JP3192500U - 電流センサ - Google Patents
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Abstract
Description
従来の電流センサは、1種類の測定領域での電流値の検出を行う構成のものが一般的であり、車載バッテリに用いる電流センサのように、例えば大電流と小電流との2種類(2レンジ)の電流値を同じ装置で高感度に検出するといったことは困難であった。
上述した特許文献1に開示された電流センサでは、レンジを2つに分けることで、測定レンジを広げたり、微少電流の測定精度を改善することができる。
この構成によれば、磁界強度が低い領域に大電流検出用の第2の磁気検出手段の出力の増幅率を小さくするため、ダイナミックレンジをさらに大きくできる。
この構成によれば、小規模且つ簡単な構成で、フェイルセーフ機能を電流センサに持たせることができる。
この構成によれば、第1の磁気検出手段及び第2の磁気検出部が同一の基板上に設置されるため、相対的な位置精度を確保しやすくなる。
好適には、本考案の電流センサの前記電流路は、横断面が長方形であり、厚みより長い幅を有している。
<第1実施形態>
図1は、本考案の実施形態の電流センサ1の外観斜視図である。図2は、図1に示す電流センサ1のZ方向から見た場合の平面図である。図3は、図1に示す電流センサ1の磁気検出部からの出力を処理する構成の機能ブロック図である。
第1の磁気検出部23は、電流路4の表面4aと対面し、且つ、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近に設けられている。
また、第2の磁気検出部25は、電流路4の表面4aと対面し、且つ、電流路4内を電流が流れる方向(X方向)における磁性板15の中央付近からX方向に所定の距離だけずれたシールド15内の位置に設けられている。
シールド15は、例えば、磁性板15A,15B,15Cからなる断面略略U字形に磁性材で一体的に成形されており、筐体の内部で、上方(Z方向プラス側)に開口部15Dを向けた状態で設置されている。
シールド15は、磁性板15A,15B,15Cで囲まれた領域に磁束を誘導すると共に、外乱をもたらす外部磁界に対して耐性を備えている。このため、隣接電流路などの存在による外部磁界影響が懸念される設置環境下でも、良好な検出精度での使用が可能となる。
第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25は、Z方向における電流路4とシールド15の開口部15Dとの間の位置に設けられ、Z方向と直交する基板33上に配置されている。
このようにすることで、電流センサ1のZ方向の厚みを小さくでき薄型化、小規模化を図ることができる。
また、第1の磁気検出部23及第2の磁気検出部25の中心は、電流路電流路4のX方向に平行な中心線11上に位置している。
図4に示すように、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25が配置されるX座標周辺では、磁束密度の変化勾配が小さい。
また、X=0mm付近は、磁性板15のX方向の中央位置であるため、当該位置の磁束密度はX=−4mm付近の磁束密度に比べて高い
そのため、電流センサ1によれば、X方向において第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25の設置に高い位置決め精度が要求されない。その結果、製造コストを抑えることができる。
また、X=−4mm付近は、磁束密度が比較的低いため、第2の磁気検出部25は、低感度な大電流検出用に適している。
なお、電流センサ1では、基板33は、Z方向においてZ=4mm付近に配置されている。
また、第2の磁気検出部25は、大電流に対応する磁束密度Bの大きさ(若しくは磁界の強さ)を検出するために用いられる。
第1の磁気検出部23は、例えば、第2の磁気検出部25と同じものを用いる。
第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25は、それぞれ検出信号(電流信号)S23及びS25をそれぞれ第1の増幅器43及び第2の増幅器45に出力する。
このように磁束密度が異なるようにX方向に離した位置に第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25を配置することで、ダイナミックレジンを大きくできる。
第1の増幅器43は、第1の磁気検出部23からの検出信号S23を第1の増幅率A1で増幅した検出信号S43を処理回路47に出力する。
第2の増幅器45は、第2の磁気検出部25からの検出信号S25を第2の増幅率A2で増幅した検出信号S45を処理部47に出力する。
ここで、増幅率A2は、増幅率A1より小さい。このように、磁性板15内のX方向の中央位置(磁束密度が最も高い位置)にある第1の磁気検出部23の検出信号S23の増幅率A1を第2の磁気検出部25の検出信号S25の増幅率A2よりも大きくすることで、ダイナミックレンジをさらに大きくできる。
処理回路47は、測定された電流値として、第1の増幅器43及び第2の増幅器45からの検出信号S43及びS45の一方、あるいは双方を出力する。
電流路4に電流が流れると、その電流路4の回りに磁界が発生し、その磁界の強さに対応する磁束密度Bが生じる。
このとき、磁性板15内には、X方向において図4に示すように変化するY方向の磁束密度が生じる。
そして、シールド15内の磁束密度が高い位置(X=0mm)の磁束密度が第1の磁気検出部23で検出され、その検出信号S23が第1の増幅器43に出力される。
また、シールド15内の磁束密度がX=0mmの位置より低いX=−4mmの磁束密度が第2の磁気検出部25で検出され、その検出信号S25が第2の増幅器45に出力される。
そして、第1の増幅器43において、第1の磁気検出部23からの検出信号S23が第1の増幅率A1で増幅され、増幅後の検出信号S43が処理部47に出力される。
また、第2の増幅器45において、第2の磁気検出部25からの検出信号S25が第2の増幅率A2で増幅され、増幅後の検出信号S45が処理部47に出力される。
一方、電流路4に流れる電流値Iが大電流である場合には、第2の磁気検出部25が、その大電流値に対応した磁界の強さを検出する。
