CN108020703B - 电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供电流传感器。两个传感器芯片分别收容有磁电转换元件。所述两个传感器芯片配置于所述间隙。所述两个传感器芯片以所述两个传感器芯片各自的感磁方向与所述聚磁芯的端面的法线方向相同的方式配置。所述端面面对所述间隙面对，所述两个传感器芯片在从所述法线方向观察时配置成相对于通过所述间隙的中心的直线而线对称。

Description

电流传感器

技术领域

本说明书公开具备聚磁芯和磁电转换元件的电流传感器。

背景技术

已知有具备聚磁芯和磁电转换元件的电流传感器。聚磁芯呈将供电流流动的导体包围的环形状。聚磁芯在环的一处被截断而形成有间隙。磁电转换元件内置于传感器芯片，该传感器芯片配置于聚磁芯的间隙。传感器芯片以内部的磁电转换元件的感磁方向朝向面对间隙的聚磁芯的端面的法线方向的方式配置。聚磁芯聚集以在导体中流动的电流为起因而产生的磁通。磁电转换元件计测通过聚磁芯的间隙的磁通。与传感器芯片连接的传感器控制器基于磁电转换元件计测到的磁通的大小来确定在导体中流动的电流。

日本特开2013-13169公开了一种在聚磁芯的间隙配置有相同类型的两个传感器芯片的电流传感器。传感器芯片沿着导体的延伸设置方向并列配置。传感器控制器在相同类型的两个传感器芯片(两个磁电转换元件)的输出差超过了规定的阈值(出错判定阈值)时输出表示在任一个传感器芯片产生了异常的出错信号。

发明内容

在将两个传感器芯片配置于间隙的情况下，两个传感器芯片在从面对间隙的聚磁芯的端面的法线方向观察时配置在相对于端面中心而左右对称(或上下对称)的位置。但是，两个传感器芯片以相同姿势配置。如果聚磁芯的端面的面积足够大，则两个传感器芯片曝露在一样的磁场中，如果两个传感器芯片正常，则它们输出相同的计测结果。

另一方面，由于传感器芯片的制造上或设计上的要求，磁电转换元件有时被收容在从传感器芯片的中心向任一方向偏离的位置。例如，假设在从聚磁芯的端面的法线方向观察以相同姿势配置在相对于端面中心而左右对称的位置的两个传感器芯片时，磁电转换元件在芯片内位于靠右的位置。此时，端面中心的左侧的传感器芯片内的磁电转换元件位于比右侧的传感器芯片内的磁电转换元件更接近端面中心的位置。即，即使将传感器芯片配置在相对于端面中心而对称的位置，两个传感器芯片内的磁电转换元件距端面中心的距离也不同。在聚磁芯的端面的面积大而两个传感器芯片的整体曝露在一样的磁场中的情况下尚可。然而，如果以传感器的小型化为目标而减小聚磁芯的端面的面积，则在间隙间磁场一样的范围变窄。这样的话，两个磁电转换元件距端面中心的距离的稍微的差异就会使各自受到的磁场产生差异，从而两个磁电转换元件的输出(传感器芯片的输出)产生差别。本发明抑制以传感器芯片内的磁电转换元件从芯片中心的偏离为起因的两个传感器芯片的输出差。

作为本案的一方案，包括用于计测在导体中流动的电流的电流传感器。所述电流传感器包括：聚磁芯，具有将所述导体包围的环形状，所述聚磁芯在该环形状的一处具有间隙；及两个传感器芯片，分别收容有磁电转换元件，所述两个传感器芯片配置于所述间隙，所述两个传感器芯片以所述两个传感器芯片各自的感磁方向与所述聚磁芯的端面的法线方向相同的方式配置，所述端面面对所述间隙，且所述两个传感器芯片在从所述法线方向观察时配置成相对于所述间隙的中心而点对称。作为本案的一方案，是用于计测在导体中流动的电流的电流传感器。所述电流传感器包括：聚磁芯，具有将所述导体包围的环形状，所述聚磁芯在该环形状的一处具有间隙；及两个传感器芯片，分别收容有磁电转换元件，所述两个传感器芯片配置于所述间隙，所述两个传感器芯片以所述两个传感器芯片各自的感磁方向与所述聚磁芯的端面的法线方向相同的方式配置，所述端面面对所述间隙，且所述两个传感器芯片在从所述法线方向观察时配置成相对于通过所述间隙的中心的直线而线对称。

