CN103328986A - 电流传感器 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使在外来磁场的影响下也能够进行正确度高的异常判定的电流传感器。该电流传感器包括：第1电流传感器单元(11a)及第2电流传感器单元(11b)，测量流过电流线的被测量电流，第2电流传感器单元(11b)的灵敏度与第1电流传感器单元(11a)的灵敏度大致相等；运算部(12)，计算第1电流传感器单元(11a)的输出与第2电流传感器单元(11b)的输出之和、以及第1电流传感器单元(11a)的输出与第2电流传感器单元(11b)的输出之差，并作为有限和值及差分值而输出；存储部(13)，存储从运算部(12)输出的有限和值及差分值；以及判定处理部(14)，使用存储部(13)所存储的有限和值及差分值来进行异常或正常的判定，在有限和值与差分值之间存在相关的情况下，判定处理部(14)进行异常的判定。

Description

电流传感器
技术领域
本发明涉及一种能够以非接触方式测量被测量电流的电流传感器。
背景技术
在电动汽车及混合动力车中的电动机驱动技术等领域中，处理比较大的电流，因此面向这种用途，需要能够以非接触方式测量大电流的电流传感器。并且，作为这种电流传感器，提出了通过磁传感器检测由被测量电流产生的磁场变化的方式的电流传感器。例如，在专利文献1中，公开了使用磁阻元件作为磁传感器用元件的电流传感器。
然而，在上述非接触型的电流传感器中，随着元件的经年变化等，电流检测性能会下降。因此，在车载用途等安全性确保的重要性高的领域中使用电流传感器的情况下，从自动防故障的观点出发，需要判定电流传感器正常或异常。作为进行电流传感器的正常或异常的判定的方法，在专利文献2中公开了根据2个传感器的总输出值(输出的相加值)是否为固定值来进行判定的异常检测方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-156390号公报
专利文献2：日本特开2003-194598号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
然而，专利文献2的异常判定所使用的输出的相加值受到外来磁场(地磁、流过相邻布线的电流引起的感应磁场等)的影响而变动。因此，在异常所引起的影响与外来磁场的影响为相同程度的情况、或异常所引起的影响小于外来磁场的影响的情况等情况下，外来磁场的影响会掩盖异常所引起的影响，因此无法进行正确的异常判定。
本发明是鉴于以上问题而做出的，其目的在于提供一种即使在外来磁场的影响下也能够进行正确度高的异常判定的电流传感器。
(用于解决问题的方案)
本发明的一种电流传感器，其特征在于，包括：第1电流传感器单元及第2电流传感器单元，测量流过电流线的被测量电流，其中上述第2电流传感器单元的灵敏度与上述第1电流传感器单元的灵敏度大致相等；运算部，计算上述第1电流传感器单元的输出与上述第2电流传感器单元的输出之和、以及上述第1电流传感器单元的输出与上述第2电流传感器单元的输出之差，并作为有限和值及差分值来输出；存储部，存储从上述运算部输出的上述有限和值及上述差分值；以及判定处理部，使用上述存储部中存储的上述有限和值及上述差分值来进行异常或正常的判定，在上述有限和值与上述差分值之间存在相关的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
根据该结构，在2个传感器输出的有限和值及差分值中存在相关时进行异常的判定，因此能够充分降低外来磁场等在2个传感器输出上同样出现的要因的影响。因此，即使在外来磁场的影响等情况下，也能够进行正确度高的异常判定。
在本发明的电流传感器中，特征在于，在上述判定处理部中，比较在第1定时计算出的有限和值、和在与上述第1定时连续的第2定时计算出的有限和值，判定有限和值的增大或减小，并比较在上述第1定时计算出的差分值、和在上述第2定时计算出的差分值，判定差分值的增大或减小，并判定上述有限和值的增大减小判定与上述差分值的增大减小判定的判定结果是一致还是不同，使用连续计算的多个有限和值及多个差分值进行的上述一致相异判定的结果，在一致判定或不同判定连续预定次数的情况下，进行异常的判定。
根据该结构，能够以比较少的测量次数进行正常或异常的判定，因此存储有限和值及差分值的存储部的容量可以较小。此外，能够进行迅速的异常判断。
