JPH07294561A

JPH07294561A - 電流計測装置

Info

Publication number: JPH07294561A
Application number: JP6092673A
Authority: JP
Inventors: Fumio Asakura; 史生浅倉; Michiyasu Moritsugu; 通泰森次; Takahide Kitahara; 高秀北原; Kosuke Suzui; 康介鈴井
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】構成の簡略化を図るとともに、応答性を向上
させる。【構成】一対のホール素子３，４は、コアに設けられ
たギャップに配置されている。ホール素子３，４は、不
平衡電圧の温度ドリフトの傾向が互いに同じであり、単
結晶シリコン基板１１上において一方のホール素子３が
正規動作、他方のホール素子４が反転動作するべく配置
されている。ホール素子３，４の各ホール端子には各々
差動増幅器８，９を介して加算回路１０が接続されてい
る。ホール素子３，４は、ギャップ内の磁束密度に応じ
たホール電圧を出力する。このとき、互いに同じ温度ド
リフトの傾向を有する一対のホール素子３，４が各々正
規動作・反転動作することにより、いかなる使用温度域
においても不平衡電圧が相殺される。また、本構成で
は、従来の装置とは異なりホール素子の端子切り換えが
不要であるため、構成の簡略化と応答性の向上とが実現
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、環状の強磁性体の一
部にギャップを有するコアと、同ギャップ内に配置され
たホール素子とを用いた電流計測装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の電流計測装置において、微小な
磁界を高精度で計測するためには、零磁界でのホール素
子の周囲温度変化による出力電圧（不平衡電圧）が問題
となる。周囲温度が変化しても不平衡電圧が許容誤差内
で変化する場合を除いて、不平衡電圧の対策が必要とな
る。そこで、ホール素子の不平衡電圧を補正する従来の
電流計測装置として、１つのホール素子を交互に正規動
作及び反転動作させ、両動作時のホール電圧の平均値に
基づいて電流計測を行うようにした装置が開示されてい
る（例えば、特開昭５７−４２８６５号公報）。

【０００３】図１０は、従来の電流計測装置の電気的構
成を示している。図１０において、十字形をなすホール
素子２１は、環状の強磁性体コアに設けられたギャップ
（図示しない）に配置される。ホール素子２１の４つの
各端子２１ａ〜２１ｄには、切換制御回路２２からの切
換信号に応じてオン・オフ動作するスイッチ２３ａ〜２
３ｄが接続されている。そして、各スイッチ２３ａ〜２
３ｄのオン・オフによりホール素子２１の電流端子とホ
ール端子とが切り換えられ、その端子切り換えに応じて
ホール素子２１が正規動作又は反転動作する。このと
き、電流端子に定電流回路２４からの制御電流が供給さ
れることにより、ホール端子に前記ギャップでの磁界強
度に応じたホール電圧が発生し、このホール電圧に基づ
いて電流計測が行われる。

【０００４】より具体的には、切換制御回路２２からの
切換信号＝オンであればホール素子２１の端子２１ａ，
２１ｂが電流端子、端子２１ｃ，２１ｄがホール端子と
なる（図１０に示す状態）。この場合、端子２１ｃ，２
１ｄから出力されるホール電圧が差動増幅器２５で増幅
された後、サンプルホールド回路２７にてホールドされ
る。また、これとは逆に、切換信号＝オフであればホー
ル素子２１の端子２１ａ，２１ｂがホール端子、端子２
１ｃ，２１ｄが電流端子となり、端子２１ａ，２１ｂか
らのホール電圧が差動増幅器２６で増幅された後、サン
プルホールド回路２８にてホールドされる。そして、上
記２つの場合におけるホール電圧が加算回路２９にて加
算され、電流計測装置の出力が求められる。

