(57)【要約】【課題】全体構成の変更を伴わずに測定範囲を簡単に変更できる電流センサを提供すること。【解決手段】本発明の電流センサ（１）は、略平行に配置され被測定電流を通流する第１の導電路（１１ａ）及び第２の導電路（１１ｂ）と、第１の導電路（１１ａ）及び第２の導電路（１１ｂ）を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第１の磁気検知素子（１３ａ）及び第２の磁気検知素子（１３ｂ）と、を具備し、第１の導電路（１１ａ）の一端部に接続された第１の電極（１５ａ）と、第２の導電路（１１ｂ）の一端部に接続された第２の電極（１５ｂ）と、第１の導電路（１１ａ）及び第２の導電路（１１ｂ）の他端部に接続され第１の導電路（１１ａ）及び第２の導電路（１１ｂ）を電気的に接続する第３の電極（１５ｃ）とを具備する。【選択図】図１
2012242082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に配置され被測定電流を通流する第１の導電路及び第２の導電路と、
前記第１の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第１の磁気検知素子と、
前記第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第２の磁気検知素子と、
前記第１の導電路の一端部に接続された第１の電極と、
前記第２の導電路の一端部に接続された第２の電極と、
前記第１の導電路の他端部及び前記第２の導電路の他端部に接続され前記第１の導電路及び前記第２の導電路を電気的に接続する第３の電極と、を具備することを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第２の磁気検知素子の出力信号との第１の差分値を検出する第１の差分検出回路と、前記第１の差分値に基いて被測定電流の電流値を算出する演算処理部と、を具備することを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１の導電路と前記第２の導電路との間に設けられ、前記第１の導電路又は前記第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第３の磁気検知素子と、
前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第３の磁気検知素子の出力信号との第２の差分値を検出する第２の差分検出回路と、前記第２の差分値に基いて被測定電流の電流値を算出する演算処理部と、を具備することを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１の導電路と前記第２の導電路との間に設けられ、前記第１の導電路又は前記第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第３の磁気検知素子と、
前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第２の磁気検知素子の出力信号との第１の差分値を検出する第１の差分検出回路と、
前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第３の磁気検知素子の出力信号との第２の差分値を検出する第２の差分検出回路と、
前記第１の差分値に基づく被測定電流の電流値及び前記第２の差分値に基づく被測定電流の電流値を算出する演算処理部と、を具備することを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１の電極は、前記第１の導電路と一体に設けられ、前記第２の電極は、前記第２の導電路と一体に設けられ、前記第１の電極及び前記第１の導電路の断面積が略同一であり、前記第２の電極及び第２の導電路の断面積は略同一であ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センサ。
【請求項６】
前記磁気検知素子を覆うように設けられ、前記磁気検知素子への外乱磁気を遮蔽するパッケージを有し、当該パッケージから前記第３の電極の少なくとも一部が露出したことを特徴とする請求項５記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１の導電路及び前記第２の導電路の断面積が、略同一であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１の導電路及び前記第２の導電路の断面積が、互いに異なることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項９】
被測定電流の電流値に応じて、前記第１の導電路及び前記第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向を切替える切替制御手段と、を具備し、
前記切替制御手段は、被測定電流の電流値が前記所定の閾値以下となる第１の測定モードでは、前記第１の導電路及び前記第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となるように切替え、被測定電流の電流値が前記所定の閾値より大きい第２の測定モードでは、前記第１の導電路及び前記第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となるように切替えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記演算処理部は、前記第１の測定モードでは、前記第１の差分値から被測定電流の電流値を算出し、前記第２の測定モードでは、前記第２の差分値から被測定電流の電流値を算出することを特徴とする請求項９記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流の電流値を測定する電流センサに関し、例えば、複数の導電路を備えた電流センサに関する。
【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、大電流を高精度で測定できる電流センサが望まれている。電流センサの測定精度の向上のため、被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する一対の磁気センサを備えた電流センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる電流センサにおいては、同一平面内に略平行に配置された一対の導電路に対してそれぞれ磁気センサを配置し、一対の導電路に対して互いに逆方向に被測定電流を通流する。これにより、被測定電流からの誘導磁界により一対の磁気センサから逆相の出力信号が出力され、外乱磁気により一対の磁気センサから同相の出力信号が出力される。したがって、一対の磁気センサの出力信号を減算回路で減算することにより、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算され、外乱磁気による出力信号（外乱ノイズ成分）が相殺されるので、被測定電流の測定精度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０８５０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、電流センサにおいては、その用途の拡大に伴い、測定範囲を変更できる電流センサが必要となっている。しかしながら、特許文献１に記載の電流センサにおいて、被測定電流の測定範囲を変更するためには、検出感度が異なる複数の磁気センサを用いたり、用途に応じて磁気センサと導電路との間の距離を変更する必要がある。このため、電流センサの用途に応じて、電流センサの全体構成を変更する必要があり、生産コストが増大する問題があった。さらに、電流センサの用途に応じて電流センサの全体構成を変更した場合であっても、製造後における電流センサの特性の調整は困難であり、必ずしも十分な特性が得られない問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、全体構成の変更を伴わずに測定範囲を簡単に変更できる電流センサ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】
