JP5604652B2

JP5604652B2 - 電流センサ

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Publication number: JP5604652B2
Application number: JP2012501728A
Authority: JP
Inventors: 雅俊野村; 学田村; 真司三ッ谷; 広行蛇口
Original assignee: Alps Green Devices Co Ltd
Current assignee: Alps Green Devices Co Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: CN102812366B; US8465859B2; JPWO2011105209A1; CN102812366A; US20120263985A1; WO2011105209A1

Description

本発明は、広い測定範囲にわたって高精度かつ低消費電力である電流センサに関する。

例えば、電気自動車のモータ駆動用の電流の大きさは、電流センサにより測定される。この電流センサとしては、磁気比例式電流センサと、磁気平衡式電流センサとがある。磁気比例式電流センサにおいては、磁性体コアの中に生じた磁力線によりコアギャップに被測定電流に比例した磁界が通り、磁気検出素子がこの磁界を電圧信号に変換して、被測定電流に比例した出力電圧を発生する。一方、磁気平衡式電流センサにおいては、被測定電流が流れると、電流に応じた磁界により磁気検出素子に出力電圧が生じ、この磁気検出素子から出力された電圧信号が電流に変換されてフィードバックコイルにフィードバックされ、このフィードバックコイルにより発生する磁界（キャンセル磁界）と被測定電流により生じる磁界とが打ち消しあって磁界が常に０になるように動作し、このときフィードバックコイルに流れるフィードバック電流を電圧変換させて出力として取り出す。

上記電流センサにおける磁気検出素子としては、例えば、ホール素子やＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）素子のような磁気抵抗効果素子が用いられる。磁気検出素子としてホール素子を用いた磁気比例式電流センサでは、測定レンジを広げると、被測定電流が小さいときに分解能が落ち、磁気検出素子としてホール素子を用いた磁気平衡式電流センサでは、大電流による磁場を打ち消しきれない。このため、両者の欠点を補う方法として、特許文献１には、ホール素子を用いた磁気比例式電流センサとホール素子を用いた磁気平衡式電流センサを配置して、被測定電流の大小に応じてこれらを切り替えて用いる方法が開示されている。

特開２００７−７８４１６号公報

特許文献１に開示された技術では、２種類の電流センサを別々に用意しなければならない。このため、省スペース化が図れず、また、製造プロセスも複雑になる。さらに、特許文献１に開示された技術では、被測定電流が大きい場合には、使用しない磁気平衡式電流センサ内での磁気平衡が崩れるために、磁気検出素子としてＧＭＲ素子を用いた場合に磁気飽和を起こしてしまう。このため、特許文献１に開示された技術では、磁気検出素子によっては、広い測定範囲にわたって高精度に測定することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、広い測定範囲にわたる高精度の測定及び省電力化を両立でき、しかも省スペース化を図ることができる電流センサを提供することを目的とする。

本発明の電流センサは、被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とを組み合わせて構成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の出力を増幅する差動アンプと、前記磁気抵抗効果素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、前記差動アンプからの出力を基に前記キャンセル磁界を発生させるように前記フィードバックコイルに供給する電流を制御する電流アンプと、前記フィードバックコイルに流れた電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプと、前記差動アンプの出力と前記Ｉ／Ｖアンプの出力とを切り替えて出力するスイッチ回路とを具備し、前記被測定電流の発生する磁場の大きさが前記磁気抵抗効果素子の磁気特性の直線性が維持される第１の領域である場合に、前記差動アンプの出力を前記スイッチ回路が出力する磁気比例式を選択し、前記被測定電流の発生する磁場の大きさが前記第１の領域より大きく、前記磁気特性の直線性が維持されない第２の領域である場合に、前記電流アンプで制御された電流を前記フィードバックコイルに通電して、前記Ｉ／Ｖアンプの出力を前記スイッチ回路が出力する磁気平衡式を選択する。

この構成によれば、単一の電流センサにおいて磁気比例式及び磁気平衡式を切り替えるので、磁気平衡式による広い測定範囲と省電力化とを両立することができる。特に、本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサであって、フィードバックコイルが近接している構成において有効である。

