(57)【要約】【課題】１つの被測定電流に対して磁気検出素子を２つ以上設けなくても故障時に異常検出信号を出力する機能を実現し、２つ以上の磁気検出素子を設ける場合と比較して低コスト化を図ることの可能な磁気比例式電流センサを提供する。【解決手段】ギャップ部Ｇを有するリング状磁気コア１５がバスバー１２を囲むように配置され、ギャップ部Ｇにホール素子２５が位置し、ギャップ部Ｇが内側に存在するようにコイル３５が配置される。リング状磁気コア１５とコイル３５とがカレントトランスを成す。異常検出回路５０は、ホール素子２５を用いた磁気比例式の原理に基づく電流検出結果(センサ出力ＶO)と、リング状磁気コア１５及びコイル３５が成すカレントトランスによる電流検出結果(カレントトランス出力ＶCU)との差が所定値以内にあるか否かで異なるレベルの異常検出信号Ｅ(det)を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流によって発生する磁界が印加される磁気検出素子を有する第１の電流検出部と、
前記被測定電流によって発生する磁界と交わって誘起電圧を発生するコイルを有する第２の電流検出部と、
前記第１の電流検出部の第１の出力電圧と前記第２の電流検出部の第２出力電圧とが入力され、前記第１及び第２の出力電圧の差が所定値以内にあるか否かで異なるレベルの異常検出信号を出力する異常検出回路とを備える、磁気比例式電流センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気比例式電流センサにおいて、
前記被測定電流の経路を囲む、ギャップ部を有するリング状磁気コアをさらに備え、
前記リング状磁気コアの前記ギャップ部に前記磁気検出素子が位置する、磁気比例式電流センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記コイルは、前記リング状磁気コアの少なくとも一部が内側を貫くように、又は前記リング状磁気コアの前記ギャップ部が内側に存在するように配置されている、磁気比例式電流センサ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記リング状磁気コアの前記ギャップ部に挿入配置されたプリント基板をさらに備え、前記プリント基板のうち前記ギャップ部を通る部分に前記磁気検出素子が実装されている、磁気比例式電流センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記プリント基板は前記ギャップ部を通る部分の少なくとも一部が開口となっていて、前記磁気検出素子は前記開口に落とし込んで実装されている、磁気比例式電流センサ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記コイルは前記リング状磁気コアの前記ギャップ部が内側に存在するように前記プリント基板に実装され、前記コイルの内側に板状ないし棒状コアが設けられている、磁気比例式電流センサ。
【請求項７】
請求項２に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記コイルはボビンに巻線を施したものであって前記リング状磁気コアの前記ギャップ部が内側に存在するように配置され、前記磁気検出素子は前記ボビンに一体形成され、前記コイルの巻線端末と前記磁気検出素子の端子とが前記ボビンの有するピンに電気的に接続され、前記ピンがプリント基板の貫通孔に挿通されている、磁気比例式電流センサ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記コイルの発生する前記誘起電圧の低周波領域における周波数特性を補償する周波数特性補償手段をさらに備える、磁気比例式電流センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記周波数特性補償手段は前記誘起電圧を増幅して前記異常検出回路に出力する増幅器であり、この増幅器は前記低周波領域において周波数が低くなるほど利得が大きくなる特性である、磁気比例式電流センサ。
【請求項１０】
