(57)【要約】【課題】検出精度を向上させると同時に、トータルコストを極力抑制することができる電流検出装置の提供。【解決手段】被検出電流が導通する電流導体１１を貫通させる貫通部１２と、この貫通部１２の周囲に配置され、電流導体１１の周囲に生じる磁束を検出し電圧信号に変換して出力する複数の磁気センサ１３〜１５と、これらから出力される各電圧信号を比較して得られる相対関係を表す値（相対値）を割り出し、この値に基づいて電流導体１１の各磁気センサに対する位置を判定し、磁気センサ１３〜１５の出力電圧を補正する演算部とを備える。相対値としては電圧信号間の比や差を用いる。また、出力電圧の補正を行う際には、貫通部１２の内部を複数の領域に分割し各領域に対してシミュレーション等により予め用意され割り当てられた所定の補正係数や定数を用いる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出電流が導通する電流導体を貫通させる貫通部と、
前記貫通部の周囲に配置され、前記電流導体の周囲に生じる磁束によって電圧信号を出力する複数の磁気センサと、
前記各電圧信号を比較して得られる相対関係に基づいて複数の前記磁気センサに対する前記電流導体の位置を判定し、複数の前記磁気センサからの出力を補正する演算部と
を備えた電流検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電流検出装置において、
前記演算部は、
前記貫通部内でみた前記電流導体の位置を予め複数に分割された前記貫通部内の領域で規定したとき、前記相対関係から前記電流導体がいずれの領域に位置するかを判定した上で、前記各領域に応じて補正を行うことを特徴とする電流検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電流検出装置において、
前記演算部は、
前記各領域を個別の前記磁気センサに対する位置関係に対応させて規定しており、前記相対関係を表す値として複数の前記磁気センサから出力される電圧信号間の比を算出し、この値から前記電流導体がいずれの領域に位置するかを判定した上で、前記各領域に対して予め割り当てられた所定の係数を用いて複数の前記磁気センサからの出力を補正することを特徴とする電流検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電流検出装置において、
前記演算部は、
前記相対関係を表す値として複数の前記磁気センサから出力される電圧信号間の差を算出するとともに、この差が得られる前記電流導体の位置に対応する領域別に予め定められた所定の値と前記算出した差とを用いて複数の前記磁気センサからの出力を補正することを特徴とする電流検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電流検出装置において、
複数の前記磁気センサは、
前記貫通部の外周に沿う方向でみて等間隔であり、かつ、前記貫通部内に規定される中心の位置から等距離となる位置に配置されることを特徴とする電流検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電流検出装置において、
前記磁気センサは、
前記貫通部の外周に３つ配置されていることを特徴とする電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流導体を周回する集磁コアを持たないタイプの電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集磁コアを用いた電流検出装置（電流検出器）は、電流導体に被検出電流が導通することにより生じる磁束を集磁コアで収束し、その磁束をホール素子が検知して電圧信号に変換することによって電流値を検出する手法を採用している。
一般的にこうした装置では、製造コストの多くが集磁コア部分に充てられ、コスト面に与える影響が小さくない。また、装置全体の重量のうち集磁コアが占める割合も高く、電流の出力値に比例してその重量が大きくなる傾向があるため、小型化や軽量化が求められる条件下で電流検出装置を利用する場合には、集磁コアの存在が装置を搭載する上で問題となり得る。
