(57)【要約】【課題】磁気方式で電圧及び電流の両方が検出される場合に、磁性体コアの数を少なくし、磁性体コアの取り付け工数及び配置スペースを低減すること。【解決手段】電圧・電流検出装置１が備える磁性体コア１０は、基準平面Ｆ０に対して相互に対称に形成され、基準平面Ｆ０に沿う第一の中央経路Ｒ１１を共通に含む第一の環状経路Ｒ１及び第二の環状経路Ｒ２と、基準平面Ｆ０に対して相互に対称に形成され、基準平面Ｆ０に沿う第二の中央経路Ｒ１２を共通に含み、第一の環状経路Ｒ１の一部をなす第一の部分経路Ｒ１１３及び第二の環状経路Ｒ２の一部をなす第二の部分経路Ｒ１４の各々を含む第三の環状経路Ｒ３及び第四の環状経路Ｒ４と、の各々に沿って一体に形成されている。さらに、磁性体コア１０には、第一の中央経路Ｒ１１の１箇所及び第二の中央経路Ｒ１２の１箇所の各々に第一のギャップ部１６１及び第二のギャップ部１６２の各々が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気比例方式により電圧及び電流を検出する電圧・電流検出装置であって、
一の平面に対して相互に対称に形成され、前記一の平面に沿う第一の中央経路を共通に含む第一の環状経路及び第二の環状経路と、前記一の平面に対して相互に対称に形成され、前記一の平面に沿う第二の中央経路を共通に含むとともに、前記第一の環状経路の一部をなす第一の部分経路及び前記第二の環状経路の一部をなす第二の部分経路の各々を含む第三の環状経路及び第四の環状経路と、の各々に沿って一体に形成された磁性体からなり、前記第一の中央経路の１箇所及び前記第二の中央経路の１箇所の各々に第一のギャップ部及び第二のギャップ部の各々が形成された磁性体コアと、
前記第一のギャップ部の磁束を検出する電圧検出用の第一の磁電変換素子と、
前記第二のギャップ部の磁束を検出する電流検出用の第二の磁電変換素子と、
前記磁性体コアにおける前記第一の中央経路に沿う部分に巻かれ、被検出電圧の検出点と電気的に接続されるコイルと、を備えることを特徴とする電圧・電流検出装置。
【請求項２】
前記第三の環状経路及び前記第四の環状経路の両方の中空部を貫通し、被検出電流の伝送経路における前段及び後段各々の接続端と連結される端子部が両端部分に形成された電流検出用の導電部材をさらに備える、請求項１に記載の電圧・電流検出装置。
【請求項３】
前記磁性体コアは扁平に形成され、
前記電流検出用の導電部材は、前記磁性体コアにおける前記第二の中央経路に沿う部分を跨ぐ曲げ部が形成されている、請求項２に記載の電圧・電流検出装置。
【請求項４】
前記電流検出用の導電部材は一の直線に沿って形成され、
前記磁性体コアは、前記電流検出用の導電部材を跨ぐ部分が形成されている、請求項２に記載の電圧・電流検出装置。
【請求項５】
前記コイルの一端は、前記電流検出用の導電部材に対して電気的に接続されている、請求項２から請求項４のいずれかに記載の電圧・電流検出装置。
【請求項６】
前記磁性体コアは、前記コイルが巻かれる部分における前記第一のギャップ部に対向する端部の反対側の根元部に対し、前記第一の環状経路の中空部及び前記第二の環状経路の中空部各々を介して対向する２箇所各々において接合された２つの部材からなる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の電圧・電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧と電流との両方を検出可能な電圧・電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車又は電気自動車などの電動車両には、バッテリからモータなどの負荷に印加された電圧を検出する電圧検出装置、及びバッテリに接続されたバスバーなどの電力線に流れる電流を検出する電流検出装置が搭載されることが多い。
【０００３】
従来、車両に搭載される小型の電圧検出装置及び電流検出装置としては、磁気平衡方式の電圧検出装置、及び磁気比例方式の電流検出装置が知られている。磁気平衡方式の電圧検出装置は、例えば、特許文献１などに示されている。また、磁気比例方式の電流検出装置は、例えば、特許文献２及び特許文献３などに示されている。
【０００４】
磁気平衡方式の電圧検出装置、及び磁気比例方式の電流検出装置は、特許文献１から特許文献３に示されるように、磁性体コアと磁電変換素子とを備える。磁性体コアは、両端がギャップ部を介して対向し、中空部の周囲を囲んで一連に形成された概ねリング状の磁性体である。
【０００５】
磁電変換素子は、磁性体コアのギャップ部に配置され、磁性体コアのギャップ部に生じる磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する素子である。磁電変換素子としては、通常、ホール素子が採用される。
【０００６】
磁気比例方式の電圧検出装置において、磁性体コアは、被検出電圧の検出点と電気的に接続されるコイルが巻き付けられ、コアコイルのコアとして機能する。
【０００７】
