JP4060518B2 - 電流検出装置及び電流検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等といった機器に搭載される電気回路に流れる電流を検出する電流検出装置及び電流検出方法に関し、特に分岐導体に流れる電流の検出精度を高める技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば電気自動車やハイブリッドカー等の普及により、例えば充放電管理のための電流検出装置が必要になってきている。このような電流検出装置として、例えば電源からの電流を分配するための電気接続箱内に設置され、該電気接続箱内に収納された導体に流れる電流を磁電変換素子を使用して検出する電流検出装置が知られている。しかし、磁電変換素子を使用した電流検出装置では、電気接続箱内に複数の導体が収納されているため、被検出電流が流れる導体以外の導体に流れる電流により発生する磁束の干渉により正確な電流を検出できないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解消するものとして、例えば特開昭６３−６３９７４号公報に電線の電流検出装置が開示されている。この電流検出装置は、図１８に示すように、被検出電流Ｉ１が流れる導体Ｂが他の導体Ａに対して略直角に配置され、更に導体Ｂが貫通された磁気コア１ａが該導体Ｂに対して略直角に配置されている。
【０００４】
このような構成により、他の導体Ａに流れる電流Ｉ２により発生された磁界Ｈ２及びＨ３は磁気コア１ａ内で打ち消され、導体Ｂに流れる電流Ｉ１により発生された磁界Ｈ１のみが磁気コア１ａ内を通る。従って、磁気コア１ａの空隙（ギャップ）に置かれた磁電変換素子１ｂは、他の導体Ｂによる干渉を受けることがないので、導体Ｂに流れる電流Ｉ１を正確に検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の電線の電流検出装置では、磁気コアが用いられるため、重量や占有体積を一定以上小さくできないことに加え、コストが増大するという問題があった。特に、被検出電流が流れる導体が複数並設されている場合には、その導体の数だけ磁気コアが必要とされるので、重量及び占有体積が該導体数に応じて増大し、更にコストも増大する。
【０００６】
一方、例えば自動車の電気接続箱では、複数の導体が単に並設されるだけでなく、１つの導体が電気接続箱の中で複数に分岐することにより複数の導体が並設されることになる場合が多い。
【０００７】
本発明は、電気接続箱の中に分岐導体が含まれるような場合を積極的に利用しつつ、複数の導体が並設されている場合であっても各導体に流れる電流を高感度で検出でき、しかも安価で小型化及び低重量化が可能な電流検出装置を提供することを課題とする。また、本発明は、複数の導体が並設されている場合であっても各導体に流れる電流を高感度で検出できる電流検出方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記平面上の分岐点から１２０度おきに３方向に配置され、前記ｍは「３」であり、３個の磁電変換素子のぞれぞれは、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置され、前記演算処理回路は、各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、ｎ個の導体のそれぞれの両側に磁電変換素子が配置されることになり、各導体に流れる電流はこの２つの磁電変換素子からの電気信号に所定の演算を施すことにより検出される。この場合、２つの磁電変換素子のそれぞれは、分岐前の電流と分岐後の電流とによる磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、磁束を磁電変換することになる。その結果、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明では、集磁コアは用いられない（原理的に集磁コアを用いる必要がない）ので、電流検出装置の小型化、低重量化及び低価格化が可能である。この効果は、特に分岐路のそれぞれについて電流を検出するような場合に顕著である。
【００１２】
また、ｎ個の導体及びｍ個の磁電変換素子の感磁面は同一平面上に配置されるので、各導体に電流が流れることによりで発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになる。その結果、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号に補正を加える必要がないので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【００１４】
また、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、一方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる所定方向の磁束を受け、他方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる逆方向の磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、分岐がない場合の電流によって発生される磁束の３倍の磁束を磁電変換することになる。その結果、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。
【００１５】
また、この電流検出装置の近傍に外乱磁束が存在しても、２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることによりキャンセルされる。その結果、他の導体が併設されていても影響を受けることがないので、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、前記ｎは「３」であり、３個の導体は第１導体と第２導体とがなす角度が９０度、第２導体と第３導体とがなす角度が９０度、第３導体と第１導体とがなす角度が１８０度になるように前記平面上の分岐点から３方向に配置され、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子は第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子は第２導体と第３導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第３導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子は第１導体を対称線としてと第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、前記演算処理回路は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００１７】
この請求項２に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、第１導体、第２導体及び第３導体のそれぞれに流れる電流を高感度で検出できる。
【００１８】
また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、前記ｎは「４」であり、４個の導体は前記平面上の分岐点から９０度おきに４方向に配置され、前記ｍは「４」であり、４個の磁電変換素子のぞれぞれは、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置され、前記演算処理回路は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００２０】
この請求項３に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。
【００２１】
また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００２２】
分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置され、前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記三軸の３方向に配置され、前記ｍは「３」であり、第１磁電変換素子は前記平面上に存在する第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子は第２導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、前記演算処理回路は、前記平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４に記載の発明によれば、ｎ個の導体は、分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、ｍ個の磁電変換素子の感磁面が三軸の内の二軸を含む同一平面上に存在するように配置されるので、同一平面上に存在する各導体に電流が流れることにより発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになる。その結果、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号が正確になるので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【００２５】
また、第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。
【００２６】
また、この電流検出装置の近傍に外乱磁束が存在しても、３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることによりキャンセルされる。その結果、他の導体が併設されていても影響を受けることがないので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置され、前記ｎは「４」であり、４個の導体は前記三軸及び該三軸の内の一軸における負方向軸の４方向に配置され、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子乃至第４磁電変換素子のそれぞれは前記三軸の内の二軸及び前記負方向軸を含む平面上に存在するように配置され、前記第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子は前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の内の第１導体から互いに等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第２導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子は第３導体を対称線として第３磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、前記演算処理回路は、前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００２８】
この請求項５に記載の発明によれば、第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。
【００２９】
また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも請求項７に記載の発明と同様に行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００３０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が同一方向になるように配置されることを特徴とする。
【００３１】
この請求項６に記載の発明によれば、ｍ個の磁電変換素子の各感磁面が同一方向になるように配置されているので、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号を容易に扱うことができ、演算処理回路における演算が簡単になる。
【００３２】
また、請求項７に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記平面上の分岐点から１２０度おきに３方向に配置し、前記ｍは「３」であり、３個の磁電変換素子のぞれぞれを、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置し、各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３５】
また、請求項８に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、前記ｎは「３」であり、３個の導体を第１導体と第２導体とがなす角度が９０度、第２導体と第３導体とがなす角度が９０度、第３導体と第１導体とがなす角度が１８０度になるように前記平面上の分岐点から３方向に配置し、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子を第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子を第２導体と第３導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第３導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子を第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項８に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３６】
また、請求項９に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、前記ｎは「４」であり、４個の導体を前記平面上の分岐点から９０度おきに４方向に配置し、前記ｍは「４」であり、４個の磁電変換素子のぞれぞれを、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置し、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項９に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３７】
また、請求項１０に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置し、前記ｎは「３」であり、３個の導体を前記三軸の３方向に配置し、前記ｍは「３」であり、第１磁電変換素子を前記平面上に存在する第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子を第２導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、前記平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項１０に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３９】
請求項１１に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置し、前記ｎは「４」であり、４個の導体を前記三軸及び該三軸の内の一軸における負方向軸の４方向に配置し、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子乃至第４磁電変換素子のそれぞれを前記三軸の内の二軸及び前記負方向軸を含む平面上に存在するように配置し、前記第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子を前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の内の第１導体から互いに等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第２導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子を第３導体を対称線として第３磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項１１に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００４０】
また、請求項１２に記載の発明は、ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が同一方向になるように配置することを特徴とする。この請求項１２に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電流検出装置及び電流検出方法を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施の形態において同一または相当部には同一符号を付して説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
この第１の実施の形態は、本発明のｎを「３」、ｍを「３」とした場合の例である。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第１の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【００４３】
導体１０は、図１に示すように、分岐点Ｏを含む平面上で、該分岐点Ｏから１２０度おきに３方向に配設された第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３から構成されている。第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。
【００４４】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【００４５】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、その感磁面（磁束検出面）に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【００４６】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は、第２導体１２及び第３導体１３の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は、第３導体１３及び第１導体１１の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面は分岐点Ｏを含む平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【００４７】
次に、このように構成された本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の動作を説明する。
【００４８】
今、各ホール素子の感磁面は、紙面から手前側に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１が分岐点Ｏからその先端部に向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体１３には電流Ｉ３が分岐点Ｏからその先端部に向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎを等しく受けるものと仮定する。
【００４９】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝−ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）＋ｎ」となる。
【００５０】
今、「Ｂ２−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ１＝ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝ｆ（Ｉ１）＋２＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「Ｉ１＋Ｉ３＝Ｉ２」であるから、「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【００５１】
この「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）」は次のように理解される。すなわち、第２導体１２に電流Ｉ２が流れると、第１ホール素子２１の感磁面と第２ホール素子２２の感磁面とは、それぞれ大きさが等しく逆向きの磁束を受ける。また、第１導体１１及び第３導体１３にそれぞれ分岐電流Ｉ１及び電流Ｉ３が流れると、第１ホール素子２１の感磁面と第２ホール素子２２の感磁面とは、それぞれ分岐電流の大きさに応じた磁束であって互いに逆向きの磁束を受ける。
【００５２】
従って、第１ホール素子２１の感磁面と第２ホール素子２２の感磁面とで感受された磁束を引き算すれば、第２導体１２に電流Ｉ２が流れた場合に発生される磁束の３倍の磁束が得られたことに等しくなる。また、引き算が行われることにより、第１ホール素子２１の感磁面で受けた外乱磁束ｎと第２ホール素子２２の感磁面で受けた外乱磁束ｎとは相殺される。
【００５３】
次に、「Ｂ３−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ３−Ｂ１＝−ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）」が成り立つから、「Ｂ３−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【００５４】
更に、「Ｂ２−Ｂ３」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ３＝ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ１）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ３）＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ１）」が成り立つから、「Ｂ２−Ｂ３＝３＊ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【００５５】
このように、第２導体１２に流れる電流Ｉ２、第１導体１１に流れる電流Ｉ１及び第３導体１３に流れる電流Ｉ３を検出する際は、それぞれ「Ｂ２−Ｂ１」、「Ｂ３−Ｂ１」及び「Ｂ２−Ｂ３」を計算すれば、各導体に電流が流れることにより発生される磁束の３倍の磁束が発生されることに等しくなり、しかも外乱磁束をキャンセルできるので高精度で電流を検出できる。また、全てのホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【００５６】
図２は、前記センサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。この電流検出装置は、前記導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３からなるセンサ部に演算処理回路３０が追加されて構成されている。演算処理回路３０は、第１演算増幅器３１、第２演算増幅器３２、第３演算増幅器３３から構成されている。演算処理回路３０からの出力は、例えば中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）４０に供給される。
【００５７】
第１演算増幅器３１は、「−（Ｂ３−Ｂ１）」に相当する演算を行う。この第１演算増幅器３１の非反転入力端子（＋）は第１ホール素子２１に接続され、反転入力端子（−）は第３ホール素子２３に接続され、出力端子はＣＰＵ４０に接続されている。従って、第１演算増幅器３１は、磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３を減算し、その減算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出することができる。なお、図２に示した例では、第１検出信号ＤＴ１は負の値として得られる。
【００５８】