このような利用シーンに向けては、集磁コアを用いないコアレス型の電流検出装置が好適であり、既に様々な装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２３８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コアレス型の電流検出装置は、集磁コアをなくすことにより、装置全体の小型軽量化及び部品点数の削減による構造の簡素化等を実現できる点で大変有益である。しかしながら、磁気センサが電流導体に固定されておらず両者の位置関係が不安定であると同時に、電流導体から生じる磁束の位置が外部からの磁界による緩衝の影響を受けて方々へ浮遊し易い性質がある。そのため、電流導体の位置がずれることによりその出力が大きく変動して位置の違いによる出力の誤差が大きくなり、検出精度が低下するという問題が生じる。特許文献１に記載された電流センサの場合、装置の設置角度が傾くことにより検出精度が低下することが容易に推測される。
【０００５】
検出精度の低下を回避するために、電流導体の周囲に配置する磁気センサの個数を増やすという手法を採り得ることがよく知られており、こうした構成で実用化されている装置も存在する。しかしながら、この手法により検出精度の向上を図れるとしても、個数の増加に伴うコストの上昇という新たな問題に向き合わざるを得ない。
【０００６】
そこで本発明は、出力電圧の精度ひいては電流の検出精度を向上させつつ、コストを極力抑制することができる電流検出装置の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。
【０００８】
すなわち、本発明に係る電流検出装置は、被検出電流が導通する電流導体を貫通させる貫通部と、この貫通部の周囲に配置され、電流導体の周囲に生じる磁束によって電圧信号を出力する複数の磁気センサと、各電圧信号を比較して得られる相対関係に基づいて複数の磁気センサに対する電流導体の位置を判定して、複数の磁気センサからの出力を補正する演算部とを備えている。
【０００９】
このように本発明は、電流導体の周囲に配置された複数の磁気センサが、電流導体に被検出電流が導通した際に発生する磁束を検出し、この磁束を電圧信号に変換して出力する。そして、演算部が各磁気センサから出力された電圧信号を比較してこれらの相対関係を割り出し、この相対関係から磁気センサに対する電流導体の位置を判定する。
【００１０】
このような構成を採ることにより、電流導体の位置による出力電圧の大小の傾向を踏まえて各磁気センサからの出力を補正することができる。
【００１１】
好ましくは、演算部が貫通部の内部を予め複数に分割した領域として規定しておき、各磁気センサが出力する電圧信号の相対関係に基づいて電流導体がいずれの領域に位置するかを判定した上で、該当した領域に応じて出力電圧を補正する。
そして、各領域を各磁気センサに対する位置関係に対応させて規定しており、相対関係を表す値として複数の磁気センサから出力される電圧信号の比を算出し、この値から電流導体がいずれの領域に位置するかを判定した上で、各領域に対して予め割り当てられた所定の係数を用いて複数の磁気センサからの出力を補正する。
【００１２】
補正に用いる所定の係数は、実験やシミュレーションにより定められた値であり、貫通部内の各領域に対してその位置における係数がマップ化されている。この形態によれば、電流導体が位置すると判定された領域に割り当てられている補正係数を用いて出力を補正するため、実際の値に近似したより正確な出力を得ることができ、検出精度を向上させることができる。
【００１３】
ところで、各磁気センサが出力する電圧信号を比較して得られる相対関係を表す相対値として、これらの比を算出する代わりに差を算出してもよい。この場合は、電流導体が位置すると判定された領域に予め定められた所定の値と相対値として算出した差とを用いて複数の磁気センサからの出力を補正する。
【００１４】
この形態によれば、予め用意する値の個数が相対値として電圧信号の比を用いる場合と比較して格段に少なく、より簡易な計算によって出力電圧の補正を行うことができる。
【００１５】
さらに好ましくは、磁気センサは、貫通部の外周に沿う方向でみて等間隔であり、かつ、貫通部内に規定される中心の位置から等距離となる位置に配置されることとする。
貫通部内を３類型の領域、すなわち、Ａ）全ての磁気センサから概ね等距離となる位置、Ｂ）いずれか１つの磁気センサに最も近接する位置、Ｃ）Ａ及びＢのいずれにも該当しない位置、の各々に該当する領域に分割する場合を想定してみる。このとき、磁気センサの個数が増えればそれに応じて領域数も当然に増加するため、各々の領域に対応する補正係数を予め用意しておく必要が生じる。
【００１６】
それに対してこの形態によれば、磁気センサの個数に応じて領域数が増えた場合でも、同一の類型に該当する領域においては同一の補正係数を用いることができるため、予め用意する補正係数は３類型に対応する最低限の個数で充足する。よって、出力電圧の補正をより簡潔に行うことが可能となる。