請求項８に記載の磁気比例式電流センサにおいて、前記周波数特性補償手段は前記低周波領域における前記第２の出力電圧の周波数特性を記憶したメモリを有し、前記低周波領域における前記異常検出回路の前記所定値を前記メモリを参照して調節するものである、磁気比例式電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッドカーや電気自動車のバッテリー電流やモータ駆動電流を測定する電流センサに関し、特に、異常検出信号を出力する機能を有する磁気比例式電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子等の磁気検出素子を用いてバスバーに流れる電流（被測定電流）を非接触状態で検出する電流センサとして、磁気比例式のものが従来から知られている。磁気比例式電流センサは、図９に例示のように、ギャップＧを有するリング状の磁気コア８２０（高透磁率で残留磁気が少ない珪素鋼板やパーマロイコア等）と、ギャップＧに配置されたホール素子８１６（磁気検出素子の例示）とを有する。磁気コア８２０は、被測定電流Ｉinの流れるバスバー８１０が貫通する配置である。したがって、被測定電流ＩinによってギャップＧ内に磁界が発生し、これがホール素子８１６の感磁面に印加される。磁界の強さは被測定電流Ｉinに比例するので、ホール素子８１６の出力電圧から被測定電流Ｉinが求められる。
【０００３】
ところで、ハイブリッドカーやＥＶ（電気自動車）に用いられる電流センサにおいて故障が発生すると、例えば「インバータ電流モニタ用電流センサ」の場合、モータ制御が不安定となったり、スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を最悪、破壊してしまうこともあり得る。このような問題から、電流センサの故障を適切に検出することは重要といえる。以下、電流センサの故障検出に関する公知文献について説明する。
【０００４】
下記特許文献１は、故障時に「異常信号」を出力して上位システムから故障判別を可能とすることでシステムのフェールセーフ性を向上させた電流検出器を開示している。この電流検出器は、磁性体コアのギャップに２つ以上の感磁素子を配置し、それぞれの感磁素子に対して独立した信号処理回路を備え、それら信号処理回路からの出力のずれが設定範囲を超えたときに電流検出器が故障したと判別するように構成されている。
【０００５】
下記特許文献２は、車両走行中にセンサ故障が発生しても運転快適性をできるだけ維持して走行させることができるインバータ装置の提供を課題とし、このインバータ装置で用いられる電流検知部は、例えばＶ相とＷ相の各電流を二重に検知するためにＶ相とＷ相の各々に２つの電流センサ（２４１Ａ・２４１Ｂ，２４２Ａ・２４２Ｂ）を含んでいる。そして、電流センサ２４１Ａ，２４１Ｂの出力同士を比較し、かつ電流センサ２４２Ａ，２４２Ｂの出力同士も比較し、センサに故障が発生していないかを監視している。
【０００６】
下記特許文献３は、故障検出に関するものではないが、回周状コアをＵ字状コアと棒状コアとに分割することで製造工程を簡略化でき、コスト低減を図ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２７５２７９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５０４３号公報
【特許文献３】実開平５−６４７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１及び２の技術はいずれも、１つの被測定電流に対してホール素子等の磁気検出素子を２つ以上設ける必要がありコスト高になりやすいという問題がある。上記特許文献３の技術は、そのような問題を解決できるものではない。
【０００９】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、１つの被測定電流に対して磁気検出素子を２つ以上設けなくても故障時に異常検出信号を出力する機能を実現し、１つの被測定電流に対して磁気検出素子を２つ以上設ける場合と比較して低コスト化を図ることの可能な磁気比例式電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、磁気比例式電流センサである。この磁気比例式電流センサは、
被測定電流によって発生する磁界が印加される磁気検出素子を有する第１の電流検出部と、
前記被測定電流によって発生する磁界と交わって誘起電圧を発生するコイルを有する第２の電流検出部と、
