(57)【要約】【課題】導体と磁電変換素子との間の距離を補正でき、高感度かつ高精度で被検出電流を検出可能な電流測定装置を提供すること。【解決手段】この電流測定装置１は、被検出電流が流れる導体１１と、導体１１に被検出電流が流れた際に発生する磁界の変化を検出して信号を出力する磁気センサ１９、２０と、磁気センサ１９、２０の出力から被検出電流の大きさを算出する演算部２３とを備える。磁気センサ１９、２０は、導体１１との間にそれぞれ異なる距離をとって配置され、演算部２３は、磁気センサ１９、２０と導体１１との間の距離を求め、求めた距離を用いて被検出電流の大きさを算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出電流が流れる導体と、前記導体に被検出電流が流れた際に生ずる磁界の変化を検出する少なくとも２つの磁気センサと、前記磁気センサの出力から被検出電流の大きさを算出する演算部とを備え、
前記少なくとも２つの磁気センサは、前記導体との間にそれぞれ異なる距離をとって配置され、前記演算部は、前記磁気センサの出力から、前記磁気センサと前記導体との間の距離を求め、前記距離を用いて前記被検出電流の大きさを算出することを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記磁気センサの出力を用い、下記関係式（１）を用いた演算処理によって前記被検出電流の大きさを算出することを特徴とする請求項１記載の電流測定装置。
Ｈ＝μｏＩ／２πｒ…式（１）
（式（１）において、μｏは真空の透磁率を表し、Ｈは磁界強度を表し、ｒは導体の中心Ｐと磁気センサとの間の距離を表す。）
【請求項３】
前記少なくとも二つの磁気センサは、同一のパッケージ材に内包されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流測定装置。
【請求項４】
前記導体を介して前記磁気センサと対向配置された別の磁気センサを備え、前記演算部は、前記磁気センサの出力と前記別の磁気センサの出力との差分値から外乱ノイズの大きさを検出し、前記外乱ノイズの大きさを用いて前記被検出電流を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記磁気センサと前記導体との間の距離を所定の時定数で補正して前記被検出電流を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流測定装置。
【請求項６】
前記磁気センサはＧＭＲ素子であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体の電流の大きさを測定する電流測定装置に関し、特に、導体を流れる電流を磁電変換素子を介して検出する電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やソーラー電池などの分野では、電気自動車やソーラー電池装置の大出力化・高性能化に伴って、取り扱う電流値が大きくなってきており、直流大電流を非接触で測定する電流センサが広く用いられている。このような電流センサとしては、検出対象となる導体に流れる電流を、導体周囲の磁界の変化を介して検出する磁電変換素子を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる電流センサは、検出対象となる電流が流れるバスバと、このバスバの周りに配置されるシールド板と、バスバとシールド板との間において、バスバに電流が流れたときに発生する磁界の磁束密度が最小となる位置に配置される磁電変換素子とを備える。検出対象となる電流がバスバに流れた際には、バスバの周囲に発生した磁界の変化が磁電変換素子によって電圧に変換され、電流の大きさに応じた信号として出力される。この磁電変換素子からの出力信号を増幅回路で増幅し、検出回路で検出することによりバスバに流れる電流の大きさを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電流センサは、製造時における磁電変換素子の取り付け位置の誤差や、電流センサ使用時における装置の発熱に伴う熱膨張、収縮により、磁電変換素子と検出対象となる導体との間の距離が変化する。磁電変換素子と導体との間の距離が変化した場合、磁電変換素子によって検出される磁界の磁束密度が変化し、導体を流れる電流の大きさの検出誤差が生じる問題がある。