【０００５】即ち、前記切換信号のオン・オフ動作に伴
う電流端子及びホール端子の切り換えにより、ホール素
子は正規動作と反転動作とを交互に繰り返す。このと
き、ホール素子の不平衡電圧は、同素子の正規動作・反
転動作によりその符号が反転することから、両動作時に
おけるホール電圧の加算により不平衡電圧が相殺され
る。その結果、不平衡電圧分が補正された出力が得られ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、ホール素子２１の正規動作・反転動作の切り
換え動作により応答速度が遅くなるという問題が生じ
る。即ち、制御電流をオン・オフさせる上記電流計測装
置では、ホール素子２１の制御電流の立ち上がり時にお
けるホール電圧の安定に時間がかかるため、ホール電圧
を安定的に出力させるためには応答性の悪化を招く。具
体的には、磁界変化によるホール素子２１の応答周波数
が数１００Ｈｚから数ＭＨｚ以上であるのに対して、上
記電流計測装置の応答周波数は数１０ｋＨｚが限界とな
ってしまう。

【０００７】また、従来の構成では、ホール素子２１を
正規・反転動作させるためには、切換制御回路２２、ス
イッチ２３ａ〜２３ｄ、サンプルホールド回路２７，２
８が必要となり、構成の複雑化や高コスト化を招く原因
となっていた。

【０００８】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、構成の簡略化
を図るとともに、応答性を向上させることができる電流
計測装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の電流計測装置は、環状の強磁性体
の一部にギャップを有し、計測電流に対応した磁束を発
生するコアと、前記ギャップ内に配置され、同ギャップ
内の磁束密度に応じた信号を出力すると共に、不平衡電
圧の温度ドリフトの傾向が互いに同じである一対のホー
ル素子と、前記一対のホール素子に対して所定の制御電
流を供給する定電流回路と、前記一対のホール素子の出
力を加算する加算回路とを備え、前記一対のホール素子
の一方を正規動作させるべく配置し、他方を反転動作さ
せるべく配置したことを要旨としている。

【００１０】請求項２に記載の電流計測装置は、環状の
強磁性体の一部にギャップを有し、計測電流に対応した
磁束を発生するコアと、前記ギャップ内に配置され、同
ギャップ内の磁束密度に応じた信号を出力すると共に、
不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が互いに反対である一
対のホール素子と、前記一対のホール素子に対して所定
の制御電流を供給する定電流回路と、前記一対のホール
素子の出力を加算する加算回路とを備え、前記一対のホ
ール素子を共に正規動作又は反転動作させるべく配置し
たことを要旨としている。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の構成によれば、コアのギャッ
プには計測電流に対応した磁束が発生する。一対のホー
ル素子には定電流回路からの所定の制御電流が供給され
ており、同ホール素子はギャップ内の磁束密度に応じた
信号（ホール電圧）を出力する。そして、その一対のホ
ール素子からの出力（ホール電圧）は加算回路にて加算
される。

【００１２】この場合、一対のホール素子を用いること
で同素子の電流端子及びホール端子の切り換え動作が不
要となり、１つのホール素子を用いていた従来の電流計
測装置とは異なり端子切り換えのための構成が省略され
る。また、各ホール素子への制御電流のオン・オフ切り
換えがないため、ホール電圧が常に安定し、従来の装置
に比べて応答性が向上する。

【００１３】また、一対のホール素子は、不平衡電圧の
温度ドリフトの傾向が互いに同じであり、その一方が正
規動作し他方が反転動作する。つまり、加算回路におい
て両素子によるホール電圧の不平衡電圧は相殺される。
その結果、ホール電圧の不平衡電圧分を補正した信号が
加算回路から出力され、さらに、磁束密度に比例した電
圧が２倍になるため、高精度な電流計測が実現される。
このとき、不平衡電圧の温度ドリフト特性は素子毎にば
らつきを持っているが、両素子の不平衡電圧の温度ドリ
フトが同じであるため、いかなる温度域においてもホー
ル素子の不平衡電圧の問題が解消される。なお、ホール
電圧の加算により不平衡電圧が「０」にならない場合で
あっても、加算後の不平衡電圧は温度に関係なくほぼ一
定値となり、その温度ドリフトは容易に補正される。

