JP2007303988A

JP2007303988A - 電流検出装置

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Publication number: JP2007303988A
Application number: JP2006133553A
Authority: JP
Inventors: Matahiko Ikeda; 又彦池田; Takahiro Urakabe; 隆浩浦壁; Yuji Kuramoto; 祐司蔵本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】電流路の数よりも少ない数の磁束検出器を使用して、しかも、他相電流により生じる外部磁束の影響を受けることなく正確な電流検出が可能となる電流検出装置を得ることを目的とする。
【解決手段】磁束検出器３１は、Ｕ相電流Ｉｕにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１１の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ１を出力する。磁束検出器３２は、Ｖ相電流Ｉｖにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１２の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ２を出力する。磁束検出器３１、３２の検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２は、マイクロコンピュータ５の中の電流補正部５１に入力され、電流補正部５１で補正演算が行われ、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗが求められる。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁束検出器の磁束検出出力に基づき電流路に流れる電流を検出するものであって、特に、他相電流により生じる外部磁束の影響を受けることなく電流測定を行えるようにした電流検出装置に関する。

従来の電流検出装置では、複数相の電流路において、他相の電流による磁束の影響を取り除くために、電流路と同数の磁束検出器を設け、各磁束検出器の出力信号を演算することにより他相の磁束の影響を受けずに被測定電流を測定している（例えば特許文献１）。

実開平７−１２９７６号公報（図１１）

このような従来の電流検出装置にあっては、他相の電流による外部磁束の影響を取り除くためには電流路と同数の磁束検出センサが必要であり、コストが増大し、取り付けも煩雑になるという問題があった。そして、電流路の数の増加に伴いこの問題点は更に深刻となる。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電流路の数よりも少ない数の磁束検出器を使用して、しかも、他相電流により生じる外部磁束の影響を受けることなく正確な電流検出が可能となる電流検出装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電流検出装置は、互いに異なる位置に配置されたｎ本（ｎは、３以上の自然数）の電流路のそれぞれに流れる電流を、各電流路の配置に対して互いに異なる位置に配置された複数の磁束検出器の磁束検出出力に基づき検出する電流検出装置であって、
ｎ本の電流路の内、流れる電流の和が零となる複数の電流路がｍ組（ｍは、１以上でｎより小さい自然数）ある場合、
電流検出装置は、Ｎ個（Ｎは、ｎより小さく（ｎ−ｍ）以上の自然数）の磁束検出器と、ｎ本の電流路のそれぞれとＮ個の磁束検出器のそれぞれとに関して求められた比例係数（比例係数＝電流路に流れる電流と当該電流により磁束検出器で検出される磁束検出出力との比）の集合に基づき、Ｎ個の磁束検出器の磁束検出出力を入力してｎ本の電流路の電流検出値を出力する電流補正部とを備えたものである。

この発明は以上のように、流れる電流の和が零となる複数の電流路の存在を前提に、個々の電流路に流れる電流と個々の磁束検出器で検出される磁束検出出力とに関して求められた比例係数の集合に基づき、各磁束検出器の出力から演算により各電流路に流れる電流を求めるので、使用する磁束検出器の数が電流路の数より少なくても、外部磁束の影響を除去することが可能となり、電流検出精度が向上する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す電流検出装置とモータ制御装置の構成図である。図１において、バッテリ７２とインバータ７３とは、電流路２２１、２２２を介して、また、インバータ７３と３相交流モータ７１とは、電流路２１１、２１２、２１３を介してそれぞれ電気的に接続されている。そして、バッテリ７２により直流電力が供給され、インバータ７３により直流電力が交流電力に変換され、交流電力が３相交流モータ７１に供給される。
電流路２１１、２１２、２１３には３相交流電流が流れ、電流路２１１にはＵ相電流Ｉｕ、電流路２１２にはＶ相電流Ｉｖ、電流路２１３にはＷ相電流Ｉｗが流れる。磁束検出器３１、３２は、磁束を検出し、電気信号である電流検出信号に変換するために設けられている。たとえば、磁束検出器３１、３２は、ホール素子で構成されている。

