JP6897107B2

JP6897107B2 - 電流センサの信号補正方法、及び電流センサ

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Publication number: JP6897107B2
Application number: JP2017006199A
Authority: JP
Inventors: 二口　尚樹; 尚樹二口; 秋元　克弥; 克弥秋元; 雄二朗冨田
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Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2021-06-30
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Description

本発明は、電流センサの信号補正方法、及び電流センサに関する。

電流センサの温度特性は、電流センサを構成する磁気検出素子等の物理センサの温度特性だけではなく、電子回路の温度特性等の様々な条件に依存し、また、電流センサの位置ずれにより間接的に温度特性が変化することもある。このような温度特性は、一般に線形変化では表せず、電流センサの出力を高精度に温度補正しようとすると、高次の多項式で近似する必要がある。

従来、電流等の物理量に応じたセンサ信号を出力する物理量センサと、物理量センサの温度を知るための温度センサと、センサ信号が持つ温度特性を打ち消しながらセンサ信号のＡ／Ｄ変換を実行し、Ａ／Ｄ変換データを出力するセンサ信号処理装置とを有するセンサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１によれば、物理量センサのオフセット及び感度を、物理量センサの温度に関する高次の多項式からなる近似式で表して信号処理に用いている。

特許第５７６８８２２号公報

しかしながら、高次の多項式からなる近似式の係数を取得するためには、多くの工数や費用を必要とする。また、従来の近似式の係数を予め取得する方法では、センサの温度特性が経時変化する場合には対応できない。

本発明は、出力電圧の温度補正に要するコスト及び時間を低減し、かつ温度特性が経時変化する場合であっても精度よく温度補正を行うことができる電流センサの信号補正方法、並びにその信号補正方法による信号の補正を実施することのできる電流センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、磁気検出部を有する電流センサの信号補正方法であって、前記磁気検出部の温度を変化させながら、前記被測定電流により生じる磁界を前記磁気検出部に検出させ、前記磁気検出部から出力される第１の出力電圧を取得するステップと、前記第１の出力電圧に対して、前記磁気検出部が前記磁界を検出した際の温度及び温度補正係数を含む式を用いて温度フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数を算出するステップと、新たな磁界を検出した前記磁気検出部から出力された第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときの前記磁気検出部の温度及び算出された前記温度補正係数を用いた温度補正を含む補正を施し、補正出力電圧を取得するステップと、を含む、電流センサの信号補正方法を提供する。

また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、検出した被測定磁界の磁束密度に対応して第１の出力電圧を出力する磁気検出部と、前記磁気検出部の温度を検出して出力する温度検出部と、前記第１の出力電圧に対して、前記温度検出部により出力された前記温度及び温度補正係数を含む式を用いて温度フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数を算出する補正係数演算部と、新たな磁界を検出した前記磁気検出部から出力された第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときに前記温度検出部から出力される前記磁気検出部の温度及び算出された前記温度補正係数を用いた温度補正を含む補正を施し、補正出力電圧を出力する信号補正部と、を有する電流センサを提供する。

本発明によれば、出力電圧の温度補正に要するコスト及び時間を低減し、かつ温度特性が経時変化する場合であっても精度よく温度補正を行うことができる電流センサの信号補正方法、並びにその信号補正方法による信号の補正を実施することのできる電流センサを提供することができる。

図１は、実施の形態に係る電流センサの構成を概略的に示すブロック図である。図２（ａ）は、磁気検出部に用いられるＧＭＲ素子の磁気検出原理を示す図である。図２（ｂ）は、磁気検出部の概略構造の一例を示す図である。図３は、実施の形態に係る電流センサの信号補正処理の流れを示すフローチャートである。図４は、ＧＭＲ素子の固定層の磁化方向Ｍ_ｐ、バイアス磁界Ｂ_ｂ、被測定磁界Ｂ、及び合成磁界Ｂ_０との関係を示す図である。

［実施の形態］
（電流センサの構成）
図１は、実施の形態に係る電流センサ１の構成を概略的に示すブロック図である。電流センサ１は、磁気検出部１１、温度検出部１２、及び信号補正部１３を有する電流検出部１０と、電圧測定部２１、温度測定部２２、補正係数演算部２３、係数制御部２４、及び定電圧源２５を有する制御部２０と、を有する。