【００１４】請求項２に記載の構成によれば、上記請求
項１の作用と同様に、従来の電流計測装置に比べて構成
の簡略化が実現される。また、一対のホール素子は、不
平衡電圧の温度ドリフトの傾向が互いに反対であり、共
に正規動作又は反転動作する。このとき、両ホール電圧
の加算によりホール電圧の不平衡電圧はいかなる温度域
においてもほぼ一定値となり、その温度ドリフトは容易
に補正される。その結果、温度域に関係なく常にホール
素子の不平衡電圧を解消した高精度な電流計測が実現さ
れる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の電流計測装置を具体化した
一実施例を図面に従って説明する。

【００１６】図３は電流計測装置の一部を構成するセン
サ部を示す構成図である。図３に示すように、Ｃ字形を
なすコア１（ここでは、方向性硅素鋼板を内側の穴から
外側へと積層している）には、電流計測の対象となる車
載バッテリの充電線２が挿通されている。同コア１は環
状の強磁性体からなりその一部にはギャップ１ａが形成
されている。同ギャップ１ａには、ガリウムヒ素（Ｇａ
Ａｓ）からなる一対のホール素子３，４が配置されてい
る。そして、ギャップ１ａには充電線２に流れる電流量
及び電流の流れ方向に応じた磁束が発生し、ホール素子
３，４はその磁束に応じた出力電圧（ホール電圧）を発
生する。

【００１７】図４を用いてホール素子３を説明する（こ
こでは、ホール素子３のみを説明するが、ホール素子４
も同様）。ホール素子３は十字形をなし、同素子の４つ
の端子３ａ〜３ｄにおいて、相対向する端子３ａ，３ｂ
と、相対向する端子３ｃ，３ｄとのいずれか一方に電流
端子が、他方にホール端子が設けられる。この場合、電
流端子とホール端子との設定に応じて、ホール素子３は
正規動作又は反転動作する。本実施例では、端子３ａ，
３ｂを電流端子、端子３ｃ，３ｄをホール端子とした時
に、ホール素子３が正規動作し（図４に示す状態）、こ
れとは逆に、端子３ｃ，３ｄを電流端子、端子３ａ，３
ｂをホール端子とした時に、ホール素子３が反転動作す
るようになっている。

【００１８】また、一般にホール素子３では、制御電流
Ｉ_Cを図４の端子３ａ，３ｂに流すと、端子３ａ，３ｂ
間の内部抵抗と端子３ｃ，３ｄ間の出力抵抗との差がそ
の差の大きいホール素子で３〜４ｋΩとなる。この中
で、内部抵抗と出力抵抗との差が数百Ω（４００〜５０
０Ω以内）と少ないホール素子３においては、電流端子
（図４では３ａ，３ｂ）間に流れる制御電流Ｉ_Cに対し
て垂直に磁界（磁束密度：Ｂ）が印加された場合、ホー
ル端子（図４では３ｃ，３ｄ）間に制御電流Ｉ_C及び磁
束密度Ｂに応じたホール電圧Ｖ_Hが生じる。即ち、ホー
ル素子３が正規動作する場合、そのホール電圧Ｖ_Hは、Ｖ_H＝Ｋ₁（ｔ）・Ｂ・Ｉ_C＋Ｋ₂（ｔ）・Ｉ_C ・・・（１）で求められる。ここで、前項は感度の項を示し、後項は
不平衡電圧の項を示す。なお、Ｋ₁（ｔ）は感度の係
数、Ｋ₂（ｔ）は不平衡電圧の係数であり、それらは共
に使用温度ｔの関数となっている。

【００１９】また、ホール素子３が反転動作する場合、
そのホール電圧Ｖ_Hは、Ｖ_H＝Ｋ₁（ｔ）・Ｂ・Ｉ_C−Ｋ₂（ｔ）・Ｉ_C ・・・（２）で求められる。ここで、式（１）と式（２）とでは、不
平衡電圧の正負符号が反転しており、ホール素子３の正
規動作時におけるホール電圧Ｖ_Hと、反転動作時におけ
るホール電圧Ｖ_Hとの加算により、不平衡電圧が相殺さ
れることが分かる。

