(57)【要約】【課題】専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる電流センサを提供する。【解決手段】磁石３０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０に規定の磁界を加える。マイコン４０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいて磁石３０によりホールＩＣ２０に規定の磁界が加えられた状態でのホールＩＣ２０の出力から温度を検知して当該検知した温度に基づいてバスバー５０に電流が流れたときのホールＩＣ２０におけるバスバー５０に流れる被測定電流の大きさに応じた信号の出力の温度補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁電変換素子と、
被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁電変換素子に規定の磁界を加える磁石と、
前記被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁石により前記磁電変換素子に規定の磁界が加えられた状態での前記磁電変換素子の出力から温度を検知して当該検知した温度に基づいて前記被測定対象物に電流が流れたときの前記磁電変換素子における前記被測定対象物に流れる被測定電流の大きさに応じた信号の出力の温度補正を行う温度補正手段と、
を備えたことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
被測定対象物に流れる被測定電流の大きさに応じた信号を出力する磁電変換素子と、
前記被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁電変換素子に規定の磁界を加える磁石と、
前記被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁石により前記磁電変換素子に規定の磁界が加えられた状態での前記磁電変換素子の出力が予め定めた範囲から外れると異常であると判定する動作確認手段と、
を備えたことを特徴とする電流センサ。
【請求項３】
前記被測定対象物は、バスバーであることを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサにおいて物理量を測定するだけでなく各種の補助機能が必要であり、具体的には特許文献１においては温度センサを用いて温度補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８３２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電流センサにおいて電流検知時の動作確認や温度補正を行おうとすると専用のセンサを取り付ける必要があり、複雑になる。具体的には、例えば、断線の有無等の動作確認は２つの磁電変換素子を設けておき、１つの素子から出力が無く他の素子から出力があれば出力の無い素子が故障していると判断できる。また、温度補正は温度センサで温度を検出しながら出力の温度補正を行うようにしている。
【０００５】
本発明の目的は、専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、磁電変換素子と、被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁電変換素子に規定の磁界を加える磁石と、前記被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁石により前記磁電変換素子に規定の磁界が加えられた状態での前記磁電変換素子の出力から温度を検知して当該検知した温度に基づいて前記被測定対象物に電流が流れたときの前記磁電変換素子における前記被測定対象物に流れる被測定電流の大きさに応じた信号の出力の温度補正を行う温度補正手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、磁石により、被測定対象物に電流が流れないときにおいて磁電変換素子に規定の磁界が加えられる。温度補正手段により、被測定対象物に電流が流れないときにおいて磁石により磁電変換素子に規定の磁界が加えられた状態での磁電変換素子の出力から温度を検知して当該検知した温度に基づいて被測定対象物に電流が流れたときの磁電変換素子における被測定対象物に流れる被測定電流の大きさに応じた信号の出力の温度補正が行われる。
【０００８】
これにより、磁石を用いて温度補正を行うことができる。つまり、専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる。
請求項２に記載の発明では、被測定対象物に流れる被測定電流の大きさに応じた信号を出力する磁電変換素子と、前記被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁電変換素子に規定の磁界を加える磁石と、前記被測定対象物に電流が流れないときにおいて前記磁石により前記磁電変換素子に規定の磁界が加えられた状態での前記磁電変換素子の出力が予め定めた範囲から外れると異常であると判定する動作確認手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、磁石により、被測定対象物に電流が流れないときにおいて磁電変換素子に規定の磁界が加えられる。動作確認手段により、被測定対象物に電流が流れないときにおいて磁石により磁電変換素子に規定の磁界が加えられた状態での磁電変換素子の出力が予め定めた範囲から外れると異常であると判定される。
【００１０】