磁気検出部１１は、ＧＭＲ素子等の磁気検出素子から構成され、被測定電流によって生じる磁界（被測定磁界）を検出する。

図２（ａ）は、磁気検出部１１に用いられるＧＭＲ素子３０の磁気検出原理を示す図である。ＧＭＲ素子３０は、磁化方向Ｍ_ｐの固定された固定層と、磁化方向Ｍ_ｐと略直交する方向に印加されたバイアス磁界Ｂ_ｂと被測定磁界Ｂによって磁化方向θの変化する自由層と、これら固定層と自由層を分離する非磁性層とが積層されて構成されている。被測定磁界Ｂは、被測定電流によって発生する磁界のことであり、θは固定層の磁化方向Ｍ_ｐを基準とした自由層の磁化方向の角度のことである。

ＧＭＲ素子３０においては、被測定磁界Ｂの印加方向が固定層の磁化方向Ｍ_ｐと同方向でほぼ平行で、かつ被測定磁界Ｂの大きさがバイアス磁界Ｂ_ｂの大きさに対して十分大きい場合、バイアス磁界Ｂ_ｂと被測定磁界Ｂの合成磁界Ｂ_０が固定層の磁化方向Ｍ_ｐと成す角度θが小さくなり、それに伴って固定層、非磁性層、自由層の積層方向の電流密度分布が広くなり抵抗値も低くなる。

逆に、被測定磁界Ｂの印加方向が固定層の磁化方向Ｍ_ｐと逆方向でほぼ平行で、かつ被測定磁界Ｂの大きさがバイアス磁界Ｂ_ｂの大きさに対して十分大きい場合、合成磁界Ｂ０が固定層の磁化方向Ｍ_ｐと成す角度θが大きくなり、それに伴って固定層、非磁性層、自由層の積層方向の電流密度分布が狭くなり抵抗値Ｒも高くなる。すなわち、バイアス磁界Ｂ_ｂと被測定磁界Ｂの合成磁界Ｂ_０の方向に従って自由層の磁化方向が回転し、自由層の磁化方向の回転量に応じてＧＭＲ素子３０の抵抗値が変化する。

バイアス磁界Ｂ_ｂには、ＧＭＲ素子３０のヒステリシスを抑制する働きがある。バイアス磁界Ｂ_ｂを強くすることによって感度を低下させ、結果として線形範囲を拡大させることもできる。

図２（ｂ）は、磁気検出部１１の概略構造の一例を示す図である。図２（ｂ）に示される例では、磁気検出部１１は、２つのＧＭＲ素子３０（ＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂとする）を含むハーフブリッジ構造を有する。この構造においては、ＧＭＲ素子３０ａの固定層の磁化方向Ｍ_ｐとＧＭＲ素子３０ｂの固定層の磁化方向Ｍ_ｐが反対となるように、ＧＭＲ素子３０ａとＧＭＲ素子３０ｂが直列接続される。

この直列接続のＧＭＲ素子３０ａ側の電極には定電圧源２５から電源電圧＋Ｖｃｃ（例えば約５．０Ｖ）が印加され、ＧＭＲ素子３０ｂ側の電極は接地される。ここで、磁気検出部１１におけるＧＭＲ素子３０ａとＧＭＲ素子３０ｂによる出力電圧を出力電圧Ｖ_ｏｕｔとする。

なお、電流検出部１０は、２つの磁気検出部１１を含んでもよい。２つの磁気検出部１１の固定層磁化方向をそろえるように接続した場合、２つの磁気検出部１１の差動をとることにより、地磁気等の外乱磁界の影響をキャンセルし、計測誤差を低減することができる。

温度検出部１２は、磁気検出部１１の温度を検出する温度センサであり、検出した磁気検出部１１の温度（温度Ｔとする）を信号補正部１３に出力する。温度検出部１２を用いることにより、磁気検出部１１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの温度依存性を知ることができる。なお、温度検出部１２は温度センサに限られず、例えば、磁気検出部１１に搭載された抵抗素子に定電流を通電し、その電圧をモニタすることにより温度を検出する素子、あるいは磁気検出部１１に搭載された抵抗素子に定電圧を印加し、その電流をモニタすることにより温度を検出する素子であってもよい。図１に示される例においては、温度検出部１２には、定電圧源２５から電源が供給される。

