JP2004517326A - 装置、電流測定器及び自動車 - Google Patents

Abstract

装置、電流測定器及び自動車が提案されており、その際、電気導体（１）内の電流強度の測定のために、電気導体（１）の第１の部分（１０）、電気導体（１）の第２の部分（２０）が設けられており、第１のセンサ手段（１５）及び第２のセンサ手段（１６）が設けられており、第１の部分（１０）及び第２の部分（２０）を流れる電流により有効磁場が形成され、第１のセンサ手段（１５）は、有効磁場の測定用に設けられており、第２のセンサ手段（１６）は、有効磁場が消滅する個所に設けられており、第２のセンサ手段（１６）は、障害磁場の測定用に設けられており、有効磁場の測定値は、障害磁場の測定値によって補正できる。

Description

【０００１】
本発明は、装置、電流測定器及び自動車に関する。
【０００２】
従来技術
少なくとも時間に応じて電流が流れる導体中の電流強度を正確に検出することは、多くの状況で必要である。この例としては、自動車の領域で、例えば、発電機及び電気駆動部の作動中、当該発電機乃至電気駆動部の電気パラメータを検出することにある。この電気パラメータを検出する際、無接触、少損失及び電位なしで電流を測定する必要がある。
【０００３】
従来技術では、目下のところ、所謂分路抵抗が電流測定のために用いられている。殊に、高い電流の場合には、分路抵抗の高い損失電力及び分路抵抗の付加的な自己インダクタンスは不所望である。更に、測定回路と主電流回路との間に電位が生じないようにはされていない。
【０００４】
更に、電流が通電された導体の磁場作用を正確に測定することができる磁場センサ、例えば、ホールセンサ、ラテラルマグネトトランジスタ、磁気抵抗効果抵抗、等が公知である。その際、殊に、測定電流回路と主電流回路との電位が分離されていると有利である。つまり、損失電力が僅かであるか、損失電力が全くなく、測定すべき電流に作用する量、例えば、誘導性のフィードバック結合路又は抵抗がないからである。
【０００５】
しかし、磁場センサを電流測定のために利用する際に問題となるのは、測定すべき電流導体の隣りに設けられている別の電流導体、乃至、発電機の周囲に既にある回転磁場による障害磁場乃至漂遊磁場の存在である。従って、磁場センサによって測定すべき磁場と、周囲の寄生漂遊磁場との弁別が難しい。
【０００６】
そのような難点を回避する公知の手段は、磁場センサを障害となる磁場から遮蔽すること、及び、測定すべき磁場を所謂磁気回路によって収束することにある。しかし、高感度センサを遮蔽することは非常にコスト高且つ高価である。磁気回路も同様に高価であり、更に広い組込みスペースを必要とし、更に磁気回路の取り付けも難しい。磁気回路の別の欠点は、磁気回路が飽和し易く、それにより、電流強度と磁場強度との非直線性が測定に入り込むことがある点にある。
【０００７】
発明の利点
それに対して、各独立請求項記載の各要件を持った本発明の装置、本発明の電流測定器、及び、本発明の自動車は、有効磁場の測定時に障害磁場によって大して損なわれないという利点を有している。従って、障害磁場を抑制することができる。更に、不均一な障害磁場への依存性を低減すると同時に磁気遮蔽しなくて済む。
【０００８】
そうすることによって、遮蔽手段用のコストを低減し、乃至、なくすことができ、つまり、コスト上極めて有利となる。
【０００９】
更に有利には、第３のセンサ手段が設けられており、第１のセンサ手段及び第３のセンサ手段は、有効磁場が少なくとも値の点でほぼ同じである個所に設けられている。そうすることによって、適切な信号評価により、主要センサの可能な位置決め精度を検出して電気的に補償することができ、その結果、組立及び調整過程を簡単にすることができる。更に、この方法をセンサ手段のオフセット補償に使用してもよい。
【００１０】
更に有利には、第２のセンサ手段は、第１のセンサ手段と第３のセンサ手段との間の真ん中に設けられている。そうすることによって、更に簡単に、主センサの位置決め精度を検出して補償することができる。
【００１１】