一方、磁気比例方式の電流検出装置において、磁性体コアの中空部は、被検出電流が通過する空間（電流検出空間）であり、磁性体コアは、その中空部を通過する被検出電流の周囲に生じる磁束を強化する役割を果たす。磁気比例方式の電流検出装置において、磁電変換素子の検出信号のレベルが、被検出電流のレベルに相当する。
【０００８】
ところで、電動車両のバッテリは、多数のセル電池が直列に接続された組電池である。そのような組電池の状態を正確に監視するためには、セル電池各々の出力電圧及び出力電流を検出することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−８６８１３号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４２７９号公報
【特許文献３】特開２００９−５８４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の磁気方式の電圧検出装置及び電流検出装置において、磁性体コアは、電圧及び電流各々の検出点ごとに個別に必要である。そのため、従来の磁気方式の電圧検出装置及び電流検出装置は、組電池のように検出点の数が非常に多い検出対象に適用されると、磁性体コアの数が非常に多くなり、磁性体コアの取り付け工数及び配置スペースが著しく増大するという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、磁気方式で電圧及び電流の両方の検出が行われる場合に、従来よりも磁性体コアの数を少なくすることができ、ひいては磁性体コアの取り付け工数及び配置スペースを低減できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明に係る電圧・電流検出装置は、気比例方式により電圧及び電流を検出する装置であり、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、磁性体コアである。この磁性体コアは、一の平面に対して相互に対称に形成され、その一の平面に沿う第一の中央経路を共通に含む第一の環状経路及び第二の環状経路と、その一の平面に対して相互に対称に形成され、その一の平面に沿う第二の中央経路を共通に含むとともに、第一の環状経路の一部をなす第一の部分経路及び第二の環状経路の一部をなす第二の部分経路の各々を含む第三の環状経路及び第四の環状経路と、の各々に沿って一体に形成された磁性体からなる。さらに、その磁性体コアには、第一の中央経路の１箇所及び第二の中央経路の１箇所の各々に第一のギャップ部及び第二のギャップ部の各々が形成されている。
（２）第２の構成要素は、第一のギャップ部の磁束を検出する電圧検出用の第一の磁電変換素子である。
（３）第３の構成要素は、第二のギャップ部の磁束を検出する電流検出用の第二の磁電変換素子である。
（４）第４の構成要素は、磁性体コアにおける第一の中央経路に沿う部分に巻かれ、被検出電圧の検出点と電気的に接続されるコイルである。
【００１３】
第２発明に係る電圧・電流検出装置は、第１発明に係る電圧・電流検出装置の構成要素を備え、さらに、以下の構成要素を備える。
（５）第５の構成要素は、第三の環状経路及び第四の環状経路の両方の中空部を貫通し、被検出電流の伝送経路における前段及び後段各々の接続端と連結される端子部が両端部分に形成された電流検出用の導電部材である。
【００１４】
第３発明に係る電圧・電流検出装置は、第２発明に係る電圧・電流検出装置において、さらに、以下の構成を有する。即ち、第３発明において、磁性体コアは扁平に形成され、電流検出用の導電部材は、磁性体コアにおける中央経路に沿う部分を跨ぐ曲げ部が形成されている。
【００１５】
第４発明に係る電圧・電流検出装置は、第２発明に係る電圧・電流検出装置において、さらに、以下の構成を有する。即ち、第４発明において、電流検出用の導電部材は一の直線に沿って形成され、磁性体コアは、電流検出用の導電部材を跨ぐ部分が形成されている。
【００１６】
第５発明に係る電圧・電流検出装置は、第２発明から第４発明のいずれかの発明に係る電圧・電流検出装置において、さらに、以下の構成を有する。即ち、第５発明において、コイルの一端は、電流検出用の導電部材に対して電気的に接続されている。
【００１７】
第６発明に係る電圧・電流検出装置は、第１発明から第５発明のいずれかの発明に係る電圧・電流検出装置において、さらに、以下の構成を有する。即ち、第６発明において、磁性体コアは、コイルが巻かれる部分における第一のギャップ部に対向する端部の反対側の根元部に対し、第一の環状経路の中空部及び第二の環状経路の中空部各々を介して対向する２箇所各々において接合された２つの部材からなる。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明に係る電圧・電流検出装置において、１つの磁性体コアが、電圧検出用の磁性体コアと、電流検出用の磁性体コアとを兼ねる。そのため、第１発明によれば、磁気比例方式で電圧及び電流の両方の検出が行われる場合に、従来よりも磁性体コアの数を半分にすることができ、ひいては磁性体コアの取り付け工数及び配置スペースを大幅に低減できる。その効果は、電圧及び電流の検出点の数が多い場合に特に顕著となる。