信号補正部１３は記憶部１４を有し、記憶部１４に記憶された信号補正フラグが『１』である場合に、磁気検出部１１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを温度検出部１２から出力された温度Ｔ、後述の式２、式３、式４で表される補正式及び温度補正係数を用いて温度補正し、得られた補正出力電圧Ｖ_Ｌを出力する。この温度補正により、磁気検出部１１の温度に起因する出力電圧の真の値からのずれを補正することができる。

記憶部１４に記憶された信号補正フラグが『０』である場合には、信号補正部１３は出力電圧Ｖ_ｏｕｔを補正せずにそのまま電圧測定部２１に出力する。また、信号補正部１３は、温度検出部１２から出力された温度Ｔを温度測定部２２に出力する。なお、係数制御部２４が『１』にセットするまでは、信号補正フラグは『０』である。

電圧測定部２１は、磁気検出部１１が検出した、温度Ｔの変化により変動する出力電圧Ｖ_ｏｕｔを計測し、補正係数演算部２３に出力する。

温度測定部２２は、温度検出部１２が検出した変化する温度Ｔを計測し、補正係数演算部２３に出力する。

補正係数演算部２３は、電圧測定部２１から出力された出力電圧Ｖ_ｏｕｔに対して、温度測定部２２から出力された温度Ｔ、及びフィッティング処理用の式による温度フィッティング処理（演算処理）を実施し、温度補正係数を算出する。以下、温度補正係数を算出するためのフィッティング処理を温度フィッティング処理と呼ぶ。

係数制御部２４は、補正係数演算部２３から出力された温度補正係数を信号補正部１３の記憶部１４に書き込み、さらに、記憶部１４の信号補正フラグを『１』にセットする。

（電流センサによる信号補正処理）
図３は、実施の形態に係る電流センサ１の信号補正処理の流れを示すフローチャートである。以下、一例として、磁気検出部１１を構成する磁気検出素子としてＧＭＲ素子を用いるものとして説明する。

まず、磁気検出部１１により、磁気検出部１１の温度を変化させながら、被測定電流の大きさを一定に保った状態で被測定電流によって生じる磁界（被測定磁界Ｂ）を検出し、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを信号補正部１３に出力する。また、それと並行して、磁気検出部１１が磁気を検出している間の磁気検出部１１の温度Ｔを温度検出部１２により検出し、信号補正部１３に出力する（ステップＳ１）。

このとき、磁気検出部１１は、磁気検出部１１のＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂの固定層の磁化方向Ｍ_ｐが被測定磁界Ｂの方向に対して平行となるように設置される。また、ＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂの固定層の磁化方向Ｍ_ｐと直交する同方向にバイアス磁界Ｂ_ｂが印加される。

次に、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び温度Ｔが信号補正部１３に入力され、記憶部１４に記憶された信号補正フラグが『０』か『１』かの判定が行われる（ステップＳ２）。

ステップＳ３において、記憶部１４に記憶された信号補正フラグが『０』であった場合は、信号補正部１３は出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、温度Ｔをそのまま電圧測定部２１に出力する（ステップＳ３）。

次に、電圧測定部２１が、磁気検出部１１が検出した、温度Ｔの変化により変動する出力電圧Ｖ_ｏｕｔを計測し、補正係数演算部２３に出力する。また、それと並行して、温度測定部２２が、温度検出部１２が検出した変化する温度Ｔを計測し、補正係数演算部２３に出力する（ステップＳ４）。

次に、補正係数演算部２３は、電圧測定部２１から出力された出力電圧Ｖ_ｏｕｔに、下記の式１で表される温度フィッティング用の式のＶ_ｆがフィットするように最小二乗法により温度フィッティング処理を実施し、温度補正係数を算出し、係数制御部２４に出力する（ステップＳ５）。

ここで、Ｖ_ｏｆｆ、Ｖ_ｓａｔ、Ｂ_ｂ、φ、αは、それぞれ出力オフセット係数、飽和出力係数、バイアス磁界強度係数、被測定磁界方向の角度ずれ係数、バイアス磁界方向の角度ずれ係数である。

このうち、出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び飽和出力係数Ｖ_ｓａｔはそれぞれ温度Ｔに関する一変数多項式で表され、その一変数多項式の係数が温度補正係数である。

下記の式５、式６は、それぞれ温度Ｔの一次式で表される場合の出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び飽和出力係数Ｖ_ｓａｔを示す。この場合、式５、式６の係数であるｍ_１、ｎ_１、ｍ_２、ｎ_２が温度補正係数となる。