在本发明的电流传感器中，在连续10次做出一致判定或不同判定的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
在本发明的电流传感器中，在上述判定处理部中，根据连续计算的多个有限和值及多个差分值，计算有限和值与差分值之间的相关系数，在上述相关系数的绝对值大于预定值的情况下，进行异常的判定。
根据该结构，根据大量的测量结果计算相关系数来进行异常判定，从而能够进行正确度更高的异常判定。
在本发明的电流传感器中，在上述相关系数的绝对值大于0.2的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
在本发明的电流传感器中，在上述判定处理部中，根据连续计算的多个有限和值及多个差分值，计算有限和值与差分值之间的相关系数，在上述相关系数的绝对值连续预定次数而大于预定值的情况下，进行异常的判定。
根据该结构，能够根据少量的测量结果计算相关系数，并使用计算出的多个相关系数来进行异常判定，因此能够进行同时实现正确性和迅速性的异常判断。或者，能够根据大量的测量结果计算相关系数，并使用计算出的多个相关系数来进行异常判定，因此能够进行正确度更高的异常判定。
在本发明的电流传感器中，上述判定处理部也可以在上述相关系数的绝对值连续2次大于0.2的情况下，进行异常的判定。
在本发明的电流传感器中，上述第1电流传感器单元及上述第2电流传感器单元分别包括磁传感器元件，上述第1电流传感器单元和上述第2电流传感器单元被配置成，接受由流过电流线的被测量电流产生的感应磁场而输出彼此相反极性的信号。
在本发明的电流传感器中，上述第1电流传感器单元及上述第2电流传感器单元分别包括磁传感器元件，上述第1电流传感器单元和上述第2电流传感器单元被配置成，接受由流过电流线的被测量电流产生的感应磁场而输出彼此相同极性的信号。
在本发明的电流传感器中，上述磁传感器元件也可以是磁阻效应元件。
(发明效果)
根据本发明，能够提供即使在外来磁场的影响下也能够进行正确度高的异常判定的电流传感器。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的电流传感器的结构例的框图。
图2是表示实施方式所涉及的电流传感器单元的结构例的电路图。
图3是表示实施方式所涉及的电流传感器单元的配置例的示意图。
图4是表示实施方式所涉及的运算部所使用的运算电路的结构例的电路图。
图5是表示电流传感器单元的输出与差分值及有限和值之间的关系的图表。
图6是表示电流传感器单元的输出与差分值及有限和值之间的关系的图表。
图7是表示用连续一致次数(连续相异次数)来进行异常判定的电流传感器的处理的例子的流程图。
图8是表示用相关系数来进行异常判定的电流传感器的处理的例子的流程图。
图9是表示用多个相关系数来进行异常判定的电流传感器的处理的例子的流程图。
图10是表示没有故障(正常)时的仿真结果的图表。
图11是表示第2电流传感器单元的灵敏度减小10％时的仿真结果的图表。
图12是表示第2电流传感器单元的灵敏度减小30％时的仿真结果的图表。
图13是表示第2电流传感器单元的输出为零时的仿真结果的图表。
图14是表示第1电流传感器单元的输出为零时的仿真结果的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明实施方式。
图1是表示本实施方式所涉及的电流传感器的结构例的示意图。图1所示的电流传感器1包括：电流传感器单元(第1电流传感器单元)11a及电流传感器单元(第2电流传感器单元)11b，测量流过电流线(未图示)的被测量电流的电流值；运算部12，计算2个电流传感器单元11a、11b的输出之和(有限和值)及差(差分值)；存储部13，存储在运算部12中计算出的有限和值及差分值；以及判定处理部14，使用存储部13中存储的有限和值及差分值来进行异常或正常的判定。
电流传感器单元11a和电流传感器单元11b构成为灵敏度大致相等。在此，灵敏度大致相等是指，电流测量中所采用的现象的影响在2个电流传感器单元11a、11b的输出上被同样地表现出来。例如，若2个电流传感器单元11a、11b分别包括磁传感器元件，用感应磁场来计算电流值，则灵敏度大致相等是指，在提供相同的感应磁场的情况下，可得到大致相等的输出。此外，作为灵敏度大致相等的情况，包括存在不会对电流测量构成问题的程度的灵敏度偏差的情况。
