JP2003510612A - 少なくとも２つのホールセンサから成る磁界感知可能な差分センサを備えた電流を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による電流を測定するための装置は、差分センサと特別に成形された導体薄板とから成る。差分センサは、基板上に、有利にはチップ上に組み込まれた少なくとも２つのホールセンサから成っており、これらのホールセンサは、例えば互いに１〜３ｍｍの間隔を置いて配置されている。ホールセンサは、これら２つの個々のホール電圧の差分が形成されて測定されるように、接続されている。これらのホールセンサの導体薄板における特別な配置は、逆向きに案内された磁界がホールセンサを貫流するように、選択されている。差分センサは、導体薄板上で長手方向に、主電流方向に対して平行に配置される、つまり両ホールセンサが、有利には想定された中央線上に長手方向に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の特徴部に記載された電流測定のための装置に関する。

【０００２】 ホールセンサを用いた電流を測定するための装置は、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第１９８２１４９２号明細書に記載されている。この特許明細書において
は、導体薄板から打抜かれた導体を貫流する電流を非接触式に測定するためのホ
ールセンサユニットが記載されおり、このホールセンサユニットは、少なくとも
１つのホールセンサと１つの導体とを有しており、この導体は、部分的に様々な
構成を備えた複数の導体区分を有している。この場合、これらの導体区分は、ホ
ールセンサを少なくとも３つの側面でＵ字形に取り囲んでおり、これにより、個
々の導体区分の磁界が、ホールセンサの箇所で増大して重畳する。この明細書か
らも、特別に形成された打抜き薄板と共に使用される差分センサは既に公知であ
る。しかし、上述の明細書において差分センサのために使用されている導体薄板
には、全ての導体区分に等しい電流が貫流されるわけではないという欠点がある
。さらに、主電流方向に対して横方向に並ぶ差分センサの配置は、電流を案内す
る別の導体が導体薄板の脇で平行に配置されていると、差分センサを形成する２
つのホールセンサがそれぞれ異なる磁界を測定してしまうという欠点を有する。
それゆえ、差分センサを備えた上記の構成は、電流を案内する複数の平行な枝部
を備えた打抜きグリッドで使用するためには適していない。

【０００３】 本発明の出発点を成す装置、すなわち誘導性の電流の測定のための装置であっ
て、少なくとも１つの差分センサ（１）が設けられていて、この差分センサ（１
）がそれぞれ、基板（４）上に組込まれた少なくとも２つのホールセンサ（３）
から成っており、さらに特別に成形された少なくとも１つの導体薄板（２）が設
けられていて、この導体薄板（２）の切欠き（６）にそれぞれ、両ホールセンサ
（３）が、導体ブリッジ片（５）の両側に位置するように配置されている形式の
ものは、米国特許５０４１７８０号明細書により公知である。

【０００４】 上述の公知の装置と本発明による装置との間の相違は、差分センサと、この差
分センサのために特別に形成されかつ付加的に電流案内スリットが設けられてい
る導体プレートとが組合せられていること、並びに主電流方向に差分センサが配
置されていることによる。特に差分センサを主電流方向に位置調整すること、有
利には導体薄板の想定された中央線上に両ホールセンサを位置調整することによ
って、平行に並ぶ隣りの導体の、両ホールセンサの箇所における磁界に差分が生
じることはなく、したがって、ホールセンサが差分センサとして接続されている
ために差分は測定されない。

【０００５】 さらに、米国特許４８９４６１０号明細書により、誘導性の電流を測定するた
めの装置であって、実施例でＳ字形の電流路が形成されており、この電流路が電
流センサの周りを取り囲むように流れており、電流センサが、長手方向の想定さ
れた線上で主電流方向に対して平行に配置されている形式のものが公知である。
電流センサとしては、誘導コイルが用いられている。導体路は、二層に互いに上
下に重ね合わせられている。

【０００６】 この米国特許第４８９４６１０号明細書と、本発明との間の相違は、ホールセ
ンサを使用すること、そのホールセンサを一重の特別に成形された導体に配置す
ること、付加的にＳ字形の電流路の押込み成形体を保護する電流案内スリットを
設けることによる。