下記の式７、式８は、それぞれ温度Ｔの二次式で表される場合の出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び飽和出力係数Ｖ_ｓａｔを示す。この場合、式７、式８の係数であるｌ_１、ｍ_１、ｎ_１、ｌ_２、ｍ_２、ｎ_２が温度補正係数となる。

例えば、出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び飽和出力係数Ｖ_ｓａｔを温度Ｔの一次式で表して温度フィッティング処理の良好な結果が得られなかった場合に、出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び飽和出力係数Ｖ_ｓａｔを温度Ｔの二次式で表して温度フィッティング処理を行う。

出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆは、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがほぼ点対称となるような出力電圧値のことである。飽和出力係数Ｖ_ｓａｔは、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが上限値及び下限値を示す出力電圧値のことである。

図４は、ＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂの固定層の磁化方向Ｍ_ｐ、バイアス磁界Ｂ_ｂ、被測定磁界Ｂ、及び合成磁界Ｂ_０との関係を示す図である。

図４に示されるように、ＧＭＲ素子３０ａの固定層における磁化方向Ｍ_ｐ（Ｍ_ｐ１とする）は、図面上において上向きであり、ＧＭＲ素子３０ｂの固定層における磁化方向Ｍ_ｐ（Ｍ_ｐ２とする）は、図面上において下向きである。バイアス磁界Ｂ_ｂは、これらの磁化方向Ｍ_ｐ１、Ｍ_ｐ２に対して略直交し、図面上では右向きである。

バイアス磁界Ｂ_ｂは、バイアス磁界用の磁石やバイアス磁界発生用コイル（以下、単に『バイアスコイル』と呼ぶ）をＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂの近傍に設けることによって発生させる。上記の式１のバイアス磁界強度係数Ｂ_ｂは、バイアス磁界Ｂ_ｂの大きさに相当する。

磁気検出部１１は、ＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂの固定層の磁化方向Ｍ_ｐ１、Ｍ_ｐ２が被測定磁界Ｂに対して平行になるように設置されるが、設置誤差により角度ずれが生じる場合がある。このときの磁化方向Ｍ_ｐ１、Ｍ_ｐ２に対して被測定磁界Ｂが成す角度φを被測定磁界方向の角度ずれ係数φと定義する。なお、この角度ずれ係数φの値は、磁化方向Ｍ_ｐ１の方向を基準として反時計方向を正とする。

また、磁気検出部１１には、ＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂの固定層の磁化方向Ｍ_ｐ１、Ｍ_ｐ２と略直交する方向にバイアス磁界Ｂ_ｂが印加されるが、バイアス磁界用磁石の設置誤差やバイアスコイルの製造誤差（個体差）により角度ずれが生じる場合がある。このときの磁化方向Ｍ_ｐ１、Ｍ_ｐ２に対する直交線に対してバイアス磁界Ｂ_ｂが成す角度αをバイアス磁界方向の角度ずれ係数αと定義する。なお、この角度ずれ係数αの値は、磁化方向Ｍ_ｐ１、Ｍ_ｐ２に垂直な方向を基準として反時計方向を正とする。

磁気検出部１１に含まれるＧＭＲ素子３０ａにおいて、被測定磁界Ｂとバイアス磁界Ｂ_ｂとを合成した合成磁界Ｂ_０は、磁化方向Ｍ_ｐ１に対して時計方向に角度θ_１ずれており、ＧＭＲ素子３０ｂにおいて、被測定磁界Ｂとバイアス磁界Ｂ_ｂとを合成した合成磁界Ｂ_０は、磁化方向Ｍ_ｐ２に対して反時計方向に角度θ_２ずれている。そして、ＧＭＲ素子３０ａ、３０ｂにおける合成磁界Ｂ_０の方向及び大きさは等しい。

次に、係数制御部２４は、補正係数演算部２３から出力された温度補正係数を信号補正部１３の記憶部１４に書き込み、さらに、記憶部１４の信号補正フラグを『１』にセットする（ステップＳ６）。その後、ステップ１へ戻る。

なお、被測定電流の大きさに対応した複数の温度補正係数を要する場合は、被測定電流の大きさを変えてステップＳ１〜Ｓ６を繰り返してもよい。この場合、複数の温度補正係数を取得するため、例えば、任意のタイミングで電流センサ１の使用者の指示により記憶部１４の信号補正フラグを『１』にセットする。