例如，假设以传感器芯片的右侧面位于靠近端面中心的位置且左侧面位于远离端面中心的一侧的方式将两个传感器芯片隔着端面中心配置成线对称。并且，假设磁电转换元件在传感器芯片内位于比中心靠近右侧面的位置。这种情况下，根据上述的配置，两个传感器芯片的磁电转换元件都位于比芯片的中心更接近端面中心的位置。两个传感器芯片的磁电转换元件在从端面的法线方向观察时位于与端面中心相隔相等距离的位置。因此，两个磁电转换元件曝露在相等的磁场下，两个磁电转换元件(传感器芯片)的输出差不会变大。

需要说明的是，“两个传感器芯片在从所述法线方向观察时配置成相对于通过所述间隙的中心的直线而线对称”可以如下那样换种说明。即，两个传感器芯片在从端面的法线方向观察时配置成传感器芯片中心的垂直二等分线通过端面中心，且两个传感器芯片的姿势相对于垂直二等分线而成为镜像的关系。

本说明书公开的电流传感器可以还具备传感器控制器。所述传感器控制器可以构成为在两个磁电转换元件的输出差超过了规定的阈值时输出出错信号(表示在至少一方的传感器芯片产生了异常的信号)。根据上述的电流传感器，由于正常时的两个传感器芯片的输出差小，因此能够减小规定的阈值，异常检测的精度升高。

所述两个传感器芯片可以配置成，所述两个传感器芯片中的一方的所述感磁方向朝向与所述两个传感器芯片中的另一方的所述感磁方向相反的方向。这种情况下，两个传感器芯片的输出的正负彼此相反。因而，仅通过将两个传感器芯片的输出单纯相加就能得到两个传感器芯片的输出差(输出值的绝对值之差)。传感器控制器的电路变得简单。

本说明书公开的技术的详情和进一步的改良通过以下的“具体实施方式”进行说明。

附图说明

以下，参照附图对本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的重要性进行说明，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素。

图1是采用了实施例的电流传感器的电动汽车的电力系统的框图。

图2A是电流传感器单元的主视图。

图2B是电流传感器单元的俯视图。

图3A是间隙周边的放大俯视图。

图3B是表示从端面的法线方向观察到的传感器芯片的配置的图。

图4是说明间隙处的磁场与传感器芯片的关系的图。

图5是表示与磁场的强度对应的两个传感器芯片的输出的坐标图。

图6A是间隙周边的放大俯视图。

图6B是表示从端面的法线方向观察到的传感器芯片的配置的图。

图7是表示两个传感器芯片的又一配置例的图(间隙周边的放大俯视图)。

图8是表示两个传感器芯片的又一配置例的图(从端面的法线方向观察到的图)。

具体实施方式

参照附图来说明实施例的电流传感器。首先，说明采用了实施例的电流传感器的电动汽车。图1是电动汽车100的电力系统的框图。电动汽车100利用蓄电池3的电力驱动电动机21而行驶。电力控制器2对蓄电池3的直流电力的电压进行升压之后将其转换成交流，并向电动机21供给。当驾驶者踩踏制动器时，电动机21使用车辆的减速能进行发电。通过发电而得到的交流电力由电力控制器2转换成直流而且降压，并使用于蓄电池3的充电。蓄电池3具备电流传感器13。

电力控制器2具备一组电压转换器10a、10b、变换器20及两个电容器(滤波电容器14及平滑电容器15)。一组电压转换器10a、10b在低电压端17与高电压端18之间并联连接。

电压转换器10a、10b具有将向低电压端17施加的蓄电池3的电压升压并从高电压端18输出的升压功能和将向高电压端18施加的来自变换器20的电力的电压降压并向低电压端17输出的降压功能。即，电压转换器10a、10b是双向DC-DC转换器。来自变换器20的电力是指变换器20将电动机21发电得到的交流电力变换成直流电力后的电力。

第一电压转换器10a由两个晶体管5a、6a、两个二极管7a、8a、电抗器4a及电流传感器12a构成。两个晶体管5a、6a串联连接。两个晶体管5a、6a的串联连接被连接于高电压端18的正极18a与负极18b之间。两个二极管7a、8a分别与各个晶体管5a、6a反并联地连接。电抗器4a的一端连接于两个晶体管5a、6a的串联连接的中点。电抗器4a的另一端连接于低电压端17的正极17a。在低电压端17的正极17a与负极17b之间连接有滤波电容器14。低电压端17的负极17b与高电压端18的负极18b直接连接。晶体管5a和二极管8a主要参与降压动作，晶体管6a和二极管7a主要参与升压动作。由于图1的电压转换器10a的电路结构和动作广为人知，因此省略详细的说明。电流传感器12a计测在电抗器4a中流动的电流。

第二电压转换器10b由两个晶体管5b、6b、两个二极管7b、8b、电抗器4b及电流传感器12b构成。第二电压转换器10b的结构和功能与第一电压转换器10a相同，因此省略说明。电力控制器2将相同类型的一组电压转换器10a、10b并联连接来实现负载的分散。