本発明の電流センサにおいては、前記被測定電流を通流する導体を挟んで上記２つの電流センサが配置されており、前記２つの電流センサにおけるそれぞれの前記磁気抵抗効果素子の感度軸方向が同じであることが好ましい。この構成によれば、２つの磁気平衡式センサの差動出力により、地磁気などの外部磁場の影響をキャンセルし、より高精度に電流を測定することができる。

本発明の電流センサにおいては、前記スイッチ回路は、外部信号により前記磁気比例式と前記磁気平衡式とを切り替えることが好ましい。この構成によれば、スリープモードなど、ユーザが省電力化したいタイミングで、電流センサの消費電力を抑えることができる。

本発明の電流センサにおいては、前記電流センサの検出方式が、前記磁気比例式又は前記磁気平衡式であることを示す信号を外部に出力することが好ましい。この構成によれば、電流センサが現在どのモードであるかを確認することができる。

本発明のバッテリーは、電流線を備えたバッテリー本体と、前記電流線に取り付けられ、上記電流センサと、を具備することを特徴とする。

本発明の電流センサによれば、被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルとを含む磁気平衡式センサと、電圧差をセンサ出力とする磁気比例式検出、及び、前記電圧差により前記フィードバックコイルに通電して前記誘導磁界と前記キャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときの前記フィードバックコイルに流れる電流をセンサ出力する磁気平衡式検出を切り替える切り替え手段と、を具備しており、単一の電流センサで磁気比例式検出及び磁気平衡式検出を行う。このため、広い測定範囲にわたって高精度の測定及び省電力化を両立でき、しかも省スペース化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電流センサを示す図である。磁気比例式電流センサと磁気平衡式電流センサの消費電力例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサの消費電力例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサの消費電力例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る電流センサの配置状態を示す図である。本発明の実施の形態２に係る電流センサを示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサをバッテリーに適用する場合のバッテリーの使用範囲を説明する図である。

ＧＭＲ素子を用いた磁気比例式電流センサは、少ない消費電力で比較的小さな被測定電流を高精度に測定することができる。しかしながら、ＧＭＲ素子を用いた磁気比例式電流センサは、被測定電流が大きい場合には、その磁場によりＧＭＲ素子が磁気飽和してその後の出力値が狂ってしまうため利用できず、被測定電流の測定レンジが狭いものとなってしまう。一方、ＧＭＲ素子を用いた磁気平衡式電流センサは、磁気比例式電流センサよりも構成が複雑ではあるが、やはり高精度で、広い測定レンジで被測定電流を測定することができる。しかしながら、フィードバックコイルに電流を流し続ける必要があるため、被測定電流が小さい場合に、シャント抵抗などの他の方式に比べ消費電力が大きくなってしまう。

本発明者らは上記の点に着目し、消費電力をできるだけ少なくするように磁気平衡式検出と磁気比例式検出とを切り替えて利用することにより、高精度で、広いレンジで被測定電流を測定することができ、しかも、省電力化、省スペース化を実現できることを見出し本発明をするに至った。特に、相対的に小さい電流を測定する際に磁気比例式検出を用いるように構成することにより、消費電力を小さくすることができる。

すなわち、本発明の骨子は、被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルとを含む磁気平衡式センサと、電圧差をセンサ出力とする磁気比例式検出、及び、前記電圧差により前記フィードバックコイルに通電して前記誘導磁界と前記キャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときの前記フィードバックコイルに流れる電流をセンサ出力する磁気平衡式検出を切り替える切り替え手段と、を具備する電流センサにより、広い測定範囲にわたる高精度の測定及び省電力化を両立し、しかも省スペース化を図ることである。

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。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電流センサを示す図である。本実施の形態においては、図１に示す電流センサ１は、被測定電流が流れる電流線の近傍に配設される。電流センサ１は、センサ部１１と、制御部１２とから主に構成されている。

センサ部１１は、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向の磁界を発生可能となるよう配置されたフィードバックコイル１１１と、磁気検出素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路１１２とから構成されている。制御部１２は、ブリッジ回路１１２の差動出力を増幅する差動アンプ１２１と、フィードバックコイルのフィードバック電流を制御する電流アンプ１２４と、フィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１２２と、磁気比例式検出及び磁気平衡式検出を切り替えるスイッチ回路１２３とを含む。