ステップＳ３において、記憶部１４に記憶された信号補正フラグが『１』であった場合は、信号補正部１３が、温度検出部１２から出力された温度Ｔ、記憶部１４に記憶された下記の式２、式３、式４で表される補正式（温度補正係数は出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び飽和出力係数Ｖ_ｓａｔに含まれる）を用いて、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを温度補正し、得られた補正出力電圧Ｖ_Ｌを外部に出力する（ステップＳ７）。その後、一連の信号補正処理を終了する。

式２の係数ｍは０以外の任意の値であり、係数ｎは任意の値である。また、式２のＢ_Ｌは、下記の式３及び式４で表される。

なお、出力信号が被測定電流（被測定磁界の磁束密度）に対して非線形となるＧＭＲ素子等を磁気検出部１１の磁気検出素子として用いて大電流を計測する場合には、上述の温度補正に加えて、出力電圧Ｖ_ｏｕｔに線形補正を施してもよい。この線形補正により、被測定磁界に対する出力電圧の直線性、すなわち被測定電流に対する出力電圧の直線性を向上させることができる。

線形補正は、上記の式２、式３、式４を用いて温度補正と同時に行うことができ、出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ、飽和出力係数Ｖ_ｓａｔ、バイアス磁界強度係数Ｂ_ｂ、被測定磁界方向の角度ずれ係数φ、及びバイアス磁界方向の角度ずれ係数αが線形補正の補正係数（線形補正係数とする）となる。以下、線形補正係数の算出方法の一例について概略的に説明する。なお、出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆは式２または式７を用いて温度補正係数を用いて算出でき、また、飽和出力係数Ｖ_ｓａｔは式３または式８を用いて温度補正係数を用いて算出できる。

出力電圧Ｖ_ｏｕｔに線形補正を施す場合、上記のステップＳ１において、磁気検出部１１の温度及び被測定電流の大きさを変化させながら磁気検出部１１に磁界を検出させ、磁気検出部１１から出力される出力電圧Ｖ_ｏｕｔを信号補正部１３に出力する。また、それと並行して、磁気検出部１１が磁気を検出している間の磁気検出部１１の温度Ｔを温度検出部１２により検出し、信号補正部１３に出力する。このとき、例えば、被測定電流を−１０００Ａから１０００Ａの範囲で変化させ、−４ｍＴから４ｍＴの範囲の被測定磁界Ｂを検出する。なお、この被測定電流範囲と被測定磁界範囲の関係は一例であり、電流センサの構造により変化するが、構造が一定であればその関係は一意に決まる。その換算係数はあらかじめ決めておく。

上記のステップＳ４においては、電圧測定部２１が、磁気検出部１１が検出した、温度Ｔの変化及び被測定電流の大きさ（検出される磁束密度の大きさ）の変化により変動する出力電圧Ｖ_ｏｕｔを計測し、補正係数演算部２３に出力する。また、それと並行して、温度測定部２２が、温度検出部１２が検出した変化する温度Ｔを計測し、補正係数演算部２３に出力する。

上記のステップＳ５においては、補正係数演算部２３は、電圧測定部２１から出力された出力電圧Ｖ_ｏｕｔに、上記の式１のＶ_ｆがフィットするように最小二乗法により温度フィッティングと線形フィッティングを含むフィッティング処理を実施し、温度補正係数及び線形補正係数を算出し、係数制御部２４に出力する。

上記のステップＳ６においては、係数制御部２４は、補正係数演算部２３から出力された温度補正係数及び線形補正係数を信号補正部１３の記憶部１４に書き込む。

なお、この線形補正を温度補正と併せて実施する場合においても、上述の温度補正のみを実施する場合と同様に、信号補正フラグを用いた処理を行ってもよい。すなわち、係数制御部２４が温度補正係数及び線形補正係数を信号補正部１３の記憶部１４に書き込む際に、温度補正用の信号補正フラグを『１』にセットするとともに線形補正用の信号補正フラグを『１』にセットする。