在高电压端18的正极18a与负极18b之间连接有平滑电容器15。平滑电容器15抑制在一组电压转换器10a、10b与变换器20之间流动的电流的脉动。

变换器20将由电压转换器10a、10b升压后的蓄电池3的直流电力变换成三相交流电力并向电动机21供给。而且，变换器20将电动机21发电得到的三相交流电力变换成直流电力并向电压转换器10a、10b供给。关于变换器20的具体的电路结构，省略图示和说明。在变换器20的三相交流输出线分别设置有电流传感器19a-19c。

电压转换器10a、10b和变换器20由控制器9控制。控制器9基于蓄电池3的电流传感器13及电压转换器10a、10b具备的电流传感器12a、12b的计测值来驱动电压转换器10a、10b的晶体管5a、5b、6a、6b。而且，控制器9基于在变换器20的三相交流输出线分别设置的电流传感器19a-19c的计测值来控制变换器20。

电力控制器2具备合计五个电流传感器12a、12b、19a-19c。电力控制器2具备对电流传感器12a、12b、19a-19c的故障进行检测的故障检测功能。接下来，对故障检测功能进行说明。三相交流的U相、V相、W相的电流的合计始终为零，因此在三相交流的各输出线设置的三个电流传感器19a-19c的计测值的合计不为零的情况下，能够检测到电流传感器19a-19c中的任一个发生了故障。另一方面，在蓄电池3与电力控制器2之间连接有未图示的其他的负载装置，因此蓄电池3的电流传感器13的计测值不会成为一组电压转换器10a、10b的电流传感器12a、12b的计测值的合计。电流传感器12a、12b分别具备不同的故障检测功能。关于电流传感器12a、12b的故障检测功能将在后文叙述。

五个电流传感器12a、12b、19a-19c汇总成一个传感器单元。参照图2A和图2B对电流传感器单元30进行说明。图2A是电流传感器单元30的主视图，图2B是电流传感器单元30的俯视图。标号40表示将电压转换器10a的电抗器4a与两个晶体管5a、6a的串联连接进行相连的汇流条40。“汇流条”是指将大电流以低损失传递的导体，具体而言是铜的细长金属板。标号41表示将电压转换器10b的电抗器4b与两个晶体管5b、6b的串联连接进行相连的汇流条41。标号42a-42c表示变换器20的三相交流输出线的汇流条。

图2A、图2B所示的X0Y0Z0坐标系表示世界坐标系。世界坐标系的X0轴与汇流条40、41、42a-42c的延伸设置方向一致。虽然之后会定义各传感器芯片固有的本地正交坐标系，但请留意，在以后的图中，世界坐标系(X0Y0Z0坐标系)相对于汇流条40、41、42a-42c及后述的聚磁芯35、36、37a-37c的相对方向始终相同。换言之，本说明书中的世界坐标系是固定于聚磁芯的坐标系。

电流传感器单元30由将各汇流条包围的环状的聚磁芯35、36、37a-37c、配置于聚磁芯的间隙的传感器芯片32a、32b、33a、33b、34a-34c、传感器控制器31及将它们密封的树脂模制件构成。各汇流条也贯穿树脂模制件。在图2A及图2B中，省略了树脂模制件的图示。而且，在图2B中，除了树脂模制件之外，还省略了传感器控制器31的图示。聚磁芯35、36、37a-37c、传感器芯片32a、32b、33a、33b、34a-34c及传感器控制器31由树脂模制件固定相对于汇流条的相对位置。

聚磁芯35呈环形状，该环以包围汇流条40的方式配置。聚磁芯35的环在其一处被截断。将因截断而产生的空间称为间隙。在聚磁芯35的间隙配置有两个传感器芯片32a、32b。聚磁芯36也呈一处被截断的环形状，该环以包围汇流条41的方式配置。在聚磁芯36的间隙也配置有两个传感器芯片33a、33b。聚磁芯37a以包围汇流条42a的方式配置，在聚磁芯37a的间隙配置有一个传感器芯片34a。聚磁芯37b以包围汇流条42b的方式配置，在聚磁芯37b的间隙配置有一个传感器芯片34b。聚磁芯37c以包围汇流条42c的方式配置，在聚磁芯37c的间隙配置有一个传感器芯片34c。由于在聚磁芯35、36的间隙沿着汇流条延伸设置方向而配置有两个传感器芯片，因此聚磁芯35、36与其他的聚磁芯37a-37c相比X0轴方向的宽度大。世界坐标系的Y0轴的方向相当于聚磁芯35(及其他的聚磁芯)的面对间隙的端面351、352的法线方向。