これにより、磁石を用いて動作確認を行うことができる。つまり、専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる。
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の電流センサにおいて、前記被測定対象物は、バスバーであるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は実施形態における電流センサの平面図、（ｂ）は電流センサの右側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図２】（ａ）はケースを除いた状態での電流センサの平面図、（ｂ）はケースを除いた状態での電流センサの右側面図、（ｃ）はケースを除いた状態での電流センサの正面図。
【図３】電流センサの電気的構成図。
【図４】温度とホールＩＣの出力との関係を示す特性図。
【図５】温度とホールＩＣの温度補正値との関係を示す特性図。
【図６】作用を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１４】
図１に示すように、電流センサ１０は、箱型のケース１１と、ホールＩＣ２０と、磁石３０と、マイコン４０を備えている。被測定対象物としてのバスバー５０は断面が長方形をなす帯状の導電板であり、Ｙ方向に延設されると共に断面長方形の長辺がＸ方向となっている。
【００１５】
ケース１１は、樹脂製のケース本体部１２と、樹脂製の蓋部１３からなる。ケース本体部１２の一つの面には凹部１２ａが形成され、ケース本体部１２の凹部１２ａの開口部が蓋部１３により塞がれており、これによりケース１１が箱型に形成されている。
【００１６】
ケース１１におけるケース本体部１２の凹部１２ａの内部には収納室Ｒ１が形成され、収納室Ｒ１にプリント基板１４が収納されている。詳しくは、ケース本体部１２の凹部１２ａの底面には凹部１５が形成され、この凹部１５に図２に示すプリント基板１４が嵌合状態にて固定されている。プリント基板１４は立設状態で配置されている。
【００１７】
図２に示すように、プリント基板１４には、磁電変換素子としてのホールＩＣ２０が実装されている。ホールＩＣ２０はホール素子と周辺回路をワンチップ化したものである。つまり、ホールＩＣ２０はホール素子を形成したチップ内に周辺回路（駆動回路、ホール素子の出力電圧を増幅する回路等）を一体化したものである。
【００１８】
また、プリント基板１４にはマイコン４０が実装されている。
図１に示すように、ケース１１およびプリント基板１４には、被測定対象物としてのバスバー５０が貫通する状態で配置されている。このバスバー５０には電流が流れる。バスバー５０は図１（ｃ）に示すようにホールＩＣ２０の下方に接近して位置している。
【００１９】
さらに、図１，２に示すように、ケース本体部１２には磁石３０が埋設されている。この磁石３０は、図１（ｃ）に示すように、ホールＩＣ２０の上方に接近して配置されている。磁石３０は、フェライト磁石である。
【００２０】
磁電変換素子としてのホールＩＣ２０は、バスバー５０に流れる被測定電流の大きさに応じた信号を出力する。つまり、ホールＩＣ２０を用いてバスバー５０に流れる被測定電流の大きさを磁界Ｂ１の強さとして測定することができる。
【００２１】
磁石３０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０に規定の磁界を加えるようになっている。詳しくは、磁石３０は、ホールＩＣ２０に対し被測定電流Ｉにより加わる磁界Ｂ１とは逆向きの磁界Ｂ２をホールＩＣ２０に加え、これによりバスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０に規定の磁界が加えられる。
【００２２】
図３に示すように、マイコン４０にはホールＩＣ２０が接続され、マイコン４０はホールＩＣ２０からの信号を入力する。
マイコン４０のメモリ４１には図４に示す磁石３０の温度特性、即ち、ホールＩＣ２０の出力と温度との関係を示すデータが記憶されている。具体的には、フェライト磁石（磁石３０）の温度特性は−０．２％／℃である。このデータを用いてマイコン４０はホールＩＣ２０の出力から温度を検知することができるようになっている。
【００２３】
また、メモリ４１には図５に示すホールＩＣ２０の温度特性、即ち、温度とホールＩＣ２０の温度補正値との関係を示すデータが記憶されている。このデータを用いてマイコン４０は温度からホールＩＣ２０の出力の補正値を算出することができるようになっている。
【００２４】
さらに、図３においてマイコン４０はバスバー状態信号を入力してマイコン４０はバスバー５０が活線状態（電流が流れる状態）にあるか断線状態（電流が流れない状態）にあるのか検知することができるようになっている。
【００２５】
また、マイコン４０は補正後のホールＩＣ２０の出力（電流測定結果）を送出する。また、マイコン４０には警報手段としての警報ランプ６０が接続され、故障等の異常時には警報ランプ６０を点灯させるようになっている。
【００２６】
次に、電流センサ１０の作用を説明する。
磁石３０により、ホールＩＣ２０に対し被測定電流により加わる磁界Ｂ１とは逆向きの磁界Ｂ２がホールＩＣ２０に加えられる。これによって、バスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０に規定の磁界が加えられる。
【００２７】
図６に示すように、マイコン４０は、ステップ１００においてバスバー５０が活線状態（電流が流れる状態）にあるか断線状態（電流が流れない状態）を判定して、断線状態（電流が流れない状態）であるとステップ１０１に移行する。
【００２８】
マイコン４０はステップ１０１においてホールＩＣ２０の出力Ｖ１を取り込んでステップ１０２においてホールＩＣ２０の出力Ｖ１が規定の範囲内か否か判定する。即ち、予め定めた値αとβとの間にホールＩＣ２０の出力Ｖ１が入っているか否か判定する。
