JPWO2011136057A1

JPWO2011136057A1 - 電流センサ

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Publication number: JPWO2011136057A1
Application number: JP2012512774A
Authority: JP
Inventors: 雅俊野村
Original assignee: Alps Green Devices Co Ltd
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Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2031-04-15
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Abstract

簡単な構造で小型化を図ることができ、しかも小さい被測定電流を低消費電力で高精度に測定することができる電流センサを提供すること。本発明の電流センサは、被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子、及び磁気センサ素子の近傍に配置され、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイル（１１１）を含み、フィードバックコイル（１１１）に通電して誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル（１１１）に流れる電流をセンサ出力する一対の磁気平衡式センサ（１Ａ，１Ｂ）と、一方の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ回路（１３７）と、を具備することを特徴とする。

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサに関する。

電気自動車においては、エンジンで発電した電気を用いてモータを駆動しており、このモータ駆動用の電流の大きさは、例えば電流センサにより検出される。この電流センサとしては、導体の周囲に、一部に切り欠き（コアギャップ）を有する磁性体コアを配置し、このコアギャップ内に磁気センサ素子を配置してなるものである（特許文献１）。この電流センサにおいては、磁性体コアの中に生じた磁力線によりコアギャップに被測定電流に比例した磁界が通る。磁気センサ素子がこの磁界を電圧信号に変換し、この磁気センサ素子からの出力電圧を増幅回路にて増幅し、被測定電流に比例した出力電圧を発生する。

近年、電気自動車の大出力化・高性能化に伴って、取り扱う電流値が大きくなってきており、そのため大電流時の磁気飽和を回避する必要がある。磁気飽和を回避するためには磁性体コアを大きくする必要があるが、磁性体コアを大きくすると電流センサ自体が大型化するという問題がある。このような磁性体コアを用いた電流センサの課題を解決するために、磁性体コアを用いず、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサが提案されている（特許文献２）。

このような電流センサとして、例えば、磁気平衡式センサがある。磁気平衡式センサにおいては、被測定電流が流れると、電流に応じた磁界により磁気検出素子に出力電圧が生じ、この磁気検出素子から出力された電圧信号が電流に変換されてフィードバックコイルにフィードバックされ、このフィードバックコイルにより発生する磁界（キャンセル磁界）と被測定電流により生じる磁界とが打ち消しあって磁界が常に０になるように動作し、このときフィードバックコイルに流れるフィードバック電流を電圧変換させて出力として取り出す。

特開２００７−２１２３０６号公報特表２０００−５１６７１４号公報

磁性体コアを用いず、磁気抵抗効果素子を用いた構造においては、外部磁界の影響を受けるために、外部磁界の影響を低減させるために磁気シールドが必要となり、設計が難しくなると共に構造が複雑化し、製造コストの増大を招く問題がある。このため、２個以上の磁気センサ素子を用い、差動にて外部磁界をキャンセルする方法がある。

しかしながら、磁気抵抗効果素子を用いた磁気平衡式センサは、被測定電流が相対的に小さい領域において、シャント抵抗式などの他の方式のセンサよりも消費電力が大きい。このため、外部磁界のキャンセルのために、磁気平衡式センサを複数用いると、特に、被測定電流が相対的に小さい領域で消費電力が大きくなってしまうという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で小型化を図ることができ、しかも小さい被測定電流を低消費電力で高精度に測定することができる電流センサを提供することを目的とする。

本発明の電流センサは、被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子、及び前記磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルを含み、前記フィードバックコイルに通電して前記誘導磁界と前記キャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときの前記フィードバックコイルに流れる電流をセンサ出力する複数の磁気平衡式センサと、一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替え手段と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、単一の電流センサにおいて、一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるので、簡単な構造で小型化を図ることができ、被測定電流を低消費電力で検出することができる。

本発明の電流センサにおいては、一対の磁気平衡式センサが前記被測定電流を通流する導体を挟んで配置されており、前記一対の磁気平衡式センサにおけるそれぞれの磁気センサ素子の感度軸方向が同じであることが好ましい。この構成によれば、地磁気などの外部磁界の影響をキャンセルし、より高精度に電流を測定することができる。