特許文献１記載の電流センサでは、電流が流れたときに発生する磁束密度の変化が最小となる位置付近に磁電変換素子を配置することにより、磁電変換素子と導体との間の距離が変化した場合の検出誤差を低減している。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の電流センサでは、磁束密度の変化が最小となる位置付近に磁電変換素子を配置するため、電流センサの検出感度が低下する問題があった。また、磁束密度が最小となる位置付近に磁電変換素子を配置した場合においても、必ずしも効果的に検出誤差を低減することができない問題があった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、導体と磁電変換素子との間の距離を補正でき、高感度かつ高精度で被検出電流を検出可能な電流測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電流測定装置は、被検出電流が流れる導体と、前記導体に被検出電流が流れた際に生ずる磁界の変化を検出する少なくとも２つの磁気センサと、前記磁気センサの出力から被検出電流の大きさを算出する演算部とを備え、前記少なくとも２つの磁気センサは、前記導体との間にそれぞれ異なる距離をとって配置され、前記演算部は、前記磁気センサの出力から、前記磁気センサと前記導体との間の距離を求め、前記距離を用いて前記被検出電流の大きさを算出することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、検出対象となる電流が導体流れた際に導体の周囲に発生する磁界を、導体との間にそれぞれ異なる距離をとって配置された少なくとも２つの磁気センサで検出するので、距離差に応じた強度の出力信号を得ることが可能となる。このように、少なくとも２つの磁気センサから距離差に応じた強度の出力信号を得ることができるので、それぞれの信号を用いて磁気センサと導体との間の距離を補正することができる。これにより、電流測定装置の製造時における配置位置の誤差や、電流測定装置使用時における電流測定装置の構成部材の熱膨張によって変化したなど、磁気センサと導体との間の距離が設計値と変化した場合においても補正することが可能となる。このため、補正後の磁気センサと導体との間の距離を用いて被検出電流を算出することにより、高感度かつ高精度で電流値を検出することが可能となる。
【００１０】
また本発明は、上記電流測定装置において、前記演算部は、前記磁気センサの出力を用い、下記関係式（１）を用いた演算処理によって前記被検出電流の大きさを算出することが好ましい。
Ｈ＝μｏＩ／２πｒ…式（１）
（式（１）において、μｏは真空の透磁率を表し、Ｈは磁界強度を表し、ｒは導体の中心Ｐと磁気センサとの間の距離を表す。）
【００１１】
この構成によれば、上記関係式（１）を用い、導体との間にそれぞれ異なる距離をとって配置された少なくとも２つの磁気センサの出力信号を用い、電流値を演算処理することにより被検出電流の電流値を精度よく検出することができる。また、導体近傍に磁気センサを配置した場合においても磁気センサと導体との間の距離を補正できるので、高感度の電流測定装置を実現することができる。
【００１２】
また本発明は、上記電流測定装置において、前記少なくとも二つの磁気センサは、同一のパッケージ材に内包されてなることが好ましい。この構成により、電流検出装置の小型化を実現することができる。
【００１３】
また本発明は、上記電流測定装置において、前記導体を介して前記磁気センサと対向配置された別の磁気センサを備え、前記演算部は、前記磁気センサの出力と前記別の磁気センサの出力との差分値から外乱ノイズの大きさを検出し、前記外乱ノイズの大きさを用いて前記被検出電流を算出することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、磁気センサの出力信号と、磁気センサと異なる位置に配置された別のセンサの出力信号との差分値を用いて演算処理するので、例えば、磁気センサと別の磁気センサとに共に作用する地磁気などの外乱ノイズを除去することができる。このように、磁気センサに対して遮蔽物等を用いずに外乱ノイズを除去できるので、微弱な電流を検出することができ、高感度かつ高精度の電流測定装置を実現することができる。
【００１５】