更に有利には、導体横断部分は丸く設けられているようにするとよい。そうすることによって、導体を流れる電流によって、導体の外側に生じる磁場が電流の周波数に殆ど依存しないようにすることができる。
【００１２】
更に有利には、センサ手段として、磁場センサ、例えば、ホールセンサ、ラテラルマグネトトランジスタ又は磁気抵抗効果抵抗センサが設けられている。そうすることによって、電流によって生じる磁場を介して容易且つコスト上有利に電流を検知することができ、その際、そのように設けられたセンサ手段は、僅かなスペースしか必要としない。
【００１３】
図面
以下、本発明について図示の２つの実施例を用いて詳細に説明する。
【００１４】
その際、
図１は、導体装置の第１の実施例の斜視図、
図２は、導体装置の第１の実施例の正面図、
図３は、導体装置の第１の実施例でのセンサ手段の装置構成を示す図、
図４は、導体装置の第２の実施例でのセンサ手段の装置構成を示す図、
図５は、導体装置の第２の実施例の斜視図、
図６は、導体装置の第２の実施例の側面図、
図７は、導体装置の第２の実施例の正面図
である。
【００１５】
実施例の説明
図１には、導体装置１乃至導体１の第１の実施例の斜視図が示されている。導体１は、スリット１２の領域内で変えられた横断面２を有している。スリット１２の領域内で、電流の尺度となる横断面は、単に第１の部分１０と第２の部分２０に限定される。
【００１６】
図２には、導体１を前方から見た図が示されており、その際、第１の部分１０及び第２の部分２０、並びに、スリット１２が示されている。一点鎖線Ａ−Ａ′は、図２では、導体１に示されており、その際、一点鎖線Ａ−Ａ′は、第１及び第２の部分１０，２０の領域内にある。
【００１７】
図３には、導体１の第１の実施例が、図２の一点鎖線Ａ−Ａ′に沿った断面図として示されている。第１の部分１０と第２の部分２０が見える。第１の部分１０と第２の部分２０は、部分１０，２０の内側にクロス”Ｘ”でマーキングされており、それにより、図平面で下側に突入するような電流方向であることが分かる。こうすることによって、各々の磁場が第１の部分１０と第２の部分２０の周囲に形成され、その磁場として各々１本の磁力線が記入されている。つまり、第１の磁力線１１は第１の部分１０の周囲に記入されており、第２の磁力線２１は第２の部分２０の周囲に記入されている。部分１０，２０の周囲の各磁場の特性は、図３では単に略示されているに過ぎない。部分１０，２０の領域内で導体１の横断面が丸くないために、磁力線の特性が丸形とは若干異なった形状であるという点は、図３では無視されている。両磁力線１１，２１は、時計の針の進行方向に配向されている。
【００１８】
更に、図３には、第１のセンサ手段１５、第２のセンサ手段１６及び第３のセンサ手段１７が示されている。第１のセンサ手段１５及び第３のセンサ手段１７は、第２のセンサ手段１６に対して対称的に配設されている。更に、３つのセンサ手段１５，１６，１７は、実質的に一直線に沿って配設されている。部分１０，２０の周囲に電流によって形成される各磁場により、重畳して有効磁場が形成される。第２のセンサ１６は、その位置で有効磁場がちょうど減衰されるように配設されている。第１のセンサ手段１５及び第３のセンサ手段１７は、その位置で有効磁場の値が実質的に同じ大きさであるように配設されている。従って、第２のセンサ手段１６は、専ら場合によって生じている電流磁場を測定することができ、第１のセンサ手段１５と第３のセンサ手段１７は、各々有効磁場を測定する。第１及び第３のセンサ手段１５，１７の信号を適切に評価し、第２のセンサ手段１６の信号を適切に評価することによって、例えば、電気的な測定信号の減算により電流磁場を抑制乃至算出することができる。第１及び第３のセンサ手段１５，１７は、主センサとも呼ばれ、第２のセンサ手段１６は副センサとも呼ばれる。更に、両主センサ１５，１７の各有効信号の差を、このセンサ１５，１７の場合によっては生じる位置決めの不正確さを補償するのに使ってもよい。更に、電気的に評価することによって補償してもよく、つまり、種々異なる部分１０，２０内に、製造許容偏差、殊に、種々異なった横断面によって、種々異なった強度の電流が流れるのを補償することができる。こうすることによって、導体１は簡単且つコスト上有利に製造可能である。このために、例えば、主センサ（例えば、ラテラルマグネトトランジスタとして設けられている）の作動点が、主センサの各々に適合されて、両センサの感度が異なっていて、従って、両センサ素子１５，１７の信号差を補償することができるようになる。そうすることによって、かなり高い精度を達成することができる。
