WO2016021575A1 - 電流センサ - Google Patents

電流センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2016021575A1
WO2016021575A1 PCT/JP2015/072034 JP2015072034W WO2016021575A1 WO 2016021575 A1 WO2016021575 A1 WO 2016021575A1 JP 2015072034 W JP2015072034 W JP 2015072034W WO 2016021575 A1 WO2016021575 A1 WO 2016021575A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
threshold
output
comparator
magnetic sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/072034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
蛇口　広行
康夫 小寺
Original Assignee
アルプス・グリーンデバイス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプス・グリーンデバイス株式会社 filed Critical アルプス・グリーンデバイス株式会社
Priority to JP2016540236A priority Critical patent/JP6192251B2/ja
Publication of WO2016021575A1 publication Critical patent/WO2016021575A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/08—Circuits for altering the measuring range
    • G01R15/09—Autoranging circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used

Definitions

  • the present invention relates to a current sensor that detects a current using a magnetic sensor, and more particularly to a current sensor capable of switching a plurality of measurement ranges having different detectable current ranges.
  • the voltage of the shunt resistor is amplified in each of the high gain small current amplifier and the low gain large current amplifier.
  • the low frequency component of the output signal of each amplifier is extracted by a low pass filter, and then converted into detection data x and y of digital values respectively in an A / D converter and taken into a microcomputer.
  • the current value is calculated based on the detection data x, and the detection data y of the large current amplifier is the threshold iH (> iL) If larger, the current value is calculated based on the data y.
  • a similar circuit can be realized by using a magnetic sensor such as a magnetoelectric conversion element or a current transformer.
  • Magnetic sensors are widely used especially in applications where it is required to insulate the measurement system from the system under test, for example, high voltage circuits such as electric vehicles and hybrid vehicles.
  • a magnetic sensor contains a magnetic material, and when a high magnetic field is applied by a large current, the magnetic material causes magnetic saturation, resulting in an error in detection results.
  • FIG. 12 is a diagram showing the characteristics of a magnetic current sensor. The horizontal axis shows the current I, and the vertical axis shows the output signal Sout of the magnetic sensor.
  • Is current exceeding the current value
  • Is current exceeding the current value
  • Is current exceeding the current value
  • the sensitivity of the magnetic sensor is reduced due to magnetic saturation, and the linearity of the output signal Sout with respect to the current I is degraded.
  • the sensitivity output signal level / current
  • magnetic saturation occurs at a smaller current, so it is preferable to use a low sensitivity magnetic sensor for high current and a high sensitivity magnetic sensor for low current.
  • the current to be measured may increase sharply at the time of regenerative braking, sudden start, motor start, etc. If the current to be measured is rapidly increased while measuring in the small current measurement range, the high sensitivity magnetic sensor is magnetically saturated before the measurement range is switched, thereby increasing the measurement error as described below.
  • FIG. 13 is a diagram showing an output of the magnetic sensor when the current to be measured gradually increases.
  • “SL” indicates the output signal of the low sensitivity magnetic sensor for large current
  • “SH” indicates the output signal of the high sensitivity magnetic sensor for small current.
  • “SLa” indicates a signal after passing through the low pass filter of the output signal SL
  • “SHa” indicates a signal after passing through the low pass filter of the output signal SH.
  • “TH1” indicates the threshold of the output signal SL at which magnetic saturation starts to occur in the low sensitivity magnetic sensor
  • “TH2” indicates the threshold of the output signal SH at which magnetic saturation starts to occur in the high sensitivity magnetic sensor.
  • the delay of the signals (SLa, SHa) after passing through the low pass filter with respect to the signals (SL, SH) before passing through the low pass filter is relatively small. That is, the time when the signal SL before passing through the low pass filter exceeds the threshold TH1 is relatively close to the time t1 (range switching time) when the signal SLa after passing through the low pass filter exceeds the threshold TH1. Therefore, the high sensitivity magnetic sensor is not extremely magnetically saturated immediately before the range switching (time t1) from the small current use to the large current use, and the distortion of the output signal SH is small. Therefore, the signal SHa after passing through the low-pass filter immediately before time t1 approximates the actual current to be measured, and the measurement error is relatively small.
  • FIG. 14 is a diagram showing the output of the magnetic sensor when the current to be measured increases rapidly.