磁束検出器３１は、Ｕ相電流Ｉｕにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１１の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ１を出力する。磁束検出器３２は、Ｖ相電流Ｉｖにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１２の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ２を出力する。磁束検出器３１、３２の検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２は、マイクロコンピュータ５の中の電流補正部５１に入力され、電流補正部５１で補正演算が行われ、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗが求められる。補正演算により求められたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗと、モータトルク指令値τ^＊、モータ回転角θは、制御部５２に入力され制御演算が行われ、制御演算結果に基づきインバータ７３が動作する。

次に、電流補正部５１における、電流演算の要領について説明する。図２に、電流路２１１、２１２、２１３と、磁束検出器３１、３２の断面図を示す。磁束検出器３１は、電流路２１１に流れるＵ相電流Ｉｕにより生じる磁束Φｕ１を検出するために設けられているが、Ｕ相電流Ｉｕにより生じる磁束Φｕ１だけでなく、電流路２１２に流れるＶ相電流Ｉｖにより生じる磁束Φｖ１、電流路２１３に流れるＷ相電流Ｉｗにより生じる磁束Φｗ１も検出する。このように、磁束検出器３１は、磁束Φｕ１、Φｖ１、Φｗ１を検出するため、検出信号Ｉｓ１は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの影響を受け、比例係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３を用いて下式で表すことが出来る。
Ｉｓ１＝Ｋ１１・Ｉｕ＋Ｋ１２・Ｉｖ＋Ｋ１３・Ｉｗ・・・式（１ａ）

磁束検出器３２は、電流路２１２に流れるＶ相電流Ｉｖにより生じる磁束Φｖ２を検出するために設けられているが、Ｖ相電流Ｉｖにより生じる磁束Φｖ２だけでなく、電流路２１１に流れるＵ相電流Ｉｕにより生じる磁束Φｕ２、電流路２１３に流れるＷ相電流Ｉｗにより生じる磁束Φｗ２も検出し、検出信号Ｉｓ２を出力する。このように、磁束検出器３２は、磁束Φｕ２、Φｖ２、Φｗ２を検出するため、検出信号Ｉｓ２は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの影響を受け、比例係数Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３を用いて下式で表すことが出来る。
Ｉｓ２＝Ｋ２１・Ｉｕ＋Ｋ２２・Ｉｖ＋Ｋ２３・Ｉｗ・・・式（１ｂ）

３相交流モータ７１の巻線は、デルタ巻線または中性点非接地のスター巻線である。従って、電流路２１１、２１２、２１３に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗは、その和が零になる３相電流であり、下式が成立する。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０・・・式（１ｃ）

式（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）より

と表すことができ、式（１ｄ）を解くことにより、下式が得られる。

電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２が電流補正部５１に入力され、電流補正部５１において式（２）の演算を行うことにより、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検出することができる。

なお、比例係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３は実験などにより求め、式（２）の逆行列をあらかじめ導出することにより、電流Ｉｓ１、Ｉｓ２の補正係数が求まり、式（２）の演算は簡易となる。

このように、流れる電流の和が零になる３相の電流路に対して、２個の磁束検出器３１、３２の電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２のみを用いることにより、他相の電流の影響を受けることなく、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検出することができる。
なお、電流路２１１、２１２、２１３および磁束検出器３１、３２の位置は図２の位置に限らない。電流路２１１、２１２、２１３および磁束検出器３１、３２の位置が変更されても比例係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３の値が変わるだけであり、同種の演算を行うことにより他相の電流の影響を受けることなく、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検出することができる。
また、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗは、３相交流でなくとも、式（１ｃ）が成立する条件においては、他相の電流の影響を受けることなく、３本の電流路２１１〜２１３に流れる電流を検出することができる。
また、磁束検出器は、必ずしもホール素子で構成されるものに限られることはなく、例えば、電磁誘導作用を利用して検出するものであってもよい。以下の実施の形態でも同様である。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２を示す電流検出装置とモータ制御装置の構成図である。図３において、バッテリ７２とインバータ７３とは、電流路２２１、２２２を介して、また、インバータ７３と３相交流モータ７１とは、電流路２１１、２１２、２１３を介してそれぞれ電気的に接続されている。そして、バッテリ７２により直流電力が供給され、インバータ７３により直流電力が交流電力に変換され、交流電力が３相交流モータ７１に供給される。
第１の電流路２１１〜２１３には３相交流電流が流れ、その内、電流路２１１にはＵ相電流Ｉｕ、電流路２１２にはＶ相電流Ｉｖ、電流路２１３にはＷ相電流Ｉｗが流れ、また第２の電流路２３１には電流Ｉｄ１が流れる。ここで、電流路２３１は、例えば、図示外の、インバータの配線や、バッテリ配線、別の機器の配線で、図内の電流路２１１等から比較的近い位置に配置されているものを想定している。