また本発明は、上記電流測定装置において、前記演算部は、前記磁気センサと導体との間の距離を所定の時定数で補正して前記被検出電流を検出することが好ましい。この構成により、電流測定装置製造における磁気センサの設置位置の誤差や、電流測定装置の発熱に伴い電流測定装置の各種構成部材の熱膨張など、磁気センサと導体との間の距離が変化した場合においても適時出力信号の基準値を校正できるので、導体に流れる電流値を正確に検出することが可能となる。
【００１６】
また本発明は、上記電流測定装置において、前記磁気センサはＧＭＲ素子であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、導体と磁電変換素子との間の距離を補正でき、高感度かつ高精度で被検出電流を検出可能な電流測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電流測定装置の一例を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る電流測定装置における磁気センサと導体との相対的な位置関係を示す図であり、（ｂ）は、導体中心と磁気センサとの間の距離と磁気センサで検出される磁界強度との相関を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電流測定装置の演算処理を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電流測定装置の他の例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電流測定装置を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電流測定装置の演算処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る電流測定装置は、検出電流が流れる導体と、導体に被検出電流が流れた際に生ずる磁界の変化を検出し、信号を出力する少なくとも２つの磁気センサとを備える。磁気センサから出力された信号は演算部で演算処理され、磁気センサと導体との間の距離の補正と導体を流れる電流値の算出とが共に行われる。以下、図１を参照して、本実施の形態に係る電流測定装置の構成について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電流測定装置の一例を示す断面模式図である。図１に示すように、電流測定装置１は、筺体１０と、この筺体１０内部に配置され、被検出電流が流れる導体１１とを備えて構成される。筺体１０は、導体１１を上下から挟み込む上支持体１２及び下支持体１３と、上支持体１２と下支持体１３とを導体１１に締付ける取付け手段であるボルト１４、１５及びナット１６、１７と、から構成される。導体１１は、断面視円形形状を有し、紙面手前−奥側方向に延在している。上支持体１２は、導体１１の径よりも大きな幅を有し、導体１１に対して両側方に貫通孔が設けられている。下支持体１３は、上支持体１２と対応する形状を有し、上支持体１２の貫通孔と対向する位置に貫通孔が設けられている。上支持体１２及び下支持体１３の貫通孔には、ボルト１４、１５が上支持体１２側から挿通されている。ボルト１４、１５は、下端が下支持体１３の下面から突出し、この突出部分にナット１６、１７が締め付け可能に構成されている。
【００２２】
上支持体１２の内部には、配線を有する基材１８と、導体１１に流れる電流を検出する磁気センサ１９、２０とが配置されている。基材１８は、主面が導体１１の中心部と対向するように、上支持体１２内部の中央部に配置されている。基材１８の下側（導体１１側）の主面にはパッケージング材２１が配置され、このパッケージング材２１内には磁気センサ１９が封入されている。基材１８の上側の主面にはパッケージング材２２が配置され、このパッケージング材２２内には磁気センサ２０が配置されている。磁気センサ１９、２０は、導体１１に流れた際に生ずる磁界の変化を検出し、基材１８に設けられた配線を介して演算部（不図示）に信号を出力できるように配置されている。すなわち、本実施の形態においては、導体１１−磁気センサ１９間の距離と導体１１−磁気センサ２０間の距離とがそれぞれ異なるように磁気センサ１９、２０が配置されている。このように２つの磁気センサ１９、２０を配置することにより、導体１１に電流が流れた場合に生ずる導体１１の周囲の磁界の変化を異なる磁界強度で検出できるように構成されている。
【００２３】