【０００７】
本発明の電流センサは、略平行に配置され被測定電流を通流する第１の導電路及び第２の導電路と、前記第１の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第１の磁気検知素子と、前記第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第２の磁気検知素子と、前記第１の導電路の一端部に接続された第１の電極と、前記第２の導電路の一端部に接続された第２の電極と、前記第１の導電路の他端部及び前記第２の導電路の他端部に接続され前記第１の導電路及び前記第２の導電路を電気的に接続する第３の電極と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１の電極を介して第１の導電路一端部から被測定電流を引き込み、第２の電極を介して第２の導電路の一端部から被測定電流を取り出すことにより、小電流の被測定電流の電流値を測定することが可能となる。また、第１の電極及び第２の電極を介して第１の導電路及び第２の導電路の一端部から被測定電流を引き込み、第３の電極を介して第１の導電路及び第２の導電路の他端部から被測定電流を取り出すことにより大電流を測定することが可能となる。したがって、全体構成の変更を伴わずに測定範囲を簡単に変更できる電流センサを実現できる。
【０００９】
本発明の電流センサにおいては、前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第２の磁気検知素子の出力信号との第１の差分値を検出する第１の差分検出回路と、前記第１の差分値に基いて被測定電流の電流値を算出する演算処理部と、を具備することが好ましい。この構成により、第１の電極を介して第１の導電路一端部から被測定電流を引き込み、第２の電極を介して第２の導電路の一端部から被測定電流を取り出すことにより、第１の導電路及び第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となる。これにより、第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子に対して被測定電流からの誘導磁界が互いに略逆方向から印加され、外乱磁気が略同一方向から印加されるので、被測定電流からの誘導磁化による出力信号が略同相となり、外乱磁気による出力信号が略逆相となる。したがって、第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子の出力信号の第１の差分値を検出することにより、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算され、外乱磁気による出力信号が減算されるので、測定精度及び検出感度が向上する。
【００１０】
本発明の電流センサにおいては、前記第１の導電路と前記第２の導電路との間に設けられ、前記第１の導電路又は前記第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第３の磁気検知素子と、前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第３の磁気検知素子の出力信号との第２の差分値を検出する第２の差分検出回路と、前記第２の差分値に基いて被測定電流の電流値を算出する演算処理部と、を具備することが好ましい。この構成により、第１の電極及び第２の電極を介して第１の導電路及び第２の導電路の一端部から被測定電流を引き込み、第３の電極を介して第１の導電路及び第２の導電路の他端部から被測定電流を取り出すことにより、第１の導電路及び第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略同一方向となる。これにより、第１の磁気検知素子から第３の磁気検知素子に対して被測定電流からの誘導磁界、及び外乱磁気が略同一方向から印加されるので、被測定電流からの誘導磁界及び外乱磁気による出力信号が略同相となる。ここで、第３の磁気検知素子は、第１の導電路と第２の導電路との間に設けられているので、第３の磁気検知素子から出力される出力信号は第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子から出力される出力信号に対して相対的に小さくなる。このため、第１の磁気検知素子及び第３の磁気検知素子の第２の差分値を検出しても、被測定電流からの誘導磁界による出力信号の相殺を防ぐことが可能となり、外乱磁気からのノイズ成分が減算された出力信号を得ることが可能となる。したがって、測定精度が高く、しかも、測定範囲が広い電流センサを実現することが可能となる。
【００１１】
本発明の電流センサにおいては、前記第１の導電路と前記第２の導電路との間に設けられ、前記第１の導電路又は前記第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する第３の磁気検知素子と、前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第２の磁気検知素子の出力信号との第１の差分値を検出する第１の差分検出回路と、前記第１の磁気検知素子の出力信号と前記第３の磁気検知素子の出力信号との第２の差分値を検出する第２の差分検出回路と、前記第１の差分値に基づく被測定電流の電流値及び前記第２の差分値に基づく被測定電流の電流値を算出する演算処理部と、を具備することが好ましい。この構成により、被測定電流が小電流の場合には、第１の電極を介して第１の導電路一端部から被測定電流を引き込み、第２の電極を介して第２の導電路の一端部から被測定電流を取り出すことにより、第１の導電路及び第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となる。これにより、第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子に対して被測定電流からの誘導磁界が互いに略逆方向から印加され、外乱磁気が略同一方向から印加されるので、被測定電流からの誘導磁化による出力信号が略同相となり、外乱磁気による出力信号が略逆相となる。したがって、第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子の出力信号の第１の差分値を検出することにより、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算され、外乱磁気による出力信号が減算されるので、測定精度及び検出感度が向上する。
【００１２】
また、この構成により、被測定電流が大電流の場合には、第１の電極及び第２の電極を介して第１の導電路及び第２の導電路の一端部から被測定電流を引き込み、第３の電極を介して第１の導電路及び第２の導電路の他端部から被測定電流を取り出すことにより、第１の導電路及び第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略同一方向となる。これにより、第１の磁気検知素子から第３の磁気検知素子に対して被測定電流からの誘導磁界、及び外乱磁気が略同一方向から印加されるので、被測定電流からの誘導磁界及び外乱磁気による出力信号が略同相となる。ここで、第３の磁気検知素子は、第１の導電路と第２の導電路との間に設けられているので、第３の磁気検知素子から出力される出力信号は第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子から出力される出力信号に対して相対的に小さくなる。このため、第１の磁気検知素子及び第３の磁気検知素子の第２の差分値を検出しても、被測定電流からの誘導磁界による出力信号の相殺を防ぐことが可能となり、外乱磁気からのノイズ成分が減算された出力信号を得ることが可能となる。したがって、測定精度が高く、しかも、測定範囲が広い電流センサを実現することが可能となる。
【００１３】
本発明の電流センサにおいては、前記第１の電極は、前記第１の導電路と一体に設けられ、前記第２の電極は、前記第２の導電路と一体に設けられ、前記第１の電極及び前記第１の導電路の断面積が略同一であり、前記第２の電極及び第２の導電路の断面積は略同一であることが好ましい。この構成により、被測定電流が、第１の電極を介して第１の導電路に引き込まれる際の電気抵抗と、第２の電極を介して第２の導電路に引き込まれ、又は取り出される際の電気抵抗とを低減できるので、被測定電流が大電流の場合であっても測定精度の低下を抑制できる。