磁束検出器３１は、Ｕ相電流Ｉｕにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１１の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ１を出力する。磁束検出器３２は、Ｖ相電流Ｉｖにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１２の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ２を出力する。磁束検出器３３は、Ｗ相電流Ｉｗにより生じる磁束を検出するために設けられており、電流路２１３の近傍に設置され、検出信号Ｉｓ３を出力する。たとえば、磁束検出器３１、３２、３３はホール素子で構成される。

次に、電流補正部５１における、電流演算の要領について説明する。図４に、電流路２１１、２１２、２１３、２３１と、磁束検出器３１、３２、３３の断面図を示す。電流Ｉｄ１により生じる磁束が磁束検出器３１、３２、３３に影響を与えないように、電流路２３１を磁束検出器３１、３２、３３から距離を離して設置あるいは影響を与えない向きに設置するのが望ましいが、この例では、位置的な制約により電流路２３１は磁束検出器３１、３２、３３に影響を与える位置に設置されている。そのため、磁束検出器３１、３２、３３は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗおよび電流Ｉｄ１により生じる磁束の影響を受けるので、比例係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３、Ｋ３１、Ｋ３２、Ｋ３３、Ｋ１ｄ１、Ｋ２ｄ１、Ｋ３ｄ１を用いて、下式で表される。

式（５ａ）と式（１ｃ）を纏めると、下式が成立する。

式（５ｂ）を解くと、下式となる。

電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３がマイクロコンピュータ５の中の電流補正部５１に入力され、電流補正部５１において式（６）の演算を行うことにより、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、電流Ｉｄ１を検出することができる。
このように、３相電流路２１１、２１２、２１３と電流路２３１に対して、３個の磁束検出器３１、３２、３３の電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３のみを用いることにより、他相の電流の影響を受けることなく、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、電流Ｉｄ１を検出することができる。

なお、電流路２１１、２１２、２１３、２３１および磁束検出器３１、３２、３３の位置は図４の位置に限らない。
また、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗは、３相交流でなくとも、式（１ｃ）が成立する条件においては、他相の電流の影響を受けることなく、３本の電流路２１１〜２１３に流れる電流および電流路２３１に流れる電流Ｉｄ１を検出することができる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３を示す電流検出装置の対象とする電流路と磁束検出器の断面図である。実施の形態３は、その電流路の構成が先の実施の形態２と異なる。第１の電流路２１１〜２１３には３相交流電流が流れ、その内、電流路２１１にはＵ相電流Ｉｕ、電流路２１２にはＶ相電流Ｉｖ、電流路２１３にはＷ相電流Ｉｗが流れる。また、第２の電流路２３１〜２３ｎにはそれぞれ電流Ｉｄ１〜Ｉｄｎが流れる。実施の形態２では、電流路の数の増加に伴い、外部電流の影響を受けずに正確に電流を計測するためには、磁束検出器の数も増加させる必要がある。実施の形態３においては、第２の電流路２３１〜２３ｎは、第１の電流路２１１〜２１３との距離に比較してお互いに近接して設けられている。

磁束検出器３１は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、電流Ｉｄ１〜Ｉｄｎにより生じる磁束を検出するので、比例係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ１ｄ１〜Ｋ１ｄｎを用いて、下式で表すことが出来る。
Ｉｓ１＝Ｋ１１・Ｉｕ＋Ｋ１２・Ｉｖ＋Ｋ１３・Ｉｗ
＋Ｋ１ｄ１・Ｉｄ１＋Ｋ１ｄ２・Ｉｄ２＋・・＋Ｋ１ｄｎ・Ｉｄｎ
電流路２３１〜２３ｎはお互いに近接して設けられているので、これを単一の電流路、仮想電流路２３Ａとみなし、電流Ｉｄ１〜Ｉｄｎが磁束検出器３１に与える影響はほぼ等しいとすると、下式が成立する。
Ｋ１ｄ１＝Ｋ１ｄ２＝・・＝Ｋ１ｄｎ
従って、磁束検出器３１の電流検出信号Ｉｓ１は、下式で表すことが出来る。
Ｉｓ１＝Ｋ１１・Ｉｕ＋Ｋ１２・Ｉｖ＋Ｋ１３・Ｉｗ
＋Ｋ１ｄ１・（Ｉｄ１＋Ｉｄ２＋・・＋Ｉｄｎ）・・・式（１０ａ）