第２演算増幅器３２は、「Ｂ２−Ｂ１」に相当する演算を行う。この第２演算増幅器３２の非反転入力端子（＋）は第２ホール素子２２に接続され、反転入力端子（−）は第１ホール素子２１に接続され、出力端子はＣＰＵ４０に接続されている。従って、第２演算増幅器３２は、磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１を減算し、その減算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出することができる。なお、図２に示した例では、第２検出信号ＤＴ２は正の値として得られる。
【００５９】
第３演算増幅器３３は、「Ｂ２−Ｂ３」に相当する演算を行う。この第３演算増幅器３３の非反転入力端子（＋）は第３ホール素子２３に接続され、反転入力端子（−）は第２ホール素子２２に接続され、出力端子はＣＰＵ４０に接続されている。従って、第３演算増幅器３３は、磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３を減算し、その減算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を高感度で検出することができる。なお、図２に示した例では、第３検出信号ＤＴ３は正の値として得られる。
【００６０】
ＣＰＵ４０は、第１演算増幅器３１からの第１検出信号ＤＴ１、第２演算増幅器３２からの第２検出信号ＤＴ２及び第３演算増幅器３３からの第３検出信号ＤＴ３を入力し、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【００６１】
次に、上述した電流検出装置を自動車に適用した場合の電気回路の構成例を図３を参照しながら説明する。この電気回路は、上述した電流検出装置（センサ部及び演算処理回路３０）、制御回路４０、発電機４１、バッテリ４２、スタータ４３及び負荷４４から構成されている。そして、電流検出回路の第１導体１１はバッテリ４２に、第２導体１２は発電機４１に、第３導体１３は負荷４４にそれぞれ接続されている。スタータ４３は、バッテリ４２と第１導体１１との間の導通／遮断を制御する。
【００６２】
制御回路４０は、例えば図２に示したように、ＣＰＵ４０から構成されている。この制御回路４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３に基づいて当該電気回路の現在の状態を判断し、必要に応じて発電機４１を駆動する。
【００６３】
発電機４１は制御回路４０からの制御信号に応じて発電を行う。この発電機４１で発生された電流は第２導体１２を介してバッテリ４２及び負荷４４に供給される。バッテリ４２は放電電流を負荷４４に供給して該負荷４４を駆動すると共に発電機４１から充電電流が供給されることにより充電される。負荷４４は、例えば、ヘッドランプ、ワイパーから構成されている。
【００６４】
このように構成された自動車の電気回路によれば、制御回路４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３を総合的に評価することにより、負荷４４の動作状態及びバッテリ４２の充電状態に応じて、最適発電量を発電機４１に指示することができる。
【００６５】
次に、このように構成される電流検出装置の動作原理が妥当であることを確認すると共にその検出特性を調べるために本出願人は、以下の実験を行ったので、その結果を示す。
【００６６】
図４はこの実験に用いられた回路である。この実験回路では、電源Ｅからの電流は抵抗Ｒを介してセンサ部の第３導体１３に入力される。そして、この第３導体１３に入力された電流Ｉ３は、第１導体１１に流れる電流Ｉ１と第２導体１２に流れる電流Ｉ２とに分岐する。第１導体１１に流れる電流Ｉ１は負荷ＬＯＡＤ１を経由して電源Ｅに戻り、第２導体１２に流れる電流Ｉ２は負荷ＬＯＡＤ２を経由して電源Ｅに戻る。
【００６７】
負荷ＬＯＡＤ１及びＬＯＡＤ２としては、それぞれ流れる電流を設定できるものを用いた。そして、負荷ＬＯＡＤ１及びＬＯＡＤ２に流れる電流を変えながら、第３導体１３に流れる電流と電圧、第１ホール素子Ｓ１、第２ホール素子Ｓ２及び第３ホール素子Ｓ３の各出力電圧を測定し、第２ホール素子Ｓ２の出力と第３ホール素子Ｓ３の出力との差「Ｓ２−Ｓ３」、第１ホール素子Ｓ１の出力と第２ホール素子Ｓ２の出力との差「Ｓ１−Ｓ２」及び第１ホール素子Ｓ１の出力と第３ホール素子Ｓ３の出力との差「Ｓ１−Ｓ３」をそれぞれ計算により求めた。また、外乱磁界ｎはマグネットをセンサ部に近づけることにより発生させた。なお、実験時の各ホール素子の感磁面は、図１及び図２に示したホール素子の感磁面と逆にした。
【００６８】
図５は、外乱磁束がない状態で測定した結果及び計算結果を示し、図６は外乱磁束を印加した状態で測定した結果及び計算結果を示す図である。
【００６９】
また、図７は第１導体１１に流れる電流Ｉ１と演算により求められた「Ｓ２−Ｓ３」との関係を示し、同図（Ａ）は外乱磁束ｎがない場合、同図（Ｂ）は外乱磁束ｎがある場合をそれぞれ示す。図８は第２導体１２に流れる電流Ｉ２と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ２」との関係を示し、同図（Ａ）は外乱磁束ｎがない場合、同図（Ｂ）は外乱磁束ｎがある場合をそれぞれ示す。図９は第３導体１３に流れる電流Ｉ３と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ３」との関係を示し、同図（Ａ）は外乱磁束ｎがない場合、同図（Ｂ）は外乱磁束ｎがある場合をそれぞれ示す。
【００７０】
各ホール素子の出力は、図５を参照すると、例えばＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで第１ホール素子２１からの出力信号Ｓ１＝１６ｍＶであり、ＮＯ．８では電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａ、電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝０Ａで第３ホール素子２３からの出力信号Ｓ３＝１９ｍＶである。これにより、外乱磁界ｎが存在しない状態では、分岐通電がなされていない状態でのホール素子単品での電流検出能力は３０Ａあたり１６〜１９ｍＶであることがわかる。
【００７１】
また、電流Ｉ１として３０Ａ流れたときの演算結果を見ると、ＮＯ．４では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５６ｍＶであり、ＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５４ｍＶであり、ＮＯ．１１では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝１５Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５５ｍＶである。これにより、演算結果は、単品のホール素子の約３倍の信号となっていることが確認できた。
【００７２】
また、外乱磁界ｎが存在するときも、図６に示すように、外乱磁界ｎがない場合と略同様の結果が得られた。これにより、演算信号には外乱磁界ｎによる影響が含まれず、外乱磁界ｎがキャンセルされることがわかる。
【００７３】
また、例えば、ＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ１（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで第１ホール素子２１からの出力信号Ｓ１＝−１９ｍＶ、ＮＯ．８では電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａ、電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝０Ａで第３ホール素子２３の出力信号Ｓ３＝２１ｍＶである。また、ＮＯ．４では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５９ｍＶであり、ＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５９ｍＶであり、ＮＯ．１１では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝１５Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５６ｍＶである。これにより、外乱磁界ｎが存在するときも演算結果は、単品のホール素子の約３倍の信号となっていることが確認できた。
【００７４】
以上説明したように、この第１の実施の形態に係る電流検出装置によれば、Ｙ字状に配置された３個の導体と３個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、該導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも各導体を流れる電流としてそれぞれ３倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になる。
【００７５】
この第１の実施の形態に係る電流検出装置を、図３に示すように、自動車内のバッテリ、発電機及び負荷への分岐路という分岐点に適用すれば、充放電管理などに利用することができる。
【００７６】
また、この第１の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コストを大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【００７７】
（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態は、本発明のｎを「３」、ｍを「４」とした場合の例である。図１０は本発明の第２の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第２の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【００７８】
導体１０は、図１０に示すように、分岐点Ｏを含む平面上で、該分岐点Ｏに一端を有する第１導体１１、該分岐点Ｏに一端を有し、第１導体１１から反時計回り方向に９０度の位置に配置された第２導体１２及び該分岐点Ｏに一端を有し、第２導体１２から反時計回り方向に９０度の位置に配置された第３導体１３から構成されている。すなわち、これら第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は分岐点Ｏを含む平面上にＴ字状に配置されている。第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。
【００７９】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【００８０】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、その感磁面に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【００８１】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は、第２導体１２及び第３導体１３の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は、第３導体１３を対称線として第２ホール素子１２と線対称となる位置に配置される。第４ホール素子２４は、第１導体１１を対称線として第１ホール素子１１と線対称となる位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面は上記分岐点Ｏを含む平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【００８２】
次に、このように構成された本発明の第２の実施の形態に係る電流検出装置の動作を説明する。
【００８３】
今、各ホール素子の感磁面は、紙面から手前側に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎを等しく受けるものと仮定する。
【００８４】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第４ホール素子２４の感磁面が受ける全磁束Ｂ４は、「Ｂ４＝−ｆ（Ｉ１）＋ｎ」となる。
【００８５】
今、「Ｂ２−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ１＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ１）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「Ｉ１＋Ｉ３＝−Ｉ２」であるから「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ２）」が成り立ち、「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【００８６】
次に、「Ｂ３−Ｂ２」を計算すると、「Ｂ３−Ｂ２＝ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ２）」が成り立つから、「Ｂ３−Ｂ２＝３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【００８７】
更に、「Ｂ１−Ｂ４」を計算すると、「Ｂ１−Ｂ４＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ１）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ２）」が成り立つから、「Ｂ１−Ｂ４＝３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【００８８】
次に、上記計算結果を用いて、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」を計算すると、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝−｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝＝８＊ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【００８９】
また、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」を計算すると、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝−｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝＝８＊ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【００９０】
このように、第２導体１２に流れる電流Ｉ２、第１導体１１に流れる電流Ｉ１及び第３導体に流れる電流Ｉ３を検出する際は、それぞれ「Ｂ２−Ｂ１」、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）及び「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」を計算すれば、各導体に電流が流れることにより発生される磁束のそれぞれ３倍、８倍及び８倍の磁束が発生されることに等しくなり、しかも外乱磁束をキャンセルできるので、高精度で電流を検出できる。また、全ホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【００９１】
図１１は、この電流検出装置の演算処理回路３０の構成を示すブロック図である。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。
【００９２】
演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１が、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２が、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３が、及び第４ホール素子２４から磁束Ｂ４に対応する電圧信号ＶＢ４がそれぞれ入力される。
【００９３】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出できる。
【００９４】
また、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ２−Ｂ１」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出できる。
【００９５】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を高感度で検出できる。
【００９６】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３を入力し、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【００９７】
このように、第２の実施の形態に係る電流検出装置によれば、Ｔ字状に配置された３個の導体と４個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、該導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも第１導体、第２導体及び第３導体を流れる電流としてそれぞれ８倍、３倍及び８倍の出力が得られるので、高感度及び高精度での電流測定が可能になる。
【００９８】
また、この第２の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【００９９】
（第３の実施の形態）
この第３の実施の形態は、本発明のｎを「４」、ｍを「４」とした場合の例である。図１２は本発明の第３の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第３の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【０１００】
導体１０は、図１２に示すように、分岐点Ｏを含む平面上で、該分岐点Ｏから９０度おきに４方向に配設された第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４から構成されている。すなわち、これら第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４は分岐点Ｏを含む平面上に十字状に配置されている。これら第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。
【０１０１】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの別個の導体の一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【０１０２】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、その感磁面に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【０１０３】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は、第２導体１２及び第３導体１３の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は、第３導体１３及び第４導体１４の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第４ホール素子２４は、第４導体１４及び第１導体１１の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面は上記分岐点Ｏを含む平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【０１０４】
次に、このように構成された本発明の第３の実施の形態に係る電流検出装置の動作を説明する。
【０１０５】
今、各ホール素子の感磁面は、紙面から手前側に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎを等しく受けるものと仮定する。
【０１０６】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３、４）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）＋ｎ」となり、第４ホール素子２４の感磁面が受ける全磁束Ｂ４は、「Ｂ４＝ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）＋ｎ」となる。
【０１０７】
今、「Ｂ２−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ１＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ１）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「Ｉ１＋Ｉ３＝−（Ｉ２＋Ｉ４）」であるから、「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立ち、「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）」が得られる。
【０１０８】
次に、「Ｂ３−Ｂ２」を計算すると、「Ｂ３−Ｂ２＝ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立つから、「Ｂ３−Ｂ２＝３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【０１０９】
次に、「Ｂ４−Ｂ３」を計算すると、「Ｂ４−Ｂ３＝ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ３）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立つから、「Ｂ４−Ｂ３＝３＊ｆ（Ｉ４）＋ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【０１１０】
更に、「Ｂ１−Ｂ４」を計算すると、「Ｂ１−Ｂ４＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ４）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立つから、「Ｂ１−Ｂ４＝３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【０１１１】
次に、上記計算結果を用いて、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」を計算すると、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝−｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝＝８＊ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【０１１２】
また、「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）」を計算すると、「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝−｛３＊ｆ（Ｉ４）＋ｆ（Ｉ２）｝＝８＊ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【０１１３】
また、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」を計算すると、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝−｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝＝８＊ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【０１１４】