这样，通过将2个电流传感器单元11a、11b的灵敏度设为大致相等，如后文所述，能够使用2个电流传感器单元11a、11b输出的有限和值及差分值来判定电流传感器1的异常。另外，作为电流传感器单元11a、11b，除了使用磁传感器元件等以非接触方式测量电流值的单元以外，也可以采用通过使用分流电阻等来直接测量电流值的传感器单元。以下，详细说明以非接触方式进行电流测量的情况。
图2是表示以非接触方式进行电流测量的电流传感器单元11a、11b的结构例的电路图。图2所示的电流传感器单元11a、11b是磁平衡式的电流传感器单元，包括：反馈线圈111，配置成能够产生消除由被测量电流产生的感应磁场的方向的磁场；电桥电路112，包括作为磁传感器元件的4个磁阻效应元件；差动/电流放大器113，放大电桥电路112的差动输出，控制反馈线圈111的反馈电流；以及I/V放大器114，将反馈电流转换为电压。
反馈线圈111配置在电桥电路112所具有的4个磁阻效应元件的附近，产生消除磁场，该消除磁场抵消由被测量电流产生的感应磁场。
电桥电路112包括4个磁阻效应元件，作为磁传感器而发挥功能。但是，电桥电路112的结构不限定于此，只要包括至少1个磁阻效应元件，并作为磁传感器而发挥功能即可。作为电桥电路112的磁阻效应元件，可以使用GMR(Giant Magneto Resistance)元件及TMR(Tunnel MagnetoResistance)元件等。磁阻效应元件具有电阻值因源自被测量电流的感应磁场而发生变化的特性。因此，根据向电桥电路112提供的2个电位和构成电桥电路的磁阻效应元件的电阻值而确定的2个输出的电位差取对应于感应磁场的值。
差动/电流放大器113对电桥电路112的2个输出进行差动放大，作为电流(反馈电流)而提供给反馈线圈111。若向反馈线圈111提供反馈电流，则通过该反馈电流，产生抵消感应磁场的消除磁场。
I/V放大器114在成为感应磁场与消除磁场被相互抵消的平衡状态时，将流过反馈线圈111的电流转换为电压来作为电流传感器单元11a、11b的输出。
图3是表示电流传感器1中的2个电流传感器单元11a、11b的配置例的示意图。2个电流传感器单元11a、11b被配置成靠近电流线2，以接受来自流过电流线2的被测量电流的感应磁场。在图3(a)、(b)中，电流线2配置成电流I向纸面里侧方向流通，电流线2的截面形状为大致长方形状。此外，2个电流传感器单元11a、11b以电流线2位于电流传感器单元11a与电流传感器单元11b之间的方式配置在印刷基板3上。因此，2个电流传感器单元11a、11b所接受的感应磁场A的方向彼此相反。另一方面，2个电流传感器单元11a、11b所接受的外来磁场B的方向相同。
在图3(a)中，2个电流传感器单元11a、11b(尤其是作为磁传感器的电桥电路)被配置成其灵敏度轴方向成为彼此相同的方向，接受由流过电流线2的被测量电流产生的感应磁场A，输出彼此相反极性的信号。在此，由于2个电流传感器单元11a、11b的灵敏度大致相等，因此由感应磁场A产生的2个输出的绝对值大致相等。在图3(b)中，2个电流传感器单元11a、11b(尤其是作为磁传感器的电桥电路)被配置成其灵敏度轴方向成为彼此相反的方向，接受由流过电流线2的被测量电流产生的感应磁场A，输出彼此相同极性的信号。在此，由于2个电流传感器单元11a、11b的灵敏度大致相等，因此由感应磁场A产生的2个输出的绝对值大致相等。
通过使用以上结构的电流传感器单元11a、11b，能够高精度地求出被测量电流的电流值。另外，在此，作为电流传感器单元11a、11b的例子说明了磁平衡式的电流传感器单元，但是电流传感器1所采用的电流传感器单元11a、11b并不限于此。例如，也可以采用不使用反馈线圈111的磁比例式的电流传感器单元。此外，关于2个电流传感器单元11a、11b的配置等，只要能够等同地输出来自磁场的影响即可，并不限于上述配置。此外，2个电流传感器单元11a、11b的输出只要绝对值相等即可，极性也可以相反。
运算部12构成为能够计算出2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值及差分值。运算部12的具体结构并不特别限于此，也可以仅通过硬件来构成运算部12，也可以用通用的运算装置和软件来构成运算部12。