検出信号Ｉｓ２、Ｉｓ３も同様に、比例係数Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３、Ｋ３１、Ｋ３２、Ｋ３３、Ｋ２ｄ１、Ｋ３ｄ１を用いて、下式で表すことが出来る。

また、磁束検出器３１、３２、３３は、例えばホール素子で構成される。また、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの和は０なので、下式が成立する。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０・・・式（１０ｃ）
式（１０ａ）、（１０ｂ）、（１０ｃ）を纏めると、下式となる。

式（１０ｄ）を解くことにより、下式が得られる。

電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３がマイクロコンピュータ５の中の電流補正部５１に入力され、電流補正部５１において式（１１）の演算を行うことにより、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、および電流和（Ｉｄ１＋Ｉｄ２＋・・＋Ｉｄｎ）を検出することができる。
このように、３相電流路２１１、２１２、２１３と互いに近接した電流路２３１〜２３ｎに対して、３個の磁束検出器の電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３のみを用いることにより、他相の電流の影響を受けることなく、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、および電流和（Ｉｄ１＋Ｉｄ２＋・・＋Ｉｄｎ）を検出することができる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４を示す電流検出装置とモータ制御装置の構成図である。図６において、バッテリ７２とインバータ７３とは電流路２２１、２２２を介して、また、インバータ７３と３相交流モータ７１とは電流路２１１、２１２、２１３を介してそれぞれ電気的に接続されている。そして、バッテリ７２により直流電力が供給され、インバータ７３により直流電力が交流電力に変換され、交流電力が３相交流モータ７１に供給される。図７に、電流路２１１、２１２、２１３、２２１、２２２と、磁束検出器３１、３２、３３の断面図を示す。第１の電流路２１１〜２１３には３相交流電流が流れ、その内、電流路２１１にはＵ相電流Ｉｕ、電流路２１２にはＶ相電流Ｉｖ、電流路２１３にはＷ相電流Ｉｗが流れ、また、第２の電流路２２１〜２２２には直流が流れ、その内、電流路２２１には電流Ｉｂａｔｔ１、電流路２２２には電流Ｉｂａｔｔ２が流れる。電流Ｉｂａｔｔ１、Ｉｂａｔｔ２により生じる磁束が磁束検出器３１、３２、３３に影響を与えないように、電流路２２１、２２２を磁束検出器３１、３２、３３から距離を離して設置あるいは影響を与えない向きに設置するのが望ましいが、この例では、位置的な制約により電流路２２１、２２２は磁束検出器３１、３２、３３に影響を与える位置に設置されている。また、磁束検出器３１、３２、３３は、例えばホール素子で構成されている。

電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３は、各電流により生じる磁束を検出するので、比例係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３、Ｋ３１、Ｋ３２、Ｋ３３、Ｋ１ｂａｔｔ１、Ｋ１ｂａｔｔ２、Ｋ２ｂａｔｔ１、Ｋ２ｂａｔｔ２、Ｋ３ｂａｔｔ１、Ｋ３ｂａｔｔ２を用いて、下式で表すことが出来る。

またＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの和は０なので、下式が成立する。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０・・・式（１５ｂ）
また、電流Ｉｂａｔｔ１、電流Ｉｂａｔｔ２の和が０なので、下式が成立する。
Ｉｂａｔｔ１＋Ｉｂａｔｔ２＝０・・・式（１５ｃ）
式（１５ａ）〜（１５ｃ）を纏めると、下式が得られる。

式（１５ｄ）を解くことにより、下式が得られる。

電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３がマイクロコンピュータ５の中の電流補正部５１に入力され、電流補正部５１において式（１６）の演算を行うことにより、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、電流Ｉｂａｔｔ１（Ｉｂａｔｔ２）を検出することができる。なお、第２の電流路２２１、２２２に流れる電流は、単相交流電流であってもよい。
このように、３相電流路２１１、２１２、２１３と電流路２２１、２２２に対して、３個の磁束検出器の電流検出信号Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３のみを用いることにより、他相の電流の影響を受けることなく、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、電流Ｉｂａｔｔ１（Ｉｂａｔｔ２）を検出することができる。