更に、「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）」を計算すると、「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ４）＋ｆ（Ｉ２）｝−｛３＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝＝８＊ｆ（Ｉ４）」が得られる。
【０１１５】
このように、第１導体１１に流れる電流Ｉ１、第２導体１２に流れる電流Ｉ２、第３導体１３に流れる電流Ｉ３及び第４導体１４に流れる電流Ｉ４を検出する際は、それぞれ「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」、「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）」、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」及び「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）」を計算すれば、各導体に電流が流れることにより発生される磁束の８倍の磁束が発生されることに等しくなり、しかも外乱磁束をキャンセルできるので高精度で電流を検出できる。また、全ホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても、同様にしてキャンセルされる。
【０１１６】
図１３は、この電流検出装置の演算処理回路３０の構成を示すブロック図である。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３及び第４ホール素子２４から磁束Ｂ４に対応する電圧信号ＶＢ４がそれぞれ入力される。
【０１１７】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高精度で検出することができる。
【０１１８】
また、この演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高精度で検出することができる。
【０１１９】
また、この演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３号は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を高精度で検出することができる。
【０１２０】
更に、この演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ４の大きさを表す第４検出信号ＤＴ４としてＣＰＵ４０に供給する。この第４検出信号ＤＴ４は、電流Ｉ４のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ４）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ４）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第４導体１４を流れる電流Ｉ４を高精度で検出することができる。
【０１２１】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２、第３検出信号ＤＴ３及び第４検出信号ＤＴ４を入力し、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【０１２２】
このように第３の実施の形態に係る電流検出装置によれば、十字状に配置された４個の導体と４個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、該導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも各導体を流れる電流としてそれぞれ８倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になる。
【０１２３】
また、この第３の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計４個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１２４】
（第４の実施の形態）
この第４の実施の形態は、本発明のｎを「３」、ｍを「３」とした場合の例である。図１４は本発明の第４の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、及び第３ホール素子２３から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第４の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【０１２５】
導体１０は、図１４に示すように、放射状に配置され且つ分岐点Ｏを原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす３次元軸上に配置された第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３から構成されている。すなわち、第１導体１１がｘ軸方向に配設され、第２導体１２がｙ軸方向に配設され、第３導体１３がｚ軸方向に配設されてなる。第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。各導体の他端は電源又は負荷４５が接続されている。
【０１２６】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【０１２７】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、第１導体１１及び第２導体１２とのなす面、すなわち、ｘｙ平面上に配置されている。各ホール素子は、その感磁面（磁束検出面）に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【０１２８】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は第２導体１２を対称線として第１ホール素子２１と線対称となる位置に配置される。第３ホール素子２３は第１導体１１を対称線として第１ホール素子２１と線対称となる位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面はｘｙ平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【０１２９】
次に、このように構成された本発明の第４の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の動作を説明する。
【０１３０】
今、各ホール素子の感磁面は、ｚ軸方向に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体１３には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎのｚ方向成分−ｎｚを等しく受けるものと仮定する。
【０１３１】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）−ｎｚ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ」となる。
【０１３２】
今、「Ｂ２−Ｂ３」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ３＝ｆ（Ｉ２）−ｎｚ−｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＝−ｆ（Ｉ３）」が成り立つから、「Ｂ２−Ｂ３＝−ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【０１３３】
また、「Ｂ１＋Ｂ２」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ＋｛ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝＝ｆ（Ｉ１）−２＊ｎｚ」となる。さらに、「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３＝ｆ（Ｉ１）−２＊ｎｚ−２＊｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝３＊ｆ（Ｉ１）」となる。
【０１３４】
また、「Ｂ１＋Ｂ３」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ３＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ＋｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ」となる。さらに、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ−２＊｛ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝＝−３＊ｆ（Ｉ２）」となる。
【０１３５】
すなわち、「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３」、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２」を計算することにより、第１導体１１に電流Ｉ１が流れた場合に発生される磁束の３倍の磁束が得られ、また、第２導体１２に電流Ｉ２が流れた場合に発生される磁束の３倍の磁束が得られたことに等しくなる。その結果、ホール素子と同一平面上に存在する第１導体１１及び第２導体１２については、第１導体１１及び第２導体１２のそれぞれを流れる電流の３倍の出力が得られる。
【０１３６】
さらに、上述した演算が行われることにより、外乱磁束ｎｚをキャンセルできるので、高精度で電流を検出できる。また、全てのホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【０１３７】
また、磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１３８】
図１５は、前記センサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。この電流検出装置は、前記導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３からなるセンサ部に演算処理回路３０が追加されて構成されている。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。
【０１３９】
演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１が、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２が、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３が、それぞれ入力される。
【０１４０】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出できる。
【０１４１】
また、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出できる。
【０１４２】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ２−Ｂ３」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当し、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を検出できる。
【０１４３】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３を入力し、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【０１４４】
このように、第４の実施の形態に係る電流検出装置によれば、三次元軸上の各軸に配置された３個の導体と３個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、ｘｙ平面上の第１導体及び第２導体の各導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも第１導体、第２導体及び第３導体を流れる電流としてそれぞれ３倍、３倍及び１倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になる。
【０１４５】
また、この第４の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１４６】
（第５の実施の形態）
この第５の実施の形態は、本発明のｎを「４」、ｍを「４」とした場合の例である。図１６は本発明の第５の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３、及び第４ホール素子２４から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第５の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【０１４７】
導体１０は、図１６に示すように、放射状に配置され且つ分岐点Ｏを原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす３次元軸上に配置された第１導体１１、第２導体１３、第３導体１３及び第４導体１４から構成されている。すなわち、第１導体１１がｘ軸方向に配設され、第２導体１２がｙ軸方向に配設され、第３導体１３が−ｘ軸方向に配設され、第４導体１４がｚ軸方向に配設されてなる。第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。各導体の他端は電源又は負荷４５が接続されている。
【０１４８】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【０１４９】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３とのなす面、すなわち、ｘｙ平面上に配置されている。各ホール素子は、その感磁面（磁束検出面）に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【０１５０】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１及び第２ホール素子２２はｘｙ平面上に存在する第１導体１１乃至第３導体１３の内の第１導体１１から互いに等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は第２導体１２を対称線として第２ホール素子２２と線対称となる位置に配置される。第４ホール素子２４は第３導体１３を対称線として第３ホール素子２３と線対称となる位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面はｘｙ平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【０１５１】
次に、このように構成された本発明の第５の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の動作を説明する。
【０１５２】
今、各ホール素子の感磁面は、ｚ軸方向に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体１３には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第４導体１４には電流Ｉ４がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎのｚ方向成分−ｎｚを等しく受けるものと仮定する。
【０１５３】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ」となり、第４ホール素子２４の感磁面が受ける全磁束Ｂ４は、「Ｂ４＝ｆ（Ｉ３）−ｎｚ」となる。
【０１５４】
今、「Ｂ１＋Ｂ２」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２＝−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ＋｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ」となり、「Ｂ３＋Ｂ４」を計算すると、「Ｂ３＋Ｂ４＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ＋｛ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ」となる。さらに、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ−ｆ（Ｉ２）＋２＊ｎｚ＝−２＊ｆ（Ｉ２）」となる。
【０１５５】
次に、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４」を計算すると、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ＋ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ＋ｆ（Ｉ３）−ｎｚ＝ｆ（Ｉ１）−３＊ｎｚ」となり、さらに、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−３＊ｎｚ−３＊｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝４＊ｆ（Ｉ１）」となる。
【０１５６】
次に、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３」を計算すると、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＝ｆ（Ｉ１）＋ｎｚ−ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＋ｎｚ−ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎｚ＝ｆ（Ｉ３）＋３＊ｎｚ」となり、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４」を計算すると、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４＝ｆ（Ｉ３）＋３＊ｎｚ＋３＊｛ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝４＊ｆ（Ｉ３）」となる。
【０１５７】
次に、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３」を計算すると、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＝２＊｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝−２＊｛ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）−２＊ｆ（Ｉ２）＋２＊ｆ（Ｉ３）」となり、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」を計算すると、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」＝２＊ｆ（Ｉ１）−４＊ｆ（Ｉ２）＋２＊ｆ（Ｉ３）＋６＊｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝−６＊｛ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝−４＊｛ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）｝」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ４）」が成り立つから、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４＝４＊ｆ（Ｉ４）」が得られる。
【０１５８】
すなわち、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１」を計算することにより、第１導体１１に電流Ｉ１が流れた場合に発生される磁束の４倍の磁束が得られ、また、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４」を計算することにより、第３導体１３に電流Ｉ３が流れた場合に発生される磁束の４倍の磁束が得られ、また、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」を計算することにより、第４導体１４に電流Ｉ４が流れた場合に発生される磁束の４倍の磁束が得られ、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４」を計算することにより、第２導体１２に電流Ｉ２が流れた場合に発生される磁束の２倍の磁束が得られたことに等しくなる。
【０１５９】
さらに、上述した演算が行われることにより、外乱磁束ｎｚをキャンセルできるので、高精度で電流を検出できる。また、全てのホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【０１６０】
また、磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計４個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１６１】
図１７は、前記センサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。この電流検出装置は、前記導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４からなるセンサ部に演算処理回路３０が追加されて構成されている。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。
【０１６２】
演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１が、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２が、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３が、第４ホール素子２４から磁束Ｂ４に対応する電圧信号ＶＢ４が、それぞれ入力される。
【０１６３】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の４倍の磁束４＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出できる。
【０１６４】
また、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の２倍の磁束２＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出できる。
【０１６５】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の４倍の磁束４＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当し、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を検出できる。
【０１６６】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ４の大きさを表す第４検出信号ＤＴ４としてＣＰＵ４０に供給する。この第４検出信号ＤＴ４は、電流Ｉ４のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ４）の４倍の磁束４＊ｆ（Ｉ４）を磁電変換して得られた信号に相当し、第４導体１４を流れる電流Ｉ４を検出できる。