前記第１の電流検出部の第１の出力電圧と前記第２の電流検出部の第２出力電圧とが入力され、前記第１及び第２の出力電圧の差が所定値以内にあるか否かで異なるレベルの異常検出信号を出力する異常検出回路とを備える。
【００１１】
ある態様の磁気比例式電流センサにおいて、
前記被測定電流の経路を囲む、ギャップ部を有するリング状磁気コアをさらに備え、
前記リング状磁気コアの前記ギャップ部に前記磁気検出素子が位置してもよい。
【００１２】
この場合、前記コイルは、前記リング状磁気コアの少なくとも一部が内側を貫くように、又は前記リング状磁気コアの前記ギャップ部が内側に存在するように配置されているとよい。
【００１３】
また、前記リング状磁気コアの前記ギャップ部に挿入配置されたプリント基板をさらに備え、前記プリント基板のうち前記ギャップ部を通る部分に前記磁気検出素子が実装されているとよい。
【００１４】
さらに、前記プリント基板は前記ギャップ部を通る部分の少なくとも一部が開口となっていて、前記磁気検出素子は前記開口に落とし込んで実装されているとよい。
【００１５】
さらに、前記コイルは前記リング状磁気コアの前記ギャップ部が内側に存在するように前記プリント基板に実装され、前記コイルの内側に板状ないし棒状コアが設けられているとよい。
【００１６】
あるいは、前記コイルはボビンに巻線を施したものであって前記リング状磁気コアの前記ギャップ部が内側に存在するように配置され、前記磁気検出素子は前記ボビンに一体形成され、前記コイルの巻線端末と前記磁気検出素子の端子とが前記ボビンの有するピンに電気的に接続され、前記ピンがプリント基板の貫通孔に挿通されているとよい。
【００１７】
ある態様の磁気比例式電流センサにおいて、前記コイルの発生する前記誘起電圧の低周波領域における周波数特性を補償する周波数特性補償手段をさらに備えるとよい。
【００１８】
この場合、前記周波数特性補償手段は前記誘起電圧を増幅して前記異常検出回路に出力する増幅器であり、この増幅器は前記低周波領域において周波数が低くなるほど利得が大きくなる特性であるとよい。
【００１９】
あるいは、前記周波数特性補償手段は前記低周波領域における前記第２の出力電圧の周波数特性を記憶したメモリを有し、前記低周波領域における前記異常検出回路の前記所定値を前記メモリを参照して調節するものであるとよい。
【００２０】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の磁気比例式電流センサによれば、被測定電流によって発生する磁界が印加される磁気検出素子を有する第１の電流検出部の第１の出力電圧と、前記被測定電流によって発生する磁界と交わって誘起電圧を発生するコイルを有する第２の電流検出部の第２の出力電圧との差が所定値以内にあるか否かで異なるレベルの異常検出信号を出力する異常検出回路を有するので、正常状態と異常状態とを異常検出信号のレベルによって区別して出力することができる。したがって、１つの被測定電流に対して磁気検出素子を２つ以上設けなくても故障時に異常検出信号を出力する機能を実現することができる。ここで、磁気検出素子と比較してコイルは一般に安価であるため、１つの被測定電流に対して磁気検出素子を２つ以上設ける場合と比較して低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気比例式電流センサの原理的構成を示す模式図。
【図２】図１に示される磁気比例式電流センサの回路図。
【図３】(Ａ)は、被測定電流(瞬時値)とセンサ出力との関係を示す特性図。(Ｂ)は、被測定電流の例示的な波形図。(Ｃ)は、被測定電流(瞬時値)とカレントトランス出力との関係を示す特性図。(Ｄ)は、センサ出力の例示的な波形図。(Ｅ)は、カレントトランス出力の例示的な波形図。
【図４】(Ａ)は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気比例式電流センサの要部拡大断面図。(Ｂ)は、同図(Ａ)のB-B'矢視図。
【図５】(Ａ)は、本発明の第３の実施の形態に係る磁気比例式電流センサの要部拡大断面図。(Ｂ)は、同図(Ａ)のB-B'断面図。
【図６】被測定電流の周波数と、図２の差動増幅回路の出力電圧(センサ出力：ホール素子による電流検出出力)及び増幅器の出力電圧(カレントトランス出力：コイルによる電流検出出力)の誤差との関係を示す周波数特性図。
【図７】本発明の第４の実施の形態に関し、周波数特性補償手段を例示するブロック図。