【００２０】図１は、上記のホール素子を用いた電流計
測装置の電気的構成を示した回路図である。図１に示す
ように、電流計測装置の定電流回路５において、バッテ
リ電源６には抵抗Ｒ₁，Ｒ₂とツェナーダイオードＤ_Z
とが直列に接続され、同ツェナーダイオードＤ_Zには抵
抗Ｒ₃，Ｒ₄よりなる直列回路が並列に接続されてい
る。ツェナーダイオードＤ_Zは、ホール素子３，４の感
度の温度ドリフトを補正するための所定の温度係数を持
っている。つまり、前記式（１），（２）における感度
の係数Ｋ₁（ｔ）の温度ドリフトの変化割合は材質によ
り決定され、材質毎にその温度ドリフトの特性値を有す
る。従って、ホール素子３，４（材質：ＧａＡｓ）の温
度ドリフトの変化割合を−０．０６％／℃としたとき、
この温度ドリフトを補正するために、ツェナーダイオー
ドＤ_Zはこれとは逆の温度係数（＋０．０６％／℃）を
持っている。抵抗Ｒ₃，Ｒ₄の中点にはコンパレータ７
が接続されている。

【００２１】また、単結晶シリコン基板１１上におい
て、一方のホール素子３（以下、これを第１のホール素
子という）は正規動作するべく配置され、他方のホール
素子４（以下、これを第２のホール素子という）は反転
動作するべく配置されている。両ホール素子３，４は直
列に接続されており、ホール素子上の矢印は制御電流Ｉ
_Cの流れ方向を示している。ここで、正規動作する第１
のホール素子３は、端子３ａ，３ｂを電流端子とし、端
子３ｃ，３ｄをホール端子としている。反転動作する第
２のホール素子４は、端子４ｃ，４ｄを電流端子とし、
端子４ａ，４ｂをホール端子としている。

【００２２】第１及び第２のホール素子３，４の各々の
ホール端子には、高入力インピーダンスを有する差動増
幅器８，９が接続されている（それぞれを、第１の差動
増幅器８，第２の差動増幅器９とする）。これら差動増
幅器８，９には加算回路１０が接続され、同加算回路１
０の出力信号が電流計測装置の計測信号として送出され
る。

【００２３】このように構成された電流計測装置では、
充電線２に流れる電流に応じてコア１のギャップ１ａに
磁束が発生し、ホール素子３，４は磁束密度に応じたホ
ール電圧Ｖ_Hを出力する。このとき、正規動作する第１
のホール素子３の出力は第１の差動増幅器８にて増幅さ
れた後、加算回路１０に入力され、反転動作する第２の
ホール素子４の出力は第２の差動増幅器９にて増幅され
た後、加算回路１０に入力される。そして、加算回路１
０にて２つの電圧値が加算されることにより不平衡電圧
が相殺され、不平衡電圧のない電圧値が求められる。こ
のとき、一対のホール素子３，４の出力の和を取ること
により、電流計測装置として２倍の感度が得られる。そ
の後、電流計測装置の電圧信号（加算回路１０の出力信
号）は図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）に入力され、
同電子制御装置にて前記出力信号に応じた充電線２の充
電電流が算出される。

【００２４】また、上記電流計測装置では、ホール素子
３，４の不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が互いに同じ
であれば、いかなる使用温度域においても不平衡電圧の
補正が可能となる。即ち、ホール素子３，４において
は、不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が素子毎に異な
る。上述した式（１），（２）について言えば、不平衡
電圧の係数Ｋ₂（ｔ）は素子の使用温度ｔに応じて変化
し、さらに、その変化の特性は素子毎に不規則となって
いる。しかし、この不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が
互いに同じであれば、いかなる使用温度ｔにおいても正
規動作時のホール電圧Ｖ_Hと反転動作時のホール電圧Ｖ
_Hとの加算により常に不平衡電圧が相殺される。なお、
ホール電圧Ｖ_Hの加算により不平衡電圧が「０」になら
ない場合であっても、加算後の不平衡電圧は温度に関係
なくほぼ一定値となり、その温度ドリフトは容易に補正
されることになる。