【００１７】
また、この形態において、配置する磁気センサの個数を３個とすることにより、検出精度とコストとの間に成り立つトレードオフの関係を最適化し、検出精度の向上を図ると同時にコストを抑制するという双方の効果を両立させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の電流検出装置によれば、電流導体が貫通部内のどの位置に存在する場合でも、そこから発生した磁束を複数の磁気センサが検出して電圧信号に変換して出力した後、これらの電圧信号間に成立する相対関係に基づいて電流導体の位置を判定する。そして、その位置に対して実験やシミュレーションにより予め用意された所定の値を用いて複数の磁気センサからの出力電圧を補正する。そのため、実際の値に近似した出力を得ることができ、貫通部内における電流導体の位置の違いにより生じ得る出力電圧の誤差を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、電圧信号間の相対関係を表す値として電圧信号の比を用いる場合には、貫通部内の領域を細分化し、電流導体が其々の領域に位置した場合に得られるであろう出力に基づいて定められた所定の補正係数を予めマップ化しておくことにより、より現実の値に近い出力に補正を行って、出力電圧の誤差をさらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態の電流検出装置の構成を示す概略図である。
【図２】磁気センサと電流導体との位置関係による磁束密度の大小を説明する図である。
【図３】磁気センサの出力電圧の大きさに基づいて貫通部内を複数領域に分割した状態を表す模式図である。
【図４】３つの磁気センサの出力電圧の相対関係に基づいて電流導体の位置を判定する例を示した図である。
【図５】貫通部内を格子状の複数領域に分割した状態を表す模式図である。
【図６】演算部における電流検出手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】出力を補正する手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】電流検出装置のその他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態で示す電流検出装置は好ましい例示であり、本発明はこの例示に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、一実施形態の電流検出装置の構成を示す概略図である。電流検出装置１００は、例えば検出部１及び演算部２を備えている。このうち検出部１には、電流導体１１を貫通させるための貫通部１２が設けられており、電流導体１１には被検出電流が導通する。
【００２３】
電流導体１１は、例えばバス線により形成されたケーブルや銅板等であり、特定の位置に固定されてはいないため、貫通部１２の内部においてその位置がある程度自在に変動し得る。そして、電流導体１１の位置が変動すると、それに伴って電流導体１１から生じる磁束の位置も変動することとなる。
【００２４】
検出部１の本体を回路基板により形成した場合、貫通部１２は、例えば回路基板に形成された貫通穴（ここでは円形穴）とすることができる。貫通部１２の周囲には複数の磁気センサ（図１では、３つの磁気センサ１３，１４，１５）が配置されている。検出部１の本体を回路基板とした場合、磁気センサ（ここではホール素子）１３〜１５は貫通部１２の周囲に実装することができる。また、各磁気センサ１３〜１５の感磁面は、貫通部１２の周方向に対して垂直に位置付けられる。これら磁気センサ１３〜１５は、被検出電流が電流導体１１を導通したときに電流導体１１の周囲に発生する磁束を検出し、これを電圧信号に変換して出力する。
【００２５】
先述のように、電流導体１１の位置が変動すると共に発生する磁束の位置も変動し、磁気センサ１３〜１５で検出する磁束の大きさが変化しやすく、それぞれの出力に誤差が生じ易くなる。このため、本実施形態のようにコアレス型の電流検出装置１００の場合、磁気センサ１３〜１５からの出力を補正して、電流導体１１の位置変動により生ずる出力電圧の誤差を低減する必要がある。
【００２６】
磁束の検出から出力電圧の補正及び出力に至るまでの各処理は、演算部２において実行される。演算部２は、例えば、電圧測定部２１、相対値算出部２２、位置判定部２３、補正部２４、出力部２５等のパートで構成される。なお、演算部２はＭＰＵ等の回路部品で構成することができ、この場合は演算部２を上記の回路基板に実装することができる。