本発明の電流センサにおいては、前記切り替え手段は、外部信号により前記一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることが好ましい。この構成によれば、スリープモードなど、ユーザが省電力化したいタイミングで、電流センサの消費電力を抑えることができ、磁気平衡式による広い測定範囲と省電力とを両立することができる。

本発明の電流センサにおいては、相対的に小さい被測定電流の領域で前記一つ以外の磁気平衡式センサをＯＦＦすることが好ましい。

本発明の電流センサにおいては、前記磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号を外部に出力することが好ましい。この構成によれば、電流センサが現在どのモードであるかを確認することができる。

本発明の電流センサにおいては、前記磁気センサ素子が磁気抵抗効果素子であることが好ましい。この構成によれば、電流センサを設置する基板面と平行な方向に感度軸を配置し易く、平面コイルを使用することが可能となる。

本発明のバッテリーは、電流線を備えたバッテリー本体と、前記電流線に取り付けられた上記電流センサと、を具備することを特徴とする。

本発明の電流センサによれば、被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子、及び前記磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルを含み、前記フィードバックコイルに通電して前記誘導磁界と前記キャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときの前記フィードバックコイルに流れる電流をセンサ出力する複数の磁気平衡式センサと、一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替え手段と、を具備するので、簡単な構造で小型化を図ることができ、しかも小さい被測定電流を低消費電力で高精度に測定することができる。

本発明の実施の形態に係る電流センサの一つの電流センサを示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサの配置状態を示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサを示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサの消費電力例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサの消費電力例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサの消費電力例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電流センサをバッテリーに適用する場合のバッテリーの使用範囲を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは、２つの電流センサで構成し、一方の電流センサを稼働し続け、他方の電流センサをＯＮ／ＯＦＦする場合について説明する。なお、本発明においては、３つ以上の電流センサを用いても良い。

図１は、本発明の実施の形態に係る電流センサの一つの電流センサを示す図である。本実施の形態においては、図１に示す電流センサ１は、被測定電流が流れる電流線の近傍に配設される。電流センサ１は、センサ部１１と、制御部１２とから主に構成されている。

センサ部１１は、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向の磁界を発生可能となるよう配置されたフィードバックコイル１１１と、磁気センサ素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路１１２とから構成されている。制御部１２は、ブリッジ回路１１２の差動出力を増幅する差動アンプ１２１と、フィードバックコイルのフィードバック電流を制御する電流アンプ１２４と、フィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１２２と、一方の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ回路１２３とを含む。

フィードバックコイル１１１は、ブリッジ回路１１２の磁気抵抗効果素子の近傍に配置されており、被測定電流により発生する誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生する。ブリッジ回路１１２の磁気抵抗効果素子としては、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）素子やＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）素子などを挙げることができる。磁気抵抗効果素子は、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する。２つの磁気抵抗効果素子と２つの固定抵抗素子によりブリッジ回路１１２を構成することにより、高感度の電流センサを実現することができる。ブリッジ回路１１２は、被測定電流からの誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える。また、磁気抵抗効果素子を用いることにより、電流センサを設置する基板面と平行な方向に感度軸を配置し易く、平面コイルを使用することが可能となる。

ブリッジ回路１１２は、被測定電流により生じた誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える。ブリッジ回路１１２の２つの出力は差動アンプ１２１で増幅される。この場合、増幅された出力が電流アンプ１２４によりフィードバックコイル１１１に電流（フィードバック電流）として与えられる。このフィードバック電流は、誘導磁界に応じた電圧差に対応する。このとき、フィードバックコイル１１１には、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界が発生する。そして、誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル１１１に流れる電流がＩ／Ｖアンプ１２２で電圧に変換され、この電圧がセンサ出力となる。

なお、電流アンプ１２４においては、電源電圧を、Ｉ／Ｖ変換の基準電圧＋（フィードバックコイル抵抗の定格内最大値×フルスケール時フィードバックコイル電流）に近い値に設定することで、フィードバック電流が自動的に制限され、磁気抵抗効果素子やフィードバックコイルを保護する効果が得られる。また、ここではブリッジ回路１１２の二つの出力の差動を増幅してフィードバック電流に用いたが、ブリッジ回路からは中点電位のみを出力とし、所定の基準電位との電位差をもとにフィードバック電流としてもよい。