【００１９】
また、第２発明によれば、電圧・電流検出装置を、被検出電流の伝送経路の途中に設けられた端子台などの接続端に対して後付けすることが可能となる。
【００２０】
また、第３発明に係る電圧・電流検出装置において、成形が難しい磁性体からなる磁性体コアは、比較的作りやすい扁平な形状で形成される。また、成形が容易な金属板又は被覆電線などが、電流検出用の導電部材として採用可能である。従って、第３発明によれば、磁性体コア及び電流検出用の導電部材の製造が容易となる。
【００２１】
一方、第４発明に係る電圧・電流検出装置は、被検出電流の伝送経路が直線状に形成されるべき場所への設置が可能である。この場合、磁性体コアは、磁性材料からなる粉体の焼結により成形された部材であれば好適である。
【００２２】
また、第５発明に係る電圧・電流検出装置は、検出対象が組電池である場合のように、電流の検出点が、電圧の検出点でもある場合に適用される。第５発明によれば、当該電圧・電流検出装置が取り付けられる際に、コイルの両端のうちの一端を電圧の検出点に接続する手間が省かれる。その効果は、電圧及び電流の検出点の数が多い場合に特に顕著となる。
【００２３】
また、第６発明に係る電圧・電流検出装置において、磁性体コアは、２つの部材が接合された構造を有する。そして、接合される前の一方の部材に形成されたコイルが巻かれる部分は、その周囲の全方向において、コイルを巻く動作の邪魔になる部分のない状態（開放状態）となっている。そのため、接合される前の一方の部材にコイルを巻く作業が容易となり、また、コイルを巻く工程を自動化することも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電圧・電流検出装置１の三面図である。
【図２】電圧・電流検出装置１が備える磁性体コア１０の平面図である。
【図３】被検出電圧及び被検出電流によって磁性体コア１０に生じる磁束を矢印によって表す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電圧・電流検出装置１Ａの三面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る電圧・電流検出装置１Ｂの三面図である。
【図６】電圧・電流検出装置１に採用可能な第１応用例に係る磁性体コア１０Ｃを構成する２つの部材の平面図及びその一部の側面図である。
【図７】電圧・電流検出装置１に採用可能な第２応用例に係る磁性体コア１０Ｄを構成する２つの部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００２６】
本発明の各実施形態に係る電圧・電流検出装置１，１Ａ，１Ｂは、例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される。そして、電圧・電流検出装置１，１Ａ，１Ｂは、組電池を構成する複数のセル電池各々の電圧及び電流、或いは、バッテリとモータなどの機器とを電気的に接続するバスバーにおける電圧及び電流を検出する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
まず、図１から図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る電圧・電流検出装置１の構成について説明する。なお、図１（ａ）は、電圧・電流検出装置１の平面図、図１（ｂ）は、電圧・電流検出装置１の正面図、図１（ｃ）は、電圧・電流検出装置１の側面図である。
【００２８】
図１に示されるように、電圧・電流検出装置１は、１つの磁性体コア１０と、２つのホール素子２１，２２と、コイル３０と、電流検出用バスバー５０と、電圧検出系回路６０と、電流検出系回路７０とを備えている。さらに、電圧・電流検出装置１は、２つのホール素子２１，２２、電圧検出系回路６０及び電流検出系回路７０が実装された電子基板４０を備え、その電子基板４０には、コネクタ４２及び端子付き電線４３も実装されている。以下、２つのホール素子２１，２２のうちの一方を第一ホール素子２１、他方を第二ホール素子２２と称する。
【００２９】
＜磁性体コア＞
磁性体コア１０は、フェライト又はケイ素鋼などの磁性体からなる一体の部材である。図１及び図２に示されるように、一の平面である基準平面Ｆ０に対して相互に対称に形成された第一の環状経路Ｒ１及び第二の環状経路Ｒ２と、同じく基準平面Ｆ０に対して相互に対称に形成された第三の環状経路Ｒ３及び第四の環状経路Ｒ４と、の各々に沿って一体に形成されている。従って、磁性体コア１０は、基準平面Ｆ０を対称面として面対称に形成されている。
【００３０】
また、第一の環状経路Ｒ１と第二の環状経路Ｒ２とは、基準平面Ｆ０に沿う第一の中央経路Ｒ１１を共通に含む。同様に、第三の環状経路Ｒ３と第四の環状経路Ｒ４とは、基準平面Ｆ０に沿う第二の中央経路Ｒ１２を共通に含む。さらに、第三の環状経路Ｒ３及び第四の環状経路Ｒ４は、第一の環状経路Ｒ１の一部をなす第一の部分経路Ｒ１３及び第二の環状経路Ｒ２の一部をなす第二の部分経路Ｒ１４の各々を含む。