在各传感器芯片收容有磁电转换元件。磁电转换元件具体而言是根据检测到的磁场的大小而电动势变化的霍尔元件。聚磁芯聚集以在汇流条中流动的电流为起因而产生的磁场。产生的磁场的大小与在汇流条中流动的电流成比例。在聚磁芯的间隙配置的传感器芯片的磁电转换元件计测通过聚磁芯的间隙的磁场(磁通)。传感器芯片32a、32b、33a、33b、34a-34c连接于传感器控制器31。传感器控制器31根据各个传感器芯片(磁电转换元件)计测到的磁场(磁通)的大小来确定在各个汇流条中流动的电流的大小，并将确定出的结果向控制器9输出。聚磁芯35、传感器芯片32a、32b及传感器控制器31相当于图1的电流传感器12a。聚磁芯36、传感器芯片33a、33b及传感器控制器31相当于图1的电流传感器12b。聚磁芯37a、传感器芯片34a及传感器控制器31相当于图1的电流传感器19a。聚磁芯37b、传感器芯片34b及传感器控制器31相当于图1的电流传感器19b。聚磁芯37c、传感器芯片34c及传感器控制器31相当于图1的电流传感器19c。

传感器芯片32a、32b、33a、33b、34a-34c构成为根据内部的磁电转换元件检测到的磁场的大小而输出电流变化。磁电转换元件能够感知的磁场的方向是确定的，该方向称为感磁方向。感磁方向存在正负，其正方向是指相对于通过传感器芯片(磁电转换元件)的磁通而传感器输出成为正值的方向。换言之，传感器芯片32a、32b、33a、33b、34a-34c当接受到与感磁方向相同的方向的磁场时输出正值的电流，当接受到与感磁方向相反的方向的磁场时输出负值的电流。

对电流传感器的故障检测功能进行说明。如前所述，三相交流输出的合计始终为零。传感器控制器31在传感器芯片34a-34c的计测值的合计的绝对值超过了规定的阈值的情况下，向控制器9输出表示在传感器芯片34a-34c中的任一个产生了异常的信号(出错信号)。

由聚磁芯35、传感器芯片32a、32b和传感器控制器31构成的电流传感器及由聚磁芯36、传感器芯片33a、33b和传感器控制器31构成的电流传感器具备其他的故障检测功能。对于由聚磁芯35、传感器芯片32a、32b和传感器控制器31构成的电流传感器的故障检测功能进行说明。需要说明的是，以下的说明也适用于由聚磁芯36、传感器芯片33a、33b和传感器控制器31构成的电流传感器。

传感器芯片32a、32b为相同类型(相同形状)，均配置于聚磁芯35的间隙。如果传感器芯片32a、32b正常，则两传感器芯片的输出相等。如果传感器芯片32a、32b的输出存在规定值以上的差别，则可知传感器芯片32a、32b中的任一个发生了故障。传感器控制器31在配置于聚磁芯35的间隙的两个传感器芯片32a、32b的输出差(输出的绝对值之差)超过了规定的阈值时输出出错信号(表示发生了异常的信号)。规定的阈值基于两个传感器芯片32a、32b正常动作时的输出差的容许值来设定。

配置于聚磁芯35的间隙的两个传感器芯片32a、32b的输出差在正常时越接近零越好。因此，两个传感器芯片32a、32b以接受相同大小的磁场的施加的方式配置于聚磁芯35的间隙。具体而言，在从聚磁芯35的面对间隙的端面351、352的法线方向观察时，两个传感器芯片32a、32b在通过间隙中心的直线的两侧各配置一个，并且配置在与间隙中心相隔相等距离的位置。关于这一点，将参照图3A及图3B、图4在后文中详细说明。需要说明的是，从法线方向观察时的间隙中心换言之是端面中心。以下，有时将“从端面的法线方向观察时的间隙中心”简记为“端面中心”。

由于制造上的或设计上的情况，各传感器芯片内的磁电转换元件有可能被放置在从芯片中心向规定的方向偏离的位置。在将两个传感器芯片以相同姿势排列在间隙内的情况下，从端面的法线方向观察，一方的传感器芯片内的磁电转换元件会比芯片中心接近间隙中心，另一方的传感器芯片内的磁电转换元件会比芯片中心远离间隙中心。即，即使在从法线方向观察时将两个传感器芯片配置在相对于间隙中心而对称的位置，两个传感器芯片内的磁电转换元件距端面中心的距离也有可能不同。如果两个传感器芯片内的磁电转换元件距间隙中心的距离不同，则两个磁电转换元件(传感器芯片)的输出的绝对值不同。在基于两个传感器芯片32a、32b的输出差的故障检测功能中，判定故障的阈值优选较小。两个传感器芯片32a、32b被努力配置成，即使传感器芯片内的磁电转换元件的位置从传感器芯片的中心发生了偏离，两个传感器芯片的输出差也不会变大。以下，对于传感器芯片32a、32b在间隙内的配置进行说明。