ここで、一方の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦの切り替え方について説明する。磁気平衡式センサの電力消費は、主にフィードバックコイル１１１への通電により成されるが、ブリッジ回路１１２においても、コイル部の３％程度と僅かではあるが、電力の消費がある。もし被測定電流の急激な変化が少なく、省電力モード（通電停止モード）での消費電力を出来る限り抑えたいシステムに本発明を適用する場合には、ブリッジ回路への通電も停止することが望ましい。一方、シャントより電力が抑えられる等の省電力の効果が、コイル部の通電停止だけでも得られるシステムにおいては、電源ＯＮ時の安定までの時間が早くなるという利点があるため、ブリッジ回路への通電は続けるほうが好都合である。以下では、この後者の場合の例について説明する。

スイッチ回路１２３は、一方の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。すなわち、フィードバックコイル１１１への通電／通電停止を切り替える。このように、スイッチ回路１２３は、通常モード（通電モード）の際に、電流線に流れる被測定電流による誘導磁界を打ち消す磁界（キャンセル磁界）を生じさせ、省電力モード（通電停止モード）の際に、キャンセル磁界を生じさせないように回路制御を行う。すなわち、スイッチ回路１２３は、フィードバック電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

本実施の形態においては、上述した構成の電流センサが、被測定電流を通流する電流線を挟んで２つ（一対で）配置されており、２つの電流センサにおけるそれぞれの磁気抵抗効果素子の感度軸方向が同じである。図２は、本発明の実施の形態に係る電流センサの配置状態を示す図である。図２に示す構成においては、被測定電流が通流する電流線２を中心に対向して２つの電流センサ１Ａ，１Ｂが配設されている。

図３に示すように、センサ部１１Ａ，１１Ｂは、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方向に巻回されたフィードバックコイル１１１と、磁気検出素子である２つの磁気抵抗効果素子及び２つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路１１２とから構成されている。制御部１３は、センサ部１１Ａのブリッジ回路１１２の差動出力を増幅する差動アンプ１３１と、センサ部１１Ａのフィードバックコイル１１１のフィードバック電流を制御する電流アンプ１３３と、センサ部１１Ａのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１３２と、センサ部１１Ｂのブリッジ回路１１２の差動出力を増幅する差動アンプ１３４と、センサ部１１Ｂのフィードバックコイル１１１のフィードバック電流を制御する電流アンプ１３５と、センサ部１１Ｂのフィードバック電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ１３６と、フィードバックコイル１１１への通電を切り替える、すなわち一方の電流センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ回路１３７とを含む。

図３に示す回路における各部位は図１と同じであるので、その詳細な説明は省略する。図３に示す構成において、スイッチ回路１３７は、電流センサ１Ａ，１Ｂのうちの一方の電流センサをＯＮ／ＯＦＦ（フィードバックコイル１１１への通電／通電停止）するように切り替え制御する。そして、スイッチ回路１３７は、通常モードの際には、Ｉ／Ｖアンプ１３２，１３６の電圧の差動をとってセンサ出力とし、省電力モードの際には、稼働している電流センサの電圧をセンサ出力とする。このような構成により、通常モードの際には、２つの電流センサ１Ａ，１Ｂにおけるそれぞれの磁気抵抗効果素子の感度軸方向は同じであるため地磁気などの外部磁場はキャンセルされ、より高精度に電流を測定することができ、被測定電流がほとんど流れていない状態では、省電力モードにより（一つの電流センサを除いた他の電流センサの電力をＯＦＦとすることにより）、電流センサの消費電力を軽減することができる。なお、通常モードにおいては、ＯＮしたままの電流センサが電流を検知したタイミングで、他の全ての電流センサをＯＮにする。

通常モードにおいては、１次電流磁場は正負逆方向であり、地磁気などの外部磁場や素子オフセットは同方向に測定されるため、それらの差をとることにより、１次電流磁場のみを２倍の感度で取り出すことができ、電流センサとしての精度を高くできる。なお、２個以上の複数個の電流センサを用いることにより、より外部磁界キャンセルの演算精度は上がると考えられる。

上述したように、ＧＭＲ素子を用いた磁気平衡式電流センサは、被測定電流が小さい場合に、シャント抵抗などの他の方式に比べ消費電力が大きくなる。したがって、本発明においては、消費電力を少なくするためには、相対的に小さい被測定電流の領域で１つの電流センサを除いた他の電流センサの電力をＯＦＦとする（ここでは、一方の電流センサの電力をＯＦＦとする）。