图4是表示仅通过硬件来构成运算部12时的运算电路的结构例的电路图。如图4(a)所示，作为计算出2个电流传感器单元11a、11b的输出之和的电路，能够适用使用了运算放大器的加法电路。此外，如图4(b)所示，作为计算出2个电流传感器单元11a、11b的输出之差的电路，能够适用使用了运算放大器的差动放大电路。另外，在图4(a)、(b)中，在输入端子In1上连接了电流传感器单元11a(或11b)的输出，在输入端子In2上连接了电流传感器单元11b(或11a)的输出。但是，电流传感器单元11a、11b与加法电路及差动放大电路的连接关系并不限于此。在电流传感器单元11a、11b与加法电路及差动放大电路之间也可以存在其他电路。
存储部13构成为能够存储运算部12的运算结果、即有限和值及差分值。存储部13的结构没有特别限定，但必须具有至少能够存储异常判定所需的数据量的程度的存储容量。
判定处理部14构成为，在运算部12中连续取得并存储在存储部13中的有限和值与差分值之间存在相关的情况下，能够进行异常判定。这样根据有限和值与差分值之间的相关关系来进行异常判定是因为，电流传感器单元11a、11b的异常表现为有限和值与差分值之间的相关。
图5及图6是表示2个电流传感器单元11a、11b的输出与这些输出的差分值及有限和值之间的关系的图表。另外，在图5及图6中，如图3(a)所示的情况那样，2个电流传感器单元11a、11b输出彼此相反极性的信号。此外，在图5及图6中，随着时间，被测量电流的电流值增大。
图5(a)表示2个电流传感器单元11a、11b正常动作时的各输出的时间变动。在此，假设电流传感器单元11a的输出a随着时间而单调增大、电流传感器单元11b的输出b随着时间而单调减小。此时，由于2个电流传感器单元11a、11b的灵敏度大致相等，因此2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值a+b大致恒定。此外，2个电流传感器单元11a、11b的输出的差分值a-b的斜率为输出a的斜率的大致2倍。这样，在2个电流传感器单元11a、11b正常动作的情况下，有限和值a+b和差分值a-b几乎不相关。
图5(b)表示电流传感器单元11b的输出恒定时的各输出的时间变动。此时，2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值a+b及差分值a-b根据输出a而变动。图6(a)表示电流传感器单元11a的输出异常时的各输出的时间变动。此时，2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值a+b及差分值a-b与输出a同步变动。如图5(b)及图6(a)所示，在2个电流传感器单元11a、11b中的一个有异常的情况下，有限和值a+b与差分值a-b具有相关。这样，根据有限和值与差分值之间的相关的有无，能够将存在相关的情况看作异常来判定异常的有无。
另外，外来磁场引起的电流传感器单元11a、11b的输出变动对有限和值与差分值之间的相关关系几乎不产生影响。图6(b)表示在某定时产生了外来磁场时的各输出的时间变动。此时，2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值a+b上表现出外来磁场的影响，而差分值a-b上未表现出外来磁场的影响。这样，在因外来磁场而在输出上产生了异常的情况下，有限和值a+b与差分值a-b几乎不相关。即，通过使用有限和值与差分值的相关性，能够从异常有无的判定中排除外来磁场的影响。
如上所述，判定处理部14判定2个电流传感器单元输出的有限和值及差分值的相关的有无。并且，在有限和值与差分值之间存在相关的情况下，进行存在异常的判定。在该方法中，如上所述，能够从异常判定中排除外来磁场等在2个电流传感器单元11a、11b的输出上同样出现的要因的影响。因此，即使在外来磁场的影响等情况下，也能够进行正确度高的异常判定。
作为判定处理部14的具体结构，例如可列举如下结构：在连续取得的有限和值的增大趋势或减小趋势、与连续取得的差分值的增大趋势或减小趋势一致的情况或不同的情况下，进行异常判定(结构1)；根据所取得的多个有限和值及差分值计算相关系数，在相关系数的绝对值大于预定值的情况(或在预定值以上的情况)下，进行异常判定(结构2)；根据所取得的多个有限和值及差分值计算相关系数，在相关系数的绝对值比预定值连续地大预定次数的情况(或在预定值以上的情况)下，进行异常判定(结构3)等。