【００１９】
３つ以上のセンサは、少し幅広い唯一のＡＳＩＣ上に設けてもよい。更に、センサ手段１５，１６，１７用に、評価回路を、例えば、ＡＳＩＣ上に設けてもよい。
【００２０】
更に、本発明の装置構成を、ケーシング内に統合して、例えば、導体１をセンサ１５，１６，１７及び図示されていない評価回路と一緒にシーリングコンパウンドを用いて成型してもよい。その際、そのような構成素子乃至電流測定器から、単に評価電子回路の制御及び評価用の信号線路を導出して、導体１に接続するとよい。
【００２１】
そのようなケーシングは、本発明によると、殊に磁気的に活性の物質（妨害磁場の別の遮蔽効果を有する）を含むようにするために設けられている。自動車内に、そのような電流測定器を用いると、特にコスト上有利で、簡単且つ空間的に僅かなスペースしか必要としない、自動車内及び自動車の周辺で生起した強い電磁妨害フィールドにも拘わらず幅広いスカラー量で種々異なる電流を導電する手段が提供される。
【００２２】
図４には、導体１の第２の実施例が示されており、この導体には、本発明のセンサ装置が構成されている。この際、導体１の第１の部分１０と第２の部分２０の他に更に、第３の部分３０と第４の部分４０が設けられている。第１、第２、第３及び第４の部分１０，２０，３０，４０は、殊に真っ直ぐな導体部材として設けられており、この導体部材は、相互に平行であって、その中心点は、その長手方向軸線に関してほぼ１平面内に位置している。導体１の、そのような実施例の、部分１０，２０，３０，４０に対して垂直な面での横断面が、図４に示されている。このために、第１の通電方向は、第１の部分１０及び第４の部分４０を流れる電流方向によって定義され、第２の通電方向は、第２の部分２０及び第３の部分３０を流れる電流方向によって定義され、第１の通電方向と第２の通電方向は逆平行に配向されている。更に、各部分の中心点乃至センタが、横断面でほぼ正方形乃至矩形を形成するようにしてもよい。この際、第１の部分１０の相応の中心点及び第４の部分４０の相応の中心点は、相互に対角方向に位置している。その際、第１のセンサ手段１５は、第１の部分１０と第３の部分３０との間に設けられており、第３のセンサ手段１７は、その際、第２の部分２０と第４の部分４０との間に設けられており、第２のセンサ手段１６は、その際、第１の部分１０、第２の部分２０、第３の部分３０と第４の部分４０との間の真ん中に、即ち、所定のように、装置の中心に設けられている。第２のセンサ手段１６の位置には、種々の有効磁場が設けられている。図４には、更に局所磁場が部分１０，２０，３０，４０の周囲に示されている。第１の部分１０の周囲には、この局所磁場が、時計の針の進行方向に配向された第１の磁力線１１で示されている。相関されて、第１の部分１０の通電方向が図平面内に突入するように配向されている（そのことは、第１の部分１０内にクロス”Ｘ”によって示されている）。第４の部分４０の周囲には、第４の磁力線４１が示されており、この磁力線は、同様に時計の針の進行方向に配向されており、従って、同様に相関されて、第４の部分４を流れる通電方向が図平面内に突入するように配向されている（そのことは、第４の部分４０内にクロス”Ｘ”によって示されている）。第２の部分２０の周囲には、第２の磁力線２１が示されており、第２の部分２０内では通電方向は図平面から突出するように配向されている（そのことは、第２の部分２０内に点”・”によって示されている）ことを示すために、時計の針とは反対方向に配向されている第２の磁力線２１が示されている。第３の部分３０の周囲には、第３の磁力線３１が示されており、この磁力線は、同様に時計の針の進行方向とは反対方向に配向されており、第３の部分３０内での通電方向は、図平面から突出する方向であって、第３の部分３０に点”・”によって示されている。センサ手段１５，１６，１７は、図４では、図３の場合同様に、取り付けプレート５０上に取り付けられている。