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照して、磁気センサ１９、２０と導体１１との間の距離と磁気センサ１９、２０で検出される磁界強度との相関について説明する。なお、図２（ａ）は、図１に示した電流測定装置１の導体１１と磁気センサ１９、２０と間の相対的な位置関係を模式的に示した図であり、他の構成部材は省略している。図２（ｂ）は、導体１１中心Ｐと磁気センサ１９、２０との間の距離と磁気センサで検出される磁界強度との相関を示す図である。図２（ｂ）においては、図２（ａ）に示す導体１１と磁気センサ１９、２０との間の距離ｒを横軸に示し、磁気センサ１９、２０で検出される磁界強度Ｈを縦軸に示している。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、磁気センサ１９と導体１１の中心Ｐとは距離Ｄ１離れて配置されており、磁気センサ１９と磁気センサ２０とは、基材１８を介して距離Ｄ２離れて配置されている。磁気センサ２０と導体１１の中心Ｐとは距離Ｄ３（Ｄ１＋Ｄ２）離れて配置されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、導体１１に同一の電流を流した場合において、導体１１の中心ＰとＤ１離れて配置される磁気センサ１９で検出される磁界強度はＨ１である。一方、導体１１の中心ＰとＤ１＋Ｄ２離れて配置される磁気センサ２０で検出される磁界強度は、磁気線センサ１９で検出されるＨ１より相対的に小さいＨ２となる。このように、本実施の形態では、導体１１からの距離が大きくなるにつれて磁気センサ１９、２０で検出される磁界強度が小さくなる。
【００２６】
本発明者らは、上述したような導体１１の中心Ｐと磁気センサ１９、２０との間の距離と、磁気センサ１９、２０で検出される磁界強度の大きさと、の相関について詳細に調べた。その結果、図２（ｂ）の曲線Ｌ１に示すように、導体１１の中心Ｐと磁気センサ１９、２０との間の距離ｒと磁気センサ１９、２０で検出される磁界強度Ｈとの間には、下記関係式（１）で表わされる相関があることを見出した。
Ｈ＝μｏＩ／２πｒ…式（１）
（式（１）において、μｏは真空の透磁率、Ｈは磁気センサ１９、２０で検出される磁界強度、ｒは導体１１の中心Ｐと磁気センサ１９、２０との間の距離、Ｉは導体１１に流れる電流値を表す。）
【００２７】
また、本発明者らは、上記関係式（１）により、磁気センサ１９で検出される磁界強度Ｈ１が下記関係式（２）となり、磁気センサ２０で検出される磁界強度Ｈ２が下記関係式（３）となることに着眼し、事前に設定した磁気センサ１９と磁気センサ２０との間の距離Ｄ２を用いることにより、磁気センサ１９と導体１１の中心Ｐとの間の距離Ｄ１を下記関係式（４）で補正できることを見出した。そして、下記関係式（４）で補正したＤ１を用いた下記関係式（５）の演算処理により、磁気センサ１９によって導体１１に流れる電流値を正確に検出できることを見出した。以下、図３を参照して、下記関係式（２）〜下記関係式（５）を用いた信号処理の具体例について説明する。
Ｈ１＝μｏＩ／２πＤ１…式（２）
Ｈ２＝μｏＩ／２π（Ｄ１＋Ｄ２）…式（３）
Ｄ１＝Ｄ２（Ｈ２／Ｈ１−１）…式（４）
Ｉ＝２πＤ１Ｈ１／μｏ…式（５）
【００２８】
図３は、本実施の形態に係る電流測定装置の信号処理を示す図である。図３に示すように、まず、磁気センサ１９の出力信号と磁気センサ２０の出力信号とが演算部２３に入力される（ステップＳ１及びステップＳ２）。演算部２３では、磁気センサ１９および磁気センサ２０の出力信号より、磁界強度Ｈ１及びＨ２を算出し、算出された磁界強度Ｈ１、Ｈ２及び電流測定装置設計時に設定したＤ２の値を用い、上記関係式（４）より磁気センサ１９と導体１１との間の距離Ｄ１を補正する（ステップＳ３）。この演算処理により、磁気センサ１９と導体１１との間の距離の電流測定装置製造時の誤差、及び電流測定処置の使用条件における磁気センサ１９と導体１１との間の距離の変化を補正できる。
【００２９】
次に、補正した磁気センサ１９と導体１１との間の距離Ｄ１を用い、上記式（５）によって磁気センサ１９に流れる電流値Ｉを算出する（ステップＳ４）。次いで、算出された電流値Ｉが演算部２３から出力される（ステップＳ５）。以上のようにして、磁気センサ１９と導体１１の中心Ｐとの間の距離Ｄ１が補正され、導体１１を流れる正確な電流値を検出することができる。
【００３０】