  • the delay of the signals (SLa, SHa) after passing through the low pass filter with respect to the signals (SL, SH) before passing through the low pass filter becomes large. That is, the time difference between the time t2 when the signal SL before passing through the low pass filter exceeds the threshold TH1 and the time t3 (range switching time) when the signal SLa after passing through the low pass filter exceeds the threshold TH1 becomes significantly large. Since the high sensitivity magnetic sensor causes magnetic saturation in the period (t2 to t3) immediately before the range switching, the output signal SH is significantly distorted. Therefore, in the period (t2 to t3) immediately before the range switching, the signal SHa after passing through the low-pass filter becomes smaller than the actual current to be measured, and the measurement error becomes large.
  • the threshold value TH1 for range switching sufficiently lower than the value at which the magnetic saturation of the high sensitivity magnetic sensor starts.
  • the threshold TH1 is set too low, the measurement range for a small current becomes unnecessarily narrow, particularly when a slowly changing measured current flows, and a problem arises that the small current can not be measured with high sensitivity. .
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to use a current sensor having a high dynamic sensitivity and a high measurement sensitivity at a small current, and to perform measurement at a small current measurement range. Even when the measurement range is switched from the small current use to the large current use due to the abrupt increase of the measurement current, the measurement error is less likely to occur.
  • a current sensor comprises a first magnetic sensor for measuring a magnetic field generated according to a current to be measured; A second magnetic sensor that measures the magnetic field generated in response to the first magnetic sensor with higher sensitivity, and the maximum value of the measured current capable of measuring the magnetic field is smaller than the first magnetic sensor; A first low pass filter through which an output of the first magnetic sensor passes, a second low pass filter through which an output of the second magnetic sensor passes, and the first low pass filter according to a control signal to be input A selection unit for passing either one of the output of the second low pass filter and the output of the second low pass filter, the output of the first magnetic sensor before passing through the first low pass filter, or the second The output of the second magnetic sensor before passing through the low-pass filter is compared with a threshold, and the level of the measured current is greater than the threshold current corresponding to the threshold according to the result of the comparison: The selection unit outputs the control signal that passes the output of the
  • the output of the first low pass filter is passed.
  • the selection unit is controlled, and when the level of the current to be measured is smaller than the threshold current, the selection unit is controlled such that the output of the second low pass filter passes through.
  • an output of the first magnetic sensor before passing through the first low-pass filter, or an output of the second magnetic sensor before passing through the second low-pass filter, and The threshold is compared. That is, in the comparator, the output of the first magnetic sensor or the output of the second magnetic sensor that is not delayed by the low pass filter is compared with the threshold.
  • the comparator may compare the threshold with the output of the first magnetic sensor before passing through the first low pass filter.
  • the comparator may compare the threshold with the output of the second magnetic sensor before passing through the second low pass filter.
  • the comparator may be composed of one operational amplifier which does not apply negative feedback.
  • the threshold may be a value that indicates a smaller magnetic field than a distorted magnetic field of the output of the second magnetic sensor.
  • the distorted output of the second magnetic sensor is less likely to be selected in the selection unit.
  • the comparator compares the output of the first magnetic sensor before passing the first low pass filter with a first threshold, and the second low pass filter.
  • a second comparator comparing the output of the second magnetic sensor before passing and a second threshold, and an output of the first comparator and an output of the second comparator are input.
  • the first logic gate may be either an OR gate or an AND gate.
  • the first threshold and the second threshold may be values indicating a magnetic field smaller than a magnetic field at which the output of the second magnetic sensor is distorted.
  • the comparator compares the output of the first magnetic sensor before passing the first low-pass filter with a first threshold, and the first low-pass filter.
  • a third comparator that compares the output of the first magnetic sensor after passing and a third threshold, and the output of the first comparator and the output of the third comparator are input
  • 2 logic gates may be included.
  • the second logic gate may receive, from the first comparator, a signal indicating that the level of the current to be measured is greater than a threshold current corresponding to the first threshold, or When a signal indicating that the level is greater than the threshold current corresponding to the third threshold is input from the third comparator, the selection unit outputs the control signal that passes the output of the first low pass filter.
  • the second logic gate receives, from the first comparator, a signal indicating that the level of the current to be measured is smaller than a threshold current corresponding to the first threshold, and the current to be measured Of the control signal for passing the output of the second low pass filter in the selection section when a signal indicating that the level of the signal is smaller than the threshold current corresponding to the third threshold is input from the third comparator You may output it.
  • the first threshold and the third threshold may be values indicating a magnetic field smaller than a magnetic field at which the output of the second magnetic sensor is distorted.