图3A是聚磁芯35的间隙周边的放大俯视图，图3B是从面对间隙的聚磁芯35的端面351的法线方向观察到的传感器芯片32a、32b的配置图。端面351的法线方向相当于世界坐标系的Y0轴的方向。在传感器芯片32a内置有磁电转换元件52a，在传感器芯片32b内置有磁电转换元件52b。磁电转换元件52a、52b是霍尔元件，能够检测贯穿元件的特定方向的磁场(磁通)。如前所述，元件所检测的磁场(磁通)的方向称为感磁方向。

在此，对各传感器芯片固有的本地正交坐标系进行定义。本地正交坐标系为了确定各传感器芯片相对于聚磁芯35(世界坐标系)的姿势而导入。本地正交坐标系的原点设定为传感器芯片的中心。本地正交坐标系的X轴与内置的磁电转换元件的感磁方向一致。本地正交坐标系的X轴的正方向是相对于该方向的磁场(磁通)的增加而传感器芯片的输出增加的方向。换言之，X轴的正方向取为磁场(磁通)的强度与传感器芯片的输出具有正相关的方向。本地正交坐标系的Y轴是与感磁方向(即X轴)正交的方向，与传感器芯片的特定的方向一致。Z轴取为与X轴和Y轴正交的方向。如图3A及图3B所示，通过Xa、Ya、Za表示传感器芯片32a的本地正交坐标系，通过Xb、Yb、Zb表示传感器芯片32b的本地正交坐标系。

传感器芯片32a、32b是相同类型的芯片，内部的磁电转换元件52a、52b的位置从传感器芯片的中心向相同方向偏离。磁电转换元件52a、52b的实际的位置从本地正交坐标系的原点向Y轴(Ya轴、Yb轴)的正方向偏离了dY。

两个传感器芯片32a、32b以芯片内的中心(即，本地正交坐标系的原点)位于聚磁芯35的面对间隙的一对端面351、352的中间点的方式配置。如图3A所示，磁电转换元件的中心(即，本地正交坐标系的原点)与端面351、352中的任一个都相隔距离W。

另外，在从聚磁芯35的面对间隙的端面351、352的法线方向(图中的Y0方向)观察时，两个传感器芯片32a、32b在通过间隙中心CP(端面中心)且与汇流条40正交的直线(中心线CL)的两侧各配置一个。此外，在从端面351、352的法线方向观察时，两个传感器芯片32a、32b配置在与间隙中心CP相隔相等距离的位置。即，在图3A及图3B中，间隙中心CP和传感器芯片32a的本地正交坐标系的原点之间的距离L1与间隙中心CP和传感器芯片32b的本地正交坐标系的原点之间的距离L1相等。并且，传感器芯片32a、32b以各自的本地正交坐标系的Y轴(Ya轴、Yb轴)相互朝向相反方向的方式配置。如图3A及图3B所示，传感器芯片32a的本地正交坐标系的Ya轴与传感器芯片32b的本地正交坐标系的Yb轴相互朝向相反方向。

通过上述的配置，在传感器芯片32a、32b的任一个中，磁电转换元件52a、52b都位于与间隙中心CP相隔距离L1+dY的位置。图3B的配置换言之是以下配置。两个传感器芯片32a、32b配置成，包含它们的姿势在内，相对于在从端面的法线方向观察时通过间隙中心CP(端面中心)的直线(中心线CL)而线对称。中心线CL相当于两个传感器芯片32a、32b的中心(本地坐标系的原点)的垂直二等分线。因此，两个传感器芯片32a、32b的配置可以进一步如以下那样换种说法。两个传感器芯片32a、32b配置成，在从端面的法线方向观察时，它们的中心的垂直二等分线通过间隙中心CP(端面中心)，并且，包含它们的姿势在内，相对于垂直二等分线成为镜像的关系。

图4示出表示间隙处的磁电转换元件与磁场的关系的示意图。箭头线H表示磁场(磁场H)。磁场H在间隙中心CP的上下(图中的上下)是对称的。磁场H在间隙中心CP的附近是平行且一样的，但是随着从间隙中心CP远离而弯曲。传感器芯片32a、32b都是磁电转换元件位于从传感器芯片的中心(本地正交坐标系的原点Oa、Ob)向本地正交坐标系的Ya、Yb方向偏离了dY的部位Pa1、Pb1。本地正交坐标系的Ya轴与Yb轴相互朝向相反方向，因此在任一传感器芯片32a、32b中，磁电转换元件52a、52b距间隙中心CP的距离都成为L1+dY，与磁场H的相对关系是相同的。因此，即使传感器芯片内的磁电转换元件的位置从芯片中心偏离，两个传感器芯片32a、32b的输出差也不会变大。