【００２７】
電圧測定部２１は、電流導体１１への被検出電流の導通により電流導体１１の周囲に発生する磁束に基づいて磁気センサ１３〜１５が発する電圧の大きさを測定する。
【００２８】
相対値算出部２２は、磁気センサ１３〜１５にて検出され電圧測定部２１が測定した電圧の大きさを比較し、それらの間に成立する相対関係を割り出す。相対関係としては、例えば出力電圧の大小関係や、各大きさの比又は差を表す相対値を用いる。
【００２９】
位置検出部２３は、相対値算出部２２にて割り出された相対関係に基づいて、電流導体１１の磁気センサ１３〜１５に対する位置を判定する。
【００３０】
例えば、各磁気センサが検出した出力電圧の大きさがほぼ等しい場合には、電流導体１１はいずれの磁気センサからも概ね等距離となる位置に存在することが実験やシミュレーションにより予め判っている。よって、仮に磁気センサ１３〜１５からの出力電圧の大きさがほぼ同等である場合には、電流導体１１が貫通部１２の内部において磁気センサ１３〜１５から概ね等距離となる領域に位置しているものと判定することができる。
【００３１】
このように予め把握している情報に基づいて、各磁気センサ１３〜１５から出力された電圧信号間に成り立つ相対関係に基づき、電流導体１１が存在する位置の判定を行うことができる。位置の判定方法については、さらに詳しく後述する。
【００３２】
補正部２４は、位置判定部２３が判定した電流導体１１の位置に基づいて各磁気センサからの出力を補正する。出力を補正する際には、実験やシミュレーションにより予め定められた所定の補正係数を用いて補正値を算出する。なお、補正処理の具体的な内容についても詳しく後述する。
【００３３】
出力部２５は、補正部２４で算出された補正後の出力電圧を最終的に出力する。これにより、電流検出装置１００全体として、補正された出力電圧に基づき電流導体１１が存在する位置の違いによる誤差を抑制又は極めて矮小化させた電流値を検出することが可能となる。
【００３４】
図２は、一実施形態の電流検出装置における複数の磁気センサ１３〜１５と電流導体１１との位置関係による磁束密度の大きさを説明する図である。なお、図２以降では便宜上、検出部１の本体（実体部品となる部位）の図示を省略している。
図２中（Ａ）：各磁気センサ１３〜１５は貫通部１２の中心から等距離であり、かつ貫通部１２の周囲に等間隔に配置されている。電流導体１１は貫通部１２の内部を貫通しており、この状態で被検出電流が導通することにより、電流導体１１の周囲に磁束が生じる。
【００３５】
ここで、磁気センサ１３が検出する磁束の磁束密度Ｂについて考察するに、発生する磁束の方向ＤＩが、磁気センサ１３と電流導体１１とを結ぶ直線に直行する方向であるのに対し、磁気センサ１３が検出する磁束の検出方向ＤＳは貫通部１２の円周方向である。電流導体１１と磁気センサ１３との間の距離をｒ、磁気センサ１３における磁束の検出方向ＤＳと電流導体１１の周囲に発生する磁束の方向ＤＩとにより成される角度をθとした場合、磁気センサ１３が検出する磁束密度Ｂは次式により求められる。
Ｂ＝（μＩ／２πｒ）×ｃｏｓθ    ［単位：Ｔ］      ・・・（ａ）
なお、μは透磁率を表す。
【００３６】
この式（ａ）から明らかなように、所定の大きさの被検出電流Ｉが電流導体１１に導通したときの磁束密度Ｂは、電流導体１１と磁気センサ１３との間の距離ｒ及び磁束の発生方向ＤＩと検出方向ＤＳとの間に生じる角度θ、すなわち貫通部１２の内部における電流導体１１の位置に依存することとなる。
【００３７】
図２中（Ｂ）は、磁束密度Ｂと距離ｒとの関係を示すグラフである。ここで便宜上、角度θを一定のものと考え、貫通部１２内に３つの地点ａ，ｂ，ｃが存在するとした場合の磁束密度を見てみると、距離が最も小さいａ地点における磁束密度Ｂａが最大となるのに対し、距離が最も大きいｃ地点における磁束密度Ｂｃが最小となり、特に、距離ｒが小さくなると磁束密度Ｂは指数的に大きくなることが判る。
【００３８】
そこで、本実施形態では、各磁気センサ１３〜１５の出力電圧の間に成り立つ相対関係および各磁気センサ１３〜１５と電流導体１１との間の距離に着目し、貫通部１２内部を複数の領域に分割して、各領域内に電流導体１１が位置した場合の出力電圧の理論値を実験やシミュレーションにより予め把握する。そして、これらの値のうち、実際の電流検出時に磁気センサ１３〜１５から出力された電圧と傾向が近似する理論値を有する領域内に電流導体１１が存在するものと推定して電流導体１１の位置判定を行う。