フィードバックコイル１１１は、ブリッジ回路１１２の磁気抵抗効果素子の近傍に配置されており、被測定電流により発生する誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生する。ブリッジ回路１１２の磁気抵抗効果素子としては、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）素子やＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）素子などを挙げることができる。磁気抵抗効果素子は、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する。２つの磁気抵抗効果素子と２つの固定抵抗素子によりブリッジ回路１１２を構成することにより、高感度の電流センサを実現することができる。ブリッジ回路１１２は、被測定電流からの誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える。また、磁気抵抗効果素子を用いることにより、電流センサを設置する基板面と平行な方向に感度軸を配置し易く、平面コイルを使用することが可能となる。

ブリッジ回路１１２は、被測定電流により生じた誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える。ブリッジ回路１１２の２つの出力は差動アンプ１２１で増幅される。磁気比例式検出のモード（比例式モード）の場合には、差動アンプ１２１の電圧差がレベル調整されてセンサ出力となる。一方、磁気平衡式検出のモード（平衡式モード）の場合には、増幅された出力が電流アンプ１２４によりフィードバックコイル１１１に電流（フィードバック電流）として与えられる。このフィードバック電流は、誘導磁界に応じた電圧差に対応する。このとき、フィードバックコイル１１１には、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界が発生する。そして、誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル１１１に流れる電流がＩ／Ｖアンプ１２２で電圧に変換され、この電圧がセンサ出力となる。

なお、電流アンプ１２４においては、電源電圧を、Ｉ／Ｖ変換の基準電圧＋（フィードバックコイル抵抗の定格内最大値 ×フルスケール時フィードバックコイル電流）に近い値に設定することで、フィードバック電流が自動的に制限され、磁気抵抗効果素子やフィードバックコイルを保護する効果が得られる。また、ここではブリッジ回路１１２の二つの出力の差動を増幅してフィードバック電流に用いたが、ブリッジ回路からは中点電位のみを出力とし、所定の基準電位との電位差をもとにフィードバック電流としてもよい。

スイッチ回路１２３は、差動アンプ１２１からの電圧差をセンサ出力とする磁気比例式検出、及び、前記電圧差によりフィードバックコイル１１１に通電して誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル１１１に流れる電流をセンサ出力する磁気平衡式検出を切り替える。このように、スイッチ回路１２３は、平衡式モードの際に、電流線に流れる被測定電流による誘導磁界を打ち消す磁界（キャンセル磁界）を生じさせ、比例式モードの際に、キャンセル磁界を生じさせないように回路制御を行う。すなわち、スイッチ回路１２３は、磁気平衡式検出モードのフィードバック電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

上述したように、ＧＭＲ素子を用いた磁気比例式電流センサは、被測定電流が大きい場合には、その磁場によりＧＭＲ素子が磁気飽和するので、被測定電流の測定レンジが狭くなり、ＧＭＲ素子を用いた磁気平衡式電流センサは、被測定電流が小さい場合に、シャント抵抗などの他の方式に比べ消費電力が大きくなる。したがって、測定レンジを広くし、しかも消費電力を少なくするためには、相対的に低い被測定電流の領域で磁気比例式検出を用い、相対的に高い被測定電流の領域で磁気平衡式検出を用いることが望ましい。また、磁気比例式検出において被測定電流の測定レンジが狭くなるのは、ＧＭＲ素子が磁気飽和することが原因である。このため、磁気抵抗効果素子の磁気特性の直線性が維持される被測定電流の領域で磁気比例式検出を用いることが望ましい。

したがって、スイッチ回路１２３は、被測定電流に対して閾値判定することにより、磁気比例式検出と磁気平衡式検出とを切り替える（モード切り替え）。具体的には、低い被測定電流側で磁気比例式検出とし、それより高い被測定電流側で磁気平衡式検出とする。このとき、被測定電流の閾値は、例えば、磁気抵抗効果素子の磁気特性の直線性が維持される被測定電流にすることが望ましい。なお、磁気抵抗効果素子の磁気特性の直線性が維持される被測定電流は、磁気抵抗効果素子自体の特性や磁気抵抗効果素子とフィードバックコイルとの間の距離に起因するので、これらの要因に応じて適宜設定する。また、磁気平衡式検出から磁気比例式検出に切り替える閾値は、頻繁な切り替えを避けるためにヒステリシスを設けるのが良い。