したがって、スイッチ回路１２３は、被測定電流に対して閾値判定することにより、一つの電流センサのみを稼働するモード（省電力モード）とすべての電流センサを稼働するモード（通常モード）とを切り替える（モード切り替え）。具体的には、相対的に小さい被測定電流側で省電力モードとし、それより大きい被測定電流側で通常モードとする。このとき、被測定電流の閾値は、頻繁な切り替えを避けるためにヒステリシスを設けるのが良い。

また、スイッチ回路１２３は、外部信号により省電力モードと通常モードとを切り替え（一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替え）ても良い。このようにすることにより、スリープモードなど、ユーザが省電力化したいタイミングで、電流センサの消費電力を抑えることができる。この場合においては、モード信号が外部からスイッチ回路１２３に入力される（モード入力）。この際、ＧＭＲ素子が磁気飽和するような被測定電流であった場合には、実際にはモードを切り替えないような保護機能を用意しておくことが望ましく、さらに次に述べるモード出力などを併用すれば、より状態を分かりやすくすることができる。

また、スイッチ回路１２３は、自動的にモード切り替えを行う場合には、どちらのモードで被測定電流を測定しているかの情報（省電力モード又は通常モードであることを示す信号（磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号））を外部に出力するように構成しても良い。これにより、電流センサが現在どのモードであるかを確認することができる。この場合においては、スイッチ回路１２３が外部モニタに接続可能に構成される。なお、スイッチ回路１２３において自動的にモード切り替えを行う場合には、被測定電流に対して閾値判定を行い、その結果に基づいてモード切り替えを行っても良く、電流センサが装着されている機器からの情報に基づいてモード切り替えを行っても良い。

ここで、本発明の電流センサを用いて省電力モードと通常モードとを切り替える例について説明する。ＧＭＲ素子を用いた磁気平衡式センサ（ＧＭＲ平衡式）の消費電力の例を図４に示す。上述したように、磁気平衡式センサは、被測定電流が小さい場合に、シャント抵抗などの他の方式に比べて消費電力が大きくなる問題がある。１次電流（被測定電流）Ｉ［Ａ］による磁界は、線導体の場合で電流の中心から１ｍｍ離れたところでＩ×０．２［ｍＴ］と計算でき、これに対して地磁気は数十［μＴ］でほぼ一定の大きさであるから、常に１次電流で数百［ｍＡ］相当のコイル電流を流していることとなる。

本発明の電流センサを、動作時の大電流モードとそれ以外の小電流モードがはっきり分かれている例として考えられる、電気自動車やハイブリッドカーのバッテリー電流センサに適用する例を示す。例えば、ハイブリッドカーに搭載されるモータの定格が６０ｋＷであり、バッテリーが２８直列であり、電圧が２０１．６Ｖとする。この場合、モータの定格運転中には、バッテリー電流は３００Ａ程度流れることとなる。一方、停車時においては、電力消費は主に電装品によるものとなり、これらを全て足しても８７Ａ（１２Ｖ）であり、これは電流電圧変換してバッテリー電流にすれば５Ａ程度となる。

そこで、一つ以外の電流センサをＯＦＦに切り替える閾値として、まず、５Ａよりも十分大きく、３００Ａより十分小さい２０Ａを選定する。逆に、全ての電流センサをＯＮに切り替える閾値は、頻繁な切り替えを避けるためにヒステリシスを設け、例えば２０Ａと５Ａから適度に離れた１０Ａを選定するのが良い。これらの閾値は、地磁気などの外部磁界が１次電流で数百［ｍＡ］相当であるのに対しても十分大きく、外乱による誤動作を抑えることができる値ともなっている。

上記条件において、本発明の電流センサ（Hybrid）の消費電力を図５及び図６に示す。図６は、図５における切り替え部分を拡大した図である。図５及び図６から分かるように、被測定電流２０Ａを閾値としてモードの切り替えを行うことにより、ＧＭＲ平衡式センサの広い測定範囲でかつ高精度であるという利点を生かしつつ、停車時のような被測定電流が小さい場合には、消費電力を少なくすることができる。