在结构1中，判定处理部14比较某定时(以下称为第1定时)的有限和值、和与第1定时连续的定时(以下称为第2定时)的有限和值，从而判定有限和值的增大或减小(以下称为增大减小判定)。此外，比较第1定时的差分值与第2定时的差分值，进行差分值的增大减小判定。此外，用这些增大减小判定的结果，从而判定有限和值的增大减小判定与差分值的增大减小判定一致还是不同(以下称为一致相异判定)。并且，在一致相异判定的结果连续地相同预定次数的情况(即，连续地一致预定次数的情况或连续地不同预定次数的情况)下，进行异常的判定。例如，可以设为以下结构：在一致相异判定的结果为连续相同10次的情况下，进行异常的判定。
这样，在根据一致相异判定的一致判定的连续次数和相异判定的连续次数的连续次数来判定异常的结构中，能够以比较少的测量次数进行正常或异常的判定。因此，存储有限和值及差分值的存储部的容量较小也可。此外，由于可以不进行多次测量，因此能够进行迅速的异常判断。
在结构2中，判定处理部14用连续计算出的多个有限和值、及连续计算出的多个差分值来计算相关系数。并且，在相关系数的绝对值大于预定值的情况下，进行异常判定。例如，可以设为以下结构：在相关系数的绝对值大于0.2的情况下，进行异常的判定。另外，与相关系数的计算相关的有限和值及差分值的样本数优选为100以上。这是因为，通过使用大量的有限和值及差分值来计算出相关系数，从而能够提高异常判定的正确度。另外，有限和值与差分值的相关系数可通过以下式来计算。在下式中，n为样本数，xi及yi是第i个计算出的有限和值及差分值，x(杠)及y(杠)是有限和值及差分值的平均值。
[数学式1]
Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) ( y i - y ‾ ) Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) 2 Σ i = 1 n ( y i - y ‾ ) 2
这样，在计算相关系数来进行异常判定的结构中，与前述的通过一致相异判定的一致判定的连续次数和相异判定的连续次数来判定异常的结构相比，能够进行正确度高的异常判定。
在结构3中，判定处理部14用连续计算出的多个有限和值、及连续计算出的多个差分值来计算相关系数。这一点与结构2相同。之后，进一步进行有限和值及差分值的计算，计算多个相关系数。并且，在计算出的多个相关系数的绝对值比预定值连续地大预定次数的情况下，进行异常判定。例如可以设为以下结构：在相关系数的绝对值连续2次大于0.2的情况下，进行异常的判定。
与相关系数的计算相关的有限和值及差分值的样本数是任意的。例如，在根据少量的样本(例如20以下)计算1个相关系数的情况下，相关系数的计算所需的数据取得时间变短，因此能够确保判定的迅速性。此时，在判定中也使用多个相关系数，因此能够确保正确性。此外，例如，在根据大量的样本(例如100以上)计算1个相关系数的情况下，在判定中使用多个相关系数，从而能够实现极高的正确度的判定。
如上所述，在本发明的电流传感器1中，在2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值及差分值存在相关的情况下，进行异常的判定，因此能够充分降低外来磁场等在2个电流传感器单元11a、11b的输出上同样出现的要因的影响。因此，即使在外来磁场的影响等情况下，也能够进行正确度高的异常判定。
此外，根据判定处理部14的结构，能够得到更多的效果。例如，在结构1中，能够以比较少的测量次数实现正常或异常的判定，存储有限和值及差分值的存储部的容量可以较小。此外，能够实现迅速的异常判断。此外，例如在结构2中，根据大量的测量结果计算相关系数来进行异常判定，从而能够实现正确度更高的异常判定。此外，例如在结构3中，能够根据少量的测量结果来计算相关系数，并使用计算出的多个相关系数来进行异常判定，因此能够进行同时实现正确性和迅速性的异常判断。或者，能够根据大量的测量结果来计算相关系数，并使用计算出的多个相关系数来进行异常判定，因此能够实现正确度更高的异常判定。