【００２９】
そして、マイコン４０はステップ１０２においてホールＩＣ２０の出力Ｖ１が規定の範囲から外れていると、ステップ１０３に移行して警報ランプ６０を点灯させる。具体的には、ホールＩＣ２０が故障であったり、ホールＩＣ２０からマイコン４０への信号ラインが断線すると、ホールＩＣ２０の出力Ｖ１が規定の範囲から外れる。これを異常と判定して警報ランプ６０を点灯させる。
【００３０】
このように、マイコン４０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０における磁界の強さの測定結果が予め定めた範囲から外れると異常であると判定する。
【００３１】
一方、マイコン４０はステップ１０２においてホールＩＣ２０の出力Ｖ１が規定の範囲内であれば、ステップ１０４に移行する。
マイコン４０はステップ１０４においてホールＩＣ２０の出力Ｖ１から図４の温度特性データを用いて温度Ｔ１を算出（検知）する。算出した温度Ｔ１はメモリ４１に記憶される。
【００３２】
そして、マイコン４０はステップ１０５においてバスバー５０が活線状態（電流が流れる状態）にあるか断線状態（電流が流れない状態）を判定して、活線状態（電流が流れる状態）にあるとステップ１０６に移行する。
【００３３】
マイコン４０はステップ１０６において現時点でのホールＩＣ２０の出力Ｖ２を取り込む。マイコン４０は、ステップ１０７において図５の温度特性データを用いてステップ１０４で算出した温度Ｔ１から補正値Ｖａを算出する。さらに、マイコン４０はステップ１０８においてステップ１０６で取り込んだホールＩＣ２０の出力Ｖ２に対しステップ１０７で算出した温度補正値Ｖａを加算する。マイコン４０は、この補正後のホールＩＣ２０の出力を外部に送出する。なお、バスバー５０に流れる電流をホールＩＣ２０で測定するとき磁石３０による磁界成分が含まれるので磁石３０による磁界成分を除いたものを最終電流測定結果とする。
【００３４】
このように、マイコン４０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０における磁界の強さの測定結果から温度を検知して当該検知した温度に基づいてバスバー５０に電流が流れたときのホールＩＣ２０による被測定電流の大きさの温度補正を行う。
【００３５】
つまり、動作確認用および温度補正用として磁石３０をホールＩＣ２０の近傍に配置し、センシング開始時に動作確認および温度補正を行い、電流を測定する。これまでの電流センサにおいては、動作確認や温度補正を行うためには別途センサが必要であったが、専用のセンサを用いることなく動作確認および温度補正を行い、電流を測定することができる。詳しくは、動作確認は電流ゼロの状態で磁石３０の磁力（磁界の強さ）を検出して動作確認を行う。また、温度補正は、磁石３０のリニアな温度特性を利用し、電流ゼロの状態で磁石の磁力（磁界の強さ）から温度を求め、電流が流れたときの測定値に対し補正する。
【００３６】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）温度補正手段としてのマイコン４０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいて磁石３０によりホールＩＣ２０に規定の磁界が加えられた状態でのホールＩＣ２０の出力（磁界の強さの測定結果）から温度を検知する。そして、マイコン４０は検知した温度に基づいてバスバー５０に電流が流れたときのホールＩＣ２０におけるバスバー５０に流れる被測定電流の大きさに応じた信号の出力（ホールＩＣ２０による被測定電流の大きさ）の温度補正を行う。これにより、磁石３０を用いて温度補正を行うことができる。つまり、専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる。
【００３７】
（２）動作確認手段としてのマイコン４０は、バスバー５０に電流が流れないときにおいて磁石３０によりホールＩＣ２０に規定の磁界が加えられた状態でのホールＩＣ２０の出力（磁界の強さの測定結果）が予め定めた範囲から外れると異常であると判定する。これにより、磁石３０を用いて動作確認を行うことができる。つまり、専用のセンサを用いずに容易に電流測定を行うことができる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・警報手段としての警報ランプ６０に代わり、音で警報するようにしてもよい。
・温度補正と動作確認の両方を行ったが、温度補正と動作確認の一方のみを行うようにしてもよい。
【００３９】
・磁電変換素子としてホールＩＣ（ホール素子）を用いたが、これに代わり他の磁電変換素子、例えば磁気抵抗素子を用いてもよい。
・被測定対象物としてバスバー５０を用いたが、これに限定されない。例えば、丸棒であってもよい。
【００４０】
・磁石３０は、ホールＩＣ２０に対し被測定電流Ｉにより加わる磁界Ｂ１とは逆向きの磁界Ｂ２をホールＩＣ２０に加えたが、ホールＩＣ２０に対し被測定電流Ｉにより加わる磁界Ｂ１とは同一の向きの磁界をホールＩＣ２０に加えてもよい。要は、バスバー５０に電流が流れないときにおいてホールＩＣ２０に規定の磁界を加えるものであればよい。
【００４１】
・磁石として電磁石を用いてもよく、要は、磁電変換素子に規定の磁界を加えられればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電流センサ、２０…ホールＩＣ、３０…磁石、４０…マイコン、５０…バスバー。
【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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