【００３９】
図３は、磁気センサ１３〜１５の出力電圧の大きさに基づいて貫通部１２の内部が複数領域に分割されている例を示す模式図である。図３においても図２中（Ａ）と同様に、３つの磁気センサ１３〜１５は貫通部１２の中心から等距離かつ貫通部１２の周囲に等間隔となる位置に配置されている。
【００４０】
この分割例では、貫通部１２の内部は７つの領域に分割されている。まず、貫通部１２の中心部は、貫通部１２より半径が小さい同心円状の領域Ａとして規定されており、この領域Ａは、いずれの磁気センサ１３〜１５からも概ね等距離となる位置に該当する。そして、磁気センサ１３〜１５のいずれか１つからの距離が最も小さい位置は、領域Ｂとして規定されている。さらに、領域Ａ及び領域Ｂのいずれにも該当しない残りの位置は、領域Ｃとして規定されている。
【００４１】
ここで、電流導体１１が貫通部１２内で領域Ａ，Ｂ，Ｃのいずれに位置するかにより各磁気センサ１３〜１５からの出力電圧がどのような傾向を示すかについて検証する。
【００４２】
〔領域Ｂ〕
まず、電流導体１１が領域Ｂに位置する場合は、磁気センサ１３〜１５のいずれか１つからの距離ｒが他の領域よりも小さいため、上式（ａ）からこの磁気センサ（１３〜１５のいずれか１つ）が検出する磁束密度Ｂが指数的に大きくなる。したがって、特に何らの補正をすることなく、３つの磁気センサ１３〜１５の出力電圧（合計値又は平均値）を電流検出装置１００全体の出力とした場合、電流検出装置１００による出力電圧（＝検出した電流値に相当）が実際のものより大きくなると想定される。
【００４３】
〔領域Ｃ〕
これに対し、電流導体１１が領域Ｃに位置する場合は、３つのうち距離が比較的小さい磁気センサ（１３，１４，１５）における角度θが大きくなるためｃｏｓθの値が小さくなる。したがって、特に何らの補正をせずに磁気センサ１３〜１５の出力電圧を電流検出装置１００全体の出力とした場合、その出力電圧は実際のものよりも小さくなると想定される。
【００４４】
〔領域Ａ〕
そして、電流導体１１が領域Ａに位置する場合は、磁気センサ１３〜１５のいずれに対する角度θも小さいためｃｏｓθの値が大きい一方で、距離ｒが領域Ｂよりも大きい。このため、何らの補正をしない場合は結果として、電流検出装置１００による出力電圧が領域Ｂのときより小さく、領域Ｃのときより大きいものとなる。
【００４５】
このように特に何らの補正をしない場合、貫通部１２内で電流導体１１が位置する領域（Ａ，Ｂ，Ｃのいずれか）により、電流検出装置１００全体としての出力電圧は変化し、数値上の想定値との間に誤差が生じることが判る。なお、生じ得る誤差量については、実験やシミュレーションにより算出できる。この誤差量を予め把握し補正係数として定めておくことにより、出力電圧の補正を行うことが可能となる。出力電圧の補正については詳しく後述する。
【００４６】
図４は、３つの磁気センサ１３〜１５の出力電圧の相対関係に基づいて電流導体１１の位置を判定する例を示す図である。ここでは、磁気センサ１３，１４，１５の出力電圧をそれぞれＶｍ１，Ｖｍ２，Ｖｍ３とし、磁気センサ１３，１４，１５から電流導体１１までの距離をそれぞれｒ１，ｒ２，ｒ３として説明する。
【００４７】
図４中（Ａ）：ここでは、出力電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２，Ｖｍ３が概ね等しい場合の電流導体１１の位置を示している。この場合、いずれの磁気センサ１３，１４，１５における出力電圧もほぼ同じ値を示していることから、距離ｒ１，ｒ２，ｒ３も概ね等しいと推定でき、電流導体１１が領域Ａに位置していることが判る。したがって、電流導体１１が領域Ａに位置している場合には、出力電圧及び距離につき以下の関係式が成り立つ。
Ｖｍ１≒Ｖｍ２≒Ｖｍ３，  ｒ１≒ｒ２≒ｒ３      ・・・（ｂ）
【００４８】
図４中（Ｂ）：ここでは、出力電圧Ｖｍ２及びＶｍ３が概ね等しい値であり、Ｖｍ１がこれらよりも大きい値を示す場合の電流導体１１の位置を示している。この場合、磁気センサ１３の出力電圧のみが大きい値を示していることから、電流導体１１は磁気センサ１３に最も近い領域Ｂに位置していることが判る。したがって、電流導体１１が磁気センサ１３に最も近い領域Ｂに位置している場合には、出力電圧及び距離につき以下の関係式が成り立つ。
Ｖｍ１＞Ｖｍ２≒Ｖｍ３，  ｒ１＜ｒ２≒ｒ３      ・・・（ｃ）
【００４９】
なお、この図はＶｍ１のみが大きな出力となる例を示しているが、Ｖｍ２或はＶｍ３のいずれか１つのみが大きな出力となる場合には、電流導体１１が磁気センサ１４或は１５に最も近い領域Ｂに位置していることを示すのは言うまでもない。