この実施の形態４では、５本の電流路において流れる電流値の和が零となる電流路が２組存在するため、２組の式（１５ｂ）、式（１５ｃ）が導出される。また、磁束検出器が３個あるため、３組の式（１５ａ）が導出される。５本の電流路に対して、合計５組の式が導出されるため、各電流路の電流を演算により検出することができる。
同様に、ｎ本（ｎは、３以上の自然数）の電流路において流れる電流値の和が零となる電流路がｍ組（ｍは、１以上でｎより小さい自然数）存在し、（ｎ−ｍ）個の磁束検出器を有する場合には、流れる電流値の和が零となる電流路がｍ組存在するため、ｍ組の式が導出される。また、磁束検出器が（ｎ−ｍ）個存在するため、（ｎ−ｍ）組の式が導出される。ｎ本の電流路に対して、合計ｎ組の式が導出されるため、各電流路の電流を演算により検出することができると言える。

また、この発明の各変形例において、電流路の組数ｍが２以上の場合、磁束検出器の個数Ｎを、Ｎ＝（ｎ−ｍ）としたので、必要な範囲で、磁束検出器の個数を最小とすることが出来る。

また、電流路は、流れる電流の和が零となる３相交流電流が流れる３本（ｎ＝３）の電流路であり、２個（Ｎ＝２）の磁束検出器により３相交流電流を検出するので、簡便安価で精度の高い３相交流電流検出装置を得ることが出来る。

また、比例係数の集合および電流補正部における、磁束検出出力から電流検出値への変換式を以下の通りとしたので、２個の磁束検出器の出力から３本の電流路に流れる電流を確実に演算することが出来る。

ここで、
Ｉｓ１、Ｉｓ２：２個の磁束検出器が出力する磁束検出出力
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ：３本の電流路を流れる電流検出値
Ｋ１１〜Ｋ３２：３本の電流路のそれぞれと２個の磁束検出器のそれぞれとに関して求められた比例係数の集合
Ｋ１１：Ｉｓ１／Ｉｕ
Ｋ１２：Ｉｓ２／Ｉｕ
Ｋ２１：Ｉｓ１／Ｉｖ
Ｋ２２：Ｉｓ２／Ｉｖ
Ｋ３１：Ｉｓ１／Ｉｗ
Ｋ３２：Ｉｓ２／Ｉｗ

また、電流路は、流れる電流の和が零となる３相交流電流が流れる３本の第１の電流路と他の電流が流れる１本の第２の電流路との合計４本（ｎ＝４）の電流路であり、各第１の電流路の近傍に配置された３個（Ｎ＝３）の磁束検出器により第１の電流路に流れる３相交流電流および第２の電流路に流れる電流を検出するので、第１および第２の合計４本の電流路に流れる電流を簡便安価に精度良く検出できる。

また、電流路は、流れる電流の和が零となる３相交流電流が流れる３本の第１の電流路と直流または単相交流の電流が流れる２本の第２の電流路との合計５本（ｎ＝５）の電流路であり、各第１の電流路の近傍に配置された３個（Ｎ＝３）の磁束検出器により第１の電流路に流れる３相交流電流および第２の電流路に流れる直流または単相交流電流を検出するので、３個の磁束検出器により、第１および第２の合計５本の電流路に流れる電流を簡便安価に精度良く検出できる。

また、電流路が、流れる電流の和が零となる（ｎ−１）本の第１の電流路と相互間の距離が各第１の電流路との距離に比較して十分小さい複数の第２の電流路とからなる場合、複数の第２の電流路を単一の電流路とみなし、各第１の電流路の近傍に配置された（ｎ−１）個（Ｎ＝ｎ−１）の磁束検出器により各第１の電流路に流れる電流および複数の第２の電流路に流れる電流和を検出するので、（ｎ−１）個の磁束検出器により、第１および第２の電流路に流れる合計ｎ種類の電流を簡便安価に精度良く検出できる。