【図８】変形例に関し、磁気比例式電流センサの構成を示す、(Ａ)は正断面図、(Ｂ)は平面図、(Ｃ)は側断面図。
【図９】磁気比例式電流センサの基本的構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２４】
(第１の実施の形態)
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気比例式電流センサ１００の原理的構成を示す模式図である。
【００２５】
磁気比例式電流センサ１００は、被測定電流Ｉin(交流)の経路としてのバスバー１２と、リング状磁路を成すリング状磁気コア１５と、磁気検出素子としてのホール素子２５と、増幅回路としての差動増幅回路２７と、コイル３５と、増幅器３７と、異常検出回路５０とを備える。ホール素子２５と差動増幅回路２７とが第１の電流検出部を成し、コイル３５と増幅器３７とが第２の電流検出部を成している。
【００２６】
ギャップ部Ｇを有する例えば方形のリング状磁気コア１５(高透磁率で残留磁気が少ない珪素鋼板やパーマロイコア、アモルファス等からなる)がバスバー１２を囲むように配置され、ギャップ部Ｇにホール素子２５が位置し(配置され)、ギャップ部Ｇが内側に存在するようにコイル３５が配置されている。リング状磁気コア１５とコイル３５とがカレントトランスを成す。なお、コイル３５は空芯であってもよいし、板状ないし棒状コアを内側に設けたものであってもよい。コイル３５が空芯である場合は、リング状磁気コア１５の少なくとも一部がコイル３５の内側を貫く構成としてもよい。
【００２７】
ホール素子２５の出力電圧は、差動増幅回路２７によって増幅されてセンサ出力ＶO(第１の出力電圧)となるとともに異常検出回路５０に出力される。コイル３５は被測定電流(交流)によって発生する磁界と交わって負荷抵抗ＲLの両端に誘起電圧ＶLを発生し、この誘起電圧ＶLは必要に応じて増幅器３７によって増幅されて異常検出回路５０に出力される(第２の出力電圧)。異常検出回路５０は、差動増幅回路２７から入力されたセンサ出力ＶO(第１の出力電圧)と、増幅器３７から入力された誘起電圧(第２の出力電圧：カレントトランス出力ＶCU)とを比較して、両者の差が所定値以内にあるか否かで異なるレベル(ハイ又はロー)の異常検出信号Ｅ(det)を出力する。なお、異常検出回路５０は例えばＥＣＵ(Electric Control Unit)内に構成される。
【００２８】
すなわち、本実施の形態の磁気比例式電流センサ１００は、ホール素子２５を用いた磁気比例式の原理に基づく電流検出結果(センサ出力ＶO)と、リング状磁気コア１５及びコイル３５が成すカレントトランスによる電流検出結果(カレントトランス出力ＶCU)とを比較して、双方の電流検出結果の差が所定値以内にあるか否かで異なるレベルの異常検出信号Ｅ(det)を出力するものである。異常検出信号Ｅ(det)は例えば、両者の差が所定値以内にある場合はハイレベル、両者の差が所定値以内にない場合はローレベルとなる。そして上位システムでは異常検出信号Ｅ(det)がローレベルとなったときに異常が発生したものと判断すればよい。以下、図２を参照して本実施の形態の回路構成をより詳細に説明する。
【００２９】
図２は、図１に示される磁気比例式電流センサ１００の回路図である。本図に示される回路において、ホール素子２５は等価的に４つの抵抗のブリッジ接続で表され、端子ｂ，ｄ間に例えば定電流回路２９によって一定のホール素子駆動電流を流しておくことにより出力端子ｃ，ｅ間に印加磁界に比例した(換言すれば被測定電流Ｉinに比例した)電圧ＶHを得る構成としている。ホール素子２５の出力端子ｃ，ｅは差動増幅回路２７の入力端子にそれぞれ接続され、差動増幅回路２７の出力端子は異常検出回路５０の入力端子に接続される。コイル３５の一方の端子ｆは基準電圧端子(電圧Ｖref)に接続され、他方の端子ａは増幅器３７の入力端子に接続され、コイル３５の端子ａ，ｆ間に負荷抵抗ＲLが接続される。増幅器３７の出力端子は異常検出回路５０の入力端子に接続される。なお、本実施の形態では例示的に電源電圧をＶCC＝５Ｖとし、差動増幅回路２７及びコイル３５の基準電圧をＶref＝２.５Ｖとしている。
【００３０】
図３(Ａ)は、被測定電流Ｉin(瞬時値)とセンサ出力ＶOとの関係を示す特性図である。被測定電流Ｉinの−３００Ａ〜＋３００Ａのレンジにおいてセンサ出力ＶOは０.５Ｖ〜４.５Ｖの直線的な特性となっている。