【００５０】
図４中（Ｃ）：ここでは、出力電圧Ｖｍ１及びＶｍ２が概ね等しい値であり、Ｖｍ３がこれらよりも小さい値を示す場合の電流導体１１の位置を示している。この場合、磁気センサ１５の出力電圧のみが小さい値を示していることから、電流導体は磁気センサ１５から最も遠い領域Ｃに位置していることが判る。したがって、電流導体１１が磁気センサ１５から最も遠い領域Ｃに位置している場合には、出力電圧及び距離につき以下の関係式が成り立つ。
Ｖｍ１≒Ｖｍ２＞Ｖｍ３，  ｒ１≒ｒ２＜ｒ３      ・・・（ｄ）
【００５１】
なお、この図はＶｍ３のみが小さな出力となる例を示しているが、Ｖｍ１或はＶｍ２のいずれか１つが小さな出力となる場合には、電流導体１１が磁気センサ１３或は１４から最も遠い領域Ｃに位置していることを示すのは言うまでもない。
【００５２】
このように、電流検出装置１００は、磁気センサ１３〜１５の各出力電圧間に成り立つ相対関係に基づいて電流導体１１の位置を判定することができる。電流導体１１の位置が判定されれば、次はその位置に基づいて磁気センサ１３〜１５の各出力電圧、ひいては電流検出装置１００全体としての出力電圧（検出した電流値に相当）の補正処理を行う。なお、ここで判定する「位置」は、貫通部１２内でみた電流導体１１の位置であり、さらには個々の磁気センサ１３，１４，１５に対する位置である。例えば、電流導体１１が貫通部１２内で領域Ａ，Ｂ，Ｃのいずれの位置にあり、領域Ｂであれば磁気センサ１３，１４，１５のいずれに最も近い位置にあるか、領域Ｃであれば磁気センサ１３，１４，１５のいずれから最も遠い位置にあるか、等を電流検出装置１００において判定することができる。このような位置の判定手法はあくまで一例であり、本実施形態では、以下のように詳細な位置の判定を行うことができる。
【００５３】
図５は、貫通部１２の内部を格子状の複数領域に分割した状態を表す模式図である。
この実施形態では、各磁気センサ１３〜１５の出力電圧の比を用いて電流導体１１がどの領域に位置するかを判定し、その判定した位置（領域）に応じて出力電圧を補正する。格子状に分割された貫通部１２内部の各領域には、実験やシミュレーションにより予め算出された補正係数が割り当てられ（マッピングされ）ている。例えば、先述した位置判定により電流導体１１が図５中の「２４」と書かれた領域内に位置すると判定された場合には、「２４」の領域にマッピングされている補正係数を用いて出力電圧の補正を行う。具体的には、該当領域にマッピングされている補正係数を出力電圧に乗じることによって出力を補正する。
【００５４】
この補正係数は、電流導体１１が実際に「２４」の領域内に位置した場合の実測値、或はこの領域内に位置した場合に得られるであろうとシミュレーションによって算出された出力値に基づく値である。そのため、この補正係数を用いて補正を行うことにより、実際の出力電圧により近似した値への補正が可能となる。
【００５５】
なお、ここでは６×６の格子状に分割された領域に対して補正係数のマッピングがなされているが、貫通部１２内部の領域をさらに細分化して各々の領域に該当する補正係数を予め用意しておくことにより、より精度の高い補正処理を実現することができる。また、分割領域の形状も格子に限定されず、多様な形状としてよい。
【００５６】
ところで、出力電圧に生じる誤差を補正するに当たり、各磁気センサ１３〜１５の電圧信号の相対関係を表す値として出力電圧の比を用いる代わりに、出力電力の差を用いることもできる。この場合は、貫通部１２内部の分割領域に対する補正係数のマッピング情報ではなく、実験やシミュレーションにより予め割り出した所定の２つの定数α，βを用いて出力電圧を補正する。
具体的には、磁気センサ１３，１４，１５による出力電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２，Ｖｍ３の平均値Ｖａｖｅを求めると共に、出力電圧値の昇順に整列させた場合の最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎおよび中央値Ｖｍｉｄを取得した上で、次の計算式により補正後の出力電圧を算出することができる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖａｖｅ−α（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｄ）＋β（Ｖｍｉｄ−Ｖｍｉｎ）・・・（ｅ）
なお、α及びβは定数を表す。
【００５７】