【００１４】
本発明の電流センサにおいては、前記磁気検知素子を覆うように設けられ、前記磁気検知素子への外乱磁気を遮蔽するパッケージを有し、当該パッケージから前記第１の導電路及び前記第２の導電路の少なくとも一部が露出することが好ましい。この構成によりパッケージにより磁気検知素子への外乱磁気が吸収されるので、磁気検知素子から出力される外乱ノイズ成分を低減でき、被測定電流の測定精度が向上する。さらに、被測定電流の通流に伴う発熱を第１の電極、第２の電極、及び第３の電極から放熱できるので、大電流の被測定電流を測定する場合であっても、測定精度の低下を抑制できる。
【００１５】
本発明の電流センサにおいては、前記第１の導電路及び前記第２の導電路の断面積が、略同一であることが好ましい。この構成により、第１の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界と、第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界との向きが略逆方向となる場合に、誘導磁界の磁界強度が略同一となる。このため、第３の磁気検知素子は、外乱磁気を検知し、第１の磁気検知素子と第３の磁気検知素子との差分により、外乱磁気のノイズ成分が減算された出力信号を得ることが可能となる。また、被測定電流が第１の導電路、及び第２の導電路を通流する際の電気抵抗値を低減できるので、被測定電流が大電流の場合においても導電部材を通流する被測定電流による発熱を低減でき、測定精度の低下を抑制できる。
【００１６】
本発明の電流センサにおいては、前記第１の導電路及び前記第２の導電路の断面積が、互いに異なることが好ましい。この構成により、同じ大きさの被測定電流を第１及び第２の導電路に通流した場合であっても、第１の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界の磁界強度と、第２の導電路を通流する被測定電流からの誘導磁界の磁界強度と、が異なる磁界強度となるので、被測定電流の測定範囲を拡大できる。
【００１７】
本発明の電流センサにおいては、被測定電流の電流値に応じて、前記第１の導電路及び前記第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向を切替える切替制御手段と、を具備し、前記切替制御手段は、被測定電流の電流値が前記所定の閾値以下となる第１の測定モードでは、前記第１の導電路及び前記第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となるように切替え、被測定電流の電流値が前記所定の閾値より大きい第２の測定モードでは、前記第１の導電路及び前記第２の導電路を通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となるように切替えることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第１の測定モードでは、被測定電流が第１の導電路及び第２の導電路を順次直列に通流し、第２の測定モードでは、被測定電流が第１の導電路及び第２の導電路を並列に分流して通流する。これにより、第２の測定モードにおける第１の導電路及び第２の導電路を通流する被測定電流の電流値が、第１の測定モードにおける第１の導電路及び第２の導電路を通流する被測定電流の電流値に対して相対的に小さくなる。この結果、第２の測定モードにおいては、第１の導電路、及び第２の導電路の周囲に生じる被測定電流からの誘導磁界が、被測定電流の電流値に対して相対的に小さくなるので、被測定電流が大電流の場合であっても、第１の磁気検知素子の磁気飽和を抑制できる。また、第１の測定モードにおいては、第１の導電路、及び第２の導電路の周囲に生じる誘導磁界が、被測定電流の電流値に対して相対的に大きくなるので、被測定電流が小電流の場合であっても、検出感度を維持することができる。したがって、測定範囲が広く、しかも、用途に応じて測定範囲の切替えが可能な電流センサを実現できる。
【００１９】
本発明の電流センサにおいては、前記演算処理部は、前記第１の測定モードでは、前記第１の差分値から被測定電流の電流値を算出し、前記第２の測定モードでは、前記第２の差分値から被測定電流の電流値を算出することが好ましい。
【００２０】
この構成により、第１の測定モードにおいては、被測定電流からの誘導磁界により第１の磁気検知素子、及び第２の磁気検知素子から略逆相の出力信号が出力される。このため、第１の差分値を検出することにより、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算されるので、検出感度を向上できる。また、第２の測定モードにおいては、第２の磁気センサ及び３の磁気検知素子から互いに異なる信号強度の出力信号が出力される。このため、被測定電流からの誘導磁界により、第１の磁気検知素子、第２の磁気検知素子及び第３の磁気検知素子から略同相の出力信号が出力される第２の測定モードにおいても、第２の差分値をとることにより、出力信号の信号強度の低下を低減できる。さらに、第１の測定モード及び第２の測定モードのいずれにおいても、外乱磁気により第１の磁気検知素子及び第２の磁気検知素子から略同相の出力信号が出力される。このため、第１の差分値を検出することにより、外乱磁気による出力信号が減算されるので、外乱ノイズ成分を低減できる。したがって、検出感度が高く、測定精度が高い電流センサを実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、全体構成の変更を伴わずに測定範囲を簡単に変更できる電流センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態に係る電流センサの模式図である。
【図２】本実施の形態に係る電流センサの断面図である。
【図３】本実施の形態に係る電流センサにおける被測定電流の測定モードの切替制御の説明図である。
【図４】本実施の形態に係る電流センサの機能ブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る電流センサの第１及び第２の測定モードにおける誘導磁界の説明図である。
【図６】本実施の形態に係る電流センサの測定モード切替え動作のフロー図である。
【図７】本実施の形態に係る電流センサの他の構成例を示す平面模式図である。
【図８】本実施の形態に係る電流センサの他の構成例を示す平面模式図である。
【図９】本実施の形態に係る電流センサの他の構成例を示す平面模式図である。
【図１０】本実施の形態に係る電流センサの他の構成例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
例えば、電気自動車やハイブリッドカーに用いられる電流センサにおいては、モータ駆動時にバッテリーから送出される電流と、モータ停止時にバッテリーから送出される電流とが異なる測定範囲となる。このため、モータ駆動時及びモータ停止時の電流を精度よく測定するためには、モータ駆動時の電流を測定する大電流用の電流センサと、モータ停止時の電流を測定する小電流用の電流センサとを別々に設計して配置する必要があり、生産コストが増大する問題がある。
【００２４】
本発明者らは、互いに導通された一対の導電路を略平行に配置する構成に着目した。互いに導通された一対の導電路に被測定電流を通流する場合、一対の導電路に並列に分流する際の一方の導電路を通流する被測定電流の電流値は、一対の導電路に順次直列に通流する際の一方の導電路を通流する被測定電流の電流値より相対的に小さくなる。このため、同一の電流値の被測定電流を測定する場合、一対の導電路を並列に分流する際に生じる被測定電流からの誘導磁界の磁界強度は、一対の導電路を順次直列に通流する際に生じる被測定電流からの誘導磁界の磁界強度に対して相対的に小さくなる。
【００２５】
本発明者らは、被測定電流を導電部材に引き込む電流引き込み型の電流センサにおいて、略平行に配置され互いに導通された一対の導電路の両端部に被測定電流を一対の導電路に引き込み、又は一対の導電路から被測定電流を取り出す電極をそれぞれ設けることにより、電流センサの全体構成を変更することなく、被測定電流の測定範囲を簡単に変更できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２６】