【００２５】次に、上記図１の電流計測装置と同様の作
用を得る別の構成について、図２を用いて説明する。つ
まり、上記図１の構成では、第１及び第２のホール素子
３，４のうち、一方を正規動作、他方を反転動作させる
べく単結晶シリコン基板１１上に配置したが、これに対
して図２の構成では、第１及び第２のホール素子３，４
を共に正規動作させるべく単結晶シリコン基板１１上に
配置している。詳しくは、第１のホール素子３は、端子
３ａ，３ｂを電流端子、端子３ｃ，３ｄをホール端子と
しており、第２のホール素子４は、端子４ａ，４ｂを電
流端子、端子４ｃ，４ｄをホール端子としている。その
他の構成は上記図１の構成と同様である。

【００２６】この場合、ホール素子３，４の不平衡電圧
の温度ドリフトの傾向が互いに反対であれば、両素子
３，４のホール電圧Ｖ_Hの加算により、いかなる使用温
度においても常に不平衡電圧の補正が可能となる。即
ち、上述したように不平衡電圧の温度ドリフトの傾向は
素子毎に不規則にばらつくが、その温度ドリフトの傾向
は図５に示す如く４つのタイプ（タイプ１：右上がり傾
向，タイプ２：右下がり傾向，タイプ３：凸形傾向，タ
イプ４：凹形傾向）に大別できる。

【００２７】従って、互いに反対の傾向を有する２タイ
プ（タイプ１とタイプ２、或いはタイプ３とタイプ４）
のホール素子を組み合わせてそれら両素子を共に正規動
作させれば、両素子のホール電圧Ｖ_Hの加算により不平
衡電圧は使用温度に関係なくほぼ一定値となる。そし
て、加算後の不平衡電圧が一定値であることが分かれ
ば、その不平衡電圧を容易に補正できる。その結果、使
用温度に関係なく、常に不平衡電圧を補正した出力を得
ることができる。

【００２８】以上詳述したように本実施例の電流計測装
置では、強磁性体からなるコア１のギャップ１ａに一対
のホール素子３，４を配置し、同素子３，４からの出力
信号（ホール電圧Ｖ_H）の加算結果に基づいて電流計測
を行うようにした。このとき、一対のホール素子３，４
の不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が互いに同じであれ
ば、一方のホール素子を正規動作させ、他方のホール素
子を反転動作させるようにした（図１に示す構成）。ま
た、一対のホール素子３，４の不平衡電圧の温度ドリフ
トの傾向が互いに反対であれば、２つ共正規動作させる
ようにした（図２に示す構成）。

【００２９】その結果、１つのホール素子を用いた従来
の電流計測装置（図１０に示す）に比べて、端子切り換
えのための複雑な構成（スイッチ，切換制御回路、サン
プルホールド回路等）が省略でき、構成の簡略化が実現
できる。また、端子切り換え動作が不要となることで、
従来の装置よりも応答性を向上させることができる。即
ち、従来の装置の場合、応答性の良いホール素子を用い
ても端子切り換えによる制御電流，出力電圧の不安定化
により装置としての応答性が低下するという問題があっ
た。しかし、本実施例の構成では、端子切り換えが不要
であることから、電流計測装置の応答性の向上が実現で
きる。

【００３０】また、不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が
同じであっても、反対であっても、不平衡電圧の温度ド
リフトがキャンセルでき、使用温度に関係なく常に安定
し且つ精度の高い電流計測を行うことができる。

【００３１】以上、不平衡電圧の温度ドリフトの傾向に
基づいて図１及び図２の構成の電流計測装置を説明した
が、これを実現するに当たっては、一対のホール素子
３，４の不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が同じか反対
かを判別する必要がある。そこで、以下には温度ドリフ
トの傾向により一対のホール素子を選別するアルゴリズ
ムについて説明する。図６は、ホール素子の選別アルゴ
リズムを示したフローチャートであり、同チャートにお
いては処理手順をステップ番号を付して示す。