図６は、電流検出装置１００の演算部２における電流検出手順の一例を示すフローチャートである。以下、演算部２内の各パートが行う処理について、手順を追って説明する。
【００５８】
ステップＳ１００：電圧測定部２１は、磁気センサ１３〜１５の出力電圧、すなわち、磁気センサ１３〜１５が検知した磁束を変換した電気信号の大きさを計測する。
ステップＳ２００：相対値算出部２２は、ステップＳ１００で電圧測定部２１により計測された電気信号間の相対関係を表す値（相対値）を算出する。相対値として、具体的には電気信号の比や差を算出する。
ステップＳ３００：位置判定部２３は、ステップＳ２００で相対値算出部２２により算出された相対値に基づいて、電流導体１１の貫通部１２における位置を判定する。
ステップＳ４００：補正部２４は、ステップＳ３００で位置判定部２３により判定された位置に基づいて出力電圧の補正を行う。補正処理の詳細については後述する。
ステップＳ５００：出力部２５は、ステップＳ４００で得られた補正後の電圧値を出力する。
【００５９】
図７は、出力電圧を補正する手順の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ４１０：補正部２４は、出力電圧を補正する際にマッピング情報を用いるか否かを確認する。マッピング情報を用いて補正を行う場合は（Ｙｅｓ）、次にステップＳ４２０を実行する。マッピング情報を用いずに補正する場合は（Ｎｏ）、次にステップＳ４４０を実行する。
【００６０】
ステップＳ４２０：補正部２４は、予め用意されているマッピング情報が格納されたテーブルを参照し、電流導体１１が位置すると判定された領域に割り当てられている補正係数を取得する。
ステップＳ４３０：補正部２４は、ステップＳ４２０で取得した補正係数を電圧信号の相対値に乗じて補正処理を行い、補正後の出力電圧値を求める。
【００６１】
ステップＳ４４０：補正部２４は、まず予め用意されている２つの定数α，βを参照し、磁気センサ１３〜１５の各出力電圧の最大値、中央値、最小値を取得し、最大値と中央値との差にαを乗じた値から中央値と最小値との差にβを乗じた値を減ずることにより、補正係数を算出する。
ステップＳ４５０：補正部２４は、ステップＳ４４０で算出した補正係数を出力電圧の平均値に加減し、上式（ｅ）に沿って補正後の出力電圧値を取得する。
【００６２】
マッピング情報を用いる方法と用いない方法の２つのうち何れかの方法により出力電圧の補正処理を終えると、補正された出力電圧をリターンして処理を終了する。そして電流検出処理の制御が出力部２５に移動する。
【００６３】
このように、本実施形態の電流検出装置１００によれば、各磁気センサ１３〜１５の出力電圧間に成り立つ相対関係に基づいて貫通部１２内における電流導体１１の位置を判定することができる。そして、貫通部１２内の任意の位置に電流導体１１が存在する場合の出力電圧につきシミュレーションや実験を経て予め用意された所定の係数を用いて、各磁気センサ１３〜１５の出力を補正することができる。これにより、実際の値に近似した出力電圧への補正が可能となり、電流検出装置１００の検出精度の向上を図ることができる。
【００６４】
より具体的には、貫通部１２の内部を複数の領域に分割し、各領域に電流導体１１が位置した場合の出力電圧に関して実験やシミュレーションにより予め定められた値をマップ化しておく。検出実行時には、電流導体１１が位置すると判定された領域に割り当てられている補正係数を各磁気センサ１３〜１５からの出力電圧に乗じることにより、出力電圧の補正値を得ることができる。このとき、貫通部１２内がより細分化され、分割された領域数が多ければ多い程、さら実際の値に近い係数を補正処理に用いることが可能となる。よって、補正処理により得られる出力電圧はより一層正確なものとなるため、電流検出装置１００の更なる検出精度の向上を図ることができる。
【００６５】
また、マップ化された情報を用いずに、実測やシミュレーションにより予め定められた２つの定数を用いて、各磁気センサの出力電圧の相対関係を表す値としてこれらの差を算出し、この算出値と定数とから補正係数を算出し、その上で出力電圧の平均値との加減算を施すことにより、出力電圧を補正することもできる。
この形態によれば、予め用意しておく値の個数がマップ化された情報よりも少ないため、簡易な計算によって出力電圧の補正を行うことが可能となる。
【００６６】
なお、本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することが可能である。図８は、電流検出装置１００の３つの変形例を示す図である。
【００６７】