【００２３】
図５，６及び７には、電気導体装置１乃至電気導体１の第２の実施例が種々異なる図表示で示されている。導体１は、本発明により、第１の部分１０、第２の部分２０、第３の部分３０及び第４の部分４０を有している。導体１は、更にもう１つの第１の導体領域１００を有しており、この導体領域は、実質的に馬蹄形に形成されている。第１の導体領域１００は、第１の部分１０と第２の部分２０を有している。第１の導体領域１００内の馬蹄形は、以下のように成型して形成することができる：第１の導体領域１００が第１の部分１０と第２の部分２０の他に、実質的に半円形に設けられていて第２の部分２０が各々第１の導体領域１００によって形成された馬蹄形の脚部としてつながっている結合部分を有する。相応して、第３の部分３０、第４の部分及び第２の導体領域２００の付加的な結合部分によって、馬蹄形に形成されている。電気導体１は、両導体領域１００，２００と共に２つの馬蹄形の４つの端部を有しており、この４つの端部のうち、本発明により、種々異なる導体領域１００，２００の２つの端部が、結合部材１５０を用いて、両導体領域１００，２００が結合されるように結合され、その際、導体領域１００，２００によって形成された馬蹄形の他方の両端部が、電流のリード部乃至導出部に使われる。この際、中間部材１５０は、殊に同様に実質的に半円形に形成される。本発明によると、殊に、両導体領域１００，２００は相互に並列して設けられていて、同一方向に配向されるように設けられている。本発明によると、導体横断面として殊に丸型横断面が設けられ、原理的には、ここでは、正方形乃至矩形横断面にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
導体装置の第１の実施例の斜視図。
【図２】
導体装置の第１の実施例の正面図。
【図３】
導体装置の第１の実施例でのセンサ手段の装置構成を示す図。
【図４】
導体装置の第２の実施例でのセンサ手段の装置構成を示す図。
【図５】
導体装置の第２の実施例の斜視図。
【図６】
導体装置の第２の実施例の側面図。
【図７】
導体装置の第２の実施例の正面図。

Claims (9)

1. 電気導体（１）内の電流強度の測定装置において、
   前記電気導体（１）の第１の部分（１０）、前記電気導体（１）の第２の部分（２０）、第１のセンサ手段（１５）及び第２のセンサ手段（１６）とを有しており、前記第１の部分（１０）及び前記第２の部分（２０）を流れる電流により有効磁場が形成され、前記第１のセンサ手段（１５）は、前記有効磁場の測定用に設けられており、前記第２のセンサ手段（１６）は、前記有効磁場が消滅する個所に設けられており、前記第２のセンサ手段（１６）は、障害磁場の測定用に設けられており、前記有効磁場の測定値は、前記障害磁場の測定値によって補正できることを特徴とする装置。
2. 第３のセンサ手段（１７）が設けられており、第１のセンサ手段（１５）及び第３のセンサ手段（１７）は、有効磁場が少なくとも値の点でほぼ同じである個所に設けられている請求項１記載の装置。
3. 第２のセンサ手段（１６）は、第１のセンサ手段（１５）と第３のセンサ手段（１７）との間の真ん中に設けられている請求項２記載の装置。
4. 導体（１）は、スリット付導体である請求項１から３迄の何れか１記載の装置。
5. 導体の第３の部分（３０）及び前記導体の第４の部分（４０）が設けられており、前記導体の第１、第２、前記第３及び前記第４の部分（１０，２０，３０，４０）の電流により有効磁場が形成される請求項１から４迄の何れか１記載の装置。
6. 導体横断部分は丸く設けられている請求項１から５迄の何れか１記載の装置。
7. センサ手段（１５，１６，１７）として、磁場センサ、例えば、ホールセンサ、ラテラルマグネトトランジスタ及び／又は磁気抵抗効果抵抗センサが設けられている請求項１から６迄の何れか１記載の装置。
8. 請求項１から７迄の何れか１記載の装置を有する電流測定器。
9. 請求項１から８迄の何れか１記載の装置又は電流測定器を有する自動車。