【００３１】
以下、磁性体コア１０において、第一の環状経路Ｒ１に沿う部分を第一コア部１１、第二の環状経路Ｒ２に沿う部分を第二コア部１２、第三の環状経路Ｒ３に沿う部分を第三コア部１３、第四の環状経路Ｒ４に沿う部分を第四コア部１４と称する。さらに、磁性体コア１０において、第一の中央経路Ｒ１１に沿う部分、即ち、第一コア部１１と第二コア部１２との共通部分のことを第一共通部１１１と称し、第二の中央経路Ｒ１２に沿う部分、即ち、第三コア部１３と第四コア部１４との共通部分のことを第二共通部１１２と称する。
【００３２】
また、磁性体コア１０において、第一の部分経路Ｒ１３に沿う部分、即ち、第一コア部１１と第三コア部１３との共通部分のことを第三共通部１１３と称し、第二の部分経路Ｒ１４に沿う部分、即ち、第二コア部１２と第四コア部１４との共通部分のことを第四共通部１１４と称する。
【００３３】
また、第一の環状経路Ｒ１の中空部のことを第一の中空部１５１、第二の環状経路Ｒ２の中空部のことを第二の中空部１５２、第三の環状経路Ｒ３の中空部のことを第三の中空部１５３、第四の環状経路Ｒ４の中空部のことを第四の中空部１５４と称する。磁性体コア１０は、第一の中空部１５１、第二の中空部１５２、第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４の各々を囲う４つの環状経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に沿って一体に形成されている。
【００３４】
また、磁性体コア１０には、第一の中央経路Ｒ１１の１箇所に第一のギャップ部１６１が形成され、さらに、第二の中央経路Ｒ１２の１箇所に第二のギャップ部１６２が形成されている。即ち、第一のギャップ部１６１は、第一共通部１１１の１箇所に形成され、第二のギャップ部１６２は、第二共通部１１２の１箇所に形成されている。
【００３５】
また、本実施形態における磁性体コア１０は、基準平面Ｆ０に直交する一の平面に沿って扁平に形成されている。また、磁性体コア１０は、電子基板４０に対し、スペーサ４１を介して固定されている。本実施形態において、スペーサ４１は、電子基板４０と磁性体コア１０との間に、電流検出用バスバー５０が通る隙間を形成するための部材である。
【００３６】
磁性体コア１０は、平面形状が当該磁性体コア１０と同じである磁性材料からなる複数の薄い板状部材が、接着剤を介して積層された構造を有することが考えられる。そのような構造を有する磁性体コアのことを積層タイプの磁性体コアと称する。しかしながら、積層タイプの磁性体コアは、複数の板状部材の位置関係誤差及び接着層の寸法誤差などによる寸法誤差が生じやすい。
【００３７】
従って、磁性体コア１０は、パーマロイ、フェライト又はケイ素鋼などの磁性材料からなる粉体の焼結により成形された部材（磁性体）であることが望ましい。焼結タイプの磁性体コアは、磁性材料からなる固体粉末の集合体が、型枠内で圧縮され、さらに、その磁性体材料の融点よりも低い温度で加熱されることによって固化及び成形された部材である。
【００３８】
焼結タイプの磁性体コアは、積層タイプの磁性体コアとは異なり、小型化された場合でも寸法誤差が生じにくい。そのため、焼結タイプの磁性体コアが、電流検出装置１の磁性体コア１０として採用されることにより、磁性体コア１０の寸法誤差に起因する電圧及び電流の検出誤差が生じにくい。さらに、焼結タイプの磁性体コアは、積層タイプの磁性体コアに比べ、製造の工数及びコストを低減できる点においても優れている。
【００３９】
＜ホール素子＞
第一ホール素子２１は、第一のギャップ部１６１に配置され、第一のギャップ部１６１に生じる磁束を検出し、その磁束の検出信号を電気信号として出力する磁電変換素子の一例である。また、第二ホール素子２２は、第二のギャップ部１６２に配置され、第二のギャップ部１６２に生じる磁束を検出し、その磁束の検出信号を電気信号として出力する磁電変換素子の一例である。第一ホール素子２１は、電圧検出用の磁電変換素子であり、第二ホール素子２２は、電流検出用の磁電変換素子である。第一ホール素子２１及び第二ホール素子２２は、電子基板４０に実装されている。
【００４０】
磁性体コア１０と、第一ホール素子２１及び第二ホール素子２２の各々とは、電子基板４０を介してそれぞれの位置関係が固定されている。
【００４１】
＜コイル＞
コイル３０は、磁性体コア１０における第一共通部１１１、即ち、第一の中央経路Ｒ１１に沿う部分に巻かれ、被検出電圧の検出点と電気的に接続されるコイルである。コイル３０は、磁気比例方式での電圧検出用のコイルである。
【００４２】