また、スイッチ回路１２３は、外部信号により磁気比例式検出と磁気平衡式検出とを切り替えても良い。このようにすることにより、スリープモードなど、ユーザが省電力化したいタイミングで、電流センサの消費電力を抑えることができる。この場合においては、モード信号が外部からスイッチ回路１２３に入力される（モード入力）。この際、ＧＭＲ素子が磁気飽和するような被測定電流であった場合には、実際にはモードを切り替えないような保護機能を用意しておくことが望ましく、さらに次に述べるモード出力などを併用すれば、より状態を分かりやすくすることができる。

また、スイッチ回路１２３は、自動的にモード切り替えを行う場合には、どちらのモードで被測定電流を測定しているかの情報（磁気比例式検出状態又は磁気平衡式検出状態であることを示す信号）を外部に出力するように構成しても良い。これにより、電流センサが現在どのモードであるかを確認することができる。この場合においては、スイッチ回路１２３が外部モニタに接続可能に構成される。なお、スイッチ回路１２３において自動的にモード切り替えを行う場合には、被測定電流に対して閾値判定を行い、その結果に基づいてモード切り替えを行っても良く、電流センサが装着されている機器からの情報に基づいてモード切り替えを行っても良い。

ここで、本発明の電流センサを用いて磁気比例式検出と磁気平衡式検出とを切り替える例について説明する。ＧＭＲ素子を用いた磁気平衡式電流センサ（ＧＭＲ平衡式）とＧＭＲ素子を用いた磁気比例式電流センサ（ＧＭＲ比例式）の消費電力の例を図２に示す。上述したように、ＧＭＲ平衡式は、被測定電流が小さい場合に、シャント抵抗などの他の方式に比べて消費電力が大きい。一方、ＧＭＲ比例式は、被測定電流が大きい場合に、その磁場によりＧＭＲ素子が磁気飽和してその後の出力値が狂ってしまうため利用できない。さらに、ＧＭＲ比例式では、ヒステリシスを持ったＧＭＲ素子の（非線形な）特性を直接利用するため、電流センサとして使用可能な範囲はおおよそ飽和磁場の１０％弱までの線形性のある範囲に限られてしまう。図２においては、この線形性のある範囲が被測定電流換算で４０Ａ程度までである。

本発明の電流センサを、動作時の大電流モードとそれ以外の小電流モードがはっきり分かれている例として考えられる、電気自動車やハイブリッドカーのバッテリー電流センサに適用する例を示す。例えば、ハイブリッドカーに搭載されるモータの定格が６０ｋＷであり、バッテリーが２８直列であり、電圧が２０１．６Ｖとする。この場合、モータの定格運転中には、バッテリー電流は３００Ａ程度流れることとなる。一方、停車時においては、電力消費は主に電装品によるものとなり、これらを全て足しても８７Ａ（１２Ｖ）であり、これは電流電圧変換してバッテリー電流にすれば５Ａ程度となる。

そこで、電流センサを磁気比例式検出から磁気平衡式検出へと切り替える閾値として、まず、磁気比例式検出として使用可能な範囲の５０％程度と余裕のある２０Ａを選定する。これは、上記５Ａよりも十分に大きく、上記３００Ａより十分に小さい値である。応答速度としては、例えば、フィードバック電流をＯＮとし、安定するまでの時間が１μsである場合には、磁気比例式検出の使用範囲の４０Ａまでを考え、２０Ａ／１μs＝２０Ａ／μsの電流変化に対応できるものである。これより速い電流変化の生じるシステムにおいては、同様の検討にてより余裕を持った閾値とすれば良い。逆に、磁気平衡式検出から磁気比例式検出に切り替える閾値は、頻繁な切り替えを避けるためにヒステリシスを設け、例えば２０Ａと５Ａから適度に離れた１０Ａを選定するのが良い。

上記条件において、本発明の電流センサ（Hybrid）の消費電力を図３及び図４に示す。図４は、図３における切り替え部分を拡大した図である。図３及び図４から分かるように、被測定電流２０Ａを閾値として検出モードの切り替えを行うことにより、磁気平衡式検出の広い測定範囲でかつ高精度であるという利点を生かしつつ、自動車の停車時のような被測定電流が小さい場合には、消費電力を少なくすることができる。