なお、図３のステップＳ３に示した導体１１と磁気センサ１９との間の距離Ｄ１の補正は、電流測定装置１の使用時に所定の時定数（タイミング）で行えばよく、必ずしも電流値Ｉの測定ごとに行う必要はない。例えば、電流測定装置の使用開始時に距離Ｄ１の補正を行い、その後は距離Ｄ１の補正を行わずに電流値を測定してもよい。また、距離Ｄ１が変化しやすい状況では、電流値の測定毎に距離Ｄ１を補正してもよい。
【００３１】
なお、図３に示した例は、演算処理の一例を示すものであり、磁気センサ２０と導体１１との間の距離を補正し、磁気センサ２０の出力信号によって導体１１を流れる電流値を検出する構成としてもよい。
【００３２】
図１に示した配置例においては、導体１１として断面円形の導体を用いる場合について説明しているが、断面が矩形状など、他の形状の導体を用いた場合にも同様に適用することができる。
【００３３】
なお、磁気センサ１９、２０は、図１に示したように、上支持体１２の断面視において、上支持体１２主面の垂直方向に対して重なるように配置することが好ましい。このように磁気センサ１９、２０を配置することにより、各磁気センサ１９、２０で検出される磁界の影響差を低減することができ、導体１１に電流が流れた際に生じる磁界強度の検出誤差を低減することができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、磁気センサ１９、２０は、検出感度がほぼ等しいものを用いることが好ましい。検出感度が等しい磁気センサ１９、２０を用いることにより、演算処理を軽減でき、導体１１を流れる電流値の算出が容易となる。なお、本実施の形態では、検出感度が異なる磁気センサ１９、２０を用いることもできる。この場合には、磁気センサ１９、２０の出力信号の処理において、それぞれの検出感度に応じた増幅回路を用いることにより、磁気センサ１９、２０の検出感度を補正することもできる。この場合には、上記関係式（１）を用い、磁気センサ１９、２０の検出感度に応じて図２（ａ）に示した曲線Ｌ１を補正することにより、導体１１を流れる電流値を算出することが可能となる。
【００３５】
なお、電流測定装置１において磁気センサ１９、２０の配置は、導体１１に電流が流れた際に生じる磁界の変化を異なる検出感度で検出できる範囲であれば特に限定されず、図１に示した例と異なる配置としてもよい。図４に本実施の形態に係る電流測定装置の他の例を示す。図４に示す電流測定装置２においては、上支持体１２内において、基材１８の導体１１側の主面に同一のパッケージング材３１に封入された磁気センサ３２、３３が積層されている。このように、同一のパッケージング材３１内に磁気センサ３２、３３を配置することにより、電流測定装置を小型化することができる。
【００３６】
基材１８としては、シリコン基板、ガラス基板、などを用いることができる。また、これらの基板上に酸化シリコンなどの絶縁膜を形成した基板を用いてもよい。
【００３７】
磁気センサ１９、２０としては、磁束密度の変化を抵抗や電圧に変換する磁電変換作用を有する磁電変換素子であれば特に限定されず、ホール素子、ホールＩＣ，ＭＲ素子、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）素子、ＴＭＲ素子などを用いることができる。これらの中でも、所望の方向に対しては高い磁場感度を有し、検出対象以外の方向に対しては低い磁場感度を有するＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子などを磁気センサ１９、２０として用いることが好ましい。また、ＧＭＲ素子としては、反強磁性層、固定磁性層（ピンド層）、非磁性層、フリー磁性層を有する多層膜で構成されるスピンバルブ型ＧＭＲ素子などを用いることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、取付け手段としてボルト１４、１５及びナット１６、１７を用いたが、上支持体１２及び下支持体１３を導体１１に取り付ける部材であれば各種部材を用いることができる。取付け手段の材質としては、磁気センサ１９、２０で検出される磁界に影響を及ぼさないものであれば各種材料を用いることができる。これらの中でも導体１１の周囲に形成される磁界への影響の小さい非磁性材料を用いることが好ましい。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、導体１１に対して異なる距離に配置された磁気センサ１９及び磁気センサ２０を用いることにより、磁気センサ１９と導体１１との間の距離Ｄ１を補正することができる。このため、電流測定装置の製造時などに磁気センサ１９と導体１１の中心Ｐとの間の距離Ｄ１が変化した場合にも、導体１１を流れる正確な電流値を検出することができる。特に、導体１１に高出力の電流が流れる場合には、導体１１の周囲の部材の熱膨張が大きくなることが生じ得るが、本実施の形態によれば、距離Ｄ１を補正することにより、正確な電流値を検出することができる。また、磁気センサ１９を導体の近傍に配置した場合においても正確な電流値を検出できる。