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。
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る電流センサ１の平面模式図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線矢視断面図である。図１Ａ、及び図１Ｂに示すように、本実施の形態に係る電流センサ１は、平面視にて略Ｕ字型の平板形状を有する導電部材１１と、この導電部材１１の主面上に配置される絶縁基板１２と、絶縁基板１２上に配設される磁気検知素子としての第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃとを具備する。また、電流センサ１は、概して直方体形状のパッケージ１４を有する。パッケージ１４の表面には軟磁性体の磁気シールド膜が設けられており、この磁気シールド膜により被測定電流が小電流の場合であっても、パッケージ１４外から第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃに印加される外乱磁界を効果的に吸収できる。パッケージ１４内には、導電部材１１の一部、並びに第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃが収容される。なお、被測定電流が非常に大きく、地磁気等の外部磁場の影響が相対的に微小な場合には、パッケージ１４に磁気シールド膜を設けなくても良い。
【００２７】
導電部材１１は、一方向に対して略平行に延在する第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂと、この第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの一端部から連なり、第１の導電路１１ａの一端部と第２の導電路１１ｂの一端部とを接続する第３の導電路１１ｃとを有する。第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの中央部がパッケージ１４に覆われ、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの延在方向における両端部がパッケージ１４から露出している。また、第３の導電路１１ｃの一端側はパッケージ１４から露出し、他端側がパッケージ１４内に配設される。
【００２８】
絶縁基板１２は、平面視にて略矩形形状を有しており、パッケージ１４内に配設される。絶縁基板１２は、略平行に配設された第１の導電路１１ａ及び第２の導電路１１ｂの上面をそれぞれ覆うように設けられる。
【００２９】
第１の磁気センサ１３ａは、絶縁基板１２上の第１の導電路１１ａの延在方向における中央部に対応する位置に配設される。第１の磁気センサ１３ａは、第１の導電路１１ａを通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する。
【００３０】
第２の磁気センサ１３ｂは、絶縁基板１２上の第２の導電路１１ｂの延在方向における中央部に対応する位置に配設される。第２の磁気センサ１３ｂは、第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する。
【００３１】
第３の磁気センサ１３ｃは、絶縁基板１２上の第１の導電路１１ａと第２の導電路との間の領域に配設される。本実施の形態では、第３の磁気センサ１３ｃは、第１の導電路１１ａと第２の導電路１１ｂと略等間隔離れた領域に配設される。第３の磁気センサ１３ｃは、第１の導電路１１ａ又は第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力する。
【００３２】
第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃは、感度軸方向が略同一方向となるように配設される（図１Ａの矢印参照）。また、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃは、絶縁基板１２上に設けられた配線パターン（不図示）を介して信号処理部２１（図４参照）に電気的に接続され、信号処理部２１に出力信号を出力する。第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃとしては、被測定電流からの誘導磁界により出力信号を出力するものであれば特に限定されないが、例えば、ＧＭＲ（Giant  Magneto  Resistance）素子やＴＭＲ（Tunnel  Magneto  Resistance）素子などを用いることができる。
【００３３】
パッケージ１４は、例えば、珪素鋼、パーマロイなどの透磁率が高い材料で構成され、パッケージ１４内への外乱磁気を吸収する。パッケージ１４は、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃを覆うように設けられ、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃへの外乱磁気を吸収する。またパッケージ１４は、第３の導電路１１ｃから第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃへの誘導磁界を吸収する。なお、パッケージ１４は、パッケージ１４内への外乱磁気を遮蔽する形状であれば、必ずしも直方体形状を有するものでなくともよい。また、パッケージ１４は、第１、第２、第３磁気センサ１３ａ〜１３ｃへの外乱磁気を吸収できれば、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃを完全に密閉する構造でなくともよく、一部に開口部を有する形状であってもよい。
【００３４】
第１の導電路１１ａの他端部には、第１の導電路１１ａに被測定電流を引き込む第１の電極１５ａが設けられる。第１の電極１５ａは、平面視にて略矩形状を有しており、第１の導電路１１ａの他端部の下面側を覆うように設けられている。
【００３５】
第２の導電路１１ｂの他端部には、第２の導電路１１ｂに被測定電流を引き込み、又は第２の導電路１１ｂから被測定電流を取り出す第２の電極１５ｂが設けられている。第２の電極１５ｂは、平面視にて略矩形液状を有しており、第２の導電路１１ｂの他端部の下面側を覆うように設けられている。
【００３６】
第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの一端部には、第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂが接続される。また、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの他端部並びに第３の導電路１１ｃの一端側には、第１、第２、及び第３の導電路１１ａ〜１１ｃから被測定電流を取り出す第３の電極１５ｃが接続される。第３の電極１５ｃは、平面視にて略矩形形状を有しており、第３の導電路１１ｃの延在方向に沿って設けられる。第３の電極１５ｃは、第１の導電路１１ａの一端部と第２の導電路１１ｂの一端部とを電気的に接続する。第３の電極１５ｃは、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの一端部、並びに第３の導電路１１ｃの一端側を覆うように設けられている。
【００３７】
第１の電極１５ａは、被測定電流を入力する入力端子１６に接続され、第３の電極１５ｃは、第１のスイッチング素子１７により出力端子１８に接続される。第１のスイッチング素子１７は、第３の電極１５ｃと出力電極１８との間の導通のオン／オフを切替える。第２の電極１５ｂは、第２のスイッチング素子１９により入力端子１６又は出力端子１８に接続される。第２のスイッチング素子１９は、入力端子１６と出力端子１８との間で、第２の電極１５ｂの導通のオン／オフを切替える。第１及び第２のスイッチング素子１７、１９は、切替制御手段としてのスイッチコントローラ２０に接続される。
【００３８】