また、ハイブリッドカーの場合にはバッテリーの電流は直流であるが、家庭用電源などの交流の電流を測定する場合においても、本発明の構成を適用することができる。この場合には、例えば、被測定電流の最大値（ピーク）が省電力モードの電流範囲、例えば１Ａを下回る状態となれば、２個目以降の電流センサをＯＦＦへと切り替え、逆に、被測定電流が１Ａより大きく、ＯＦＦとしても電流センサが磁気飽和しない範囲内である２Ａを上回る状態となれば、全ての電流センサをＯＮとするような閾値設定を行う。直流の場合のモード切り替え制御の違いは、交流変動の最大値によってのみ判断をすることであり、全電流センサをＯＮとして動作させている間には、交流変動周期での１Ａ以下の電流値の時間もそのまま動作させる、という点である。これにより、電流センサの頻繁な切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）を防ぎ、より大電流への変化への追従を早くできるという効果が得られる。一方、２個目以降の電流センサをＯＦＦへと切り替える閾値、例えば１Ａを適切に設定できれば、全電流センサＯＮでの動作の間に消費電流を抑える効果が薄れたとしても、省電力モードにおいては本来の狙い通り、消費電流を抑える効果が得られる。なお、この場合の地磁気などの外乱磁界との区別は、外乱磁界が主に直流成分より成っていることから、検知磁界の交流成分だけを見るようにすれば容易である。

このように、本発明の電流センサによれば、単一の電流センサにおいて通常モード（全ての電流センサを駆動するモード）及び省電力モード（一つの電流センサのみを駆動するモード）を切り替えるので、磁気平衡式による広い測定範囲と省電力化とを両立することができる。特に、本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた電流センサであって、フィードバックコイルが近接している構成において有効である。また、磁気抵抗効果素子は、その感度軸が面内方向であるため、電流センサの製造工程において、磁気抵抗効果素子の直近にコイルを成膜することができ、結果として比較的小さいフィードバック電流で、大電流による磁場を打ち消す磁場を発生できる構成がとれる、という利点がある。

（電流センサを用いたバッテリー）
本発明の電流センサを用いたバッテリーは、電流線を備えたバッテリー本体と、この電流線に取り付けられた電流センサとを具備する。このような構成を有するバッテリーにおいて充放電制御を行ってバッテリーのマネジメントを行う場合（バッテリーマネジメントシステム）について説明する。

本実施の形態で示した電流センサは、バッテリーに設けることにより、バッテリーの管理を行うことができる。具体的には、図７に示すように、Ｌｉイオン電池、ＮｉＭＨ電池、鉛蓄電池などの充放電を行うバッテリーの端子（プラス極又はマイナス極）に電流センサを設け、当該電流センサを用いてバッテリーの充放電の電流を計測し、積算することによりバッテリーの残量管理を行うことができる。

バッテリーの使用時の場合と未使用時の場合とで流れる電流値は大きく異なるが、本実施の形態で示した電流センサを用いることにより、すなわち、被測定電流が小さい場合に省電力モードとし、被測定電流がそれより大きい場合に通常モード（磁気平衡式の差動検出）とすることにより、一つの電流センサで使用時と未使用時の電流量を高い精度で検出することができる。バッテリーの電流値を高精度で測定することにより、積算誤差が低下することが可能となるため、過充電、過放電のためにバッテリーに設けるマージンを小さくすることができる。その結果、バッテリーを効率的に使用することが可能となり、例えば、電気自動車などのバッテリーに本実施の形態で示す電流センサを適用することにより、走行距離を延ばすことができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、電流センサとして磁気平衡式の電流センサを用いた場合について説明しているが、本発明は、電流センサとして磁気平衡式の電流センサを用いた場合にも同様に適用することができる。すなわち、本発明は、被測定電流が小さい場合に省電力モードとし、被測定電流がそれより大きい場合に通常モード（磁気比例式の差動検出）とする場合にも同様に適用することができる。また、上記実施の形態における各素子の接続関係、大きさ、数値などは適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態においては、磁気平衡式センサに磁気抵抗効果素子を用いた場合について説明しているが、磁気平衡式センサにホール素子やその他の磁気検出素子を用いて構成してもよい。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。

本発明は、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検出する電流センサに適用することが可能である。