【００４０】
また、本実施の形態においては、導体１１が被覆されている場合においても、磁気センサ１９、２０の出力信号を用いて磁気センサ１９と導体１１との間の距離を補正できる。特に、導体１１を導体１１の材質と異なる材料で被覆する場合には、熱膨張などによる導体１１と磁気センサ１９との間の距離Ｄ１の変化が大きくなることが生じ得る。このような場合においても、正確な電流値を検出することが可能となる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して本発明の第２の実施の形態に係る電流測定装置３について説明する。尚、図１に示した電流測定装置１と同一の構成を有する部分には、同一の符号を付して説明を省略し、電流測定装置１との相違点を中心に説明する。
【００４２】
図５に示すように、本実施の形態に係る電流測定装置３は、下支持体１３の内部に配線を有する基材５１が配置されている。基材５１は、下支持体１３内部の中央部に、その主面が導体１１の中心部と対向するように配置されている。上支持体１２内において、基材５１の導体１１側の主面には、パッケージング材５２に封入された磁気センサ５３が配置されている。磁気センサ５３は、磁気センサ５３と導体１１との間の距離と、上支持体１２内に配置された磁気センサ１９と導体１１との間の距離と、が等距離になるように下支持体１３内に配置されている。磁気センサ５３の出力信号は、基材５１の配線を介して演算部に出力される。すなわち、電流測定装置３においては、磁気センサ５３は、上支持体１２内に配置された磁気センサ１９、２０に対し、導体１１を介して下支持体１３内に対向配置されている。このように磁気センサ５３を配置することにより、磁気センサ５３の出力信号を用いて電流測定装置３に作用する地磁気などの外乱ノイズの影響を軽減することができる。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る電流測定装置３の検出原理について説明する。
図５に示すように、導体１１に紙面手前−奥側方向に電流が流れた際には、平面視において、導体１１の周囲に時計回りの向きを有する同心円状の磁界Ｍ１が発生する。この磁界Ｍ１は、導体１１から離れるにつれて磁界強度が小さくなる。一方、地磁気などの外乱ノイズは、磁界Ｍ２に示すように、一方向からほぼ均等に作用する。このように、地磁気などの外乱ノイズは、電流測定装置３内においてほぼ均等に作用するので、磁気センサ１９で検出される外乱ノイズの磁界強度と磁気センサ５３で検出される外乱ノイズとはほぼ等しくなる。このため、磁気センサ１９の出力信号と磁気センサ５３の出力信号との差分値を算出することにより、磁気センサ１９で検出された磁界強度中の外来ノイズ成分を相殺することができるので、さらに導体１１を流れる電流の検出精度をさらに向上させることができる。
【００４４】
なお、図５に示すように、磁気センサ１９、２０、５３の配置は、それぞれの磁化容易軸Ｍ３（感度軸方向）を同一方向としてもよい。上述したように、導体１１に電流が流れた場合、導体１１の周囲に時計回りの向きを有する同心円状の磁界Ｍ１が発生する。この磁界Ｍ１は、上支持体１２内に配置された磁気センサ１９、２０と下支持体１３内に配置された磁気センサ５３とでは、逆方向に作用する。このため、磁気センサ１９、２０及び５３の磁化容易軸Ｍ３の方向を同一方向とした場合、磁気センサ１９、２０と磁気センサ５３とで位相が異なる磁界強度を検出することも可能となる。このように、電流測定装置３では、位相が異なる磁界強度を検出できるので、それぞれの出力信号を用いることにより、更に導体１１を流れる電流の検出精度を向上することもできる。
【００４５】
次に、図６を参照して本実施の形態に係る電流測定装置３の信号処理について説明する。なお、図６に示す演算処理においては、説明の重複を避けるため、図３と同一の演算処理についての説明は省略する。
【００４６】