【００３１】
同図(Ｂ)は、被測定電流Ｉinの例示的な波形図である。本図においては、被測定電流Ｉin(peak to peak)が６００Ａ(ケース１)、３００Ａ(ケース２)及び０Ａ(ケース３)の正弦波である場合をそれぞれ例示している。
【００３２】
同図(Ｃ)は、被測定電流Ｉin(瞬時値)とカレントトランス出力ＶCUとの関係を示す特性図である。センサ出力ＶOと同様に、被測定電流Ｉinの−３００Ａ〜＋３００Ａのレンジにおいてカレントトランス出力ＶCUは０.５Ｖ〜４.５Ｖの直線的な特性となっている。
【００３３】
同図(Ｄ)は、センサ出力ＶOの例示的な波形図である。同図(Ｅ)は、カレントトランス出力ＶCUの例示的な波形図である。これらの図に示されるケース１〜３は、同図(Ｂ)のケース１〜３と対応している。すなわち、被測定電流Ｉin(peak to peak)が６００Ａ、３００Ａ及び０Ａのとき、センサ出力ＶO(peak to peak)及びレントトランス出力ＶCU(peak to peak)はそれぞれ４Ｖ、２Ｖ及び０Ｖとなる。
【００３４】
図２に示される回路において、ホール素子２５の出力電圧ＶH(出力端子ｃ，ｅ間の電圧)は差動増幅回路２７によって増幅される。差動増幅回路２７は例えば抵抗Ｒ1ないしＲ4及びオペアンプ１２８によって構成される。差動増幅回路２７の出力電圧(センサ出力ＶO)はセンサ出力端子１１０から出力されるとともに、異常検出回路５０の一方の入力となる。被測定電流Ｉin(交流)によって発生する磁界と交わってコイル３５の発生する誘起電圧ＶL(端子ａ，ｆ間の電圧)は増幅器３７で増幅される。増幅器３７の出力電圧(カレントトランス出力ＶCU)は異常検出回路５０の他方の入力となる。すなわち、異常検出回路５０の一方の入力はホール素子２５による電流検出出力(センサ出力ＶO)であり、他方の入力はリング状磁気コア１５及びコイル３５が成すカレントトランスによる電流検出出力(カレントトランス出力ＶCU)である。
【００３５】
増幅器やコンパレータ等にて構成される異常検出回路５０は、入力された２つの電流検出出力(センサ出力ＶO及びカレントトランス出力ＶCU)を比較して、例えば、両電圧の差が所定値以内にあればハイレベル、所定値以内になければローレベルの異常検出信号Ｅ(det)を上位システムに出力する。上位システムは、入力された異常検出信号Ｅ(det)がローレベルであるとき、例えば警告ランプの点灯やディスプレイ表示によって操作者(運転手等)に修理工場へ行くことを促す等してもよい。なお、異常状態(異常検出信号Ｅ(det)が例えばローレベル)の原因としては、ホール素子２５の破壊やコイル３５の短絡(ショート)又は断線等が挙げられる。
【００３６】
本実施の形態によれば、被測定電流Ｉin(交流)によって発生する磁界が印加されるホール素子２５の出力電圧ＶHを増幅する差動増幅回路２７の出力電圧(第１の出力電圧：センサ出力ＶO)と、被測定電流Ｉin(交流)によって発生する磁界と交わるコイル３５の発生する誘起電圧ＶLを増幅する増幅器３７の出力電圧(第２の出力電圧：カレントトランス出力ＶCU)との差が所定値以内にあるか否かで異なるレベルの異常検出信号Ｅ(det)を出力する異常検出回路５０を有するので、正常状態と異常状態とを異常検出信号Ｅ(det)のレベル(ハイ又はロー)によって区別して出力することができる。したがって、１つの被測定電流に対してホール素子を２つ以上設けなくても故障時に異常検出信号を出力する機能を実現することができる。ここで、ホール素子と比較してコイルは一般に安価であるため、２つ以上のホール素子を設ける場合と比較して低コスト化を図ることが可能となる。
【００３７】
(第２の実施の形態)
本実施の形態では、図１に示される第１の実施の形態の磁気比例式電流センサ１００におけるホール素子２５及びコイル３５の取付け構造の具体例(その１)を説明する。
【００３８】
図４(Ａ)は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気比例式電流センサ２００の要部拡大断面図である。同図(Ｂ)は、同図(Ａ)のB-B'矢視図である。なお、同図(Ｂ)においてボビン１３１及び板状コア１３５は仮想線で示される。
【００３９】