また、電流センサ1によれば、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25が同一の基板33上に設置されるため、相対的な位置精度を確保しやすくなる。
本実施形態の電流センサにフェイルセーフ機能を持たせる場合を説明する。
本実施形態の電流センサ101においても、第1実施形態の電流センサ1と同様に、例えば、図1及び図2に示すように、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25を配置する。
図4に示すように、電流センサ101は、第1実施形態の第1の増幅器43、第2の増幅器45及び処理回路47に代えて、第1の増幅器143、第2の増幅器145及び判定回路147を有している。
第2の増幅器145は、第2の磁気検出部25からの検出信号S25を第2の増幅率A12で増幅した検出信号S145を処理部147に出力する。
ここで、増幅率A12は、増幅率A11より小さい。本実施形態では、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25が正常に動作しているときに、検出信号S43とS45が示す値が略同じなるように、増幅率A11,A12を決定する。
判定回路147は、第1の増幅器143及び第2の増幅器145からの検出信号(電流信号)S23及びS25を比較し、測定された電流値と共に故障の有無を出力する。
電流路4に電流が流れると、その電流路4の回りに磁界が発生し、その磁界の強さに対応する磁束密度Bが生じる。
そして、シールド15内の磁束密度が高い位置(X=0mm)の磁束密度が第1の磁気検出部23で検出され、その検出信号S23が第1の増幅器143に出力される。
また、シールド15内の磁束密度がX=0mmの位置より低いX=−4mmの磁束密度が第2の磁気検出部25で検出され、その検出信号S25が第2の増幅器145に出力される。
また、第2の増幅器145において、第2の磁気検出部25からの検出信号S25が第2の増幅率A2で増幅され、増幅後の検出信号S145が判定回路147に出力される。
一方、判定回路147において、検出信号S143とS145と不一致であると判断された場合には、第1の磁気検出部23及び第2の磁気検出部25うち少なくとも一つに異常があると判断される。
すなわち、当業者は、本考案の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
また、図6Bに示すように、第1の磁気検出部23の中心をY方向において中心線11から磁性板15Aあるいは15B側にずれた位置に設けてもよい。
4…電流路
15…シールド
23…第1の磁気検出部
25…第2の磁気検出部
33…基板
43,143…第1の増幅器
45,145…第2の増幅器
47…処理回路
147…判定回路
Claims (6)
- 電流が流れる方向に沿って延びる平らな表面を持った電流路と、
前記電流路の周囲を囲み、前記表面と対向する領域の少なくとも一部に開口部を有するシールドと、
前記電流路と対面し、且つ、前記電流が流れる方向における前記シールドの中央付近に設けられた第1の磁気検出部と、
前記電流路と対面し、且つ、前記電流が流れる方向において前記シールドの中央からずれた位置に設けられた第2の磁気検出部と
を有する電流センサ。 - 前記第1の磁気検出部の出力を増幅する第1の増幅器と、
前記第2の磁気検出部の出力を、前記第1の増幅器の増幅率より小さい増幅率で増幅する第2の増幅器と
を有する請求項1に記載の電流センサ。 - 電流が流れる方向に沿って延びる平らな表面を持った電流路と、
前記電流路の周囲を囲み、前記表面と対向する領域の少なくとも一部に開口部を有するシールドと、
前記電流路と対面し、且つ、前記電流が流れる方向における前記シールドの中央付近に設けられた第1の磁気検出部と、
前記電流路と対面し、且つ、前記電流が流れる方向において前記磁性板の中央からずれた位置に設けられた第2の磁気検出部と、
前記第1の磁気検出手段の第1の検出信号を増幅する第1の増幅器と、
前記第2の磁気検出手段の第2の検出信号を増幅する第2の増幅器と、
前記第1の増幅器で増幅された前記第1検出信号と前記第2の増幅器で増幅された前記第2の検出信号とに基づいて、前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部の故障の有無を判定する判定回路と
を有し、
正常状態における前記第1の増幅器で増幅された前記第1の検出信号と前記第2の増幅手段で増幅された前記第2の検出信号とが一致し、前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部の少なくとも一方に故障が生じた場合における前記第1の増幅器で増幅された前記第1の検出信号と前記第2の増幅手段で増幅された前記第2の検出信号とが不一致となるように、前記第1の増幅器及び前記第2の増幅器の増幅率が規定されている
電流センサ。 - 前記第1の磁気検出部及び前記第2の磁気検出部は、前記開口部と対面し前記電流が流れる方向に沿った同一基板上に配置されている
請求項1〜3のいずれかに記載の電流センサ。 - 前記第1の磁気検出部と前記第2の磁気検出部とは、前記電流路から略同距離の位置に設けられている請求項1〜4のいずれかに記載の電流センサ。
- 前記電流路は、横断面が長方形であり、厚みより長い幅を有している
請求項1〜5のいずれかに記載の電流センサ。
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JP2019020224A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | 矢崎総業株式会社 | 透磁部材および電流検出装置 |
JP2020085457A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 矢崎総業株式会社 | 電流検出装置 |
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- 2014-04-02 JP JP2014001720U patent/JP3192500U/ja not_active Expired - Fee Related
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