この場合は、磁気検出部１１と温度検出部１２から出力電圧Ｖ_ｏｕｔと温度Ｔがそれぞれ出力された後、信号補正部１３の記憶部１４に記憶された温度補正用の信号補正フラグと線形補正用の信号補正フラグの両方が『１』であった場合に、出力電圧Ｖ_ｏｕｔに温度補正と線形補正を含む補正が実施される。この補正には、上記の式２、式３、式４で表される補正式、温度補正係数、線形補正係数、及び温度Ｔが用いられる。なお、この線形補正には、国際公開第２０１６／０５６１３６号に記載された方法を適用することができる。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、電流センサにより電流を計測する際に温度補正係数をフィッティングにより算出し、温度補正を行うことができる。また、温度補正係数と線形補正係数をフィッティングにより同時に算出し、温度補正および線形補正を行うこともできる。このため、従来行われていた、非常に長い時間を必要とする電流センサの温度特性の取得作業を行う必要がなくなる。すなわち、出力電圧の温度補正に要するコスト及び時間を低減することができる。

また、磁気検出部の温度を用いて温度補正係数を算出するため、電流センサの磁気検出部以外の部分の温度特性等が出力電圧に影響を与える場合であっても、それら影響のすべてを含んだ温度補正係数を取得することが可能である。

また、電流センサを起動するたびに温度補正を行うことができるため、電流測定箇所の環境温度が経時的に変化する場合であっても、適切な温度補正を実施し、より正確な電流値を得ることができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、前述の実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］磁気検出部（１１）を有する電流センサ（１）の信号補正方法であって、磁気検出部（１１）の温度を変化させながら、前記被測定電流により生じる磁界Ｂを磁気検出部（１１）に検出させ、磁気検出部（１１）から出力される第１の出力電圧を取得するステップと、前記第１の出力電圧に対して、磁気検出部（１１）が前記磁界を検出した際の温度及び温度補正係数を含む式を用いて温度フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数を算出するステップと、新たな磁界を検出した磁気検出部（１１）から出力された第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときの磁気検出部（１１）の温度及び算出された前記温度補正係数を用いた温度補正を含む補正を施し、補正出力電圧を取得するステップと、を含む、電流センサ（１）の信号補正方法。

［２］前記フィッティング処理に用いられる前記式が下記の式１であり、前記式１のＢは被測定電流を通電した場合に前記磁気検出部に生じる被測定磁界であり、前記式１のＶ_ｏｆｆ、Ｖ_ｓａｔ、Ｂ_ｂ、φ、αは、それぞれ前記磁気検出部に検出される磁界の出力オフセット係数、飽和出力係数、バイアス磁界強度係数、被測定磁界方向の角度ずれ係数、バイアス磁界方向の角度ずれ係数であり、前記出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び前記飽和出力係数Ｖ_ｓａｔがそれぞれ温度に関する一変数多項式で表され、前記温度補正係数が、前記出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び前記飽和出力係数Ｖ_ｓａｔの前記一変数多項式の係数であり、前記式１の出力電圧Ｖ_ｆを前記第１の出力電圧にフィッティングさせて、前記温度補正係数を算出する、前記［１］に記載の電流センサ（１）の信号補正方法。

［３］前記第２の出力電圧であるＶ_ｏｕｔの前記補正が、下記の式２、式３、及び式４を用いて行われ、前記補正出力電圧であるＶ_Ｌが出力され、前記式２の係数ｍは０以外の任意の値であり、係数ｎは任意の値である、前記［２］に記載の電流センサ（１）の信号補正方法。

［４］前記第１の出力電圧を取得するステップにおいて、磁気検出部（１１）の温度及び被測定電流の大きさを変化させながら、前記被測定電流により生じる磁界を磁気検出部（１１）に検出させ、磁気検出部（１１）から出力される前記第１の出力電圧を取得し、前記温度補正係数を算出するステップにおいて、前記第１の出力電圧に対して前記式１を用いた前記温度フィッティングと線形フィッティングを含む前記フィッティング処理を施し、前記温度補正係数とともに前記線形補正係数を算出し、前記式１の前記出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ、前記飽和出力係数Ｖ_ｓａｔ、前記バイアス磁界強度係数Ｂ_ｂ、前記被測定磁界方向の角度ずれ係数φ、及び前記バイアス磁界方向の角度ずれ係数αが前記線形補正係数であり、前記補正出力電圧を取得するステップにおいて、前記第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときの磁気検出部（１１）の温度、算出された前記温度補正係数、及び算出された前記線形補正係数を用いた温度補正及び線形補正を含む補正を施し、前記補正出力電圧を取得する、前記［２］又は［３］に記載の電流センサの信号補正方法。