本実施形態においては、コイル３０の第一の端部３０１は、予め電流検出用バスバー５０に対して抵抗素子を介して電気的に接続されている。また、コイル３０の第二の端部３０２は、予め端子付き電線４３に対して電気的に接続されている。端子付き電線４３は、一方の端部に端子４３１が設けられた電線である。端子付き電線４３の他方の端部は、電子基板４０に固定されるとともに、コイル３０の第二の端部３０２と電気的に接続されている。
【００４３】
端子付き電線４３の端子４３１は、例えば、第一の電流伝送経路を構成する第一のバスバー８１に設けられた端子部８１１に対し、ボルトなどの固定具によって連結される。なお、図１において、第一のバスバー８１と、電流検出用バスバー５０の接続先となる第二のバスバー８２及び第三のバスバー８３とは、仮想線（二点鎖線）で描かれている。
【００４４】
一般に、磁気比例方式の電圧検出において、コイル３０の巻き数が多いほど、電圧の検出感度が高まる。そのため、磁性体コア１０において、第一のギャップ部１６１は、第一の中央経路Ｒ１１における両端の一方に偏った位置に形成されることが望ましい。本実施形態においては、第一のギャップ部１６１は、第一の中央経路Ｒ１１における、第二共通部１１２側に対して反対側の端に偏った位置に形成されている。これにより、第一共通部１１１において、巻き数の多いコイル３０を巻くために十分な領域が確保される。
【００４５】
＜電流検出用バスバー＞
電流検出用バスバー５０は、第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４の両方を貫通する導電部材である。電流検出用バスバー５０の両端部分には、被検出電流の伝送経路における前段及び後段各々の接続端と連結される端子部５１が形成されている。
【００４６】
例えば、電流検出用バスバー５０の各端子部５１は、被検出電流の伝送経路の一部を構成する前段の第二のバスバー８２の端子部８２１と、被検出電流の伝送経路の一部を構成する後段の第三のバスバー８３の端子部８３１との各々に対し、ボルトなどの固定具によって連結される。
【００４７】
電流検出用バスバー５０は、例えば、銅又はアルミニウムなどの金属からなる板状の導電部材であり、両端の端子部５１が前段及び後段各々の接続端と連結されることにより、被検出電流の伝送経路の一部を構成する。電流検出用バスバー５０は、端子部５１が電子基板４０の外側へ張り出す状態で、電子基板４０に固定されている。なお、電流検出用バスバー５０の代わりに、両端部分に端子部が設けられた被覆電線もしくはエナメル線などが採用されることも考えられる。電流検出用バスバー５０は、電流検出用の導電部材の一例である。
【００４８】
本実施形態において、電流検出用バスバー５０には、磁性体コア１０における第二共通１１２、即ち、第二の中央経路Ｒ１２に沿う部分を跨ぐ曲げ部５２が形成されている。これにより、磁性体コア１０が扁平な形状であっても、電流検出用バスバー５０は、磁性体コア１０の第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４の両方を貫通することができる。
【００４９】
本実施形態においては、第二のギャップ部１６２は、第二の中央経路Ｒ１２における、電流検出用バスバー５０が跨る領域から外れた位置に形成されている。これにより、第二のギャップ部１６２に配置される第二ホール素子２２の状態の視認が容易となる。しかしながら、第二のギャップ部１６２は、第二の中央経路Ｒ１２におけるいずれの位置に形成されてもよい。
【００５０】
＜電圧検出系回路＞
電圧検出系回路６０は、磁気比例方式での電圧検出に関する電子回路である。電圧検出系回路６０は、例えば、第一ホール素子２１から出力される磁束の検出信号を増幅する回路などを含む。
【００５１】
＜電流検出系回路＞
電流検出系回路７０は、磁気比例方式での電流検出に関する電子回路である。電流検出系回路７０は、例えば、第二ホール素子２２から出力される磁束の検出信号を増幅する回路などを含む。
【００５２】
電圧検出系回路６０及び電流検出系回路７０は、コネクタ４２の端子と電気的に接続され、コネクタ４２を介して、外部の回路と電気的に接続される。例えば、電圧検出系回路６０及び電流検出系回路７０は、外部の回路からコネクタ４２を通じて電力の供給を受け、コネクタ４２を通じて、電圧及び電流の検出信号を出力する。
【００５３】
なお、電圧検出系回路６０及び電流検出系回路７０の他、２つのホール素子２１，２２各々に対して一定の電流を供給する電源回路などが、電子基板４０に実装されることも考えられる。
【００５４】
＜被検出電圧により生じる磁束の説明＞
以下、図３を参照しつつ、被検出電圧及び被検出電流によって磁性体コア１０に生じる磁束について説明する。図３は、被検出電圧及び被検出電流によって磁性体コア１０に生じる磁束を矢印によって表す図である。図３において、破線の矢印は、被検出電圧によって生じる磁束の方向の一例を示し、実線の矢印は、被検出電圧によって生じる磁束の方向の一例を示す。
【００５５】
電圧・電流検出装置１において、被検出電圧の検出点と電気的に接続されたコイル３０には、被検出電圧のレベルに応じた電流が流れ、その電流は、第一の中空部１５１及び第二の中空部１５２の各々を逆方向に通過する。当然ながら、第一の中空部１５１を通過するコイル３０の電流の大きさと、第二の中空部１５２を通過するコイル３０の電流の大きさとは等しい。