【０１６７】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２、第３検出信号ＤＴ３及び第４検出信号ＤＴ４を入力し、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【０１６８】
このように、第５の実施の形態に係る電流検出装置によれば、三次元軸上の各軸及び−ｘ軸に配置された４個の導体と４個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、ｘｙ平面上の第１導体乃至第３導体の各導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも第１導体乃至第４導体を流れる電流としてそれぞれ４倍、２倍、４倍、４倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になり、電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束もキャンセルされる。
【０１６９】
また、この第５の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計４個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１７０】
（第６の実施の形態）
この第６の実施の形態は、第２の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第６の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１０及び図１１に示す第２の実施の形態の電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０１７１】
まず、ビオサバールの法則から、変数である電流Ｉｉ〜Ｉ３と磁界Ｂ１〜Ｂ４とについて、数１の方程式が成立する。
【０１７２】
【数１】
数１の式（２）から式（１）を減算すると、数２が得られる。
【０１７３】
【数２】
さらに、数１の式（５）より数３が得られ、この数３により電流Ｉ２が求められる。
【０１７４】
【数３】
数１の式（４）から式（１）を減算すると、数４が得られる。
【０１７５】
【数４】
数１の式（３）から式（２）を減算すると、数５が得られる。
【０１７６】
【数５】
式（８）を式（９）に加算すると、数６が得られる。
【０１７７】
【数６】
式（１０）に式（５）を代入すると、数７が得られる。
【０１７８】
【数７】
さらに、式（７）より数８が得られる。
【０１７９】
【数８】
（１３）式より電流Ｉ１が求められる。また、Ｉ３についても同様に式（１０）に式（５）を代入すると、数９が得られる。
【０１８０】
【数９】
さらに式（７）より数１０が得られる。
【０１８１】
【数１０】
（１６）式より電流Ｉ１が求められる。このように、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３のそれぞれは、２つのホール素子２１，２２が受ける磁界の差に係数が掛けられた形で計算できる。このため、各ホール素子が一様に磁束外乱を含んでいてもこの外乱をキャンセルできるので、高精度な出力を検出できる。なお、上述の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の演算は、演算処理回路３０によって行われる。
【０１８２】
次に電流増幅率を求める。Ｉ１近傍の単独の第１ホール素子２１が単独導体電流Ｉ１から受ける磁界Ｂ１は、数１１で表される。
【０１８３】
【数１１】
電流Ｉ１は、式（１３）から数１２で表される。
【０１８４】
【数１２】
従って、電流Ｉ１については、数１３が成立する。
【０１８５】
【数１３】
また、電流Ｉ１と同様に電流Ｉ３を求めると、電流Ｉ３については、数１４が成立する。
【０１８６】
【数１４】
さらに、電流Ｉ２は、式（７）から数１５で表される。
【０１８７】
【数１５】
従って、電流Ｉ２については、数１６が成立する。
【０１８８】
【数１６】
以上のことから、単独の被測定導体からその最近傍にある単独のホール素子が受ける感度の１．２倍または１．４倍の感度を得ることができ、高感度で電流測定が可能になる。
【０１８９】
（第７の実施の形態）
この第７の実施の形態は、第３の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第７の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１２及び図１３に示す電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０１９０】
ここで、感磁面は、紙面を向こう側に垂直に貫く磁界を正となるように配置されている。４つのホール素子２１〜２４の全ては、それぞれに挟まれた導体に対する距離が等しく、その距離をｒとする。
【０１９１】
４つの導体１１〜１４に流れる４つの変数である電流Ｉ１〜Ｉ４を、４つのホール素子２１〜２４とキルヒホッフの電流則から得られる方程式から求める。
【０１９２】
まず、第１ホール素子２１が受ける磁界Ｂ１は数１７で表される。
【０１９３】
【数１７】
数１７において、第１項は電流Ｉ１から受ける磁界を表し、第２項は電流Ｉ２から受ける磁界を表し、第３項は電流Ｉ３から受ける磁界を表し、第４項は電流Ｉ４から受ける磁界を表している。
【０１９４】
また、第２ホール素子２２が受ける磁界Ｂ２を第１ホール素子２１が受ける磁界と同様に求めると、磁界Ｂ２は数１８で表される。
【０１９５】
【数１８】
また、第３ホール素子２３が受ける磁界Ｂ３は数１９で表される。
【０１９６】
【数１９】
また、第４ホール素子２４が受ける磁界Ｂ４は数２０で表される。
【０１９７】
【数２０】
以上の演算式から数２１が成立する。
【０１９８】
【数２１】
また、Ａ１〜Ａ４を数２２により定義する。
【０１９９】
【数２２】
数２１をクラメルの公式を用いて解いて各電流を求める。電流Ｉ１は、数２３により求められる。
【０２００】
【数２３】
同様に、電流Ｉ２は、数２４により求められる。
【０２０１】
【数２４】
同様に、電流Ｉ３及び電流Ｉ４は、数２５により求められる。
【０２０２】
【数２５】
このように、電流Ｉ１〜Ｉ４のそれぞれは、２つのホール素子が受ける磁界の差に係数が掛けられた形で計算できる。このため、各ホール素子が一様に磁束外乱を含んでいてもこの外乱をキャンセルできるので、高精度な出力を検出できる。なお、上述の電流Ｉ１〜Ｉ４の演算は、演算処理回路３０によって行われる。
【０２０３】
次に電流増幅率を求める。電流Ｉ１は数２６で表される。
【０２０４】
【数２６】
また、磁界Ｂ１を数２７を用いて定義する。
【０２０５】
【数２７】
数２７を用いて数２６を変形すると、数２８が得られる。
【０２０６】
【数２８】
数２８の演算の結果、単独の被測定導体からその最近傍にある単独のホール素子が受ける感度の約１１．３倍の感度が得られる。従って、高感度で電流測定が可能となる。
【０２０７】
（第８の実施の形態）
この第８の実施の形態は、第４の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第８の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１４及び図１５に示す電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０２０８】
まず、ビオサバールの法則から、変数である電流Ｉｉ〜Ｉ３と磁界Ｂｉ〜Ｂ３について、数２９の方程式が成立する。
【０２０９】
【数２９】
数２９の式（３）から式（１）を減算すると、数３０が得られる。
【０２１０】
【数３０】
さらに、数２９の式（２）から式（１）を減算すると、数３１が得られる。
【０２１１】
【数３１】
数３１の式（６）の両辺を（２１／２＋１）倍すると、数３２が得られる。
【０２１２】
【数３２】
数３２の式（７）から式（５）を減算すると、数３３が得られる。
【０２１３】
【数３３】
これにより、電流Ｉ２が数３４で表される。
【０２１４】
【数３４】
さらに、式（８）を式（６）に代入すると、数３５が得られ、電流Ｉ１が求められる。
【０２１５】
【数３５】
さらに、式（１）を式（２）に加算すると、数３６が得られる。
【０２１６】
【数３６】
さらに、（４）式に式（１０），（１１）を代入すると、数３７が得られ、電流Ｉ３が求められる。
【０２１７】
【数３７】
このように、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３のそれぞれは、２つのホール素子が受ける磁界の差に係数が掛けられた形で計算できる。このため、各ホール素子が一様に磁束外乱を含んでいてもこの外乱をキャンセルできるので、高精度な出力を検出できる。なお、上述の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の演算は、演算処理回路３０によって行われる。
【０２１８】
（第９の実施の形態）
この第９の実施の形態は、第５の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第９の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１６及び図１７に示す電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０２１９】
まず、ビオサバールの法則から、変数である電流Ｉｉ〜Ｉ４と磁界Ｂｉ〜Ｂ４について、数３８の方程式が成立する。
【０２２０】
【数３８】
数３８には、４つの変数に対して、５つの方程式があるため、解は１つではない。外乱ノイズをキャンセルできるような解を求める必要がある。まず、数３８の式（１）〜式（４）の方程式から電流Ｉｉ〜Ｉ３を求め、求められた電流Ｉｉ〜Ｉ３を式（５）に代入して電流Ｉ４を求める。
【０２２１】
まず、式（１）−式（２）−式（３）＋式（４）を演算して、数３９が得られ、電流Ｉ２が求められる。
【０２２２】
【数３９】
次に、式（１）から式（４）を減算して、数４０が得られる。
【０２２３】
【数４０】
従って、電流Ｉ１は数４１で表される。
【０２２４】
【数４１】
同様にして、電流Ｉ３、電流Ｉ４は数４２により表される。
【０２２５】
【数４２】
このように、電流Ｉ１〜Ｉ４のそれぞれは、２つのホール素子が受ける磁界の差に係数が掛けられた形で計算できる。このため、各ホール素子が一様に磁束外乱を含んでいてもこの外乱をキャンセルできるので、高精度な出力を検出できる。なお、上述の電流Ｉ１〜Ｉ４の演算は、演算処理回路３０によって行われる。
【０３２３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ｎ個の導体のそれぞれの両側に磁電変換素子が配置され、各導体に流れる電流はこの２つの磁電変換素子からの電気信号に所定の演算を施すことにより検出される。この場合、２つの磁電変換素子のそれぞれは、分岐前の電流と分岐後の電流とによる磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、磁束を磁電変換することになり、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。また、集磁コアは用いられないので、電流検出装置の小型化、低重量化及び低価格化が可能であり、特に分岐路のそれぞれについて電流を検出するような場合に顕著な効果を奏する。
【０３２４】
また、ｎ個の導体及びｍ個の磁電変換素子の感磁面は同一平面上に配置されるので、各導体に電流が流れることによりで発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになり、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号に補正を加える必要がないので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【０３２５】
また、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、一方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる所定方向の磁束を受け、他方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる逆方向の磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、分岐がない場合の電流によって発生される磁束の３倍の磁束を磁電変換することになり、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。また、この電流検出装置の近傍に外乱磁束が存在しても、上記２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることによりキャンセルされるので、他の導体が併設されていても影響を受けることがなく、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３２６】
また、請求項２に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、第１導体、第２導体及び第３導体のそれぞれに流れる電流を高感度で検出できる。また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束がキャンセルされるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも上記請求項１に記載の発明と同様に行われるので、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３２８】
また、請求項４に記載の発明によれば、ｎ個の導体を、分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、ｍ個の磁電変換素子の感磁面が三軸の内の二軸を含む同一平面上に存在するように配置したので、同一平面上に存在する各導体に電流が流れることにより発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになる。その結果、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号が正確になるので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【０３２９】
また、第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。また、電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束もキャンセルされるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３３０】
また、請求項５に記載の発明によれば、第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。また、電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも請求項７に記載の発明と同様に行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３３１】
また、請求項６に記載の発明によれば、ｍ個の磁電変換素子の各感磁面が同一方向になるように配置されているので、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号を容易に扱うことができ、演算処理回路における演算が簡単になる。
【０３３２】
また、請求項７〜１２に記載の発明によれば、それぞれ請求項１〜６に記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。
【図２】 図１に示したセンサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置を自動車に適用した場合の電気回路の構成図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置の動作原理及び検出特性を確認するための実験で用いられた実験回路の構成を示す図である。
【図５】 図４に示した実験回路における外乱磁束がない状態での測定結果及び計算結果を示す図である。
【図６】 図４に示した実験回路における外乱磁束がある状態での測定結果及び計算結果を示す図である。
【図７】 図４に示した実験回路により得られた第１導体に流れる電流Ｉ１と演算により求められた「Ｓ２−Ｓ３」との関係を示す図である。
【図８】 図４に示した実験回路により得られた第２導体に流れる電流Ｉ２と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ２」との関係を示す図である。
【図９】 図４に示した実験回路により得られた第３導体に流れる電流Ｉ３と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ３」との関係を示す図である。
【図１０】 本発明の第２の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。
【図１１】 図１０に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の第３の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。
【図１３】 図１２に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第４の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。
【図１５】 図１４に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】 本発明の第５の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。
【図１７】 図１６に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】 従来の電流検出装置の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 導体
１１〜１４ 第１〜第４導体
２１〜２４ 第１〜第４ホール素子
３０ 演算処理回路
３１〜３３ 第１〜第３演算増幅器
４０ ＣＰＵ（制御回路）
４１ 発電機
４２ バッテリ
４３ スタータ
４４ 負荷
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等といった機器に搭載される電気回路に流れる電流を検出する電流検出装置及び電流検出方法に関し、特に分岐導体に流れる電流の検出精度を高める技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば電気自動車やハイブリッドカー等の普及により、例えば充放電管理のための電流検出装置が必要になってきている。このような電流検出装置として、例えば電源からの電流を分配するための電気接続箱内に設置され、該電気接続箱内に収納された導体に流れる電流を磁電変換素子を使用して検出する電流検出装置が知られている。しかし、磁電変換素子を使用した電流検出装置では、電気接続箱内に複数の導体が収納されているため、被検出電流が流れる導体以外の導体に流れる電流により発生する磁束の干渉により正確な電流を検出できないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解消するものとして、例えば特開昭６３−６３９７４号公報に電線の電流検出装置が開示されている。この電流検出装置は、図１８に示すように、被検出電流Ｉ１が流れる導体Ｂが他の導体Ａに対して略直角に配置され、更に導体Ｂが貫通された磁気コア１ａが該導体Ｂに対して略直角に配置されている。
【０００４】
このような構成により、他の導体Ａに流れる電流Ｉ２により発生された磁界Ｈ２及びＨ３は磁気コア１ａ内で打ち消され、導体Ｂに流れる電流Ｉ１により発生された磁界Ｈ１のみが磁気コア１ａ内を通る。従って、磁気コア１ａの空隙（ギャップ）に置かれた磁電変換素子１ｂは、他の導体Ｂによる干渉を受けることがないので、導体Ｂに流れる電流Ｉ１を正確に検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の電線の電流検出装置では、磁気コアが用いられるため、重量や占有体積を一定以上小さくできないことに加え、コストが増大するという問題があった。特に、被検出電流が流れる導体が複数並設されている場合には、その導体の数だけ磁気コアが必要とされるので、重量及び占有体積が該導体数に応じて増大し、更にコストも増大する。
【０００６】
一方、例えば自動車の電気接続箱では、複数の導体が単に並設されるだけでなく、１つの導体が電気接続箱の中で複数に分岐することにより複数の導体が並設されることになる場合が多い。
【０００７】
本発明は、電気接続箱の中に分岐導体が含まれるような場合を積極的に利用しつつ、複数の導体が並設されている場合であっても各導体に流れる電流を高感度で検出でき、しかも安価で小型化及び低重量化が可能な電流検出装置を提供することを課題とする。また、本発明は、複数の導体が並設されている場合であっても各導体に流れる電流を高感度で検出できる電流検出方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記平面上の分岐点から１２０度おきに３方向に配置され、前記ｍは「３」であり、３個の磁電変換素子のぞれぞれは、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置され、前記演算処理回路は、各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、ｎ個の導体のそれぞれの両側に磁電変換素子が配置されることになり、各導体に流れる電流はこの２つの磁電変換素子からの電気信号に所定の演算を施すことにより検出される。この場合、２つの磁電変換素子のそれぞれは、分岐前の電流と分岐後の電流とによる磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、磁束を磁電変換することになる。その結果、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明では、集磁コアは用いられない（原理的に集磁コアを用いる必要がない）ので、電流検出装置の小型化、低重量化及び低価格化が可能である。この効果は、特に分岐路のそれぞれについて電流を検出するような場合に顕著である。
【００１２】
また、ｎ個の導体及びｍ個の磁電変換素子の感磁面は同一平面上に配置されるので、各導体に電流が流れることによりで発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになる。その結果、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号に補正を加える必要がないので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【００１４】
また、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、一方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる所定方向の磁束を受け、他方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる逆方向の磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、分岐がない場合の電流によって発生される磁束の３倍の磁束を磁電変換することになる。その結果、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。
【００１５】