上記説明は、電流センサの消費電力に着目し、磁気平衡式検出モードのフィードバック電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替える構成であるが、さらに、このフィードバック電流のＯＮ／ＯＦＦに加えて、ＰＧＡ（プログラマブル・ゲイン・アンプ）などを用いて、ブリッジ回路１１２の差動アンプ１２１のゲインを変えられるように回路を構成することにより、被測定電流が小さい場合において、測定の分解能を上げることが可能となる。これは、例えば、自動車バッテリーの電流センサ用途であれば、運転時のアイドリング中や停車中における待機電流の測定精度が上がることとなり、バッテリーの充放電管理の効率を上げる効果が得られる。

また、ハイブリッドカーの場合にはバッテリーの電流は直流であるが、家庭用電源などの交流の電流を測定する場合においても、本発明の構成を適用することができる。この場合の検出モードの切り替えの閾値は、例えば図３及び図４のような特性の場合には、電流の最大値（ピーク）が磁気比例式検出で使用可能な範囲の５０％（２０Ａ）を超えた場合に磁気平衡式に切り替え、逆に電流の最大値が省電力モードの電流範囲、例えば１０Ａを下回る状態となったときに磁気比例式に切り替える、といったように設定が可能である。直流の場合のモード切り替え制御の違いは、交流変動の最大値によってのみ判断をすることであり、磁気平衡式検出として動作させている間には、交流変動周期での１０Ａ以下の電流値の時間もすべて磁気平衡式として動作させる、という点である。この場合を消費電力のグラフ（図４）上で説明をすると、（電流の最大値が２０Ａ以上の場合で）磁気平衡式として動作している間は、被測定電流の瞬時値が１０Ａ以下の時間にも、磁気平衡式検出としての電力にて動作するということである。これにより、フィードバック電流の頻繁なＯＮ／ＯＦＦを防ぎ、より大電流への変化への追従を早くできるという効果が得られる。一方、磁気比例式に切り替える閾値、例えば１０Ａを適切に設定できれば、磁気平衡式検出での動作の間に消費電流を抑える効果が薄れたとしても、省電力モードでは本来の狙い通り、消費電流を抑える効果が得られる。

このように、本発明の電流センサによれば、単一の電流センサにおいて磁気比例式検出及び磁気平衡式検出を切り替えるので、磁気平衡式による広い測定範囲と省電力化とを両立することができる。特に、本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサであって、フィードバックコイルが近接している構成において有効である。また、磁気抵抗効果素子は、その感度軸が面内方向であるため、電流センサの製造工程において、磁気抵抗効果素子の直近にコイルを成膜することができ、結果として比較的小さいフィードバック電流で、大電流による磁場を打ち消す磁場を発生できる構成がとれる、という利点がある。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、被測定電流を通流する電流線を挟んで２つの電流センサが配置されており、２つの電流センサにおけるそれぞれの磁気抵抗効果素子の感度軸方向が同じである場合について説明する。

図５は、本発明の実施の形態２に係る電流センサの配置状態を示す図である。図５に示す構成においては、被測定電流が通流する電流線２を中心に対向して２つの電流センサ１Ａ，１Ｂが配設されている。

電流センサにおいては、図６に示すように、センサ部１１Ａ，１１Ｂは、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向に巻回されたフィードバックコイル１１１と、磁気検出素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路１１２とから構成されている。制御部１３は、センサ部１１Ａのブリッジ回路１１２の差動出力を増幅する差動アンプ１３１と、センサ部１１Ａのフィードバックコイル１１１のフィードバック電流を制御する電流アンプ１３３と、センサ部１１Ａのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１３２と、センサ部１１Ｂのブリッジ回路１１２の差動出力を増幅する差動アンプ１３４と、センサ部１１Ｂのフィードバックコイル１１１のフィードバック電流を制御する電流アンプ１３５と、センサ部１１Ｂのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１３６と、磁気比例式検出及び磁気平衡式検出を切り替えるスイッチ回路１３７とを含む。