図８中（ａ）：貫通部１２が略正方形に形成され、その外周上に４つの磁気センサ１３〜１６が設けられている変形例を表している。各磁気センサは、貫通部１２の中心から等距離であり、かつ磁気センサ間が等間隔となる位置に配置されている。この例において、貫通部１２内を先述の３類型（Ａ，Ｂ，Ｃ）の領域に分割すると、磁気センサが４つ存在する為、１つの磁気センサに最も近接する位置にあたる領域Ｂ及び領域Ｂに挟まれる領域Ｃが各４つ、そしていずれの磁気センサからも概ね等距離となる正方形の中心部に領域Ａが１つ、計９つの領域に分割される。
【００６８】
図８中（ｂ）：貫通部１２が略正方形に形成され、その外周上に３つの磁気センサ１３〜１５が設けられている変形例を表している。各磁気センサは、やはり貫通部１２の中心から等距離であり、かつ磁気センサ間が等間隔となる位置に配置されている。この例において、貫通部１２内を先述の３類型（Ａ，Ｂ，Ｃ）の領域に分割すると、図３に示される実施形態と同様に、計７つの領域に分割される。
【００６９】
図８中（ｃ）：貫通部１２が円筒状に形成されており、３つの磁気センサ１３〜１５が側面上に相互に等間隔となる位置であり、かつ円筒の中心線上の任意の１点から等距離となる位置に設けられている変形例を表している。貫通部１２の内部は、やはり先述の３類型に分割されている。貫通部１２の長さ方向の中心部（＝円筒の中心線付近）が領域Ａに、円筒の中心線から見て領域Ａの外側に位置し、いずれか１つの磁気センサに最も近接する部分が領域Ｂに、そしていずれの領域にも該当しない部分が領域Ｃに分類されている。このように、貫通部１２が立体状に形成されている場合でも、磁気センサとの位置関係から３類型の領域に分割することが可能である。
【００７０】
変形例（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合においても、まず各磁気センサの出力電圧に基づいて貫通部１２内における電流導体１１の位置を判定する。そして、判定結果に基づき、予め用意された定数や補正係数を用いて出力電圧の補正計算を行うという演算部２における処理の流れは先述の実施形態と同様である。
【００７１】
ここでは貫通部１２内部を３類型の領域に分割する例を示したが、この方法に限定されることなく、例えば格子状或はその他の形状の複数領域に分割して、これらの領域に予め定められた所定の補正係数をマッピングしておいてもよい。
【００７２】
また、磁気センサの個数について、ここでは３個又は４個の場合を例示したが、数はこれらに限定されるものではなく、状況に応じて適宜選択してよい。理論上は２個以上の磁気センサが設けられていれば、出力電圧の補正を行うことが可能である。
本実施形態においては磁気センサ１３〜１５をホール素子で構成したが、この点についても、例えばＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＭＩ素子、ＡＭＲ素子やＴＭＲ素子等の他の素子を用いることもできる。
【００７３】
そして、貫通部１２の形状についても、ここで紹介した形状に限定されることなく、三角形、正方形や長方形等の多角形、楕円、或はその周囲の一部に切欠が設けられた場合のように周囲が閉じられていない形状としてもよい。
【００７４】
さらに、上述の実施形態においては、各磁気センサ１３〜１５の感磁面を貫通部１２の周方向に対して垂直となるように設けたが、ある程度の傾きがあっても構わない。上式（ａ）により磁束密度Ｂの大きさを求める上で、磁気センサの感磁面が貫通部１２の周方向に対して垂直に設置されることが望ましいのは言うまでもないが、多少の傾きは誤差の範囲内であり大きな影響は生じないからである。また、いずれも磁気センサを貫通部１２の外側に配置しているが、貫通部１２の内側に配置してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…検出部、    ２…演算部、    １１…電流導体、    １２…貫通部、    １３，１４，１５，１６…磁気センサ、    ２１…電圧測定部、    ２２…相対値算出部、    ２３…位置判定部、    ２４…補正部、    ２５…出力部、  １００…電流検出装置
【図１】
2015230212.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015230212.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015230212.tif 000009
【図８】
2015230212.tif 000010