【００３２】図６において、先ずステップ１００では、
ホール素子を定電流回路に組み、その状態で恒温槽に入
れる。続くステップ２００では、電流計測装置の使用温
度範囲内における３点の温度について、零磁界状態での
ホール素子の出力電圧（不平衡電圧ＶＯ）を計測する。
つまり、使用最低温度ｔ_LOW（本実施例では、ｔ_LOW＝
−３０℃）での不平衡電圧ＶＯ_LOW、常温ｔ_NORM（本実
施例では、ｔ_NORM＝２０℃）での不平衡電圧ＶＯ_NORM、
使用最高温度ｔ_HIGH（本実施例では、ｔ_HIGH＝８０℃）
での不平衡電圧ＶＯ_HIGHを計測する。

【００３３】その後、ステップ３００では、各不平衡電
圧ＶＯ_LOW，ＶＯ_NORM，ＶＯ_HIGH間の変化幅Ｖ₁〜Ｖ₃
を算出する。即ち、下記の式〜式を用いて、ＶＯ
_LOWとＶＯ_NORMとの変化幅Ｖ₁、ＶＯ_NORMとＶＯ_HIGHと
の変化幅Ｖ₂、ＶＯ_LOWとＶＯ _HIGHとの変化幅Ｖ₃を算
出する。

【００３４】Ｖ₁＝ＶＯ_LOW−ＶＯ_NORM ・・・Ｖ₂＝ＶＯ_NORM−ＶＯ_HIGH ・・・Ｖ₃＝ＶＯ_LOW−ＶＯ_HIGH ・・・そして、用意された各ホール素子について、上記ステッ
プ１００〜３００の処理を各々実施し、各ホール素子毎
に不平衡電圧ＶＯの変化幅Ｖ₁〜Ｖ₃を求めておく。

【００３５】その後、ステップ４００では、２つのホー
ル素子を選び、その２つのホール素子について、不平衡
電圧ＶＯの温度ドリフトの傾向が互いに同じであるか否
かを次の不等式〜を用いて判別する。ここで、不等
式〜を第１の判別条件とし、不等式〜が全て満
たされる場合、第１の判別条件が成立したとする。な
お、下式において、一方のホール素子の変化幅Ｖ₁〜Ｖ
₃には「’」を付している。αは不平衡電圧ＶＯの各変
化幅Ｖ₁〜Ｖ₃の絶対値の差を判定するための許容値で
ある（ただし、α＞０）。

【００３６】｜Ｖ₁−Ｖ₁’｜＜α ・・・｜Ｖ₂−Ｖ₂’｜＜α ・・・｜Ｖ₃−Ｖ₃’｜＜α ・・・つまり、上記第１の判別条件において、不等式〜の
左辺の演算値が全て小さくなれば、その２つのホール素
子については不平衡電圧ＶＯの温度ドリフトの傾向が互
いに同じであることが判別される。

【００３７】また、ステップ５００では、上記と同じ２
つのホール素子について、不平衡電圧ＶＯの温度ドリフ
トの傾向が互いに反対であるか否かを次の不等式〜
を用いて判別する。ここで、不等式〜を第２の判別
条件とし、不等式〜が全て満たされる場合、第２の
判別条件が成立したとする。

【００３８】｜Ｖ₁＋Ｖ₁’｜＜α ・・・｜Ｖ₂＋Ｖ₂’｜＜α ・・・｜Ｖ₃＋Ｖ₃’｜＜α ・・・つまり、上記第２の判別条件において、不等式〜の
左辺の演算値が全て小さくなれば、その２つのホール素
子については不平衡電圧ＶＯの温度ドリフトの傾向が互
いに反対であることが判別される。

