図６を参照して、本実施形態に係る変形例について説明する。図６は、本実施形態の変形例を説明する機能ブロック図である。

図６に示すように、本変形例では、シャント抵抗式電流センサ１０とは別体の制御装置６０が設けられる。制御装置６０は、中央演算回路、記憶回路などを有するコンピュータシステムで構成され、温度記録部４１及び補正値算出部４２が実装される。

制御装置６０は、制御用マイコン４０とは互いのインタフェース回路を介して通信可能に構成される。このため、制御装置６０は、事前準備サブルーチンＳＲ２０の手順（図５参照）のときだけ制御用マイコン４０に接続し、制御用マイコン４０の代わりに温度記録部４１及び補正値算出部４２を実行する。
なお、本変形例では、制御用マイコン４０は、温度記録部４１及び補正値算出部４２を有していない。

本変形例によれば、別体の制御装置６０が、シャント抵抗式電流センサ１０に搭載される制御用マイコン４０の代わりに温度記録部４１及び補正値算出部４２を実行する。このため、複数のシャント抵抗式電流センサ１０それぞれに対して温度記録部４１及び補正値算出部４２を共通で使用したり、又はその処理結果を共通に搭載したりすることができる。これにより、本実施形態に係るシャント抵抗式電流センサ１０の補正方法を例えばバッチ処理などを用いて効率よく実装することができる。また、制御用マイコン４０の演算や記録容量などの負荷を低減することができるので、安価な制御用マイコン４０を採用することができる。

［実施例］
さらに図７を参照して、本実施形態に係る実施例を説明する。図７は、バスバに電流が流れていないときの温度センサが検知する温度を説明する実測値の温度グラフである。

制御用マイコン４０は、バスバ５０に電流が流れていない状態で電子部品３０を駆動する。本実施例では、温度記録部４１は電子部品３０が駆動した瞬間から１４００秒間、温度センサ３２の検知結果を記録する（図５参照）。図７は、そのときに記録された温度グラフである。

そして、補正値算出部４２は、温度記録部４１の記録結果、すなわち温度グラフに対して０秒から１４００秒の間で時間微分する。補正値算出部４２は、この微分値が所定の範囲以内となった瞬間、本実施例では１０００秒を温度飽和時間Ｔｓと決定する。

次に補正値算出部４２は、温度飽和時間Ｔｓである１０００秒前の温度グラフに対して自然関数で近似して次の数式（３）を得て、第１の温度補正値ＣＶ１を算出する。
なお、本実施例では近似式の決定係数Ｒ^２は、０．９５５８である。

ＣＶ１（ｔ）＝０．６３０６・Ｉｎ（ｔ）＋２８．７７５ （ｔ＜１０００［秒］）
・・・（３）
なお、ｔは時間変数を示す。

その一方で、補正値算出部４２は、１０００秒以降の温度グラフに対して傾きが０（ゼロ）の１次関数で近似して次の数式（４）を得て、第２の温度補正値ＣＶ２を算出する。

ＣＶ２（ｔ）＝３．５ （ｔ≧１０００［秒］） ・・・（４）
なお、ｔは時間変数を示す。

補正値算出部４２は、第１及び第２の温度補正値ＣＶ１，ＣＶ２を温度補正部４３に報知する。これ以降の手順は図４に示した通りである。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良などが可能である。