また、この電流検出装置の近傍に外乱磁束が存在しても、２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることによりキャンセルされる。その結果、他の導体が併設されていても影響を受けることがないので、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、前記ｎは「３」であり、３個の導体は第１導体と第２導体とがなす角度が９０度、第２導体と第３導体とがなす角度が９０度、第３導体と第１導体とがなす角度が１８０度になるように前記平面上の分岐点から３方向に配置され、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子は第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子は第２導体と第３導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第３導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子は第１導体を対称線としてと第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、前記演算処理回路は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００１７】
この請求項２に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、第１導体、第２導体及び第３導体のそれぞれに流れる電流を高感度で検出できる。
【００１８】
また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、前記ｎは「４」であり、４個の導体は前記平面上の分岐点から９０度おきに４方向に配置され、前記ｍは「４」であり、４個の磁電変換素子のぞれぞれは、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置され、前記演算処理回路は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００２０】
この請求項３に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。
【００２１】
また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００２２】
分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置され、前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記三軸の３方向に配置され、前記ｍは「３」であり、第１磁電変換素子は前記平面上に存在する第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子は第２導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、前記演算処理回路は、前記平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４に記載の発明によれば、ｎ個の導体は、分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、ｍ個の磁電変換素子の感磁面が三軸の内の二軸を含む同一平面上に存在するように配置されるので、同一平面上に存在する各導体に電流が流れることにより発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになる。その結果、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号が正確になるので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【００２５】
また、第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。
【００２６】
また、この電流検出装置の近傍に外乱磁束が存在しても、３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることによりキャンセルされる。その結果、他の導体が併設されていても影響を受けることがないので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路とを備え、前記ｎ個の導体は、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置され、前記ｎは「４」であり、４個の導体は前記三軸及び該三軸の内の一軸における負方向軸の４方向に配置され、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子乃至第４磁電変換素子のそれぞれは前記三軸の内の二軸及び前記負方向軸を含む平面上に存在するように配置され、前記第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子は前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の内の第１導体から互いに等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第２導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子は第３導体を対称線として第３磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、前記演算処理回路は、前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。
【００２８】
この請求項５に記載の発明によれば、第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。
【００２９】
また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも請求項７に記載の発明と同様に行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【００３０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が同一方向になるように配置されることを特徴とする。
【００３１】
この請求項６に記載の発明によれば、ｍ個の磁電変換素子の各感磁面が同一方向になるように配置されているので、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号を容易に扱うことができ、演算処理回路における演算が簡単になる。
【００３２】
また、請求項７に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記平面上の分岐点から１２０度おきに３方向に配置し、前記ｍは「３」であり、３個の磁電変換素子のぞれぞれを、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置し、各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３５】
また、請求項８に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、前記ｎは「３」であり、３個の導体を第１導体と第２導体とがなす角度が９０度、第２導体と第３導体とがなす角度が９０度、第３導体と第１導体とがなす角度が１８０度になるように前記平面上の分岐点から３方向に配置し、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子を第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子を第２導体と第３導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第３導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子を第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項８に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３６】
また、請求項９に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、前記ｎは「４」であり、４個の導体を前記平面上の分岐点から９０度おきに４方向に配置し、前記ｍは「４」であり、４個の磁電変換素子のぞれぞれを、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置し、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項９に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３７】
また、請求項１０に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置し、前記ｎは「３」であり、３個の導体を前記三軸の３方向に配置し、前記ｍは「３」であり、第１磁電変換素子を前記平面上に存在する第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子を第２導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、前記平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項１０に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００３９】
請求項１１に記載の発明は、分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、前記ｎ個の導体を、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置し、前記ｎは「４」であり、４個の導体を前記三軸及び該三軸の内の一軸における負方向軸の４方向に配置し、前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子乃至第４磁電変換素子のそれぞれを前記三軸の内の二軸及び前記負方向軸を含む平面上に存在するように配置し、前記第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子を前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の内の第１導体から互いに等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第２導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子を第３導体を対称線として第３磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする。この請求項１１に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００４０】
また、請求項１２に記載の発明は、ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が同一方向になるように配置することを特徴とする。この請求項１２に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電流検出装置及び電流検出方法を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施の形態において同一または相当部には同一符号を付して説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
この第１の実施の形態は、本発明のｎを「３」、ｍを「３」とした場合の例である。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第１の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【００４３】
導体１０は、図１に示すように、分岐点Ｏを含む平面上で、該分岐点Ｏから１２０度おきに３方向に配設された第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３から構成されている。第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。
【００４４】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【００４５】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、その感磁面（磁束検出面）に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【００４６】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は、第２導体１２及び第３導体１３の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は、第３導体１３及び第１導体１１の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面は分岐点Ｏを含む平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【００４７】
次に、このように構成された本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の動作を説明する。
【００４８】
今、各ホール素子の感磁面は、紙面から手前側に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１が分岐点Ｏからその先端部に向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体１３には電流Ｉ３が分岐点Ｏからその先端部に向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎを等しく受けるものと仮定する。
【００４９】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝−ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）＋ｎ」となる。
【００５０】
今、「Ｂ２−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ１＝ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝ｆ（Ｉ１）＋２＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「Ｉ１＋Ｉ３＝Ｉ２」であるから、「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【００５１】
この「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）」は次のように理解される。すなわち、第２導体１２に電流Ｉ２が流れると、第１ホール素子２１の感磁面と第２ホール素子２２の感磁面とは、それぞれ大きさが等しく逆向きの磁束を受ける。また、第１導体１１及び第３導体１３にそれぞれ分岐電流Ｉ１及び電流Ｉ３が流れると、第１ホール素子２１の感磁面と第２ホール素子２２の感磁面とは、それぞれ分岐電流の大きさに応じた磁束であって互いに逆向きの磁束を受ける。
【００５２】
従って、第１ホール素子２１の感磁面と第２ホール素子２２の感磁面とで感受された磁束を引き算すれば、第２導体１２に電流Ｉ２が流れた場合に発生される磁束の３倍の磁束が得られたことに等しくなる。また、引き算が行われることにより、第１ホール素子２１の感磁面で受けた外乱磁束ｎと第２ホール素子２２の感磁面で受けた外乱磁束ｎとは相殺される。
【００５３】
次に、「Ｂ３−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ３−Ｂ１＝−ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）」が成り立つから、「Ｂ３−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【００５４】
更に、「Ｂ２−Ｂ３」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ３＝ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ１）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ３）＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ１）」が成り立つから、「Ｂ２−Ｂ３＝３＊ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【００５５】
このように、第２導体１２に流れる電流Ｉ２、第１導体１１に流れる電流Ｉ１及び第３導体１３に流れる電流Ｉ３を検出する際は、それぞれ「Ｂ２−Ｂ１」、「Ｂ３−Ｂ１」及び「Ｂ２−Ｂ３」を計算すれば、各導体に電流が流れることにより発生される磁束の３倍の磁束が発生されることに等しくなり、しかも外乱磁束をキャンセルできるので高精度で電流を検出できる。また、全てのホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【００５６】
図２は、前記センサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。この電流検出装置は、前記導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３からなるセンサ部に演算処理回路３０が追加されて構成されている。演算処理回路３０は、第１演算増幅器３１、第２演算増幅器３２、第３演算増幅器３３から構成されている。演算処理回路３０からの出力は、例えば中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）４０に供給される。
【００５７】
第１演算増幅器３１は、「−（Ｂ３−Ｂ１）」に相当する演算を行う。この第１演算増幅器３１の非反転入力端子（＋）は第１ホール素子２１に接続され、反転入力端子（−）は第３ホール素子２３に接続され、出力端子はＣＰＵ４０に接続されている。従って、第１演算増幅器３１は、磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３を減算し、その減算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出することができる。なお、図２に示した例では、第１検出信号ＤＴ１は負の値として得られる。
【００５８】
第２演算増幅器３２は、「Ｂ２−Ｂ１」に相当する演算を行う。この第２演算増幅器３２の非反転入力端子（＋）は第２ホール素子２２に接続され、反転入力端子（−）は第１ホール素子２１に接続され、出力端子はＣＰＵ４０に接続されている。従って、第２演算増幅器３２は、磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１を減算し、その減算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出することができる。なお、図２に示した例では、第２検出信号ＤＴ２は正の値として得られる。
【００５９】
第３演算増幅器３３は、「Ｂ２−Ｂ３」に相当する演算を行う。この第３演算増幅器３３の非反転入力端子（＋）は第３ホール素子２３に接続され、反転入力端子（−）は第２ホール素子２２に接続され、出力端子はＣＰＵ４０に接続されている。従って、第３演算増幅器３３は、磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３を減算し、その減算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を高感度で検出することができる。なお、図２に示した例では、第３検出信号ＤＴ３は正の値として得られる。
【００６０】
ＣＰＵ４０は、第１演算増幅器３１からの第１検出信号ＤＴ１、第２演算増幅器３２からの第２検出信号ＤＴ２及び第３演算増幅器３３からの第３検出信号ＤＴ３を入力し、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【００６１】
次に、上述した電流検出装置を自動車に適用した場合の電気回路の構成例を図３を参照しながら説明する。この電気回路は、上述した電流検出装置（センサ部及び演算処理回路３０）、制御回路４０、発電機４１、バッテリ４２、スタータ４３及び負荷４４から構成されている。そして、電流検出回路の第１導体１１はバッテリ４２に、第２導体１２は発電機４１に、第３導体１３は負荷４４にそれぞれ接続されている。スタータ４３は、バッテリ４２と第１導体１１との間の導通／遮断を制御する。
【００６２】
制御回路４０は、例えば図２に示したように、ＣＰＵ４０から構成されている。この制御回路４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３に基づいて当該電気回路の現在の状態を判断し、必要に応じて発電機４１を駆動する。
【００６３】
発電機４１は制御回路４０からの制御信号に応じて発電を行う。この発電機４１で発生された電流は第２導体１２を介してバッテリ４２及び負荷４４に供給される。バッテリ４２は放電電流を負荷４４に供給して該負荷４４を駆動すると共に発電機４１から充電電流が供給されることにより充電される。負荷４４は、例えば、ヘッドランプ、ワイパーから構成されている。
【００６４】
このように構成された自動車の電気回路によれば、制御回路４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３を総合的に評価することにより、負荷４４の動作状態及びバッテリ４２の充電状態に応じて、最適発電量を発電機４１に指示することができる。
【００６５】
次に、このように構成される電流検出装置の動作原理が妥当であることを確認すると共にその検出特性を調べるために本出願人は、以下の実験を行ったので、その結果を示す。
【００６６】
図４はこの実験に用いられた回路である。この実験回路では、電源Ｅからの電流は抵抗Ｒを介してセンサ部の第３導体１３に入力される。そして、この第３導体１３に入力された電流Ｉ３は、第１導体１１に流れる電流Ｉ１と第２導体１２に流れる電流Ｉ２とに分岐する。第１導体１１に流れる電流Ｉ１は負荷ＬＯＡＤ１を経由して電源Ｅに戻り、第２導体１２に流れる電流Ｉ２は負荷ＬＯＡＤ２を経由して電源Ｅに戻る。
【００６７】
負荷ＬＯＡＤ１及びＬＯＡＤ２としては、それぞれ流れる電流を設定できるものを用いた。そして、負荷ＬＯＡＤ１及びＬＯＡＤ２に流れる電流を変えながら、第３導体１３に流れる電流と電圧、第１ホール素子Ｓ１、第２ホール素子Ｓ２及び第３ホール素子Ｓ３の各出力電圧を測定し、第２ホール素子Ｓ２の出力と第３ホール素子Ｓ３の出力との差「Ｓ２−Ｓ３」、第１ホール素子Ｓ１の出力と第２ホール素子Ｓ２の出力との差「Ｓ１−Ｓ２」及び第１ホール素子Ｓ１の出力と第３ホール素子Ｓ３の出力との差「Ｓ１−Ｓ３」をそれぞれ計算により求めた。また、外乱磁界ｎはマグネットをセンサ部に近づけることにより発生させた。なお、実験時の各ホール素子の感磁面は、図１及び図２に示したホール素子の感磁面と逆にした。
【００６８】
図５は、外乱磁束がない状態で測定した結果及び計算結果を示し、図６は外乱磁束を印加した状態で測定した結果及び計算結果を示す図である。
【００６９】
また、図７は第１導体１１に流れる電流Ｉ１と演算により求められた「Ｓ２−Ｓ３」との関係を示し、同図（Ａ）は外乱磁束ｎがない場合、同図（Ｂ）は外乱磁束ｎがある場合をそれぞれ示す。図８は第２導体１２に流れる電流Ｉ２と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ２」との関係を示し、同図（Ａ）は外乱磁束ｎがない場合、同図（Ｂ）は外乱磁束ｎがある場合をそれぞれ示す。図９は第３導体１３に流れる電流Ｉ３と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ３」との関係を示し、同図（Ａ）は外乱磁束ｎがない場合、同図（Ｂ）は外乱磁束ｎがある場合をそれぞれ示す。
【００７０】
各ホール素子の出力は、図５を参照すると、例えばＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで第１ホール素子２１からの出力信号Ｓ１＝１６ｍＶであり、ＮＯ．８では電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａ、電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝０Ａで第３ホール素子２３からの出力信号Ｓ３＝１９ｍＶである。これにより、外乱磁界ｎが存在しない状態では、分岐通電がなされていない状態でのホール素子単品での電流検出能力は３０Ａあたり１６〜１９ｍＶであることがわかる。