【００５６】
コイル３０の電流が第一の中空部１５１及び第二の中空部１５２を通過すると、磁性体コア１０の第一コア部１１及び第二コア部１２に磁束が生じる。図３において、環状の破線に記した矢印は、コイル３０の電流が第一の中空部１５１及び第二の中空部１５２を通過することによって生じる磁束の向きを表す。
【００５７】
図３に示されるように、第一コア部１１及び第二コア部１２において、第一共通部１１１及び第一のギャップ部１６１には、第一の中空部１５１のコイル電流による磁束と、第二の中空部１５２のコイル電流による磁束とが、同じ方向に生じる。このことは、被検出電圧のレベルに応じたコイル電流が２つの中空部１５１，１５２を通過することにより、第一のギャップ部１６１に生じる磁束が強化されることを示している。
【００５８】
従来の一般的な磁気比例方式の電圧検出装置において、コイル電流は、磁性体コアにおける１つの中空部を１回だけ通過する。従って、第一のギャップ部１６１に配置された第一ホール素子２１は、従来の電流検出装置が備えるホール素子に比べ、被検出電圧に応じた磁束をより高感度で検出できる。
【００５９】
＜被検出電流により生じる磁束の説明＞
被検出電流が、電流検出用バスバー５０に沿って、第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４を通過すると、磁性体コア１０における第三コア部１３及び第四コア部１４に磁束が生じる。
【００６０】
図３において、第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４の位置に示されるマークは、被検出電流の向きを表す。図３に示されるように、被検出電流は、第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４の各々を逆方向に通過する。当然ながら、第三の中空部１５３を通過する電流の大きさと、第四の中空部１５４を通過する電流の大きさは等しい。
【００６１】
図３において、環状の実線に記した矢印は、被検出電流が第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４を通過することによって生じる磁束の向きを表す。
【００６２】
図３に示されるように、第三コア部１３及び第四コア部１４において、第二共通部１１２及び第二のギャップ部１６２には、第三の中空部１５３を通過する被検出電流による磁束と、第四の中空部１５４を通過する被検出電流による磁束とが、同じ方向に生じる。このことは、被検出電流が２つの中空部１５３，１５４を通過することにより、第二のギャップ部１６２に生じる磁束が強化されることを示している。
【００６３】
従来の一般的な磁気比例方式の電流検出装置において、被検出電流は、磁性体コアにおける１つの中空部を１回だけ通過する。従って、第二のギャップ部１６２に配置された第二ホール素子２２は、従来の電流検出装置が備えるホール素子に比べ、被検出電流に応じた磁束をより高感度で検出できる。
【００６４】
＜効果＞
電圧・電流検出装置１において、１つの磁性体コア１０が、電圧検出用の磁性体コアと、電流検出用の磁性体コアとを兼ねる。そのため、電圧・電流検出装置１によれば、従来よりも磁性体コアの数を半分にすることができ、ひいては磁性体コアの取り付け工数及び配置スペースを大幅に低減できる。その効果は、電圧及び電流の検出点の数が多い場合に特に顕著となる。
【００６５】
また、電圧・電流検出装置１は、電流検出用バスバー５０を備えるため、被検出電流の伝送経路の途中に設けられた端子台などの接続端に対して後付けすることが可能である。
【００６６】
また、電圧・電流検出装置１において、成形が難しい磁性体からなる磁性体コア１０は、比較的作りやすい扁平な形状で形成される。また、電流検出用バスバー５０は、成形が容易であるため、電流検出用バスバー５０に曲げ部５２を設けることは容易である。従って、電圧・電流検出装置１において、磁性体コア１０及び電流検出用バスバー５０の製造は容易である。なお、その効果は、電流検出用バスバー５０が、成形が容易な被覆電線などに置き換えられた場合でも同様に得られる。
【００６７】
また、電圧・電流検出装置１において、コイル３０の第一の端部３０１が、電流検出用バスバー５０に対して予め電気的に接続されている。このような電圧・電流検出装置１は、検出対象が組電池である場合のように、電流の検出点が、電圧の検出点でもある場合に適用される。電圧・電流検出装置１が採用されることにより、その取り付けの際に、コイル３０の第一の端部３０１を電圧の検出点に接続する手間が省かれる。その効果は、電圧及び電流の検出点の数が多い場合に特に顕著となる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