参照图3B，说明内置于两个传感器芯片32a、32b的磁电转换元件52a、52b的Z0方向的关系。假设磁电转换元件的本地正交坐标系的Z方向的位置从芯片中心偏离了dZ。需要说明的是，芯片中心(本地正交坐标系的原点)是与汇流条40相隔距离T1的位置。任一磁电转换元件52a、52b都与从端面的法线方向观察时的间隙中心CP(端面中心)相隔dZ，距汇流条40的距离为T1+dZ且相等。而且，磁电转换元件52a、52b相对于间隙中心CP的Z0方向的距离都为dZ且相等。因此，在与两个磁电转换元件52a、52b的排列方向交叉的方向(世界坐标系的Z0方向)上，即使两个传感器芯片32a、32b的本地正交坐标系的轴(Za轴和Zb轴)朝向相同方向，两个传感器芯片32a、32b的输出差也不会变大。

另外，两个传感器芯片32a、32b以表示磁电转换元件52a、52b的感磁方向的X轴相互朝向相反方向的方式配置。该特征带来如下的优点。图5示出横轴取为磁场的强度且纵轴取为传感器芯片输出的坐标图。如前所述，如果磁场的方向与感磁方向(本地正交坐标系的X轴正方向)相同，则传感器芯片32a、32b的输出成为正值的输出。而且，如果磁场的方向与感磁方向(本地正交坐标系的X轴正方向)相反，则传感器芯片32a、32b的输出成为负值。这样的话，本地正交坐标系的X轴相互朝向反方向的传感器芯片32a、32b的输出成为如图5那样在原点处交叉的坐标图。需要说明的是，坐标图Ga是传感器芯片32a的输出坐标图，坐标图Gb是传感器芯片32b的输出坐标图。从图5可知，仅通过利用加法运算器将传感器芯片32a与传感器芯片32b的输出单纯相加，就能得到两个传感器芯片32a、32b的输出差(输出的绝对值之差)。由此，在两个传感器芯片32a、32b的输出差超过了规定的阈值时输出出错信号的传感器控制器31的电路结构变得简单。

若对由传感器芯片32a、32b、聚磁芯35及传感器控制器31构成的电流传感器的特征进行汇总，则如下所述。聚磁芯35呈一处被截断而形成有间隙的环形状。该环将汇流条(供计测对象的电流流动的导体)包围。传感器芯片32a、32b为相同类型(相同形状)，且配置于聚磁芯35的间隙。传感器芯片32a收容有磁电转换元件52a，传感器芯片32b收容有磁电转换元件52b。在从聚磁芯35的面对间隙的一对端面351、352的法线方向观察时，两个传感器芯片32a、32b在通过间隙中心CP(端面中心)且与汇流条40正交的直线(中心线CL)的两侧各配置一个。在从法线方向观察时，两个传感器芯片32a、32b配置在与间隙中心CP相隔相等距离的位置。对于各个传感器芯片32a、32b，定义出在其中心设定原点，X轴朝向内置的磁电转换元件52a、52b的感磁方向，Y轴和Z轴分别与感磁方向正交的本地正交坐标系。此时，两个传感器芯片32a、32b以各自的本地正交坐标系的X轴朝向端面351的法线方向，Y轴与两个传感器芯片32a、32b的排列方向平行地延伸且相互朝向相反方向的方式配置。换言之，两个传感器芯片32a、32b配置成，相对于磁通而输出正值的感磁方向在聚磁芯的端面的法线方向上相互朝向相反方向，且包含姿势在内，相对于在从法线方向观察时通过间隙中心CP(端面中心)的直线(中心线CL)而线对称。

传感器控制器31在两个传感器芯片32a、32b(磁电转换元件52a、52b)的输出差(输出的绝对值之差)超过了规定的阈值时输出出错信号。需要说明的是，传感器控制器31基于两个传感器芯片32a、32b的至少一方的输出来计算在汇流条40中流动的电流值并将其输出。

两个传感器芯片32a、32b以各自的本地正交坐标系的X轴相互朝向相反方向的方式配置。通过该配置，传感器控制器31能够以简单的电路结构得到两个传感器芯片32a、32b的输出差(输出的绝对值之差)。