図６に示すように、まず、磁気センサ１９の出力信号、磁気センサ２０の出力信号、及び磁気センサ５３の出力信号が演算部５４に入力される（ステップＳ１１〜ステップＳ１３）。演算部５４では、磁気センサ１９の出力信号及び磁気センサ２０の出力信号を用い、磁気センサ１９の出力信号と磁気センサ５３の出力信号との差分値が検出されると共に（ステップＳ１４）磁気センサ１９と導体１１との間の距離の補正が行われる（ステップＳ１５）。
【００４７】
次いで、補正後の磁気センサ１９の出力信号から算出された電流値と、磁気センサ１９の出力信号と磁気センサ５３の出力信号との差分値と、を用い、磁気センサ１９の出力信号から外乱ノイズ成分を除去して導体１１に流れる電流値を算出する（ステップＳ１６）。次いで、算出された電流値が演算部５４から出力される（ステップＳ１７）。以上のようにして、電流測定装置３に作用する外乱ノイズの影響を除去することができ、導体１１を流れる正確な電流値を算出することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、導体１１を介して磁気センサ１９、２０と磁気センサ５３とを対向配置し、磁気センサ５３の出力信号と磁気センサ１９の出力信号とを用いて演算処理することにより、電流測定装置３に作用する外乱ノイズの影響を除去することができる。特に、本実施の形態においては、シールド板などの遮蔽板を用いることなく、外乱ノイズの影響を除去できるので、導体１１を流れ電流値の検出感度を低下することがない。これにより、特に検出感度及び検出精度が高い電流検出精度を有する電流測定装置を実現することができる。
【００４９】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
【００５０】
［実施例］
図１に示す構成の電流測定装置を作製し、電流の検出感度及び測定誤差を調べた。
基材としては、シリコン基板を酸化した基板を使用した。
磁気センサとしては、ＧＭＲ素子を使用した。
【００５１】
［比較例］
比較対象としての従来の電流測定装置を作製して電流の検出感度及び測定誤差を調べた。
従来の電流測定装置の構成は、電流が流れる一つの導体に対して、その電流の大きさを検出する磁気センサを一つ設けた構成である。
基材としては、シリコン基板を酸化した基板を使用した。
磁気センサとしては、ＧＭＲ素子を使用した。
【００５２】
（電流値の測定）
実施例及び比較例で作製した電流測定装置を用いて０から３０Ａの電流値で２Ａごとに出力を測定する条件で検出感度を測定した。結果を表１に示す。なお、表１において、感度は、実施例の電流測定装置で検出された電流値と比較例の電流測定装置で検出された電流値との比較値を示している。また、誤差は電流源に接続したリファレンスの電流プローブの感度を基準とし、実施例及び比較例の電流測定装置で検出された電流値との感度の違いで判断した。
【００５３】
【表１】
2011164019.tif 000003
【００５４】
表１に示すように、実施例で用いた電流測定装置は、検出感度が高く、検出誤差が小さかった。一方、比較例として用いた従来の電流測定装置は、検出感度が低く、検出誤差が大きかった。
【００５５】
本発明は上記実施の形態１、２に限定されず、種々変更して実施することができる。また、上記実施の形態１、２における材料、磁気センサの配置位置、厚さ、大きさ、製法などは適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、電気自動車のモータ駆動用の電流値や、ソーラー電池の電流値を検出する電流検出装置などに適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、２、３  電流測定装置
１０  筺体
１１  導体
１２  上支持体
１３  下支持体
１４、１５  ボルト
１６、１７  ナット
１８、５１  基材
１９、２０、３２、３３、５３  磁気センサ
２１、２２、３１、５２  パッケージング材
２３、５４  演算部
【図１】
2011164019.tif 000004
【図２】
2011164019.tif 000005
【図３】
2011164019.tif 000006
【図４】
2011164019.tif 000007
【図５】
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【図６】
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