次に、図４を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る電圧・電流検出装置１Ａについて説明する。この電圧・電流検出装置１Ａは、磁性体コア１０と一部の形状が異なる磁性体コア１０Ａを備える点、及び電流検出用バスバー５０と形状が異なる電流検出用バスバー５０Ａを備える点のみが、図１に示された電圧・電流検出装置１と異なる。図４において、図１に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、電圧・電流検出装置１Ａにおける電圧・電流検出装置１と異なる点についてのみ説明する。
【００６９】
電圧・電流検出装置１Ａにおいて、電流検出用バスバー５０Ａは、一の直線に沿う棒状に形成されている。また、磁性体コア１０Ａは、その電流検出用バスバー５０Ａを跨ぐ部分が形成されている。より具体的には、磁性体コア１０Ａの第三コア部１３及び第四コア部１４のうち、第二共通部１１２は、その他の部分から起立した２つの起立部１１４を含む。これにより、磁性体コア１０Ａの第二共通部１１２は、電流検出用バスバー５０Ａを跨いで形成されている。
【００７０】
図４に示されるような電圧・電流検出装置１Ａも、本発明の実施形態の一例である。電圧・電流検出装置１Ａが採用されることにより、電圧・電流検出装置１が採用された場合と同様の効果が得られる。また、電圧・電流検出装置１Ａは、被検出電流の伝送経路が直線状に形成されるべき場所への設置が可能である。
【００７１】
＜第３実施形態＞
次に、図５を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る電圧・電流検出装置１Ｂについて説明する。この電圧・電流検出装置１Ｂは、磁性体コア１０と一部の形状が異なる磁性体コア１０Ｂを備える点、及び電流検出用バスバー５０と形状が異なる電流検出用バスバー５０Ａを備える点のみが、図１に示された電圧・電流検出装置１と異なる。図５において、図１に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、電圧・電流検出装置１Ｂにおける電圧・電流検出装置１と異なる点についてのみ説明する。
【００７２】
電圧・電流検出装置１Ｂにおいて、電流検出用バスバー５０Ａは、一の直線に沿う棒状に形成されている。また、磁性体コア１０Ｂは、その電流検出用バスバー５０Ａを跨ぐ部分が形成されている。より具体的には、磁性体コア１０Ｂにおける第二共通部１１２、第三共通部１１３及び第四共通部１１４以外の部分のうち、第三コア部１３の一部と第四コア部１４の一部との各々が、その他の部分から起立した２つの起立部１１５を含む。これにより、磁性体コア１０Ｂにおける第三コア部１３の一部と第四コア部１４の一部とは、電流検出用バスバー５０Ａを跨いで形成されている。
【００７３】
図５に示されるような電圧・電流検出装置１Ｂも、本発明の実施形態の一例である。電圧・電流検出装置１Ｂが採用されることにより、電圧・電流検出装置１が採用された場合と同様の効果が得られる。また、電圧・電流検出装置１Ｂも、電圧・電流検出装置１Ａと同様に、被検出電流の伝送経路が直線状に形成されるべき場所への設置が可能である。
【００７４】
＜磁性体コア（応用例）＞
次に、図６及び図７を参照しつつ、電流検出装置１に採用可能な第１応用例に係る磁性体コア１０Ｃ及び第２応用例に係る磁性体コア１０Ｄについて説明する。磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれ磁性材料からなる２つの部材が接合された構造を有する。図６（ａ）は、磁性体コア１０Ｃを構成する２つの部材の平面図であり、図６（ｂ）は、磁性体コア１０Ｃを構成する２つの部材の一部の側面図である。図７は、磁性体コア１０Ｄを構成する２つの部材の平面図及である。
【００７５】
磁性体コア１０Ｃは、完成した状態において、図１及び図２に示される磁性体コア１０と同じ形状を有する。一方、磁性体コア１０Ｄは、完成した状態において、図１及び図２に示される磁性体コア１０と比較して、第一のギャップ部１６１の位置のみが異なる。
【００７６】
また、磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれ磁性材料からなる２つの部材が接合された構造を有する。以下、磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄの第一共通部１１１におけるコイル３０が巻かれる部分をコイル支持部１１１Ａと称する。
【００７７】
磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄは、第一共通部１１１のコイル支持部１１１Ａにおける第一のギャップ部１６１に対向する端部の反対側の根元部１１１Ｂに対し、第一の中空部１５１及び第二の中空部１５２各々を介して対向する２箇所各々に接合部１１６，１１７を有する。即ち、磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄは、２箇所の接合部１１６，１１７において接合された２つの部材からなる。
【００７８】