图2所示的传感器芯片33a、33b的配置也与传感器芯片32a、32b的配置相同，能够得到同样的优点。

参照图6A及图6B来说明两个传感器芯片32a、32b的其他的配置例。图6A和图6B分别对应于图3A和图3B。在图3A及图3B中，传感器芯片32a、32b的本地正交坐标系的X轴(Xa轴和Xb轴)相互朝向相反方向。在图6A及图6B的变形例中，传感器芯片32a、32b的本地正交坐标系的X轴(Xa轴和Xb轴)朝向相同方向。取代于此，本地坐标系的Z轴(Za轴和Zb轴)相互朝向相反方向。需要说明的是，在两个传感器芯片32a、32b的排列方向上延伸的本地正交坐标系的Y轴(Ya轴和Yb轴)与图3A及图3B的情况同样，相互朝向相反方向。根据图6A及图6B的配置，在传感器芯片内的磁电转换元件52a、52b的位置从芯片中心(本地正交坐标系的原点)向本地正交坐标系的Y轴方向偏离了dY的情况下，任一传感器芯片32a、32b的磁电转换元件52a、52b也都位于与从端面的法线方向观察时的间隙中心CP(端面中心)相隔相等距离(L1+dY)的位置。这种情况下，两个传感器芯片32a、32b的输出差也不会变大。

在图6B的配置中，两个传感器芯片32a、32b位于相对于中心线CL而线对称的位置，但本地坐标系的Z轴和Y轴均朝向相反方向，姿势不是镜像的关系。两个传感器芯片32a、32b相对于从端面的法线方向观察时的间隙中心CP(端面中心)而配置成点对称。在此“点对称”也包括传感器芯片的姿势。两个传感器芯片包含它们的姿势在内相对于间隙中心CP而点对称是指，除了两个传感器芯片的位置相对于间隙中心CP而处于点对称的位置之外，如果使一方的传感器芯片绕其中心旋转180度并与另一方的传感器芯片重叠，则两者的轮廓一致。

在图6A及图6B的配置中，本地正交坐标系的Z轴(Za轴和Zb轴)相互朝向相反方向。如果传感器芯片32a、32b的中心(芯片中心)在从端面的法线方向观察时相对于间隙中心CP位于点对称的位置，则即使磁电转换元件的位置从芯片中心偏离，两个传感器芯片的输出差也不会变大。如图6B所示，即使传感器芯片32a、32b的磁电转换元件52a、52b的位置从芯片中心向本地正交坐标系的Z轴正方向偏离dZ，各个磁电转换元件52a、52b距间隙中心CP的距离也相等。因此，磁场相对于各个磁电转换元件52a、52b的相对关系也相等，各个传感器芯片32a、32b的输出差不会变大。该优点只要是传感器芯片32a、32b在从端面351的法线方向观察时相对于间隙中心CP配置成点对称就能得到。

参照图7、图8来说明两个传感器芯片32a、32b的又一配置例。在图7、图8的配置例中，在从聚磁芯135的端面351、352的法线方向(世界坐标系的Y0方向)观察时，两个传感器芯片32a、32b在通过间隙中心CP且与汇流条40平行的直线(中心线CL2)的两侧各配置一个。

两个传感器芯片32a、32b以位于聚磁芯135的面对间隙的一对端面351、352的中间的方式配置。如图7所示，两个传感器芯片32a、32b配置在与端面351、352的任一个都相隔距离W的位置。而且，两个传感器芯片32a、32b配置在从端面351的法线方向观察时与间隙中心CP(端面中心)相隔相等距离(距离L2)的位置。并且，对于各个传感器芯片32a、32b，以在其中心设定原点，X轴朝向内部的磁电转换元件52a、52b的感磁方向，Y轴和Z轴分别朝向与感磁方向正交的方向的方式定义本地正交坐标系。此时，两个传感器芯片32a、32b配置成，各自的本地正交坐标系的X轴朝向法线方向，并且，Y轴与两个传感器芯片32a、32b的排列方向平行地延伸且相互朝向反方向。在图7、图8的例子中，磁电转换元件52a、52b在芯片内的位置从芯片中心向本地正交坐标系的Y轴正方向偏离了dY。如图7、图8所示，这种情况下，传感器芯片32a、32b中的磁电转换元件52a、52b都位于距间隙中心CP为距离L2+dY的位置。由于磁电转换元件52a、52b位于与间隙中心CP相隔相等距离处，因此两个传感器芯片32a、32b的输出差不会变大。

图8的配置也是，两个传感器芯片32a、32b相对于从面对间隙的端面的法线方向观察时的间隙中心CP(端面中心)，包含它们的姿势在内而配置成点对称。

对与实施例中说明的技术相关的注意点进行叙述。图3A及图3B的配置的特征与图8的配置的特征可以合在一起而如下表述。两个传感器芯片优选在从聚磁芯的面对间隙的端面的法线方向观察时在通过间隙中心CP且与汇流条(导体)正交的直线CL或者通过间隙中心CP且与汇流条(导体)平行的直线CL2的两侧各配置一个。在从聚磁芯的面对间隙的端面的法线方向观察时，间隙中心CP是指端面的轮廓的中心(端面中心)。在聚磁芯的面对间隙的端面的轮廓为圆形的情况下，从端面的法线方向观察时，只要通过间隙中心即可，无论是什么方向的直线，只要两个传感器芯片在该直线的两侧各配置一个即可。