【００３９】そして、ホール素子の２つずつの全ての組
み合わせについて、上記ステップ５００，６００の条件
判別を行う。即ち、不等式〜（第１の判別条件）及
び不等式〜（第２の判別条件）を演算しておく。

【００４０】その後、ステップ６００では、上記第１の
判別条件の判別結果と第２の判別条件の判別結果とに基
づいて、一対のホール素子を選別するとともに、その一
対のホール素子について不平衡電圧ＶＯの温度ドリフト
の傾向が互いに同じであるか、互いに反対であるかを判
別する。詳しくは、ここで先ず、上記第１又は第２の判
別条件のうち、少なくともいずれかを満たす一対のホー
ル素子を選び出す。そして、選び出された一対のホール
素子の各組について、第１の判別条件の不等式〜の
左辺の３つの演算値、或いは、第２の判別条件の不等式
〜の左辺の３つの演算値を比較する。さらに、その
３つの演算値が最も小さい組み合わせとなる一対のホー
ル素子と、その判別条件とを判断する。

【００４１】このとき、一対のホール素子が、第１の判
別条件の成立により選別されたものであれば、ステップ
７００において一方を正規動作させ、他方を反転動作さ
せるべくホール素子を単結晶シリコン基板に配置する
（図１の構成）。また、一対のホール素子が、第２の判
別条件の成立により選別されたものであれば、ステップ
８００において共に正規動作させるべくホール素子を単
結晶シリコン基板に配置する（図２の構成）。なお、上
記のように選別されたホール素子は、その都度、常温の
状態において差動増幅器のオフセットとゲインが調整さ
れる。

【００４２】次に、上記アルゴリズムを用いて実際にホ
ール素子を選別する事例について、具体的な数値を用い
て説明する。ここで、予め用意された３つのホール素子
Ｈ_A，Ｈ_B，Ｈ_Cについて、使用最低温度ｔ_LOW，常温
ｔ_NORM，使用最高温度ｔ_HIGHの３点の不平衡電圧ＶＯ
_LOW，ＶＯ_NORM，ＶＯ_HIGHを計測する（図６のステップ
２００の処理）。図７（ａ）〜（ｃ）には、各不平衡電
圧ＶＯの計測結果を書き込んでいる。

【００４３】また、ホール素子Ｈ_A，Ｈ_B，Ｈ_Cについ
て、前記式〜を用いて不平衡電圧ＶＯの変化幅Ｖ_A1
〜Ｖ_A3，Ｖ_B1〜Ｖ_B3，Ｖ_C1〜Ｖ_C3を演算する（図６のス
テップ３００の処理）。表１には、式〜の演算結果
を示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】さらに、各ホール素子Ｈ_A，Ｈ_B，Ｈ_Cを
２つずつ組み合わせて、各組み合わせについて、不等式
〜による温度ドリフト傾向の判別を行う（図６のス
テップ４００，５００の処理）。表２には、不等式〜
を用いた前記第１及び第２の判別条件の判定結果を示
す。なお、表中の数値は不等式〜の左辺の演算値を
示している。

【００４６】

【表２】

【００４７】ここで、許容値α＝６であれば、第１又は
第２の判別条件が成立するケースは表２の如く３通りと
なる。また、上記条件が成立するケースのうち、各３つ
の演算値が最も小さくなるものは、ホール素子Ｈ_AとＨ
_Cとを組み合わせの第２の判別条件となる（表２の太線
枠内）。従って、第２の判別条件の成立からホール素子
Ｈ_A，Ｈ_Cは温度ドリフトの傾向が互いに反対であるも
のとみなされ（図７（ａ）と（ｃ）からもその傾向が分
かる）、同素子Ｈ_A，Ｈ_Cとは、共に正規動作すべく配
置される（図６のステップ８００の処理）。このよう
に、ホール素子の選別を適切に行うことができる。