また、磁束検出器は、ホール素子で構成したので、磁束検出器が安価に実現できる。

本発明の実施の形態１を示す電流検出装置とモータ制御装置の構成図である。本発明の実施の形態１による磁束検出器と電流路の断面図である。本発明の実施の形態２を示す電流検出装置とモータ制御装置の構成図である。本発明の実施の形態２による磁束検出器と電流路の断面図である。本発明の実施の形態３による磁束検出器と電流路の断面図である。本発明の実施の形態４を示す電流検出装置とモータ制御装置の構成図である。本発明の実施の形態４による磁束検出器と電流路の断面図である。

符号の説明

２１１〜２１３，２２１，２２２，２３１〜２３ｎ電流路、２３Ａ仮想電流路、
３１〜３３磁束検出器、５マイクロコンピュータ、５１電流補正部、
５２制御部、７１３相交流モータ、７２バッテリ、７３インバータ。

Claims

互いに異なる位置に配置されたｎ本（ｎは、３以上の自然数）の電流路のそれぞれに流れる電流を、上記各電流路の配置に対して互いに異なる位置に配置された複数の磁束検出器の磁束検出出力に基づき検出する電流検出装置であって、
上記ｎ本の電流路の内、流れる電流の和が零となる複数の電流路がｍ組（ｍは、１以上でｎより小さい自然数）ある場合、
上記電流検出装置は、Ｎ個（Ｎは、ｎより小さく（ｎ−ｍ）以上の自然数）の上記磁束検出器と、上記ｎ本の電流路のそれぞれと上記Ｎ個の磁束検出器のそれぞれとに関して求められた比例係数（比例係数＝上記電流路に流れる電流と当該電流により上記磁束検出器で検出される磁束検出出力との比）の集合に基づき、上記Ｎ個の磁束検出器の磁束検出出力を入力して上記ｎ本の電流路の電流検出値を出力する電流補正部とを備えたことを特徴とする電流検出装置。
上記電流路の組数ｍが２以上の場合、上記磁束検出器の個数Ｎを、Ｎ＝（ｎ−ｍ）としたことを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
上記電流路は、流れる電流の和が零となる３相交流電流が流れる３本（ｎ＝３）の電流路であり、２個（Ｎ＝２）の磁束検出器により上記３相交流電流を検出することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
上記比例係数の集合および上記電流補正部における、磁束検出出力から電流検出値への変換式を以下の通りとしたことを特徴とする請求項３記載の電流検出装置。

ここで、
Ｉｓ１、Ｉｓ２：２個の磁束検出器が出力する磁束検出出力
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ：３本の電流路を流れる電流検出値
Ｋ１１〜Ｋ３２：３本の電流路のそれぞれと２個の磁束検出器のそれぞれとに関して求められた比例係数の集合
Ｋ１１：Ｉｓ１／Ｉｕ
Ｋ１２：Ｉｓ２／Ｉｕ
Ｋ２１：Ｉｓ１／Ｉｖ
Ｋ２２：Ｉｓ２／Ｉｖ
Ｋ３１：Ｉｓ１／Ｉｗ
Ｋ３２：Ｉｓ２／Ｉｗ
上記電流路は、流れる電流の和が零となる３相交流電流が流れる３本の第１の電流路と他の電流が流れる１本の第２の電流路との合計４本（ｎ＝４）の電流路であり、上記各第１の電流路の近傍に配置された３個（Ｎ＝３）の磁束検出器により上記第１の電流路に流れる３相交流電流および上記第２の電流路に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
上記電流路は、流れる電流の和が零となる３相交流電流が流れる３本の第１の電流路と直流または単相交流の電流が流れる２本の第２の電流路との合計５本（ｎ＝５）の電流路であり、上記各第１の電流路の近傍に配置された３個（Ｎ＝３）の磁束検出器により上記第１の電流路に流れる３相交流電流および上記第２の電流路に流れる直流または単相交流電流を検出することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
上記電流路が、流れる電流の和が零となる（ｎ−１）本の第１の電流路と相互間の距離が上記各第１の電流路との距離に比較して十分小さい複数の第２の電流路とからなる場合、上記複数の第２の電流路を単一の電流路とみなし、上記各第１の電流路の近傍に配置された（ｎ−１）個（Ｎ＝ｎ−１）の磁束検出器により上記各第１の電流路に流れる電流および上記複数の第２の電流路に流れる電流和を検出することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
上記磁束検出器は、ホール素子で構成したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電流検出装置。