本実施の形態の磁気比例式電流センサ２００は、第１の実施の形態の磁気比例式電流センサ１００の構成に加え、例えば不図示のケースに保持されてリング状磁気コア１５のギャップ部Ｇに挿入配置されたプリント基板１７をさらに備える。そしてホール素子２５(表面実装タイプ)がプリント基板１７のうちギャップ部Ｇを通る部分に例えばマウンタにより表面実装(マウント)され、例えばボビン１３１(樹脂成形体)に巻線１３９を施してなるコイル３５はギャップ部Ｇが内側に存在するようにプリント基板１７に例えばマウンタにより表面実装(マウント)されている。コイル３５の内側には板状(ないし棒状)コア１３５が設けられている。なお、好ましくはプリント基板１７はギャップ部Ｇを通る部分の少なくとも一部が開口１９となっていて、開口１９にホール素子２５が落とし込んで表面実装されているとよい。
【００４０】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、同一のプリント基板１７にホール素子２５及びコイル３５を実装しているため、リング状磁気コア１５に対するホール素子２５及びコイル３５の配置が容易となる。また、プリント基板１７に開口１９を設けて開口１９にホール素子２５が落とし込んで表面実装する場合、ホール素子２５がプリント基板１７上に出っぱる量を減らすことができ、ホール素子２５及びコイル３５を実装したプリント基板１７をより長さの短いギャップ部Ｇに挿入配置することができる。このため、ギャップ部Ｇの長さを短くすることで感度及びノイズ耐性が向上し、高精度の電流検出が可能となる。
【００４１】
(第３の実施の形態)
本実施の形態では、図１に示される第１の実施の形態の磁気比例式電流センサ１００におけるホール素子２５及びコイル３５の取付け構造の具体例(その２)を説明する。
【００４２】
図５(Ａ)は、本発明の第３の実施の形態に係る磁気比例式電流センサ３００の要部拡大断面図である。同図(Ｂ)は、同図(Ａ)のB-B'断面図である。なお、同図(Ｂ)においてボビン１３１は仮想線で示される。
【００４３】
本実施の形態の磁気比例式電流センサ３００は、第１の実施の形態の磁気比例式電流センサ１００の構成に加え、例えば不図示のケースに保持されてリング状磁気コア１５のギャップ部Ｇの外側の所定位置に配置されたプリント基板１７をさらに備える。コイル３５はボビン１３１に巻線１３９を施してなり、ホール素子２５(例えばベアチップ状態)はボビン１３１に一体に樹脂成形されてコイル３５の内側に位置する。
【００４４】
コイル３５の巻線１３９の両端末はそれぞれボビン１３１のピンａ，ｆ(図２の端子ａ，ｆと対応)に電気的に接続され、ホール素子２５の４つの端子はボビン１３１のピンｂ〜ｅ(図２の端子ｂ〜ｅと対応)に電気的に接続される。電気的な接続は、例えば絡げて半田付けすることによって為される。ボビン１３１のピンａ〜ｆはプリント基板１７の貫通孔に挿通され、この状態でコイル３５の内側にリング状磁気コア１５のギャップ部Ｇが存在する。ホール素子２５はギャップ部Ｇに位置する。
【００４５】
本実施の形態では、ホール素子２５をコイル３５のボビン１３１に一体成形してボビン１３１にピンａ〜ｆをインサートし、それらを１つの部品として単純化し、巻線１３９を施している。したがって、第１の実施の形態の効果に加え、コイル３５及びホール素子２５をプリント基板１７に実装する際の作業性が良くなる。また、ホール素子２５がコイル３５の巻軸方向の長さ範囲内に収まっているので、ホール素子２５及びコイル３５をより長さの短いギャップ部Ｇに挿入配置することができる。このため、ギャップ部Ｇの長さを短くすることで感度及びノイズ耐性が向上し、高精度の電流検出が可能となる。
【００４６】
(第４の実施の形態)
本実施の形態では、図２に示される第１の実施の形態におけるカレントトランスを成すコイル３５が発生する誘起電圧ＶLの低周波領域における周波数特性を補償する周波数特性補償手段について説明する。
【００４７】
図６は、被測定電流Ｉinの周波数と、図２の差動増幅回路２７の出力電圧(センサ出力ＶO：ホール素子２５による電流検出出力)及び増幅器３７の出力電圧(カレントトランス出力ＶCU：コイル３５による電流検出出力)の誤差との関係を示す周波数特性図である。本図に示されるように、ホール素子２５による電流検出出力(センサ出力ＶO)は周波数によらず誤差がほとんどない特性となっている一方、カレントトランスを成すコイル３５による電流検出出力(カレントトランス出力ＶCU)は１００Ｈｚ以上の周波数では誤差がほとんどないものの１００Ｈｚ以下の周波数では周波数が低下するほど誤差が増大している。なお、誤差が増大し始める周波数はコイルの構成によって異なり、上記の１００Ｈｚはあくまで例示である。