スイッチコントローラ２０は、被測定電流の電流値に応じて、第１のスイッチング素子１７及び第２のスイッチング素子１９のオン／オフを切替える。スイッチコントローラ２０は、被測定電流の電流値が所定の閾値以下の場合には、第１の測定モードに切替え、被測定電流の電流値が所定の閾値より大きい場合には、第２の測定モードに切替える。第１の測定モードでは、スイッチコントローラ２０は、第１のスイッチング素子１７をオフに切替えることにより、第３の電極１５ｃと出力端子１８との間を非導通にする。また、スイッチコントローラ２０は、第２のスイッチング素子１９により第２の電極１５ｂを出力端子１８に接続し、第２の電極１５ｂと入力端子１６との間を非導通に切替える。
【００３９】
第２の測定モードでは、スイッチコントローラ２０は、第１のスイッチング素子１７をオンとし、第１の電極１５ａと出力端子１８とを接続する。また、スイッチコントローラ２０は、第２のスイッチング素子１９により第２の電極１５ｂを入力端子１６に接続し、第２の電極１５ｂと出力端子１８との間を非導通に切替える。
【００４０】
なお、閾値としては、電流センサ１が使用される用途に応じて適宜設定可能である。例えば、電流センサ１を太陽電池発電装置に用いる場合には、晴天時に発電される電流値と雨天時に発電される電流値とを基準に閾値を設けることも可能である。また、電気自動車に用いられる電流センサ１においては、モータ駆動時の電流値とモータ停止時の電流値とを基準に閾値を設けてもよい。
【００４１】
次に、図２Ａ、図２Ｂを参照して、第１、第２、及び第３の電極１５ａ〜１５ｃの構成について詳細に説明する。図２Ａは、図１ＡのＩＩ−ＩＩ線矢視断面図であり、第１、第２、及び第３の電極１５ａ〜１５ｃの構成の一例を示している。なお、図２Ａ、図２Ｂにおいては、第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂの構成のみを示しているが、第３の電極１５ｃも第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂと同様に構成される。
【００４２】
図２Ａに示す例では、第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂは、それぞれ第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの下面側を覆うように設けられる。このように、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの下面側を覆うように第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂを設けることにより、大電流の被測定電流を測定する際においても、第１及び第２の電極１５ａ，１５から放熱されるので、電流センサ１の発熱による測定精度の低下を抑制できる。
【００４３】
なお、第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂは、図２Ｂに示すように、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂと略同一の厚みに設けられ、第１、及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを挟むように設けてもよい。このように、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを設けることにより、電流センサ１の厚みを低減できるので、小型化を図ることができる。
【００４４】
なお、第１、第２、及び第３の電極１５ａ〜１５ｃは、導電部材１１に被測定電流を通流できれば必ずしも設ける必要はない。また、導電部材１１の第１、第２、及び第３の導電路１１ａ〜１１ｃの延在方向における垂直断面の断面積は、互いに略同一となることが望ましい。第１、第２、及び第３の導電路１１ａ〜１１ｃの断面積を略同一に揃えることにより、被測定電流が導電部材１１を通流する際の電気抵抗値を削減することができるので、発熱を抑制することが可能となる。これにより、大電流の被測定電流を測定する場合であっても、発熱を抑制することが可能となり、測定精度の低下を抑制できる。
【００４５】
次に、図３Ａ、図３Ｂを参照して、本実施の形態に係る電流センサ１の測定モードの切替えについて詳細に説明する。図３Ａ、図３Ｂは、電流センサ１における被測定電流の測定モードの切替え制御の説明図である。
【００４６】
被測定電流の電流値が所定の閾値以下となる第１の測定モードでは、図３Ａに示すように、第１のスイッチング素子１７がオフに切替えられ、第３の電極１５ｃが出力電極１８に接続される。また、第１の測定モードでは、第２のスイッチング素子１９により第２の電極１５ｂを出力端子１８に接続し、第２の電極１５ｂと入力端子１６との間を非導通に切替える。この結果、入力端子１６から第１の電極１５ａを介して引き込まれた被測定電流が、第１の導電路１１ａ、第３の導電路１１ｃ、第２の導電路１１ｂの順に導電部材１１を通流し、第２の電極１５ｂを介して出力端子１８から出力される（図３Ａの矢印参照）。これにより、第１の導電路１１ａ及び第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流の通流方向が互いに逆方向となるので、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃに対して互いに逆方向から誘導磁界が印加され、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから略逆相の出力信号が出力される。
【００４７】
被測定電流の電流値が所定の閾値より大きい第２の測定モードでは、図３Ｂに示すように、第１のスイッチング素子１７がオンに切替えられ、第３の電極１５ｃが出力端子１８と非導通となる。また、第２の測定モードでは、第２のスイッチング素子１９により第２の電極１５ｂを入力端子１６に接続し、第２の電極１５ｂと出力端子１８との間を非導通に切替える。この結果、入力端子１６から第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂを介して引き込まれた被測定電流が、第１の導電路１１ａ及び第２の導電路１１ｂを他端側から一端側に通流して第３の電極１５ｃを介して出力端子１８から出力される（図３Ｂの矢印参照）。これにより、第１の導電路１１ａ及び第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流の通流方向が互いに略逆方向となるので、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃに対して互いに略同一方向から誘導磁界が印加され、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから略同相の出力信号が出力される。
【００４８】
図４を参照して、本実施の形態に係る電流センサ１における出力信号の演算処理について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る電流センサの機能ブロック図である。図４に示すように、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃは、絶縁基板１２に設けられた配線パターン（不図示）により、信号処理部２１に接続される。
【００４９】
信号処理部２１は、第１、第２、第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから出力された出力信号から差分値を検出する差分検出回路としての第１及び第２の差動アンプ２２ａ，２２ｂと、第１の磁気センサ１３ａと第１及び第２の差動アンプ２２ａ，２２ｂとの間の接続を切替える切替制御部２３と、第１及び第２の差動アンプ２２ａ，２２ｂから検出された差分値から被測定電流の大きさを算出する演算処理部２４とを具備する。演算処理部２４からセンサ出力が出力される。
【００５０】