【００７１】
また、電流Ｉ１として３０Ａ流れたときの演算結果を見ると、ＮＯ．４では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５６ｍＶであり、ＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５４ｍＶであり、ＮＯ．１１では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝１５Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５５ｍＶである。これにより、演算結果は、単品のホール素子の約３倍の信号となっていることが確認できた。
【００７２】
また、外乱磁界ｎが存在するときも、図６に示すように、外乱磁界ｎがない場合と略同様の結果が得られた。これにより、演算信号には外乱磁界ｎによる影響が含まれず、外乱磁界ｎがキャンセルされることがわかる。
【００７３】
また、例えば、ＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ１（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで第１ホール素子２１からの出力信号Ｓ１＝−１９ｍＶ、ＮＯ．８では電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａ、電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝０Ａで第３ホール素子２３の出力信号Ｓ３＝２１ｍＶである。また、ＮＯ．４では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝３０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５９ｍＶであり、ＮＯ．５では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝０Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５９ｍＶであり、ＮＯ．１１では電流Ｉ１（ＬＯＡＤ１）＝３０Ａ、電流Ｉ２（ＬＯＡＤ２）＝１５Ａで演算信号Ｓ２−Ｓ３＝−５６ｍＶである。これにより、外乱磁界ｎが存在するときも演算結果は、単品のホール素子の約３倍の信号となっていることが確認できた。
【００７４】
以上説明したように、この第１の実施の形態に係る電流検出装置によれば、Ｙ字状に配置された３個の導体と３個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、該導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも各導体を流れる電流としてそれぞれ３倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になる。
【００７５】
この第１の実施の形態に係る電流検出装置を、図３に示すように、自動車内のバッテリ、発電機及び負荷への分岐路という分岐点に適用すれば、充放電管理などに利用することができる。
【００７６】
また、この第１の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コストを大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【００７７】
（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態は、本発明のｎを「３」、ｍを「４」とした場合の例である。図１０は本発明の第２の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第２の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【００７８】
導体１０は、図１０に示すように、分岐点Ｏを含む平面上で、該分岐点Ｏに一端を有する第１導体１１、該分岐点Ｏに一端を有し、第１導体１１から反時計回り方向に９０度の位置に配置された第２導体１２及び該分岐点Ｏに一端を有し、第２導体１２から反時計回り方向に９０度の位置に配置された第３導体１３から構成されている。すなわち、これら第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は分岐点Ｏを含む平面上にＴ字状に配置されている。第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。
【００７９】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【００８０】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、その感磁面に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【００８１】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は、第２導体１２及び第３導体１３の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は、第３導体１３を対称線として第２ホール素子１２と線対称となる位置に配置される。第４ホール素子２４は、第１導体１１を対称線として第１ホール素子１１と線対称となる位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面は上記分岐点Ｏを含む平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【００８２】
次に、このように構成された本発明の第２の実施の形態に係る電流検出装置の動作を説明する。
【００８３】
今、各ホール素子の感磁面は、紙面から手前側に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎを等しく受けるものと仮定する。
【００８４】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第４ホール素子２４の感磁面が受ける全磁束Ｂ４は、「Ｂ４＝−ｆ（Ｉ１）＋ｎ」となる。
【００８５】
今、「Ｂ２−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ１＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ１）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「Ｉ１＋Ｉ３＝−Ｉ２」であるから「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ２）」が成り立ち、「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【００８６】
次に、「Ｂ３−Ｂ２」を計算すると、「Ｂ３−Ｂ２＝ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ２）」が成り立つから、「Ｂ３−Ｂ２＝３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【００８７】
更に、「Ｂ１−Ｂ４」を計算すると、「Ｂ１−Ｂ４＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ−｛−ｆ（Ｉ１）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ２）」が成り立つから、「Ｂ１−Ｂ４＝３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【００８８】
次に、上記計算結果を用いて、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」を計算すると、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝−｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝＝８＊ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【００８９】
また、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」を計算すると、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝−｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝＝８＊ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【００９０】
このように、第２導体１２に流れる電流Ｉ２、第１導体１１に流れる電流Ｉ１及び第３導体に流れる電流Ｉ３を検出する際は、それぞれ「Ｂ２−Ｂ１」、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）及び「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」を計算すれば、各導体に電流が流れることにより発生される磁束のそれぞれ３倍、８倍及び８倍の磁束が発生されることに等しくなり、しかも外乱磁束をキャンセルできるので、高精度で電流を検出できる。また、全ホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【００９１】
図１１は、この電流検出装置の演算処理回路３０の構成を示すブロック図である。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。
【００９２】
演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１が、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２が、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３が、及び第４ホール素子２４から磁束Ｂ４に対応する電圧信号ＶＢ４がそれぞれ入力される。
【００９３】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出できる。
【００９４】
また、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ２−Ｂ１」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出できる。
【００９５】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を高感度で検出できる。
【００９６】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３を入力し、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【００９７】
このように、第２の実施の形態に係る電流検出装置によれば、Ｔ字状に配置された３個の導体と４個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、該導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも第１導体、第２導体及び第３導体を流れる電流としてそれぞれ８倍、３倍及び８倍の出力が得られるので、高感度及び高精度での電流測定が可能になる。
【００９８】
また、この第２の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【００９９】
（第３の実施の形態）
この第３の実施の形態は、本発明のｎを「４」、ｍを「４」とした場合の例である。図１２は本発明の第３の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第３の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【０１００】
導体１０は、図１２に示すように、分岐点Ｏを含む平面上で、該分岐点Ｏから９０度おきに４方向に配設された第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４から構成されている。すなわち、これら第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４は分岐点Ｏを含む平面上に十字状に配置されている。これら第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。
【０１０１】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの別個の導体の一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【０１０２】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、その感磁面に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【０１０３】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は、第２導体１２及び第３導体１３の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は、第３導体１３及び第４導体１４の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第４ホール素子２４は、第４導体１４及び第１導体１１の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面は上記分岐点Ｏを含む平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【０１０４】
次に、このように構成された本発明の第３の実施の形態に係る電流検出装置の動作を説明する。
【０１０５】
今、各ホール素子の感磁面は、紙面から手前側に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎを等しく受けるものと仮定する。
【０１０６】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３、４）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）＋ｎ」となり、第４ホール素子２４の感磁面が受ける全磁束Ｂ４は、「Ｂ４＝ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）＋ｎ」となる。
【０１０７】
今、「Ｂ２−Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ１＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ１）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「Ｉ１＋Ｉ３＝−（Ｉ２＋Ｉ４）」であるから、「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立ち、「Ｂ２−Ｂ１＝３＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）」が得られる。
【０１０８】
次に、「Ｂ３−Ｂ２」を計算すると、「Ｂ３−Ｂ２＝ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立つから、「Ｂ３−Ｂ２＝３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【０１０９】
次に、「Ｂ４−Ｂ３」を計算すると、「Ｂ４−Ｂ３＝ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ３）−ｆ（Ｉ４）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ３）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立つから、「Ｂ４−Ｂ３＝３＊ｆ（Ｉ４）＋ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【０１１０】
更に、「Ｂ１−Ｂ４」を計算すると、「Ｂ１−Ｂ４＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）＋ｎ−｛ｆ（Ｉ４）−ｆ（Ｉ１）＋ｎ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ４）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）＝−｛ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝」が成り立つから、「Ｂ１−Ｂ４＝３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【０１１１】
次に、上記計算結果を用いて、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」を計算すると、「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝−｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝＝８＊ｆ（Ｉ１）」が得られる。
【０１１２】
また、「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）」を計算すると、「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝−｛３＊ｆ（Ｉ４）＋ｆ（Ｉ２）｝＝８＊ｆ（Ｉ２）」が得られる。
【０１１３】
また、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」を計算すると、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ３）＋ｆ（Ｉ１）｝−｛３＊ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ３）｝＝８＊ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【０１１４】
更に、「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）」を計算すると、「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）＝３＊｛３＊ｆ（Ｉ４）＋ｆ（Ｉ２）｝−｛３＊ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ４）｝＝８＊ｆ（Ｉ４）」が得られる。
【０１１５】
このように、第１導体１１に流れる電流Ｉ１、第２導体１２に流れる電流Ｉ２、第３導体１３に流れる電流Ｉ３及び第４導体１４に流れる電流Ｉ４を検出する際は、それぞれ「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」、「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）」、「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」及び「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）」を計算すれば、各導体に電流が流れることにより発生される磁束の８倍の磁束が発生されることに等しくなり、しかも外乱磁束をキャンセルできるので高精度で電流を検出できる。また、全ホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても、同様にしてキャンセルされる。
【０１１６】
図１３は、この電流検出装置の演算処理回路３０の構成を示すブロック図である。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３及び第４ホール素子２４から磁束Ｂ４に対応する電圧信号ＶＢ４がそれぞれ入力される。
【０１１７】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「３＊（Ｂ１−Ｂ４）−（Ｂ３−Ｂ２）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高精度で検出することができる。
【０１１８】
また、この演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は「３＊（Ｂ２−Ｂ１）−（Ｂ４−Ｂ３）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高精度で検出することができる。
【０１１９】
また、この演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は「３＊（Ｂ３−Ｂ２）−（Ｂ１−Ｂ４）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３号は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を高精度で検出することができる。
【０１２０】
更に、この演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は「３＊（Ｂ４−Ｂ３）−（Ｂ２−Ｂ１）」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ４の大きさを表す第４検出信号ＤＴ４としてＣＰＵ４０に供給する。この第４検出信号ＤＴ４は、電流Ｉ４のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ４）の８倍の磁束８＊ｆ（Ｉ４）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第４導体１４を流れる電流Ｉ４を高精度で検出することができる。
【０１２１】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２、第３検出信号ＤＴ３及び第４検出信号ＤＴ４を入力し、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【０１２２】
このように第３の実施の形態に係る電流検出装置によれば、十字状に配置された４個の導体と４個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、該導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも各導体を流れる電流としてそれぞれ８倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になる。
【０１２３】
また、この第３の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計４個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１２４】
（第４の実施の形態）
この第４の実施の形態は、本発明のｎを「３」、ｍを「３」とした場合の例である。図１４は本発明の第４の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、及び第３ホール素子２３から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第４の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【０１２５】