［５］検出した被測定磁界Ｂに対応して第１の出力電圧を出力する磁気検出部（１１）と、磁気検出部（１１）の温度を検出して出力する温度検出部（１２）と、前記第１の出力電圧に対して、温度検出部（１２）により出力された前記温度及び温度補正係数を含む式を用いて温度フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数を算出する補正係数演算部（２３）と、新たな磁界を検出した磁気検出部（１１）から出力された第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときに温度検出部（１２）から出力される磁気検出部（１１）の温度及び算出された前記温度補正係数を用いた温度補正を含む補正を施し、補正出力電圧を出力する信号補正部（１３）と、を有する電流センサ（１）。

［６］前記フィッティング処理に用いられる前記式が下記の式１であり、前記式１のＢは被測定電流を通電した場合に前記磁気検出部に生じる被測定磁界であり、前記式１のＶ_ｏｆｆ、Ｖ_ｓａｔ、Ｂ_ｂ、φ、αは、それぞれ磁気検出部（１１）に検出される磁界の出力オフセット係数、飽和出力係数、バイアス磁界強度係数、被測定磁界方向の角度ずれ係数、バイアス磁界方向の角度ずれ係数であり、前記出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び前記飽和出力係数Ｖ_ｓａｔがそれぞれ温度に関する一変数多項式で表され、前記温度補正係数が、前記出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ及び前記飽和出力係数Ｖ_ｓａｔの前記一変数多項式の係数であり、前記式１の出力電圧Ｖ_ｆを前記第１の出力電圧にフィッティングさせて、前記温度補正係数を補正係数演算部（２３）により算出する、前記［５］に記載の電流センサ。

［７］前記第２の出力電圧であるＶ_ｏｕｔの前記補正が、下記の式２、式３、及び式４を用いて信号補正部（１３）により行われ、前記補正出力電圧であるＶ_Ｌが出力され、前記式２の係数ｍは０以外の任意の値であり、係数ｎは任意の値である、前記［６］に記載の電流センサ。

［８］補正係数演算部（２３）が、前記第１の出力電圧に対して前記温度フィッティングと線形フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数とともに線形補正係数を算出することができ、前記式１の前記出力オフセット係数Ｖ_ｏｆｆ、前記飽和出力係数Ｖ_ｓａｔ、前記バイアス磁界強度係数Ｂ_ｂ、前記被測定磁界方向の角度ずれ係数φ、及び前記バイアス磁界方向の角度ずれ係数αが前記線形補正係数であり、信号補正部（１３）が、前記第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときに温度検出部（１２）から出力される磁気検出部（１１）の温度、算出された前記温度補正係数、及び算出された前記線形補正係数を用いた温度補正及び線形補正を含む補正を施し、前記補正出力電圧を出力することができる、前記［６］又は［７］に記載の電流センサ。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…電流センサ
１０…電流検出部
１１…磁気検出部
１２…温度検出部
１３…信号補正部
２３…補正係数演算部