ここで、上述した本発明に係るシャント抵抗式電流センサ、及びシャント抵抗式電流センサの補正方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
シャント抵抗部（５１）を含むバスバ（５０）上に設置される基板（２０）と、
前記シャント抵抗部（５１）の両端部間の電圧を検知する電圧検知部（電圧検知ＩＣ、３１）と、前記シャント抵抗部（５１）の温度を検知する温度検知部（温度センサ、３２）と、前記バスバ（５０）に電流が流れていない状態で、電子部品（３０）が駆動したときの、前記温度検知部（温度センサ、３２）の検知結果を所定時間の間記録する温度記録部（４１）と、前記温度記録部（４１）の記録結果に基づき、前記温度検知部（温度センサ、３２）の検知結果に対する温度補正値（ＣＶ１，ＣＶ２）を算出する補正値算出部（４２）と、前記バスバ（５０）に電流が流れている状態で、前記温度検知部（温度センサ、３２）の検知結果を前記温度補正値（ＣＶ１，ＣＶ２）で補正する温度補正部（４３）と、前記温度補正部（４３）の補正結果に応じて、前記シャント抵抗部（５１）の抵抗値を補正する抵抗値補正部（４４）と、前記抵抗値補正部（４４）の補正結果、及び前記電圧検知部（電圧検知ＩＣ、３１）の検知結果に基づき、前記バスバ（５０）に流れている電流を算出する電流算出部（４５）と、を含む、前記基板（２０）に搭載される電子部品（３０）と、
を備えることを特徴とするシャント抵抗式電流センサ（１０）。
［２］
前記補正値算出部（４２）は、前記温度記録部（４１）の記録結果における温度飽和時間（Ｔｓ）を検知し、前記温度飽和時間（Ｔｓ）前後で前記温度補正値（ＣＶ１，ＣＶ２）を切り替えてそれぞれ算出する
ことを特徴とする上記［１］に記載のシャント抵抗式電流センサ（１０）。
［３］
前記補正値算出部（４２）は、前記温度飽和時間（Ｔｓ）前の前記温度記録部（４１）の記録結果に対して関数で近似して前記温度飽和時間（Ｔｓ）前の前記温度補正値（第１の温度補正値、ＣＶ１）を算出し、前記温度飽和時間（Ｔｓ）以後の前記温度記録部（４１）の記録結果に対して１次関数で近似して前記温度飽和時間（Ｔｓ）以後の前記温度補正値（第２の温度補正値、ＣＶ２）を算出する
ことを特徴とする上記［２］に記載のシャント抵抗式電流センサ（１０）。
［４］
シャント抵抗部（５１）を含むバスバ（５０）に電流が流れていない状態で、前記バスバ（５０）上に設置される基板（２０）に搭載される電子部品（３０）を駆動した上で、前記電子部品（３０）に含まれ、前記シャント抵抗部（５１）の温度を検知する温度検知部（温度センサ、３２）の検知結果を所定時間の間記録する温度記録ステップ（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）と、
前記温度記録ステップ（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）での記録結果に基づき、前記温度検知部（温度センサ、３２）の検知結果に対する温度補正値（ＣＶ１，ＣＶ２）を算出する補正値算出ステップ（Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）と、
前記バスバ（５０）に電流が流れている状態で、前記温度検知部（温度センサ、３２）で前記シャント抵抗部（５１）の温度を検知する温度検知ステップ（Ｓ１３）と、
前記温度検知ステップ（Ｓ１３）での検知結果を、前記補正値算出ステップ（Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）で算出した前記温度補正値（ＣＶ１，ＣＶ２）で補正する温度補正ステップ（Ｓ１４）と、
前記温度補正ステップ（Ｓ１４）での補正結果に応じて、前記シャント抵抗部（５１）の抵抗値を補正する抵抗値補正ステップ（Ｓ１５）と、
前記抵抗値補正ステップ（Ｓ１５）で補正された前記シャント抵抗部（５１）の抵抗値、及び前記シャント抵抗部（５１）の両端部間で検知された電圧に基づき（Ｓ１２）、前記バスバ（５０）に流れている電流を算出する電流算出ステップ（Ｓ１６）と、
を含むことを特徴とするシャント抵抗式電流センサ（１０）の補正方法。
［５］
前記補正値算出ステップ（Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）において、前記温度記録ステップ（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）での記録結果における温度飽和時間（Ｔｓ）を検知し（Ｓ２４）、前記温度飽和時間（Ｔｓ）前後で前記温度補正値（ＣＶ１，ＣＶ２）を切り替えてそれぞれ算出する（Ｓ２５，Ｓ２６）
ことを特徴とする上記［４］に記載のシャント抵抗式電流センサ（１０）の補正方法。
［６］
前記温度飽和時間（Ｔｓ）前の前記温度記録ステップ（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）での記録結果に対して関数で近似して前記温度飽和時間（Ｔｓ）前の前記温度補正値（第１の温度補正値、ＣＶ１）を算出し（Ｓ２５）、前記温度飽和時間（Ｔｓ）以後の前記温度記録ステップ（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）での記録結果に対して１次関数で近似して前記温度飽和時間（Ｔｓ）以後の前記温度補正値（第２の温度補正値、ＣＶ２）を算出する（Ｓ２６）
ことを特徴とする上記［５］に記載のシャント抵抗式電流センサ（１０）の補正方法。

１０ シャント抵抗式電流センサ
１５ 一対の接続端子
２０ 基板
３０ 電子部品
３１ 電圧検知ＩＣ（電圧検知部）
３２ 温度センサ（温度検知部）
４０ 制御用マイコン
４１ 温度記録部
４２ 補正値算出部
４３ 温度補正部
４４ 抵抗値補正部
４５ 電流算出部
５０ バスバ
５１ シャント抵抗部
５２ 上流部
５３ バッテリ端子
５４ ボルト挿通部
５５ 下流部
５６ スタッド立設部
６０ 制御装置
Ｂ ボルト
Ｓ スタッドボルト
ＣＶ１ 第１の補正値
ＣＶ２ 第２の補正値
Ｔｓ 温度飽和時間