導体１０は、図１４に示すように、放射状に配置され且つ分岐点Ｏを原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす３次元軸上に配置された第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３から構成されている。すなわち、第１導体１１がｘ軸方向に配設され、第２導体１２がｙ軸方向に配設され、第３導体１３がｚ軸方向に配設されてなる。第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。各導体の他端は電源又は負荷４５が接続されている。
【０１２６】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３といった３つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【０１２７】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、第１導体１１及び第２導体１２とのなす面、すなわち、ｘｙ平面上に配置されている。各ホール素子は、その感磁面（磁束検出面）に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【０１２８】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１は、第１導体１１及び第２導体１２の間であって且つこれらの導体から等距離の位置に配置される。第２ホール素子２２は第２導体１２を対称線として第１ホール素子２１と線対称となる位置に配置される。第３ホール素子２３は第１導体１１を対称線として第１ホール素子２１と線対称となる位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面はｘｙ平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【０１２９】
次に、このように構成された本発明の第４の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の動作を説明する。
【０１３０】
今、各ホール素子の感磁面は、ｚ軸方向に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体１３には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎのｚ方向成分−ｎｚを等しく受けるものと仮定する。
【０１３１】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ２）−ｎｚ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ」となる。
【０１３２】
今、「Ｂ２−Ｂ３」を計算すると、「Ｂ２−Ｂ３＝ｆ（Ｉ２）−ｎｚ−｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＝−ｆ（Ｉ３）」が成り立つから、「Ｂ２−Ｂ３＝−ｆ（Ｉ３）」が得られる。
【０１３３】
また、「Ｂ１＋Ｂ２」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ＋｛ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝＝ｆ（Ｉ１）−２＊ｎｚ」となる。さらに、「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３＝ｆ（Ｉ１）−２＊ｎｚ−２＊｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝３＊ｆ（Ｉ１）」となる。
【０１３４】
また、「Ｂ１＋Ｂ３」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ３＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ＋｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ」となる。さらに、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ−２＊｛ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝＝−３＊ｆ（Ｉ２）」となる。
【０１３５】
すなわち、「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３」、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２」を計算することにより、第１導体１１に電流Ｉ１が流れた場合に発生される磁束の３倍の磁束が得られ、また、第２導体１２に電流Ｉ２が流れた場合に発生される磁束の３倍の磁束が得られたことに等しくなる。その結果、ホール素子と同一平面上に存在する第１導体１１及び第２導体１２については、第１導体１１及び第２導体１２のそれぞれを流れる電流の３倍の出力が得られる。
【０１３６】
さらに、上述した演算が行われることにより、外乱磁束ｎｚをキャンセルできるので、高精度で電流を検出できる。また、全てのホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【０１３７】
また、磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１３８】
図１５は、前記センサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。この電流検出装置は、前記導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２及び第３ホール素子２３からなるセンサ部に演算処理回路３０が追加されて構成されている。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。
【０１３９】
演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１が、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２が、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３が、それぞれ入力される。
【０１４０】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「Ｂ１＋Ｂ２−２＊Ｂ３」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出できる。
【０１４１】
また、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ１＋Ｂ３−２＊Ｂ２」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の３倍の磁束３＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出できる。
【０１４２】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ２−Ｂ３」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当し、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を検出できる。
【０１４３】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２及び第３検出信号ＤＴ３を入力し、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【０１４４】
このように、第４の実施の形態に係る電流検出装置によれば、三次元軸上の各軸に配置された３個の導体と３個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、ｘｙ平面上の第１導体及び第２導体の各導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも第１導体、第２導体及び第３導体を流れる電流としてそれぞれ３倍、３倍及び１倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になる。
【０１４５】
また、この第４の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計３個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１４６】
（第５の実施の形態）
この第５の実施の形態は、本発明のｎを「４」、ｍを「４」とした場合の例である。図１６は本発明の第５の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。このセンサ部は、導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３、及び第４ホール素子２４から構成されている。これらは、通常、図示しない電気接続箱に収容される。この第５の実施の形態では、集磁コアは使用されない。
【０１４７】
導体１０は、図１６に示すように、放射状に配置され且つ分岐点Ｏを原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす３次元軸上に配置された第１導体１１、第２導体１３、第３導体１３及び第４導体１４から構成されている。すなわち、第１導体１１がｘ軸方向に配設され、第２導体１２がｙ軸方向に配設され、第３導体１３が−ｘ軸方向に配設され、第４導体１４がｚ軸方向に配設されてなる。第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４は本発明のｎ個の導体に対応する。各導体の一端は分岐点Ｏで接続されている。各導体の他端は電源又は負荷４５が接続されている。
【０１４８】
なお、導体１０は、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの別個の導体の各一端部を分岐点Ｏで接続することにより構成してもよく、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４を一体成形することにより構成してもよい。更には、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４といった４つの分岐路を有する配線パターンを基板上に形成することにより構成してもよい。
【０１４９】
第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４は本発明のｍ個の磁電変換素子に対応する。各ホール素子は、第１導体１１、第２導体１２及び第３導体１３とのなす面、すなわち、ｘｙ平面上に配置されている。各ホール素子は、その感磁面（磁束検出面）に入る磁束密度に対応する電圧（ホール電圧）信号を発生する。各ホール素子には、図示しないリードを介して所定の電流が供給され、また、各ホール素子で発生された電圧信号は、図示しないリードを介して外部に取り出されるようになっている。
【０１５０】
各ホール素子が配置される位置は以下のように決定されている。すなわち、第１ホール素子２１及び第２ホール素子２２はｘｙ平面上に存在する第１導体１１乃至第３導体１３の内の第１導体１１から互いに等距離の位置に配置される。第３ホール素子２３は第２導体１２を対称線として第２ホール素子２２と線対称となる位置に配置される。第４ホール素子２４は第３導体１３を対称線として第３ホール素子２３と線対称となる位置に配置される。また、各ホール素子は、分岐点Ｏから等距離であって且つ分岐点Ｏの近傍に配置される。更に、各ホール素子の感磁面はｘｙ平面に略一致し、且つ同一方向を向くように配置される。
【０１５１】
次に、このように構成された本発明の第５の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の動作を説明する。
【０１５２】
今、各ホール素子の感磁面は、ｚ軸方向に向いているものと仮定する。また、第１導体１１には電流Ｉ１がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第２導体１２には電流Ｉ２がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第３導体１３には電流Ｉ３がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れ、第４導体１４には電流Ｉ４がその先端部から分岐点Ｏに向かって流れるものと仮定する。なお、この電流の流れる方向は一例であり、上記に限定されずに任意の方向とすることができる。更に、各ホール素子は互いに近くに配置され且つ各ホール素子の感磁面は同一方向を向いていることから、各感磁面は外乱磁束ｎのｚ方向成分−ｎｚを等しく受けるものと仮定する。
【０１５３】
ここで、第ｉ導体（ｉ＝１、２、３）に電流Ｉｉが流れたときに該第ｉ導体の両側に配置されたホール素子の感磁面に入る磁束をｆ（Ｉｉ）、感磁面から出ていく磁束を−ｆ（Ｉｉ）で表すと、第１ホール素子２１の感磁面が受ける全磁束Ｂ１は、「Ｂ１＝−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ」となり、第２ホール素子２２の感磁面が受ける全磁束Ｂ２は、「Ｂ２＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ」となり、第３ホール素子２３の感磁面が受ける全磁束Ｂ３は、「Ｂ３＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ」となり、第４ホール素子２４の感磁面が受ける全磁束Ｂ４は、「Ｂ４＝ｆ（Ｉ３）−ｎｚ」となる。
【０１５４】
今、「Ｂ１＋Ｂ２」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２＝−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ＋｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ」となり、「Ｂ３＋Ｂ４」を計算すると、「Ｂ３＋Ｂ４＝ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ＋｛ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ」となる。さらに、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４」を計算すると、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４＝−ｆ（Ｉ２）−２＊ｎｚ−ｆ（Ｉ２）＋２＊ｎｚ＝−２＊ｆ（Ｉ２）」となる。
【０１５５】
次に、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４」を計算すると、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＝ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ＋ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ＋ｆ（Ｉ３）−ｎｚ＝ｆ（Ｉ１）−３＊ｎｚ」となり、さらに、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１」を計算すると、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１＝ｆ（Ｉ１）−３＊ｎｚ−３＊｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝＝４＊ｆ（Ｉ１）」となる。
【０１５６】
次に、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３」を計算すると、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＝ｆ（Ｉ１）＋ｎｚ−ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＋ｎｚ−ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＋ｎｚ＝ｆ（Ｉ３）＋３＊ｎｚ」となり、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４」を計算すると、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４＝ｆ（Ｉ３）＋３＊ｎｚ＋３＊｛ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝４＊ｆ（Ｉ３）」となる。
【０１５７】
次に、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３」を計算すると、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＝２＊｛ｆ（Ｉ１）−ｆ（Ｉ２）−ｎｚ｝−２＊｛ｆ（Ｉ２）−ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝２＊ｆ（Ｉ１）−２＊ｆ（Ｉ２）＋２＊ｆ（Ｉ３）」となり、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」を計算すると、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」＝２＊ｆ（Ｉ１）−４＊ｆ（Ｉ２）＋２＊ｆ（Ｉ３）＋６＊｛−ｆ（Ｉ１）−ｎｚ｝−６＊｛ｆ（Ｉ３）−ｎｚ｝＝−４＊｛ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）｝」となる。ここで、キルヒホッフの電流則により「ｆ（Ｉ１）＋ｆ（Ｉ２）＋ｆ（Ｉ３）＝−ｆ（Ｉ４）」が成り立つから、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４＝４＊ｆ（Ｉ４）」が得られる。
【０１５８】
すなわち、「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１」を計算することにより、第１導体１１に電流Ｉ１が流れた場合に発生される磁束の４倍の磁束が得られ、また、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４」を計算することにより、第３導体１３に電流Ｉ３が流れた場合に発生される磁束の４倍の磁束が得られ、また、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」を計算することにより、第４導体１４に電流Ｉ４が流れた場合に発生される磁束の４倍の磁束が得られ、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４」を計算することにより、第２導体１２に電流Ｉ２が流れた場合に発生される磁束の２倍の磁束が得られたことに等しくなる。
【０１５９】
さらに、上述した演算が行われることにより、外乱磁束ｎｚをキャンセルできるので、高精度で電流を検出できる。また、全てのホール素子は分岐点Ｏの近傍に配置されているため、温度ドリフト等の誤差要因についても同様にしてキャンセルされる。
【０１６０】
また、磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計４個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１６１】
図１７は、前記センサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。この電流検出装置は、前記導体１０、第１ホール素子２１、第２ホール素子２２、第３ホール素子２３及び第４ホール素子２４からなるセンサ部に演算処理回路３０が追加されて構成されている。この演算処理回路３０からの出力は、例えばＣＰＵ４０に供給される。
【０１６２】
演算処理回路３０には、第１ホール素子２１から磁束Ｂ１に対応する電圧信号ＶＢ１が、第２ホール素子２２から磁束Ｂ２に対応する電圧信号ＶＢ２が、第３ホール素子２３から磁束Ｂ３に対応する電圧信号ＶＢ３が、第４ホール素子２４から磁束Ｂ４に対応する電圧信号ＶＢ４が、それぞれ入力される。
【０１６３】
この演算処理回路３０は例えば複数の演算増幅器で構成することができる。そして、これらの演算増幅器は「Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４−３＊Ｂ１」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ１の大きさを表す第１検出信号ＤＴ１としてＣＰＵ４０に供給する。この第１検出信号ＤＴ１は、電流Ｉ１のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ１）の４倍の磁束４＊ｆ（Ｉ１）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第１導体１１を流れる電流Ｉ１を高感度で検出できる。
【０１６４】
また、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「Ｂ１＋Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ２の大きさを表す第２検出信号ＤＴ２としてＣＰＵ４０に供給する。この第２検出信号ＤＴ２は、電流Ｉ２のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ２）の２倍の磁束２＊ｆ（Ｉ２）を磁電変換して得られた信号に相当するから、第２導体１２を流れる電流Ｉ２を高感度で検出できる。
【０１６５】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３＋３＊Ｂ４」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ３の大きさを表す第３検出信号ＤＴ３としてＣＰＵ４０に供給する。この第３検出信号ＤＴ３は、電流Ｉ３のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ３）の４倍の磁束４＊ｆ（Ｉ３）を磁電変換して得られた信号に相当し、第３導体１３を流れる電流Ｉ３を検出できる。
【０１６６】
更に、演算処理回路３０に含まれる演算増幅器は、「２＊Ｂ２−２＊Ｂ３＋６＊Ｂ１−６＊Ｂ４」に相当する演算を行い、その演算結果を、電流Ｉ４の大きさを表す第４検出信号ＤＴ４としてＣＰＵ４０に供給する。この第４検出信号ＤＴ４は、電流Ｉ４のみによって生じる磁束ｆ（Ｉ４）の４倍の磁束４＊ｆ（Ｉ４）を磁電変換して得られた信号に相当し、第４導体１４を流れる電流Ｉ４を検出できる。
【０１６７】
ＣＰＵ４０は、演算処理回路３０からの第１検出信号ＤＴ１、第２検出信号ＤＴ２、第３検出信号ＤＴ３及び第４検出信号ＤＴ４を入力し、第１導体１１、第２導体１２、第３導体１３及び第４導体１４のそれぞれに流れる電流の大きさを判断し、例えば必要に応じて電流遮断器等を駆動する。
【０１６８】
このように、第５の実施の形態に係る電流検出装置によれば、三次元軸上の各軸及び−ｘ軸に配置された４個の導体と４個のホール素子を使用し、各導体に流れる電流を、ｘｙ平面上の第１導体乃至第３導体の各導体を挟む２つのホール素子からの電圧信号の差をとることにより検出するようにしたので、外乱磁界による影響を受けず、しかも第１導体乃至第４導体を流れる電流としてそれぞれ４倍、２倍、４倍、４倍の出力が得られるので、高精度での電流測定が可能になり、電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束もキャンセルされる。
【０１６９】
また、この第５の実施の形態に係る電流検出装置では磁気コアを使用しないため、それぞれの導体に磁気コアを計４個取り付けた場合に比し、重量及び占有体積を小さくできると共に、コスト大幅に低減できる。更に周波数特性が良く、磁気飽和はない。
【０１７０】
（第６の実施の形態）
この第６の実施の形態は、第２の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第６の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１０及び図１１に示す第２の実施の形態の電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０１７１】