第１の差動アンプ２２ａには、第２の磁気センサ１３ｂ、及び切替制御部２３を介して第１の磁気センサ１３ａが接続される。第１の差動アンプ２２ａは、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第２の磁気センサ１３ｂの出力信号との第１の差分値を検出し、検出した第１の差分値を増幅して演算処理部２４に出力する。なお、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第２の磁気センサ１３ｂの出力信号との第１の差分値の検出は、演算処理部２４で行ってもよい。
【００５１】
第２の差動アンプ２２ｂには、第３の磁気センサ１３ｃ、及び切替制御部２３を介して第１の磁気センサ１３ａが接続される。第２の差動アンプ２２ｂは、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第３の磁気センサ１３ｃの出力信号との第２の差分値を検出し、検出した第２の差分値を増幅して演算処理部２４に出力する。なお、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第３の磁気センサ１３ｂの出力信号との第２の差分値の検出は、演算処理部２４で行ってもよい。
【００５２】
切替制御部２３は、演算処理部２４から出力される信号に応じて、第１の磁気センサ１３ａを第１の差動アンプ２２ａ又は第２の差動アンプ２２ｂに接続する。本実施の形態では、第１の測定モードでは、第１の磁気センサ１３ａを第１の差動アンプ２２ａに接続し、第２の測定モードでは、第１の磁気センサ１３ａを第２の差動アンプ２２ｂに接続する。
【００５３】
演算処理部２４は、第１及び第２の差動アンプ２２ａ，２２ｂから出力された第１の差分値及び第２の差分値から被測定電流の電流値を算出する。演算処理部２４は、算出した被測定電流の電流値と所定の閾値と比較し、スイッチコントローラ２０に対して第１及び第２のスイッチング素子１７，１９のオン／オフ信号を出力して測定モードを切替える。また、演算処理部２４は、算出した被測定電流の電流値に応じて切替制御部２３に信号を出力する。本実施の形態では、演算処理部２４で算出された被測定電流の電流値が所定の閾値以下の場合には第１の測定モードに切替え、被測定電流が所定の閾値より大きい場合には第２の測定モードに切替える。なお、被測定電流の電流値に応じた測定モードの切替えは、スイッチコントローラ２０で所定の閾値と比較して切替制御してもよい。また、被測定電流の電流値は、入力端子１６から引き込まれる被測定電流又は出力端子１８から出力された被測定電流の電流値を直接測定し、測定値に応じてスイッチコントローラ２０及び切替制御部２３を切替える構成としてもよい。
【００５４】
例えば、被測定電流が小電流となる第１の測定モードにおいては、演算処理部２４は、第１の差動アンプ２２ａから出力される第１の磁気検知素子１３ａの出力信号と第２の磁気検知素子１３ｂの出力信号との第１の差分値を検出に基いて被測定電流の電流値を算出する。
【００５５】
また、被測定電流が大電流となる第２の測定モードにおいては、演算処理部２４は、第２の差動アンプ２２ｂから出力される第１の磁気検知素子１３ａの出力信号と第３の磁気検知素子１５ｃの出力信号との第２の差分値に基いて被測定電流の電流値を算出する。なお、第２の測定モードにおいては、演算処理部２４は、第１の差動アンプ２２ａから出力される第１の差分値に基づく被測定電流の電流値及び第２の差動アンプ２２ｂから出力される第２の差分値に基づく被測定電流の電流値を算出してもよい。
【００５６】
次に、図５Ａ、図５Ｂを参照して、被測定電流測定時における誘導磁界について説明する。図５Ａは、第１の測定モードにおける誘導磁界の説明図であり、図５Ｂは、第２の測定モードにおける誘導磁界の説明図である。
【００５７】
図５Ａに示すように、第１の測定モードにおいては、第１の導電路１１ａにおける被測定電流の通流方向と、第２の導電路１１ｂにおける被測定電流の通流方向とが互いに略逆方向となる。この結果、第１の導電路１１ａの周囲に生じる誘導磁界Ｈａと、第２の導電路１１ｂの周囲に生じる誘導磁界Ｈｂとが互いに略逆方向となるので、被測定電流からの誘導磁界により第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂから出力される出力信号は略逆相となる。したがって、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第２の磁気センサ１３ｂの出力信号との第１の差分値を算出することで、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算される。
【００５８】
一方で、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃには、外乱磁気Ｈｃが略同一方向から印加されるので、外乱磁気Ｈｃにより第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから出力される出力信号（外乱ノイズ成分）は略同相となり略等しくなる。このため、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第２の磁気センサ１３ｂの出力信号との第１の差分値をとることにより、外乱ノイズ成分が相殺される。したがって、第１の測定モードにおいては、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算され、外乱磁気による外乱ノイズ成分が減算されるので、測定精度、及び検出感度が向上する。
【００５９】
図５Ｂに示すように、第２の測定モードにおいては、第１の導電路１１ａにおける被測定電流の通流方向と、第２の導電路１１ｂにおける被測定電流の通流方向とが互いに略同一方向となる。この結果、導電部材１１の第１の導電路１１ａの周囲に形成される誘導磁界Ｈａと、第２の導電路１１ｂの周囲に形成される誘導磁界Ｈｂとが略同一方向となる。このため、第２の測定モードでは、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃに印加される被測定電流からの誘導磁界が略同一方向となるので、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから略同相の出力信号が出力される。
【００６０】
ここで、同じ電流値の被測定電流が、第１の導電路１１ａのみ（又は第２の導電路１１ｂのみ）を通流する場合に対して、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂに分かれて分流する場合には、第１の導電路１１ａ又は第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流の電流値が相対的に小さくなる。これにより、被測定電流が大電流の場合であっても、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの周囲に生じる誘導磁界を相対的に小さくできるので、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃの磁化飽和をでき、測定範囲を拡大できる。
【００６１】
また、本実施の形態では、第１の導電路１１ａ及び第２の導電路１１ｂから略等距離離れた領域に第３の磁気センサ１３ｃを配設する。これにより、第１の導電路１１ａを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈａと、第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流からの誘導磁界Ｈｂとが、第３の磁気センサ１３ｃの近傍で相殺され、第３の磁気センサ１３ｃには、外乱磁気Ｈｃのみが加わる。したがって、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第３の磁気センサ１３ｃの出力信号との第２の差分値により、外乱磁気Ｈｃからの外乱ノイズ成分は相殺される。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る電流センサ１における被測定電流測定時の測定モード切替え動作について説明する。図６は、本実施の形態に係る電流センサ１の測定モード切替え動作のフロー図である。
【００６３】