【００４８】
本実施の形態では、１００Ｈｚ以下の低周波領域におけるカレントトランス出力ＶCUの周波数特性を補償する周波数特性補償手段を設け、前記低周波領域において異常検出回路５０が故障を誤検出することを防止する。以下、周波数特性補償手段を２つ例示する。
【００４９】
周波数特性補償手段の１つ目は、カレントトランスを成すコイル３５の発生する誘起電圧ＶLを増幅する増幅器３７として前記低周波領域において周波数が低くなるほど利得が大きくなる特性を有するものを用いることで実現される。すなわち、前記低周波領域におけるコイル３５の誘起電圧ＶLの低下を増幅器３７の利得の増大で相殺することで、周波数特性を補償する。
【００５０】
周波数特性補償手段の２つ目は、図７にブロック図で示すように、カレントトランス出力ＶCU(カレントトランスを成すコイル３５の発生する誘起電圧)の前記低周波領域における周波数特性(EX.誤差：理想値からのずれ)を予めメモリ５７に記憶させておき、前記低周波領域における異常検出回路５０の前記所定値(異常検出信号Ｅ(det)のレベルが切り替わる値)をメモリ５７を参照して調節する(例えば周波数が低くなるほど大きくする)ことで実現される。すなわち、前記低周波領域におけるコイル３５の誘起電圧ＶLの低下に併せて異常検出回路５０の前記所定値を調節(増大)することで、周波数特性を補償する。なお、メモリ５７は、差動増幅回路２７の出力電圧(センサ出力ＶO：ホール素子２５による電流検出出力)の前記低周波領域における周波数特性も必要に応じて記憶してもよい。
【００５１】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００５２】
実施の形態では磁気比例式電流センサがリング状磁気コア１５を有する構成である場合を説明したが、変形例ではリング状磁気コア１５を有さないコアレスタイプの磁気比例式電流センサとしてもよい。あるいは、図８に示すように、リング状磁気コア１５に替えて直線状の磁気ヨーク２８をホール素子２５の前面及び背面(又はいずれか一方)に設けてもよい。この場合、コイル３５は、巻線３２を施したボビン２６の内側に磁気ヨーク２８が位置したものであってもよい。なお、コイル３５は図８に示すようにホール素子２５の前面及び背面の双方に設けられて直列接続されてもよく、あるいはホール素子２５の前面又は背面のいずれかのみに設けられてもよい。図８に示す変形例は、被測定電流Ｉinの経路を成す平板形状(例えば銅板)のバスバー１２の主面上にカレントトランスを成すコイル３５を２つ配置して直列接続し、２つのコイル３５の間にホール素子２５を配置したバスバー一体型の構成である。
【００５３】
実施の形態ではコイル３５の発生する誘起電圧ＶLを増幅器３７で増幅してカレントトランス出力ＶCUとして異常検出回路５０に入力する場合を説明したが、変形例では増幅器３７を設けずに誘起電圧ＶLを異常検出回路５０に直接カレントトランス出力ＶCUとして入力してもよい。すなわち増幅器３７は、カレントトランス出力ＶCUのゲイン及びセンサ出力ＶOのゲインをマッチングさせたい場合に有効であるが、そのような必要がない場合は省略してもよい。
【００５４】
実施の形態では被測定電流が１つである場合を説明したが、変形例では被測定電流を２つ以上としてもよい。被測定電流が三相交流電流である場合、実施の形態に示す構成の電流センサで例えばＶ相とＷ相の２相の電流をモニタし、Ｕ相電流値はＶ相とＷ相の測定値から算出してもよい。
【００５５】
実施の形態では磁気比例式電流センサを単電源駆動としたが、変形例では両電源駆動としてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１２  バスバー
１５  リング状磁気コア
２５  ホール素子
２７  差動増幅回路
２９  定電流回路
３５  コイル
３７  増幅器
５０  異常検出回路
１００  磁気比例式電流センサ
１１０  センサ出力端子
１３１  ボビン
１３５  板状コア
１３９  巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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