图7是表示本实施方式所涉及的电流传感器1中的电流测量及异常判定的例子的流程图。图7表示具有结构1的判定处理部14时、即使用连续一致次数(连续相异次数)来进行异常判定时的流程。
在步骤ST201中，若电流传感器单元11a及11b开始测量，则运算部12计算电流传感器单元11a、11b的输出的差分值及有限和值。之后，计算出的差分值及有限和值被存储到存储部13中。连续进行多次该处理。即，运算部12根据电流传感器单元11a、11b的输出，计算出表现为时间函数的多个差分值(j(t))及多个有限和值(J(t))。
在步骤ST202中，判定处理部14判定存储部13中存储的时间上连续的2个差分值(j(1))与(j(2))的增减，并判定时间上连续的2个有限和值(J(1))与(J(2))的增减，判定增减方向在有限和值及差分值中一致还是不同。此外，判定在之后的时间上连续的2个差分值(j(2))与(j(3))的增减，并判定时间上连续的2个有限和值(J(2))与(J(3))的增减，判定增减方向在有限和值及差分值中一致还是不同。并且，在2次的一致相异判定的结果相同的情况下，即在2次均为一致判定的情况下，或2次均为相异判定的情况下(步骤ST202：是)，判定处理部14在步骤ST203中使计数器的数C加1。在2次的一致相异判定的结果不同的情况下(步骤ST202：否)，判定处理部14在步骤ST204中使计数器的数C复位。
之后，在步骤ST205中，判定处理部14判定计数器的数C是否大于预定值。多次的一致相异判定的结果，在计数器的数C大于预定值的情况下(步骤ST205：是)，判定处理部14在步骤ST206中进行异常判定并发出警报。在计数器的数C为预定值以下的情况下(步骤ST205：否)，电流传感器1在步骤ST207中将电流传感器单元11a及11b的差分值作为测量值(被测量电流的测量值)而输出。作为计数器的数C的判定基准的预定值例如可以设为9。
在步骤ST208中，电流传感器1在从外部输入了停止信号的情况下(步骤ST208：是)，停止电流测量。在没有输入停止信号的情况下(步骤ST208：否)，再次执行步骤ST201来进行电流测量。
图8是表示本实施方式所涉及的电流传感器1中的电流测量及异常判定的其他例的流程图。在图8中表示具有结构2的判定处理部14时、即使用相关系数来进行异常判定时的流程。
在步骤ST211中，若电流传感器单元11a及11b开始测量，则运算部12计算电流传感器单元11a、11b的输出的差分值及有限和值。之后，计算出的差分值及有限和值被存储到存储部13中。连续进行多次该处理。即，运算部12根据电流传感器单元11a、11b的输出，计算表现为时间函数的多个差分值(j(t))和多个有限和值(J(t))。
在步骤ST212中，判定处理部14根据时间上连续的多个差分值及有限和值，计算差分值与有限和值的相关系数的绝对值r。并且，在步骤ST213中，判定处理部14判定相关系数的绝对值r是否大于预定值。在相关系数的绝对值r大于预定值的情况下(步骤ST213：是)，判定处理部14在步骤ST214中进行异常判定并发出警报。在相关系数的绝对值r为预定值以下的情况下(步骤ST213：否)，电流传感器1在步骤ST215中将电流传感器单元11a及11b的差分值作为测量值(被测量电流的测量值)而输出。作为相关系数的绝对值r的判定基准的预定值例如可以设为0.2。
在步骤ST216中，电流传感器1在从外部输入了停止信号的情况下(步骤ST216：是)，停止电流测量。在没有输入停止信号的情况下(步骤ST216：否)，再次执行步骤ST211来进行电流测量。
图9是表示本实施方式所涉及的电流传感器1中的电流测量及异常判定的其他例的流程图。在图9中表示具有结构3的判定处理部14时、即使用多个相关系数进行异常判定时的流程。
在步骤ST221中，若电流传感器单元11a及11b开始测量，则运算部12计算电流传感器单元11a、11b的输出的差分值及有限和值。之后，计算出的差分值及有限和值被存储到存储部13中。连续进行多次该处理。即，运算部12根据电流传感器单元11a、11b的输出，计算表现为时间函数的多个差分值(j(t))和多个有限和值(J(t))。