Claims (6)

1. バスバの一部であるシャント抵抗部の上面の両端部にそれぞれ接続された一対の接続端子を介して前記バスバの上方に設置され且つ前記一対の接続端子を介して前記シャント抵抗部に電気的に接続された基板と、
   前記基板に搭載される電子部品と、を備えるシャント抵抗式電流センサであって、
   前記電子部品は、
   前記シャント抵抗部の前記両端部間の電圧を検知する電圧検知部と、
   前記シャント抵抗部の温度を検知する温度検知部と、
   制御用マイコンと、を含み、
   前記制御用マイコンは、
   前記バスバに電流が流れているか否かを判定し、前記バスバに電流が流れていないと判定したときは、事前準備として、温度記録部、及び、補正値算出部を実行し、前記事前準備の実行後に前記バスバに電流が流れていると判定したとき、実駆動として、温度補正部、抵抗値補正部、及び、電流算出部を実行し、
   前記温度記録部は、前記バスバに電流が流れていない状態にて前記電子部品を駆動させて、前記温度検知部の検知結果を所定時間の間記録し、
   前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づき、前記電子部品の前記事前準備としての駆動開始時点からの経過時間に対する、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇分の推移を算出し、
   前記温度補正部は、前記バスバに電流が流れている状態にて、前記温度検知部により検知された温度から、前記実駆動の開始時点からの経過時間に対応する前記温度上昇分を減じて、前記電子部品の発熱の影響がないときの前記シャント抵抗部の温度を推定し、
   前記抵抗値補正部は、前記推定された前記シャント抵抗部の温度と、予め定められた温度及び抵抗値間の特性と、に基づいて、前記シャント抵抗部の抵抗値を算出し、
   前記電流算出部は、前記算出された前記シャント抵抗部の抵抗値と、前記電圧検知部の検知結果と、に基づいて、前記バスバに流れている電流を算出する
   ことを特徴とするシャント抵抗式電流センサ。
2. 前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づいて、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇がなくなるまでの前記駆動開始時点からの経過時間である温度飽和時間を検知し、前記温度飽和時間の前後で異なる時間関数を用いて、前記温度上昇分の推移を近似して算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗式電流センサ。
3. 前記補正値算出部は、前記実駆動の開始時点から前記温度飽和時間までは、前記時間関数として自然対数関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出し、前記温度飽和時間以降は、前記時間関数として１次関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載のシャント抵抗式電流センサ。
4. 請求項１に記載のシャント抵抗式電流センサを用いたシャント抵抗式電流センサの補正方法であって、
   前記温度記録部は、前記バスバに電流が流れていない状態にて前記電子部品を駆動させて、前記温度検知部の検知結果を所定時間の間記録するステップを実行し、
   前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づき、前記電子部品の前記事前準備としての駆動開始時点からの経過時間に対する、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇分の推移を算出するステップを実行し、
   前記温度補正部は、前記バスバに電流が流れている状態にて、前記温度検知部により検知された温度から、前記実駆動の開始時点からの経過時間に対応する前記温度上昇分を減じて、前記電子部品の発熱の影響がないときの前記シャント抵抗部の温度を推定するステップを実行し、
   前記抵抗値補正部は、前記推定された前記シャント抵抗部の温度と、予め定められた温度及び抵抗値間の特性と、に基づいて、前記シャント抵抗部の抵抗値を算出するステップを実行し、
   前記電流算出部は、前記算出された前記シャント抵抗部の抵抗値と、前記電圧検知部の検知結果と、に基づいて、前記バスバに流れている電流を算出するステップを実行する
   ことを特徴とするシャント抵抗式電流センサの補正方法。
5. 前記補正値算出部は、前記温度記録部の記録結果に基づいて、前記電子部品の発熱の影響による前記シャント抵抗部の温度上昇がなくなるまでの前記駆動開始時点からの経過時間である温度飽和時間を検知し、前記温度飽和時間の前後で異なる時間関数を用いて、前記温度上昇分の推移を近似して算出するステップを実行する
   ことを特徴とする請求項４に記載のシャント抵抗式電流センサの補正方法。
6. 前記補正値算出部は、前記実駆動の開始時点から前記温度飽和時間までは、前記時間関数として自然対数関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出し、前記温度飽和時間以降は、前記時間関数として１次関数を用いて前記温度上昇分を近似して算出するステップを実行する
   ことを特徴とする請求項５に記載のシャント抵抗式電流センサの補正方法。

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