【０００７】 本発明の課題は、ホールセンサを用いて誘導性の電流を測定するための装置を
改善することである。

【０００８】 本発明による電流を測定するための装置は、差分センサと特別に成形された導
体薄板とから成っている。この差分センサは、基板上、有利にはチップ上に組込
まれた少なくとも２つのホールセンサから成っている。これらのホールセンサは
、例えば互いに１〜３ｍｍの間隔を置いて配置されている。ホールセンサは、両
方の個々のホール電圧の差が形成されかつ測定されるように、接続されている。
導体薄板上でのホールセンサの特別な配置は、逆向きに方向付けされた磁界がホ
ールセンサを貫通するように選択されている。差分センサは、導体薄板上で長手
方向に主電流方向に対して平行に配置される、つまり両ホールセンサが、有利に
は想定された線、有利には中央線上に導体薄板の長手方向に配置される。

【０００９】 本発明により、主に次のような利点が得られる。

【００１０】 ホールセンサは磁界を方向に依存して測定するので、つまり互いに反対の方向
に磁界が向けられるとホール電圧の極性が変化するので、本発明において差分セ
ンサを特別に構成された導体薄板と組み合わせることによって、ほぼ同じ大きさ
で互いに逆向きの符号を有する２つのホール電圧の差分を測定する装置が得られ
る。これにより、差分センサの箇所では差分のない電圧成分、例えば地磁気の磁
界又はホールセンサのオフセット成分は、測定されない。さらに、使用可能な測
定信号は２倍に増幅される。

【００１１】 差分センサの導体薄板に対してほぼ平行に配置されている電流を案内する近傍
の導体の漂浮磁界は、導体薄板の長手方向の中央線上では、磁界の差分成分を有
していない、つまり、差分センサが主電流方向に沿って配置されている場合には
、差分成分が検出されない。

【００１２】 したがって、本発明の特に有利な実施例は、電流を案内する平行な複数の枝部
を備えた打抜きグリッドから形成されている。この打抜きグリッドの各枝部には
、差分センサが、本発明の構成に基づき装着されている。そのような打抜きグリ
ッドは、特に自動車のバッテリ導出装置（Batterieableitung）若しくは電流分
配装置（Stromverteiler）に適している。差分センサは、電流値のポテンシャル
フリーな測定を可能にし、ひいては電流監視のために、自動車バッテリから導出
されている各回路内で使用することができる。

【００１３】 本発明により、電流案内スリットを備えた導体薄板が構成されている。電流案
内スリットにより、導体薄板での所望の電流案内が得られ、これにより、導体を
通って貫流する電流の大部分は、センサの近傍を流過して、測定信号を向上させ
るために寄与する。

【００１４】 次に、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

【００１５】 図１に本発明の実施例を説明するための部分的な３次元的な分解図を概略的に
示す。差分センサ１は、有利には打抜き薄板から打抜かれた電気的導体２と共に
組み立てられている。差分センサ１は、自体公知の形式で２つのホールセンサ３
から形成されており、これらのホールセンサ３は、基板４又はチップ４上に配置
されていて接続されている。差分センサ１は、有利には一体に形成されていて、
商用的に様々な構成のものが入手可能である。大抵の場合は、基板上にさらに評
価ユニットも組込まれているので、測定信号ΔＵ_Ｈを、センサから直接的にデジ
タル形式で読みとることができる。２つのホールプレートは、例えば互いに１〜
１０ｍｍの間隔を置いて装着されている。ホールプレートの間隔は、電流ブリッ
ジ片５の寸法に応じて調整されており、この電流ブリッジ片５の寸法はやはり、
導体２に導かれるべき所定の電流に応じて調整されている。導体２は、スリット
状の縦長の長方形の切欠き６を有しており、この切欠き６に、ホールセンサ３を
備えた差分センサが嵌込まれる。切欠き６の寸法は、例えば電流ブリッジ片５の
寸法と同じ大きさである。切欠き６は、導体２における全電流Ｉを、差分センサ
１の２つのホール素子３を取り囲むＳ字形の電流路上で導く。これにより、導体
２で案内される全電流Ｉが、各ホール素子３に３つの側方を囲むように流れる。
したがって、ホールプレート３を取り囲むＳ字形の電流路の個々の導体区分の磁
界成分は、ホールプレートの箇所において増大して重畳する。差分センサ１は、
主電流方向、すなわち電流矢印７で示した方向に、導体２に配置されている。言
い換えれば、差分センサ１は導体２に、２つのホールセンサ３が、想定された共
通の線上、有利には中央線上で長手方向に主電流方向７に対して平行に位置する
ように、配置されている。さらに図１に、念のため、概略的に、２つのホールプ
レートへの電流Ｉ_{ｃｏｎｓｔ}の供給を図示する。

【００１６】 図２に、図１に示した装置の平面図を示す。この図２は、下から装着された差
分センサを備えた導体２の平面図である。ホールプレート３は、この場合に設け
られた切欠き６に配置されており、基板４によって導体２に固定されていて、こ
れにより、本発明による装置が得られる。