在步骤ST222中，判定处理部14根据时间上连续的多个差分值及有限和值，计算差分值与有限和值的相关系数的绝对值r。并且，在步骤ST223中，判定处理部14判定相关系数的绝对值r是否大于预定值。在相关系数的绝对值r大于预定值的情况下(步骤ST223：是)，判定处理部14在步骤ST224中使计数器的数C加1。在相关系数的绝对值r为预定值以下的情况下(步骤ST223：否)，判定处理部14在步骤ST225中使计数器的数C复位。作为相关系数的绝对值r的判定基准的预定值例如可以设为0.2。
之后，在步骤ST226中，判定处理部14判定计数器的数C是否大于预定值。多次的r的判定的结果，在计数器的数C大于预定值的情况下(步骤ST226：是)，判定处理部14在步骤ST227中进行异常判定并发出警报。在计数器的数C为预定值以下的情况下(步骤ST226：否)，电流传感器1在步骤ST228中将电流传感器单元11a及11b的差分值作为测量值(被测量电流的测量值)而输出。作为计数器的数C的判定基准的预定值例如可以设为1。
在步骤ST229中，电流传感器1在从外部输入了停止信号的情况下(步骤ST229：是)，停止电流测量。在没有输入停止信号的情况下(步骤ST229：否)，再次执行步骤ST221来进行电流测量。
图10～图14是表示假设了特定的故障模式时的仿真结果的图表。在该仿真中，在特定的故障模式下，计算2个电流传感器单元的输出的有限和值及差分值，确认其相关关系。图10表示没有故障(正常)的情况，图11表示第2电流传感器单元的灵敏度减小了10％的故障模式的情况，图12表示第2电流传感器单元的灵敏度减小了30％的故障模式的情况，图13表示第2电流传感器单元的输出为零的故障模式的情况，图14表示第1电流传感器单元的输出为零的故障模式的情况。此外，在各图中，(a)表示有限和值与差分值的输出的时间变动的情况，(b)用离散图表示了有限和值与差分值的关系。
如图10所示，在没有故障(正常)的情况下，几乎不相关。具体而言，将样本数设为250时的相关系数为0.057。此外，按每组样本数为10而计算出的25个相关系数中，连续超过0.2的次数最大为1次。此外，在250个样本中，有限和值及差分值的增减方向连续一致的次数或连续不同的次数(连续一致次数、连续相异次数)最大为6次。
另一方面，如图11所示，在第2电流传感器单元的灵敏度减小了10％的故障模式的情况下，略有相关(弱的相关)。具体而言，将样本数设为250时的相关系数为0.25。此外，按每组样本数为10而计算出的25个相关系数中，连续超过0.2的次数最大为2次。此外，在250个样本中，有限和值及差分值的增减方向连续一致的次数或连续不同的次数(连续一致次数、连续相异次数)最大为11次。
此外，如图12所示，在第2电流传感器单元的灵敏度减小了30％的故障模式的情况下，相关性很大(比较强的相关)。具体而言，将样本数设为250时的相关系数为0.68。此外，按每组样本数为10而计算的25个相关系数中，连续超过0.2的次数最大为24次(另外，上限为24次)。此外，在250个样本中，有限和值及差分值的增减方向连续一致的次数或连不同的次数(连续一致次数、连续相异次数)最大为16次。
此外，如图13及图14所示，在一个电流传感器单元的输出为零的故障模式的情况下，存在强的相关。具体而言，将样本数设为250时的相关系数为1或-1。此外，按每组样本数为10而计算的25个相关系数中，连续超过0.2的次数最大为24次(另外，上限为24次)。此外，在250个样本中，有限和值及差分值的增减方向连续一致的次数或连续不同的次数(连续一致次数、连续相异次数)最大为248次(另外，上限为248次)。
根据以上仿真结果，确认了电流传感器1中的异常的有无是能够通过2个电流传感器单元的输出的有限和值与差分值之间的相关来判断的。
这样，在本发明的电流传感器1中，在2个电流传感器单元11a、11b的输出的有限和值及差分值中存在相关时进行异常的判定，因此能够充分降低外来磁场等在2个电流传感器单元11a、11b的输出上同样出现的要因的影响。因此，即使在外来磁场的影响等情况下，也能够进行正确度高的异常判定。
另外，本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变更来实施。例如，在上述实施方式中使用了2个电流传感器单元，但也可以使用3个以上的电流传感器单元。此外，也可以使用多个不同的基准来进行多个步骤的判定。例如，在使用连续一致次数(连续相异次数)来进行判定的情况下，也可以是如下结构：在连续一致次数或连续相异次数大于C1的情况下进行注意判定，在连续一致次数或连续相异次数大于C2(＞C1)的情况下进行异常判定。