図６に示されるように、磁性体コア１０Ｃのギャップ部１６１は、不図示の第一の中央経路Ｒ１１における、第二共通部１１２側に対して反対側の端に偏った位置に形成されている。従って、磁性体コア１０Ｃにおけるコイル支持部１１１Ａの根元部１１１Ｂは、第三共通部１１３及び第四共通部１１４の境界部分に連なる部分である。
【００７９】
一方、図７に示されるように、磁性体コア１０Ｄのギャップ部１６１は、不図示の第一の中央経路Ｒ１１における、第二共通部１１２側に偏った位置に形成されている。従って、磁性体コア１０Ｄにおけるコイル支持部１１１Ａの根元部１１１Ｂは、第一共通部１１１における第二共通部１１２に対して反対側の端の部分である。
【００８０】
磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄを構成する２つの部材は、コイル支持部１１１Ａにコイル３０が巻かれた後に接合される。また、磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄにおいて、２つの部材は、例えば接着剤などにより接合される。また、図６（ｂ）に示されるように、磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄを構成する２つの部材各々の接合部１１６，１１７は、接合面の面積が十分に確保されるように、相互に重なり合う構造を有していることが望ましい。あるいは、２つの部材各々の接合部１１６，１１７は、相互に嵌り合う構造を有してもよい。
【００８１】
＜応用例の効果＞
磁性体コア１０Ｃ，１０Ｄにおいて、接合される前の一方の部材に形成されたコイル支持部１１１Ａは、その周囲の全方向において、コイル３０を巻く動作の邪魔になる部分のない状態（開放状態）となっている。即ち、２つの部材が接合される前において、コイル支持部１１１Ａは、他の部分よりも突出している。そのため、接合される前の一方の部材のコイル支持部１１１Ａにコイル３０を巻く作業が容易となる。また、コイル支持部１１１Ａにコイル３０を巻く工程を自動化することも容易となる。
【００８２】
＜その他＞
以上に示された各実施形態において、コイル３０の第一の端部３０１は、予め電流検出用バスバー５０，５０Ａに対して電気的に接続されているが、そうでなくてよい。例えば、コイル３０の第一の端部３０１が、第二の端部３０２と同様に、予め端子付き電線に接続されることも考えられる。
【００８３】
また、コイル３０の第二の端部３０２を電圧の検出点に接続する手段として、端子付き電線４３に代えて、両端に端子部が設けられた電圧検出用バスバーが採用されることも考えられる。この場合、第一の電流伝送経路を構成する第一のバスバー８１は、第二の電流伝送経路と同様に、予め前段のバスバーと後段のバスバーとに分断されている。そして、電圧検出用バスバーは、第一の電流伝送経路における前段及び後段の各バスバーに設けられた端子部に接続される。
【００８４】
また、被検出電流が、被覆電線などのように、第三の中空部１５３及び第四の中空部１５４に後から通すことが可能な媒体を流れる場合には、電圧・電流検出装置１，１Ａ，１Ｂにおいて、電流検出用バスバー５０，５０Ａが省かれることも考えられる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１Ａ，１Ｂ  電圧・電流検出装置
Ｒ１  第一の環状経路
Ｒ２  第二の環状経路
Ｒ３  第三の環状経路
Ｒ４  第四の環状経路
Ｒ１１  第一の中央経路
Ｒ１２  第二の中央経路
Ｒ１３  第一の部分経路
Ｒ１４  第二の部分経路
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  磁性体コア
１１  第一コア部
１２  第二コア部
１３  第三コア部
１４  第四コア部
２１  第一ホール素子
２２  第二ホール素子
３０  コイル
４０  電子基板
４１  スペーサ
４２  コネクタ
４３  端子付き電線
５０，５０Ａ  電流検出用バスバー
５１  端子部
５２  曲げ部
６０  電圧検出系回路
７０  電流検出系回路
８１  第一のバスバー
８２  第二のバスバー
８３  第三のバスバー
１１１  第一共通部
１１１Ａ  コイル支持部
１１１Ｂ  コイル支持部の根元部
１１２  第二共通部
１１３  第三共通部
１１４  第四共通部
１１４，１１５  起立部
１１６，１１７  接合部
１５１  第一の中空部
１５２  第二の中空部
１５３  第三の中空部
１５４  第四の中空部
１６１  第一のギャップ部
１６２  第二のギャップ部
３０１  コイルの第一の端部
３０２  コイルの第二の端部
４３１  端子
８１１  第一のバスバーの端子部
８２１  第二のバスバーの端子部
８３１  第三のバスバーの端子部
【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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