図６に示すように、被測定電流の測定開始後、演算処理部２４は、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから出力された出力信号の第１の差分値及び第２の差分値から被測定電流の電流値を算出し、算出した被測定電流の電流値が所定の閾値Ｓ１以下か否かを判定する（ステップＳ１）。演算処理部２４は、被測定電流の電流値が所定の閾値以下の場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）には、第１の測定モードに切替える（ステップＳ２）。また、演算処理部２４は、被測定電流の電流値が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１：Ｎｏ）には、第２の測定モードに切替える（ステップＳ３）。
【００６４】
第１の測定モードでは、演算処理部２４は、スイッチコントローラ２０にオン／オフ信号を出力する。スイッチコントローラ２０は、第１のスイッチング素子１７をオフに切替え、第３の電極１５ｃと出力端子１８とを非導通とする。また、スイッチコントローラ２０は、第２のスイッチング素子１９により第２の電極１５ｂを出力端子１８に接続し、第２の電極１５ｂと入力端子１６との間を非導通に切替える。また、演算処理部２４は、切替制御部２３に信号を出力して第１の磁気センサ１３ａを第１の差動アンプ２２ａに接続する。この結果、第１の導電路１１ａにおける被測定電流の通流方向と第２の導電路１１ｂにおける被測定電流の通流方向とが互いに略逆方向となり、第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂから互いに略逆相の出力信号が出力される。第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂからそれぞれ出力された略逆相の出力信号は、第１の差動アンプ２２ａで第１の差分値が検出され、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が加算され、外乱磁気からの外乱ノイズ成分が減算される。検出された第１の差分値は、第１の差動アンプ２２ａで増幅されて演算処理部２４に出力される。演算処理部２４では、検出された第１の差分値から被測定電流の電流値を算出する。
【００６５】
第２の測定モードでは、演算処理部２４は、スイッチコントローラ２０にオン／オフ信号を出力する。スイッチコントローラ２０は、第１のスイッチング素子１７をオンに切替え、第３の電極１５ｃと出力端子１８とを接続する。また、コントローラ２０は、第２のスイッチング素子１９により第２の電極１５ｂを入力端子１６に接続し、第２の電極１５ｂと出力端子１８との間を非導通に切替える。また、演算処理部２４は、切替制御部２３に信号を出力して第１の磁気センサ１３ａを第２の差動アンプ２２ｂに接続する。この結果、第１の導電路１１ａにおける被測定電流の通流方向と第２の導電路１１ｂにおける被測定電流の通流方向とが互いに略同一方向となり、第１、第２、及び第３の磁気センサ１３ａ〜１３ｃから互いに略同相の出力信号が出力される。第１及び第３の磁気センサ１３ａ，１３ｃからそれぞれ出力された略逆相の出力信号は、第２の差動アンプ２２ｂで第２の差分値が検出され、外乱磁気からの外乱ノイズ成分が減算される。検出された第２の差分値は、第２の差動アンプ２２ｂで増幅されて演算処理部２４に出力される。演算処理部２４では、検出された第２の差分値から被測定電流の電流値を算出する。なお、第２の測定モードでは、被測定電流からの誘導磁界による出力信号の差分値が検出できる範囲であれば、第１の磁気センサ１３ａを第１の差動アンプ２２ａに接続して被測定電流の電流値を測定してもよい。
【００６６】
以上説明したように、上記実施の形態に係る電流センサ１においては、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを略平行に配置し、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの一端部にそれぞれ第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂを設け、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの他端部に第３の電極１５ｃを設ける。この構成により、被測定電流が小電流の場合には、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを通流する被測定電流の通流方向を互いに略逆方向とできるので、被測定電流からの誘導磁界により第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂから互いに略逆相の出力信号が出力され、外乱磁界により略同相の出力信号が出力される。このため、第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂの出力信号の第１の差分値を検出することにより、被測定電流からの出力信号が加算されると共に、外乱磁気からのノイズ成分が相殺されるので、測定精度、及び検出感度が向上する。
【００６７】
また、被測定電流が大電流の場合には、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを通流する被測定電流の通流方向を互いに略同一方向とできるので、被測定電流からの誘導磁界により第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂから互いに略同相の出力信号が出力され、外乱磁界により略同相の出力信号が出力される。ここで、第３の磁気センサ１３ｃは、第１の導電路１１ａと第２の導電路１１ｂとの間に設けられているので、被測定電流からの誘導磁界により第３の磁気センサ１３ｃから出力される出力信号は、第１の磁気センサ１３ａ及び第２の磁気センサ１３ｂから出力される出力信号に対して相対的に小さくなる。これにより、第１の磁気センサ１３ａ及び第３の磁気センサ１３ｃの第２の差分値を検出しても、被測定電流からの誘導磁界による出力信号が相殺されず、出力信号を検出することが可能となる。このため、第２の差分値を検出することにより、外乱磁気からのノイズ成分を相殺することができる。したがって、測定精度が高く、しかも、測定範囲を第１の電極１５ａから第３の電極１５ｃの接続を変更することで可変可能な電流センサを実現することができる。すなわち、１種類の電流センサを用意しておけば、電流センサが実装される回路基板の配線レイアウトによって、測定範囲の異なる電流センサを実現したり、電流センサの周囲にスイッチを追加することで測定範囲を広げることができる。そのため、全体に低コスト化を図ることができる。
【００６８】
特に、上記実施の形態に係る電流センサ１においては、被測定電流が所定の閾値以下の第１の測定モードでは、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを通流する被測定電流の通流方向を互いに略逆方向として第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂからの出力信号の第１の差分値を検出する。これにより、被測定電流が小電流の場合であっても、被測定電流からの誘導磁界により第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂから出力される互いに略逆相の出力信号が加算され、外乱磁気により第１及び第２の磁気センサ１３ａ，１３ｂから出力される略同相の出力信号が減算される。このため、検出感度、及び測定精度が向上する。
【００６９】
さらに、上記実施の形態に係る電流センサ１においては、被測定電流が所定の閾値より大きい第２の測定モードでは、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを通流する被測定電流の通流方向を略同一方向として第１及び第３の磁気センサ１３ａ，１３ｂからの出力信号の第２の差分値を検出する。第３の磁気センサ１３ｂからの出力信号が外乱磁場Ｈｃの信号強度となるので、第２の差分値は、外乱磁気の影響が無くなり、測定精度が向上する。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７１】