図６に示す回路における各部位は図１と同じであるので、その詳細な説明は省略する。図６に示す構成において、スイッチ回路１３７は、電流センサ１Ａ，１Ｂを同じ検出モードで動作させるように切り替え制御する。そして、スイッチ回路１３７は、磁気比例式検出モードにおいては、差動アンプ１３１，１３４の電圧差の差動をとってセンサ出力とし、磁気平衡式検出モードにおいては、Ｉ／Ｖアンプ１３２，１３６の電圧の差動をとってセンサ出力とする。このような処理を行うことにより、２つの電流センサ１Ａ，１Ｂにおけるそれぞれの磁気抵抗効果素子の感度軸方向は同じであるため地磁気などの外部磁場はキャンセルされ、より高精度に電流を測定することができる。

（電流センサを用いたバッテリー）
本発明の電流センサを用いたバッテリーは、電流線を備えたバッテリー本体と、この電流線に取り付けられた電流センサとを具備する。このような構成を有するバッテリーにおいて充放電制御を行ってバッテリーのマネジメントを行う場合（バッテリーマネジメントシステム）について説明する。

本実施の形態で示した電流センサは、バッテリーに設けることにより、バッテリーの管理を行うことができる。具体的には、図７に示すように、Ｌｉイオン電池、ＮｉＭＨ電池、鉛蓄電池等の充放電を行うバッテリーの端子（プラス極又はマイナス極）に電流センサを設け、当該電流センサを用いてバッテリーの充放電の電流を計測し、積算することによりバッテリーの残量管理を行うことができる。

バッテリーの使用時の場合と未使用時の場合とで流れる電流値は大きく異なるが、本実施の形態で示した電流センサを用いることにより、すなわち、被測定電流が低い場合に磁気比例式検出とし、被測定電流が高い場合に磁気平衡式検出とすることにより、一つの電流センサで使用時と未使用時の電流量を高い精度で検出することができる。バッテリーの電流値を高精度で測定することにより、積算誤差が低下することが可能となるため、過充電、過放電のためにバッテリーに設けるマージンを小さくすることができる。その結果、バッテリーを効率的に使用することが可能となり、例えば、電気自動車などのバッテリーに本実施の形態で示す電流センサを適用することにより、走行距離を延ばすことができる。

本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態１，２における各素子の接続関係、大きさなどは適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態においては、磁気平衡式電流センサに磁気抵抗効果素子を用いた場合について説明しているが、磁気平衡式電流センサにホール素子やその他の磁気検出素子を用いて構成してもよい。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。

本発明は、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適用することが可能である。

本出願は、２０１０年２月２３日出願の特願２０１０−０３７４５６に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims

被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とを組み合わせて構成されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の出力を増幅する差動アンプと、
前記磁気抵抗効果素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、
前記差動アンプからの出力を基に前記キャンセル磁界を発生させるように前記フィードバックコイルに供給する電流を制御する電流アンプと、
前記フィードバックコイルに流れた電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプと、
前記差動アンプの出力と前記Ｉ／Ｖアンプの出力とを切り替えて出力するスイッチ回路とを具備し、
前記被測定電流の発生する磁場の大きさが前記磁気抵抗効果素子の磁気特性の直線性が維持される第１の領域である場合に、前記差動アンプの出力を前記スイッチ回路が出力する磁気比例式を選択し、
前記被測定電流の発生する磁場の大きさが前記第１の領域より大きく、前記磁気特性の直線性が維持されない第２の領域である場合に、前記電流アンプで制御された電流を前記フィードバックコイルに通電して、前記Ｉ／Ｖアンプの出力を前記スイッチ回路が出力する磁気平衡式を選択する
電流センサ。
前記被測定電流を通流する導体を挟んで請求項１記載の２つの電流センサが配置されており、前記２つの電流センサにおけるそれぞれの前記磁気抵抗効果素子の感度軸方向が同じであることを特徴とする電流センサ。
前記スイッチ回路は、外部信号により前記磁気比例式と前記磁気平衡式とを切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流センサ。
前記電流センサの検出方式が、前記磁気比例式又は前記磁気平衡式であることを示す信号を外部に出力することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
電流線を備えたバッテリー本体と、前記電流線に取り付けられ、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流センサと、を具備することを特徴とするバッテリー。