まず、ビオサバールの法則から、変数である電流Ｉｉ〜Ｉ３と磁界Ｂ１〜Ｂ４とについて、数１の方程式が成立する。
【０１７２】
【数１】
【０１７３】
【数２】
【０１７４】
【数３】
【０１７５】
【数４】
【０１７６】
【数５】
【０１７７】
【数６】
【０１７８】
【数７】
【０１７９】
【数８】
【０１８０】
【数９】
【０１８１】
【数１０】
【０１８２】
次に電流増幅率を求める。Ｉ１近傍の単独の第１ホール素子２１が単独導体電流Ｉ１から受ける磁界Ｂ１は、数１１で表される。
【０１８３】
【数１１】
【０１８４】
【数１２】
【０１８５】
【数１３】
【０１８６】
【数１４】
【０１８７】
【数１５】
【０１８８】
【数１６】
【０１８９】
（第７の実施の形態）
この第７の実施の形態は、第３の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第７の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１２及び図１３に示す電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０１９０】
ここで、感磁面は、紙面を向こう側に垂直に貫く磁界を正となるように配置されている。４つのホール素子２１〜２４の全ては、それぞれに挟まれた導体に対する距離が等しく、その距離をｒとする。
【０１９１】
４つの導体１１〜１４に流れる４つの変数である電流Ｉ１〜Ｉ４を、４つのホール素子２１〜２４とキルヒホッフの電流則から得られる方程式から求める。
【０１９２】
まず、第１ホール素子２１が受ける磁界Ｂ１は数１７で表される。
【０１９３】
【数１７】
【０１９４】
また、第２ホール素子２２が受ける磁界Ｂ２を第１ホール素子２１が受ける磁界と同様に求めると、磁界Ｂ２は数１８で表される。
【０１９５】
【数１８】
【０１９６】
【数１９】
【０１９７】
【数２０】
【０１９８】
【数２１】
【０１９９】
【数２２】
【０２００】
【数２３】
【０２０１】
【数２４】
【０２０２】
【数２５】
【０２０３】
次に電流増幅率を求める。電流Ｉ１は数２６で表される。
【０２０４】
【数２６】
【０２０５】
【数２７】
【０２０６】
【数２８】
【０２０７】
（第８の実施の形態）
この第８の実施の形態は、第４の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第８の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１４及び図１５に示す電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０２０８】
まず、ビオサバールの法則から、変数である電流Ｉｉ〜Ｉ３と磁界Ｂｉ〜Ｂ３について、数２９の方程式が成立する。
【０２０９】
【数２９】
【０２１０】
【数３０】
【０２１１】
【数３１】
【０２１２】
【数３２】
【０２１３】
【数３３】
【０２１４】
【数３４】
【０２１５】
【数３５】
【０２１６】
【数３６】
【０２１７】
【数３７】
【０２１８】
（第９の実施の形態）
この第９の実施の形態は、第５の実施の形態の電流検出装置の電流検出よりもより精度良く電流を求めることを特徴とする。ここでは、第９の実施の形態の電流検出装置の構成は、図１６及び図１７に示す電流検出装置と同一構成であるので、ここでは、その動作を説明する。
【０２１９】
まず、ビオサバールの法則から、変数である電流Ｉｉ〜Ｉ４と磁界Ｂｉ〜Ｂ４について、数３８の方程式が成立する。
【０２２０】
【数３８】
【０２２１】
まず、式（１）−式（２）−式（３）＋式（４）を演算して、数３９が得られ、電流Ｉ２が求められる。
【０２２２】
【数３９】
【０２２３】
【数４０】
【０２２４】
【数４１】
【０２２５】
【数４２】
【０３２３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ｎ個の導体のそれぞれの両側に磁電変換素子が配置され、各導体に流れる電流はこの２つの磁電変換素子からの電気信号に所定の演算を施すことにより検出される。この場合、２つの磁電変換素子のそれぞれは、分岐前の電流と分岐後の電流とによる磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、磁束を磁電変換することになり、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。また、集磁コアは用いられないので、電流検出装置の小型化、低重量化及び低価格化が可能であり、特に分岐路のそれぞれについて電流を検出するような場合に顕著な効果を奏する。
【０３２４】
また、ｎ個の導体及びｍ個の磁電変換素子の感磁面は同一平面上に配置されるので、各導体に電流が流れることによりで発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになり、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号に補正を加える必要がないので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【０３２５】
また、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、一方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる所定方向の磁束を受け、他方の磁電変換素子は分岐前の電流と分岐後の電流とによる逆方向の磁束を受けるので、検出対象となる電流は一定であっても、分岐がない場合の電流によって発生される磁束の３倍の磁束を磁電変換することになり、各導体に流れる電流が小さくても高感度で検出できる。また、この電流検出装置の近傍に外乱磁束が存在しても、上記２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることによりキャンセルされるので、他の導体が併設されていても影響を受けることがなく、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３２６】
また、請求項２に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、第１導体、第２導体及び第３導体のそれぞれに流れる電流を高感度で検出できる。また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束がキャンセルされるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、各導体に流れる電流は、該導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。この場合、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。また、この電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも上記請求項１に記載の発明と同様に行われるので、各導体に流れる電流を高感度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３２８】
また、請求項４に記載の発明によれば、ｎ個の導体を、分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、ｍ個の磁電変換素子の感磁面が三軸の内の二軸を含む同一平面上に存在するように配置したので、同一平面上に存在する各導体に電流が流れることにより発生される磁束は、各磁電変換素子の感磁面に垂直に入ることになる。その結果、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号が正確になるので、演算処理回路における演算が簡単になる。
【０３２９】
また、第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。また、電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束もキャンセルされるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、３つの導体に流れる電流を、たかだか３個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３３０】
また、請求項５に記載の発明によれば、第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流は、平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより検出される。また、電流検出装置の近傍に存在する外乱磁束のキャンセルも請求項７に記載の発明と同様に行われるので、各導体に流れる電流を高精度で検出できる。更に、４つの導体に流れる電流を、たかだか４個の磁電変換素子を用いて高感度で検出できるので、１つの導体に流れる電流を２つの磁電変換素子を用いて検出する電流検出器に比べて、電流検出装置を安価に構成できる。
【０３３１】
また、請求項６に記載の発明によれば、ｍ個の磁電変換素子の各感磁面が同一方向になるように配置されているので、演算処理回路においては、各磁電変換素子からの電気信号を容易に扱うことができ、演算処理回路における演算が簡単になる。
【０３３２】
また、請求項７〜１２に記載の発明によれば、それぞれ請求項１〜６に記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。
【図２】 図１に示したセンサ部を含む電流検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置を自動車に適用した場合の電気回路の構成図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態に係る電流検出装置の動作原理及び検出特性を確認するための実験で用いられた実験回路の構成を示す図である。
【図５】 図４に示した実験回路における外乱磁束がない状態での測定結果及び計算結果を示す図である。
【図６】 図４に示した実験回路における外乱磁束がある状態での測定結果及び計算結果を示す図である。
【図７】 図４に示した実験回路により得られた第１導体に流れる電流Ｉ１と演算により求められた「Ｓ２−Ｓ３」との関係を示す図である。
【図８】 図４に示した実験回路により得られた第２導体に流れる電流Ｉ２と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ２」との関係を示す図である。
【図９】 図４に示した実験回路により得られた第３導体に流れる電流Ｉ３と演算により求められた「Ｓ１−Ｓ３」との関係を示す図である。
【図１０】 本発明の第２の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。
【図１１】 図１０に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の第３の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す平面図である。
【図１３】 図１２に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第４の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。
【図１５】 図１４に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】 本発明の第５の実施の形態に係る電流検出装置のセンサ部の構成を示す斜視図である。
【図１７】 図１６に示した電流検出装置の演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】 従来の電流検出装置の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 導体
１１〜１４ 第１〜第４導体
２１〜２４ 第１〜第４ホール素子
３０ 演算処理回路
３１〜３３ 第１〜第３演算増幅器
４０ ＣＰＵ（制御回路）
４１ 発電機
４２ バッテリ
４３ スタータ
４４ 負荷
Claims (12)
- 分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路と、
を備え、
前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、
前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記平面上の分岐点から１２０度おきに３方向に配置され、
前記ｍは「３」であり、３個の磁電変換素子のぞれぞれは、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置され、
前記演算処理回路は、各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出装置。 - 分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路と、
を備え、
前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、
前記ｎは「３」であり、３個の導体は第１導体と第２導体とがなす角度が９０度、第２導体と第３導体とがなす角度が９０度、第３導体と第１導体とがなす角度が１８０度になるように前記平面上の分岐点から３方向に配置され、
前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子は第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子は第２導体と第３導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第３導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子は第１導体を対称線としてと第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、
前記演算処理回路は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出装置。 - 分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路と、
を備え、
前記ｎ個の導体は前記分岐点を含む平面上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置され、
前記ｎは「４」であり、４個の導体は前記平面上の分岐点から９０度おきに４方向に配置され、
前記ｍは「４」であり、４個の磁電変換素子のぞれぞれは、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置され、
前記演算処理回路は、各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出装置。 - 分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路と、
を備え、
前記ｎ個の導体は、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置され、
前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記三軸の３方向に配置され、
前記ｍは「３」であり、第１磁電変換素子は前記平面上に存在する第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子は第２導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、
前記演算処理回路は、前記平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出装置。 - 分岐点から放射状に分岐するように配置されたｎ個（ｎは３以上の整数）の導体と、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間に配置されたｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子と、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出する演算処理回路と、
を備え、
前記ｎ個の導体は、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置され、前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置され、
前記ｎは「４」であり、４個の導体は前記三軸及び該三軸の内の一軸における負方向軸の４方向に配置され、
前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子乃至第４磁電変換素子のそれぞれは前記三軸の内の二軸及び前記負方向軸を含む平面上に存在するように配置され、
前記第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子は前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の内の第１導体から互いに等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子は第２導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子は第３導体を対称線として第３磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置され、
前記演算処理回路は、前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出装置。 - 前記ｍ個の磁電変換素子は、それぞれの感磁面が同一方向になるように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電流検出装 置。
- 分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、
前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、
前記ｎは「３」であり、３個の導体は前記平面上の分岐点から１２０度おきに３方向に配置し、
前記ｍは「３」であり、３個の磁電変換素子のぞれぞれを、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置し、
各導体を挟む２つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出方法。 - 分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、
前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、
前記ｎは「３」であり、３個の導体を第１導体と第２導体とがなす角度が９０度、第２導体と第３導体とがなす角度が９０度、第３導体と第１導体とがなす角度が１８０度になるように前記平面上の分岐点から３方向に配置し、
前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子を第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子を第２導体と第３導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第３導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子を第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、
各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出方法。 - 分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、
前記ｎ個の導体を前記分岐点を含む平面上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記平面上に存在するように配置し、
前記ｎは「４」であり、４個の導体を前記平面上の分岐点から９０度おきに４方向に配置し、
前記ｍは「４」であり、４個の磁電変換素子のぞれぞれを、隣り合う２個の導体から等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に配置し、
各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより該導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出方法。 - 分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、
前記ｎ個の導体を、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置し、
前記ｎは「３」であり、３個の導体を前記三軸の３方向に配置し、
前記ｍは「３」であり、第１磁電変換素子を前記平面上に存在する第１導体と第２導体とから等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第２磁電変換素子を第２導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第１導体を対称線として第１磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、
前記平面上に存在する第１導体及び第２導体の各導体を挟む３つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第３導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出方法。 - 分岐点から放射状に分岐するようにｎ個（ｎは３以上の整数）の導体を配置し、
該ｎ個の導体のうちの隣り合う２個の導体の間にｍ個（ｍはｍ≧３を満たす整数）の磁電変換素子を配置し、
前記ｍ個の磁電変換素子のそれぞれからの電気信号に基づいて所定の演算を行い、得られた演算出力に基づいて前記ｎ個の導体のそれぞれに流れる電流を検出し、
前記ｎ個の導体を、前記分岐点を原点とし三軸の各軸が互いに垂直な関係をなす三次元軸上に配置し、前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が前記三軸の内の二軸を含む平面上に存在するように配置し、
前記ｎは「４」であり、４個の導体を前記三軸及び該三軸の内の一軸における負方向軸の４方向に配置し、
前記ｍは「４」であり、第１磁電変換素子乃至第４磁電変換素子のそれぞれを前記三軸の内の二軸及び前記負方向軸を含む平面上に存在するように配置し、
前記第１磁電変換素子及び第２磁電変換素子を前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の内の第１導体から互いに等距離であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第３磁電変換素子を第２導体を対称線として第２磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、第４磁電変換素子を第３導体を対称線として第３磁電変換素子と線対称となる位置であって且つ前記分岐点から等距離の位置に、それぞれ配置し、
前記平面上に存在する第１導体乃至第３導体の各導体を挟む４つの磁電変換素子からの電気信号の差をとることにより第１導体乃至第４導体の各導体に流れる電流を検出することを特徴とする電流検出方法。 - 前記ｍ個の磁電変換素子を、それぞれの感磁面が同一方向になるように配置することを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電流検出方法。
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