【００４８】一方で、上記実施例を変形した他の実施例
として、図８，図９に示す電流計測装置を構成すること
もできる。図８，図９では、上記実施例の図１，図２の
構成とは異なり、定電流回路５に２つのコンパレータ７
を設け、各コンパレータ７にはホール素子３，４の電流
端子が接続されている。即ち、一対のホール素子３，４
は定電流回路５に対して並列に接続されている。ホール
素子３，４のホール端子には各々第１及び第２の差動増
幅器８，９が接続されている。なお、図８は正規動作す
るホール素子３と反転動作するホール素子４とを用いて
構成する電流計測装置を示し、図９は共に正規動作する
一対のホール素子３，４を用いて構成する電流計測装置
を示している。この図８，図９の構成においても、上記
実施例と同様の作用・効果が得られ、本発明の目的を達
成することができる。

【００４９】なお、本発明は上記実施例の他に次の様態
にて具体化することもできる。上記各実施例では、正規
動作するホール素子と反転動作するホール素子とを用い
た装置、共に正規動作する一対のホール素子を用いた装
置を説明したが、この他に、共に反転動作する一対のホ
ール素子を用いた装置を具体化することもできる。この
場合、不平衡電圧の温度ドリフトの傾向が互いに反対で
ある一対のホール素子を選別することにより、共に正規
動作する一対のホール素子を用いた装置と同様の作用・
効果が得られる。

【００５０】また、一対のホール素子を選別するための
アルゴリズムは上記のものに限定されるものではなく、
任意に変更可能である。例えば、不平衡電圧の測定を４
点以上にして温度ドリフトの傾向の判別精度を高めたり
することもできる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１及び２に記載の発明によれば、
構成の簡略化を図るとともに、応答性を向上させること
ができるという優れた効果を発揮する。また、ホール素
子の不平衡電圧の温度ドリフトに関係なく、いかなる使
用温度においても適切な電流計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正規動作するホール素子と反転動作するホール
素子とを用いた電流計測装置の電気的構成を示す回路図
である。

【図２】共に正規動作する一対のホール素子を用いた電
流計測装置の電気的構成を示す回路図である。

【図３】電流計測装置のセンサ部の構成を示す斜視図で
ある。

【図４】ホール素子の構成を示す斜視図である。

【図５】不平衡電圧の温度ドリフトの傾向を示す線図で
ある。

【図６】ホール素子の選別アルゴリズムを示すフローチ
ャートである。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は共に、一対のホール素子を選
別する具体例を説明するための線図である。

【図８】他の実施例において、正規動作するホール素子
と反転動作するホール素子とを用いた電流計測装置の電
気的構成を示す回路図である。

【図９】他の実施例において、共に正規動作する一対の
ホール素子を用いた電流計測装置の電気的構成を示す回
路図である。

【図１０】従来技術における電流計測装置の電気的構成
を示す回路図である。

【符号の説明】

１…コア、１ａ…ギャップ、３…第１のホール素子、４
…第２のホール素子、５…定電流回路、１０…加算回
路。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年８月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北原高秀愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者鈴井康介愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状の強磁性体の一部にギャップを有
し、計測電流に対応した磁束を発生するコアと、前記ギャップ内に配置され、同ギャップ内の磁束密度に
応じた信号を出力すると共に、不平衡電圧の温度ドリフ
トの傾向が互いに同じである一対のホール素子と、前記一対のホール素子に対して所定の制御電流を供給す
る定電流回路と、前記一対のホール素子の出力を加算する加算回路とを備
え、前記一対のホール素子の一方を正規動作させるべく配置
し、他方を反転動作させるべく配置したことを特徴とす
る電流計測装置。
【請求項２】環状の強磁性体の一部にギャップを有
し、計測電流に対応した磁束を発生するコアと、前記ギャップ内に配置され、同ギャップ内の磁束密度に
応じた信号を出力すると共に、不平衡電圧の温度ドリフ
トの傾向が互いに反対である一対のホール素子と、前記一対のホール素子に対して所定の制御電流を供給す
る定電流回路と、前記一対のホール素子の出力を加算する加算回路とを備
え、前記一対のホール素子を共に正規動作又は反転動作させ
るべく配置したことを特徴とする電流計測装置。