隔着间隙的一对端面的各自的形状只要是在从法线方向观察时上下左右对称的形状即可。隔着间隙的一对端面可以不是相同形状，但只要任一端面都是相对于端面中心而上下左右对称的形状即可。

实施例的任一配置例都是，在从聚磁芯的端面的法线方向观察时，两个传感器芯片以间隙中心位于将两个传感器芯片的传感器中心连结的线段的中点的方式配置。图3A及图3B和图6A及图6B的配置例换言之是，两个传感器芯片以它们的中心在从聚磁芯的端面的法线方向观察时位于通过间隙中心且与汇流条40的延伸设置方向平行的直线上的方式配置。图7、图8的配置例换言之是，两个传感器芯片以它们的中心在从聚磁芯的端面的法线方向观察时位于通过间隙中心且与汇流条40正交的直线上的方式配置。

聚磁芯的端面的法线方向上的两个传感器芯片的位置优选为一对端面的中间点，但并不局限于中间点。

两个传感器芯片32a、32b的三种配置例及其优点也适用于图2A及图2B所示的传感器芯片33a、33b和聚磁芯36。

在上述的实施例中，磁电转换元件在传感器芯片内收容于从芯片中心偏离的位置。如果磁电转换元件在传感器芯片内配置于芯片中心，则能够认为可以将两个传感器芯片以相同姿势配置于间隙。然而，即使磁电转换元件在芯片内的设计上的位置为芯片中心，也优选将两个传感器芯片配置成线对称或点对称。即使磁电转换元件在芯片内的设计上的位置为芯片中心，由于制造装置或制造工序的固有的特性，磁电转换元件在芯片内的位置也有可能从设计位置偏离。制造装置或制造工序的固有的特性会对制造的全部的传感器芯片相等地产生影响，因此在多个传感器芯片中，磁电转换元件在芯片内的实际的位置从芯片中心向相同方向偏离。即，成为与上述的实施例相同的状况。即使磁电转换元件在传感器芯片内的设计上的位置为芯片中心，本说明书公开的技术也是有效的。

实施例中的由聚磁芯35、传感器芯片32a、32b构成的电流传感器相当于权利要求的电流传感器的一例。实施例的传感器控制器31相当于权利要求的传感器控制器的一例。

以上，虽然详细地说明了本发明的具体例，但它们只不过是例示，不对权利要求书进行限定。权利要求书记载的技术中包括对以上例示的具体例进行了各种变形、变更后的技术。本说明书或附图中说明的技术要素以单独或各种组合的方式发挥技术上的有用性，不限定于申请时权利要求记载的组合。而且，本说明书或附图中例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中一个目的自身就具有技术上的有用性。

Claims (4)

1.一种电流传感器，用于计测在导体中流动的电流，其特征在于，包括：

聚磁芯，具有将所述导体包围的环形状，所述聚磁芯在该环形状的一处具有间隙；及

相同类型的两个传感器芯片，分别收容有磁电转换元件，所述两个传感器芯片配置于所述间隙，所述磁电转换元件配置为从所述聚磁芯的端面的法线方向观察时从所述传感器芯片的中心偏离，所述两个传感器芯片以所述两个传感器芯片各自的感磁方向与所述聚磁芯的端面的法线方向相同的方式配置，所述端面面对所述间隙，并且，所述两个传感器芯片包括所述磁电转换元件在内在从所述法线方向观察时配置成相对于所述间隙的中心而点对称。

2.一种电流传感器，用于计测在导体中流动的电流，其特征在于，包括：

聚磁芯，具有将所述导体包围的环形状，所述聚磁芯在该环形状的一处具有间隙；及

相同类型的两个传感器芯片，分别收容有磁电转换元件，所述两个传感器芯片配置于所述间隙，所述磁电转换元件配置为从所述聚磁芯的端面的法线方向观察时从所述传感器芯片的中心偏离，所述两个传感器芯片以所述两个传感器芯片各自的感磁方向与所述聚磁芯的端面的法线方向相同的方式配置，所述端面面对所述间隙，并且，所述两个传感器芯片包括所述磁电转换元件在内在从所述法线方向观察时配置成相对于通过所述间隙的中心的直线而线对称。

3.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，

还包括传感器控制器，

所述传感器控制器构成为在两个所述磁电转换元件的输出差超过了规定的阈值时输出出错信号。

4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于，

所述两个传感器芯片配置成，所述两个传感器芯片中的一方的所述感磁方向朝向与所述两个传感器芯片中的另一方的所述感磁方向相反的方向。

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