例えば、上記実施の形態に係る電流センサ１においては、導電部材１１の第３の導電路１１ｃの一部がパッケージ１４に被覆された構成について説明したが、図７に示すように、第３の導電路１１ｃ全体がパッケージ１４から露出するように導電路１１を設けてもよい。これにより、第３の導電路１１ｃを通流する被測定電流の通流方向が、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂを通流する被測定電流の通流方向と異なる場合であっても、第３の導電路１１ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界がパッケージ１４によって吸収されるので、第３の導電路１１ｃを通流する被測定電流からの誘導磁界による外乱ノイズ成分を低減ことが可能となり、更に測定精度を向上できる。
【００７２】
また、導電部材１１としては、図８に示すように、第３の導電路１１ｃをパッケージ１４内に配置し、当該第３の導電路１１ｃから第１の導電路１１ａの延在方向に沿ってパッケージ１４外に延出する延出部１１ｄを設け、この延出部１１ｄに第３の接続電極１５ｃを設ける構成としてもよい。これにより、第３の電極１５ｃの小型化が可能となり、電流センサ１の小型化が可能となると共に、第３の電極１５ｃを第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂと共通化することもできるので、部品点数の削減、及び生産コストの削減が可能となる。
【００７３】
また、被測定電流が所定の閾値より大きい第２の測定モードでは、地磁気等の外乱磁気の影響が相対的に小さくなる。このため、第２の測定モードにおいて、必要な測定精度によっては、第２の差分値を検出せずに、第１の磁気センサ１３ａの出力信号のみから電流値を演算してもよい。
【００７４】
さらに、導電部材１１としては、図９に示すように、第１及び第２の導電路１１ａ、１１ｂの延在方向における垂直断面において、第１及び第２の導電路１１ａ、１１ｂの断面積が互いに異なるものを用いてもよい。この構成においては、同じ大きさの被測定電流を第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂに通流した場合であっても、第１の導電路１１ａを通流する被測定電流からの誘導磁界の磁界強度と、第２の導電路１１ｂを通流する被測定電流からの誘導磁界の磁界強度と、が異なる磁界強度となるので、さらに被測定電流の測定範囲を拡大できる。この場合であっても、第１の磁気センサ１３ａ及び第２の磁気センサ１３ｂに印加される地磁気などの外乱磁気は略同一のベクトルとなる。このため、被測定電流の電流値が所定の閾値以下の第１の測定モードにおいて、図１から図６で示した実施の形態と同様に被測定電流を通流し、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第２の磁気センサ１３ｂの出力信号との第１の差分値を検出することで、演算処理部２４からセンサ出力を高精度に出力できる。また、被測定電流の電流値が所定の閾値以上の第２の測定モードにおいても、図１から図６で示した実施の形態と同様に被測定電流を通流する。この場合には、第１の磁気センサ１３ａに印加される誘導磁界Ｈａ及び第２の磁気センサ１３ｂに印加される誘導磁界Ｈｂは略同一方向となるが異なる磁界強度となる。一方、第１の磁気センサ１３ａ及び第２の磁気センサ１３ｂに印加される地磁気などの外乱磁気は略同一のベクトルとなるので、第１の磁気センサ１３ａの出力信号と第２の磁気センサ１３ｂの出力信号との第１の差分値は、被測定電流の電流値に比例する。よって、外乱磁気の影響が相殺され、演算処理部２４からセンサ出力を高精度に出力できる。なお、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの中央よりも第１の導電路１１ａに近い領域に、第１の導電路１１ａの周囲に生じる誘導磁界Ｈａと、第２の導電路１１ｂの周囲に生じる誘導磁界Ｈｂとが相殺する領域があるので、このような領域に第３の磁気センサ１１ｃを配置すれば、図１から図６で示した実施の形態と同様に処理することも可能である。
【００７５】
また、上記実施の形態に係る電流センサ１においては、導電部材１１の第１の導電路１１ａと第２の導電路１１ｂとを第３の導電路１１ｃを介して導通する構成について説明したが、第１の導電路１１ａと第２の導電路１１ｂとを導通できる構成であれば、第３の導電路１１ｃは、必ずしも設ける必要はない。例えば、第３の導電路１１ｃを設けずに、第３の電極１５ｃによって導通する構成としてもよく、その他の導電路を介して導通してもよい。
【００７６】
さらに、上記実施の形態に係る電流センサ１においては、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂの両端部に第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃを設けて、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂに被測定電流を引き込み、又は取り出す構成について説明したが、第１〜第３の電極１５ａ〜１５ｃは、必ずしも別部材として設ける必要はない。第１及び第２の電極１５ａ，１５ｂは、第１の導電路１１ａの一端部から連なるように、第１及び第２の導電路１１ａ，１１ｂと一体となるように設けてもよい。この場合においては、第１の導電路１１ａの延在方向における第１の電極１５ａ及び第１の導電路１１ａの断面積が、互いに略等しくなるように設け、第２の導電路１１ｂの延在方向における第２の電極１５ｂ及び第２の導電路１１ｂの断面積が、互いに略等しくなるように設けることが好ましい。この構成により、被測定電流が、第１の電極１５ａを介して第１の導電路１１ａに引き込まれる際の電気抵抗と、第２の電極１５ｂを介して第２の導電路１１ｂに引き込まれ、又は取り出される際の電気抵抗とを低減できるので、被測定電流が大電流の場合であっても測定精度の低下を抑制できる。
【００７７】
なお、被測定電流の測定範囲が一定の場合には、第１のスイッチング素子１７及び第２のスイッチング素子１９を省くことができる。例えば、電気自動車やハイブリットカーのモータ駆動のように大負荷を流れる被測定電流の電流値を検出する個所には、図１０Ａに示すように、予め第１の電極１５ａ及び第２の電極１５ｂを入力端子１６に接続し、第３の電極１５ｃを出力端子１８に接続する。また、パワーウィンドのように小負荷を流れる被測定電流の電流値を検出する個所には、図１０Ｂに示すように、予め第１の電極１５ａを入力端子１６に接続し、第２の電極１５ｂを出力端子１８に接続する。そして、バッテリーのように測定範囲が広く、小電流時に高精度の測定が求められる個所には、図１に示したように、測定範囲を可変できるように第１のスイッチング素子１７及び第２のスイッチング素子１９を設ける。このように、電流センサが実装される回路基板の配線レイアウトの変更及び電流センサの周囲へのスイッチング素子の追加により、全体構成の変更を伴わずに１種類の電流センサの測定範囲を簡単に変更することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、全体構成の変更を伴わずに測定範囲を簡単に変更できるという効果を有し、特に、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検出する電流センサに好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  電流センサ
１１  導電部材
１１ａ  第１の導電路
１１ｂ  第２の導電路
１１ｃ  第３の導電路
１１ｄ  延出部
１２  絶縁基板
１３ａ  第１の磁気センサ
１３ｂ  第２の磁気センサ
１３ｃ  第３の磁気センサ
１４  パッケージ
１５ａ  第１の電極
１５ｂ  第２の電極
１５ｃ  第３の電極
１６  入力端子
１７  第１のスイッチング素子
１８  出力端子
１９  第２のスイッチング素子
２０  スイッチコントローラ
２１  信号処理部
２２ａ  第１の差動アンプ
２２ｂ  第２の差動アンプ
２３  切替制御部
２４  演算処理部
【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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【図１０】
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