【００１７】 図３に、導体薄板に電流案内スリットが設けられている本発明の実施例を示す
。図３に示された実施例は、図１又は図２に示された図とは、付加的な電流案内
スリット８、特に有利にはホールプレート３を取り囲むＳ字形の電流路の押込み
成形体を形成する電流案内スリット８が設けられているという点で異なる。電流
供給スリット８は、有利には、切欠き６と同様の構成及び寸法を有していて、切
欠き６のように、同じく縦長で長方形に、各長手方向面から導体２に突入してい
る。電流案内スリット８は、切欠き６と協働して、全部で３つの電流ブリッジ片
５が同じ厚さ及び強さで形成されるように配置されている。

【００１８】 図４に、複数の平行な枝部を備えた抜打ち格子としての、特に自動車のバッテ
リ導出装置として適した本発明の有利な実施例を示す。この打抜きグリッド９は
、導体薄板から打抜かれて、複数の平行な電流を案内する枝部１０．１，１０．
２，１０．３，１０．４，・・・・，１０．ｎを有している。枝部の数は、必要
な消費装置接続部の数に応じて合わせられる。消費装置及び主電流接続部は、接
続鳩目１１を介して接続される。各枝部１０．１，１０．２，１０．３，１０．
４，・・・１０．ｎは、それぞれ図１、図２又は図３に示した装置から成ってい
る。それぞれの枝部は、種々異なる所要電流をもつ異なる消費部のために設定さ
れていてよい。したがって、図４では、例えば枝部１０．１は枝部１０．ｎより
大きく設定されており、枝部１０．ｎはやはり枝部１０．２，１０．３，１０．
４より大きく設定されている。個々の各枝部は、それぞれ２つのホールプレート
３を備えた差分センサを有している。打抜きグリッドを自動車内のバッテリ導出
装置として使用する場合には、この打抜きグリッドは、有利には、補足的な安全
装置として、又はメーンヒューズボックスに設けられた公知のヒューズユニット
と全く入れ替えての使用に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ホールセンサが配置された切欠きを備えた導体薄板の図である。

【図２】 図１で示した導体薄板の平面図である。

【図３】 導体薄板に電流案内スリットが設けられている本発明による実施例を示す図で
ある。

【図４】 平行な複数の枝部を備えた打抜きグリッドとしての、特にバッテリ導出装置と
して適した本発明の有利な実施例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G025 AA04 AB02 2G035 AA05 AA06 AB02 AC01 AC08 AD66

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導性の電流の測定のための装置であって、少なくとも１つ
   の差分センサ（１）が設けられていて、この差分センサ（１）がそれぞれ、基板
   （４）上に組込まれた少なくとも２つのホールセンサ（３）から成っており、さ
   らに、特別に成形された少なくとも１つの導体薄板（２）が設けられていて、こ
   の導体薄板（２）のそれぞれの切欠き（６）に、両ホールセンサ（３）が、導体
   ブリッジ片（５）の両方の側で配置されている形式のものにおいて、 各導体薄板（２）に２つの切欠き（６）が、ホールセンサ（３）の収容のため
   に、２つの付加的な電流案内スリット（８）と共にＳ字形の電流路を形成してお
   り、当該電流案内スリット（８）が、切欠き（６）のように縦長にかつ長方形に
   、それぞれ導体薄板（２）の長手方向側から導体薄板（２）内に突入しており、
   前記電流路が、それぞれのホールセンサ（３）を３つの側で取り囲んでおり、 各差分センサ（１）が各導体薄板（２）に、両ホールセンサ（３）が長手方向
   の想定線上で主電流方向（７）に対して平行に設けられていることを特徴とする
   、少なくとも２つのホールセンサから成る磁界感知可能な差分センサを備えた電
   流を測定するための装置。
2. 【請求項２】 両ホールセンサ（３）が、導体薄板（２）上で、長手方向の
   想定された中央線上に主電流方向（７）に対して平行に配置されている、請求項
   １記載の装置。
3. 【請求項３】 複数の導体薄板（２）が、互いに並んで平行に配置されてい
   て、自動車に設けられたバッテリ導出装置の、電流を案内する枝部（１０．１，
   １０．２，１０．３，１０．４，・・・１０．ｎ）を形成している、請求項１又
   は２記載の装置。
4. 【請求項４】 個々の枝部（１０．１，１０．２，１０．３，１０．４・・
   ・１０．ｎ）が、異なる所要電流をもつ異なる消費装置のために設定されている
   、請求項３記載の装置。