本出願は、２０１０年４月２６日出願の特願２０１０−１００９４８に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

なお、電流アンプ１２４においては、電源電圧を、Ｉ／Ｖ変換の基準電圧＋（フィードバックコイル抵抗の定格内最大値×フルスケール時フィードバックコイル電流）に近い値に設定することで、フィードバック電流が自動的に制限され、磁気抵抗効果素子やフィードバックコイルを保護する効果が得られる。また、ここではブリッジ回路１１２の二つの出力の差動を増幅してフィードバック電流に用いたが、ブリッジ回路１１２からは中点電位のみを出力とし、所定の基準電位との電位差をもとにフィードバック電流としてもよい。

そこで、全ての電流センサをＯＮに切り替える閾値として、まず、５Ａよりも十分大きく、３００Ａより十分小さい２０Ａを選定する。逆に、一つ以外の電流センサをＯＦＦに切り替える閾値は、頻繁な切り替えを避けるためにヒステリシスを設け、例えば２０Ａと５Ａから適度に離れた１０Ａを選定するのが良い。これらの閾値は、地磁気などの外部磁界が１次電流で数百［ｍＡ］相当であるのに対しても十分大きく、外乱による誤動作を抑えることができる値ともなっている。

また、ハイブリッドカーの場合にはバッテリーの電流は直流であるが、家庭用電源などの交流の電流を測定する場合においても、本発明の構成を適用することができる。この場合には、例えば、被測定電流の最大値（ピーク）が省電力モードの電流範囲、例えば１０Ａを下回る状態となれば、２個目以降の電流センサをＯＦＦへと切り替え、逆に、被測定電流が１０Ａより大きく、ＯＮとしても電流センサが磁気飽和しない範囲内である２０Ａを上回る状態となれば、全ての電流センサをＯＮとするような閾値設定を行う。直流の場合のモード切り替え制御の違いは、交流変動の最大値によってのみ判断をすることであり、全電流センサをＯＮとして動作させている間には、交流変動周期での１０Ａ以下の電流値の時間もそのまま動作させる、という点である。これにより、電流センサの頻繁な切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）を防ぎ、より大電流への変化への追従を早くできるという効果が得られる。一方、２個目以降の電流センサをＯＦＦへと切り替える閾値、例えば１０Ａを適切に設定できれば、全電流センサＯＮでの動作の間に消費電流を抑える効果が薄れたとしても、省電力モードにおいては本来の狙い通り、消費電流を抑える効果が得られる。なお、この場合の地磁気などの外乱磁界との区別は、外乱磁界が主に直流成分より成っていることから、検知磁界の交流成分だけを見るようにすれば容易である。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、電流センサとして磁気平衡式の電流センサを用いた場合について説明しているが、本発明は、電流センサとして磁気比例式の電流センサを用いた場合にも同様に適用することができる。すなわち、本発明は、被測定電流が小さい場合に省電力モードとし、被測定電流がそれより大きい場合に通常モード（磁気比例式の差動検出）とする場合にも同様に適用することができる。また、上記実施の形態における各素子の接続関係、大きさ、数値などは適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態においては、磁気平衡式センサに磁気抵抗効果素子を用いた場合について説明しているが、磁気平衡式センサにホール素子やその他の磁気検出素子を用いて構成してもよい。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。

Claims

被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子、及び前記磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルを含み、前記フィードバックコイルに通電して前記誘導磁界と前記キャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときの前記フィードバックコイルに流れる電流をセンサ出力する複数の磁気平衡式センサと、一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替え手段と、を具備することを特徴とする電流センサ。
一対の磁気平衡式センサが前記被測定電流を通流する導体を挟んで配置されており、前記一対の磁気平衡式センサにおけるそれぞれの磁気センサ素子の感度軸方向が同じであることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記切り替え手段は、外部信号により前記一つ以外の磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流センサ。
相対的に小さい被測定電流の領域で前記一つ以外の磁気平衡式センサをＯＦＦすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流センサ。
前記磁気平衡式センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号を外部に出力することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流センサ。
前記磁気センサ素子が磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電流センサ。
電流線を備えたバッテリー本体と、前記電流線に取り付けられ、請求項１から請求項６のいずれかに記載の電流センサと、を具備することを特徴とするバッテリー。