Claims

磁気検出部を有する電流センサの信号補正方法であって、
前記磁気検出部の温度を変化させながら、被測定対象に流れる被測定電流により生じる磁界を前記磁気検出部に検出させ、前記磁気検出部から出力される第１の出力電圧を取得するステップと、
前記第１の出力電圧に対して、前記磁気検出部が前記磁界を検出した際の温度及び温度補正係数を含む式を用いて温度フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数を算出するステップと、
新たな磁界を検出した前記磁気検出部から出力された第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときの前記磁気検出部の温度及び算出された前記温度補正係数を用いた温度補正を含む補正を施し、補正出力電圧を取得するステップと、
を含み、
前記フィッティング処理に用いられる前記式が下記の式１であり、
前記式１のＢは被測定電流を通電した場合に前記磁気検出部に生じる被測定磁界であり、
前記式１のＶ _off 、Ｖ _sat 、Ｂ _b 、φ、αは、それぞれ前記磁気検出部に検出される磁界の出力オフセット係数、飽和出力係数、バイアス磁界強度係数、被測定磁界方向の角度ずれ係数、バイアス磁界方向の角度ずれ係数であり、
前記出力オフセット係数Ｖ _off 及び前記飽和出力係数Ｖ _sat がそれぞれ温度に関する一変数多項式で表され、
前記温度補正係数が、前記出力オフセット係数Ｖ _off 及び前記飽和出力係数Ｖ _sat の前記一変数多項式の係数であり、
前記式１の出力電圧Ｖ _f を前記第１の出力電圧にフィッティングさせて、前記温度補正係数を算出し、
前記第２の出力電圧であるＶ _out の前記補正が、下記の式２、式３、及び式４を用いて行われ、前記補正出力電圧であるＶ _L が出力され、
前記式２の係数ｍは０以外の任意の値であり、係数ｎは任意の値である、
電流センサの信号補正方法。
前記第１の出力電圧を取得するステップにおいて、前記磁気検出部の温度及び被測定電流の大きさを変化させながら、前記被測定電流により生じる磁界を前記磁気検出部に検出させ、前記磁気検出部から出力される前記第１の出力電圧を取得し、
前記温度補正係数を算出するステップにおいて、前記第１の出力電圧に対して前記式１を用いた前記温度フィッティングと線形フィッティングを含む前記フィッティング処理を施し、前記温度補正係数とともに前記線形補正係数を算出し、
前記式１の前記出力オフセット係数Ｖ_off、前記飽和出力係数Ｖ_sat、前記バイアス磁界強度係数Ｂ_b、前記被測定磁界方向の角度ずれ係数φ、及び前記バイアス磁界方向の角度ずれ係数αが前記線形補正係数であり、
前記補正出力電圧を取得するステップにおいて、前記第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときの前記磁気検出部の温度、算出された前記温度補正係数、及び算出された前記線形補正係数を用いた温度補正及び線形補正を含む補正を施し、前記補正出力電圧を取得する、
請求項１に記載の電流センサの信号補正方法。
被測定対象に流れる被測定電流により生じる被測定磁界を検出し、当該検出した被測定磁界に対応して第１の出力電圧を出力する磁気検出部と、
前記磁気検出部の温度を検出して出力する温度検出部と、
前記第１の出力電圧に対して、前記温度検出部により出力された前記温度及び温度補正係数を含む式を用いて温度フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数を算出する補正係数演算部と、
新たな磁界を検出した前記磁気検出部から出力された第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときに前記温度検出部から出力される前記磁気検出部の温度及び算出された前記温度補正係数を用いた温度補正を含む補正を施し、補正出力電圧を出力する信号補正部と、
を有し、
前記フィッティング処理に用いられる前記式が下記の式１であり、
前記式１のＢは被測定電流を通電した場合に前記磁気検出部に生じる被測定磁界であり、
前記式１のＶ _off 、Ｖ _sat 、Ｂ _b 、φ、αは、それぞれ前記磁気検出部に検出される磁界の出力オフセット係数、飽和出力係数、バイアス磁界強度係数、被測定磁界方向の角度ずれ係数、バイアス磁界方向の角度ずれ係数であり、
前記出力オフセット係数Ｖ _off 及び前記飽和出力係数Ｖ _sat がそれぞれ温度に関する一変数多項式で表され、
前記温度補正係数が、前記出力オフセット係数Ｖ _off 及び前記飽和出力係数Ｖ _sat の前記一変数多項式の係数であり、
前記式１の出力電圧Ｖ _f を前記第１の出力電圧にフィッティングさせて、前記温度補正係数を前記補正係数演算部により算出し、
前記第２の出力電圧であるＶ _out の前記補正が、下記の式２、式３、及び式４を用いて前記信号補正部により行われ、前記補正出力電圧であるＶ _L が出力され、
前記式２の係数ｍは０以外の任意の値であり、係数ｎは任意の値である、
電流センサ。
前記補正係数演算部が、前記第１の出力電圧に対して前記温度フィッティングと線形フィッティングを含むフィッティング処理を施し、前記温度補正係数とともに線形補正係数を算出することができ、
前記式１の前記出力オフセット係数Ｖ_off、前記飽和出力係数Ｖ_sat、前記バイアス磁界強度係数Ｂ_b、前記被測定磁界方向の角度ずれ係数φ、及び前記バイアス磁界方向の角度ずれ係数αが前記線形補正係数であり、
前記信号補正部が、前記第２の出力電圧に、前記新たな磁界を検出したときに前記温度検出部から出力される前記磁気検出部の温度、算出された前記温度補正係数、及び算出された前記線形補正係数を用いた温度補正及び線形補正を含む補正を施し、前記補正出力電圧を出力することができる、
請求項３に記載の電流センサ。