此外，只要不变更发明的要旨，就可以适当变更上述实施方式中的各元件的连接关系、大小等。此外，上述实施方式所示的结构、方法等可以适当组合来实施。此外，在不脱离本发明的范围的情况下可适当变更后实施本发明。
(工业上的可利用性)
本发明的电流传感器例如能够用于检测电动汽车或混合动力车的电动机驱动用电流的大小。
本申请基于2011年1月11日申请的日本特愿2011-003045。其内容全部包含在本说明书中。

Claims (10)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：
第1电流传感器单元及第2电流传感器单元，测量流过电流线的被测量电流，其中上述第2电流传感器单元的灵敏度与上述第1电流传感器单元的灵敏度大致相等；
运算部，计算上述第1电流传感器单元的输出与上述第2电流传感器单元的输出之和、以及上述第1电流传感器单元的输出与上述第2电流传感器单元的输出之差，并作为有限和值及差分值来输出；
存储部，存储从上述运算部输出的上述有限和值及上述差分值；以及
判定处理部，使用上述存储部中存储的上述有限和值及上述差分值来进行异常或正常的判定，
在上述有限和值与上述差分值之间存在相关的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
在上述判定处理部中，
比较在第1定时计算出的有限和值、和在与上述第1定时连续的第2定时计算出的有限和值，判定有限和值的增大或减小，并比较在上述第1定时计算出的差分值、和在上述第2定时计算出的差分值，判定差分值的增大或减小，并判定上述有限和值的增大减小判定与上述差分值的增大减小判定的判定结果是一致还是不同，
使用连续计算的多个有限和值及多个差分值进行的上述一致相异判定的结果，在一致判定或不同判定连续预定次数的情况下，进行异常的判定。
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，
在连续10次做出一致判定或不同判定的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
4.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
在上述判定处理部中，
根据连续计算的多个有限和值及多个差分值，计算有限和值与差分值之间的相关系数，
在上述相关系数的绝对值大于预定值的情况下，进行异常的判定。
5.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，
在上述相关系数的绝对值大于0.2的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
6.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
在上述判定处理部中，
根据连续计算的多个有限和值及多个差分值，计算有限和值与差分值之间的相关系数，
在上述相关系数的绝对值连续预定次数大于预定值的情况下，进行异常的判定。
7.根据权利要求6所述的电流传感器，其特征在于，
在上述相关系数的绝对值连续2次大于0.2的情况下，上述判定处理部进行异常的判定。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电流传感器，其特征在于，
上述第1电流传感器单元及上述第2电流传感器单元分别包括磁传感器元件，
上述第1电流传感器单元和上述第2电流传感器单元被配置成：接受由流过电流线的被测量电流产生的感应磁场而输出彼此相反极性的信号。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的电流传感器，其特征在于，
上述第1电流传感器单元及上述第2电流传感器单元分别包括磁传感器元件，
上述第1电流传感器单元和上述第2电流传感器单元被配置成：接受由流过电流线的被测量电流产生的感应磁场而输出彼此相同极性的信号。
10.根据权利要求8或9所述的电流传感器，其特征在于，
上述磁传感器元件是磁阻效应元件。
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