  • the output of the first magnetic sensor that is not delayed by the first low pass filter is compared with the first threshold. Therefore, when the current to be measured increases rapidly from a small current to a large current, a signal indicating that the level of the current to be measured becomes larger than the threshold current corresponding to the first threshold is the first comparison. Output immediately from the Therefore, the control signal that passes the output of the first low pass filter in the selection unit is immediately output from the second logic gate. Further, according to the above configuration, in the third comparator, the output of the first magnetic sensor delayed by the first low pass filter is compared with the third threshold.
  • a signal indicating that the level of the measured current becomes smaller than the threshold current corresponding to the third threshold is the third comparison. Not immediately output from the device, and a delay occurs in the output of the signal. Therefore, the control signal that passes the output of the second low pass filter in the selection unit is delayed and output from the second logic gate.
  • the comparator compares the output of the second magnetic sensor before passing the second low pass filter with a second threshold, and the first low pass filter.
  • a third comparator that compares the output of the first magnetic sensor after passing and a third threshold, and the output of the second comparator and the output of the third comparator are input
  • 2 logic gates may be included.
  • the second logic gate receives, from the second comparator, a signal indicating that the level of the current to be measured is greater than a threshold current corresponding to the second threshold, or When a signal indicating that the level is greater than the threshold current corresponding to the third threshold is input from the third comparator, the selection unit outputs the control signal that passes the output of the first low pass filter.
  • the second logic gate receives, from the second comparator, a signal indicating that the level of the current to be measured is smaller than a threshold current corresponding to the second threshold, and the current to be measured Of the control signal for passing the output of the second low pass filter in the selection section when a signal indicating that the level of the signal is smaller than the threshold current corresponding to the third threshold is input from the third comparator You may output it.
  • the second threshold and the third threshold may be values indicating a magnetic field smaller than a magnetic field at which the output of the second magnetic sensor is distorted.
  • the output of the second magnetic sensor that is not delayed by the second low pass filter is compared with the second threshold. Therefore, when the measured current rapidly increases from a small current to a large current, a signal indicating that the level of the measured current becomes larger than the threshold current corresponding to the second threshold is the second comparison. Output immediately from the Therefore, the control signal that passes the output of the first low pass filter in the selection unit is immediately output from the second logic gate. Further, according to the above configuration, in the third comparator, the output of the first magnetic sensor delayed by the first low pass filter is compared with the third threshold.
  • a signal indicating that the level of the measured current becomes smaller than the threshold current corresponding to the third threshold is the third comparison. Not immediately output from the device, and a delay occurs in the output of the signal. Therefore, the control signal that passes the output of the second low pass filter in the selection unit is delayed and output from the second logic gate.
  • the comparator compares the output of the first magnetic sensor before passing the first low pass filter with a first threshold, and the second low pass filter.
  • a second comparator that compares an output of the second magnetic sensor before passing and a second threshold, and an output of the first magnetic sensor after passing through the first low pass filter and a third
  • a third comparator comparing the threshold with a threshold of the first logic gate, a first logic gate to which an output of the first comparator and an output of the second comparator are input, an output of the first logic gate, and And a second logic gate to which the output of the third comparator is input.
  • the first logic gate may be either an OR gate or an AND gate.
  • the second logic gate generates a signal indicating that the level of the measured current is larger than a threshold current corresponding to the first threshold and / or a threshold current corresponding to the second threshold.
  • the selection unit may be output that passes the output of the first low pass filter.
  • the second logic gate is a signal indicating that the level of the measured current is smaller than a threshold current corresponding to the first threshold and / or a threshold current corresponding to the second threshold.
  • the selection unit When a signal input from the first logic gate and indicating that the level of the measured current is smaller than the threshold current corresponding to the third threshold is input from the third comparator, the selection unit The control signal may be output that passes the output of the second low pass filter.
  • the first threshold, the second threshold, and the third threshold may be values indicating a magnetic field smaller than a magnetic field at which the output of the second magnetic sensor is distorted.
  • the output of the first magnetic sensor which is not delayed by the first low pass filter is compared with the first threshold, and the second comparison is performed. And the output of the second magnetic sensor that is not delayed by the second low pass filter is compared to the second threshold. Therefore, when the current to be measured increases rapidly from a small current to a large current, a signal indicating that the level of the current to be measured becomes larger than the threshold current corresponding to the first threshold is the first comparison.
  • the second comparator immediately outputs a signal immediately output from the second comparator and indicating that the level of the measured current has become larger than the threshold current corresponding to the second threshold.
  • a signal indicating that the level of the measured current is larger than the threshold current corresponding to the first threshold and / or the threshold current corresponding to the second threshold is immediately transmitted from the first logic gate. It is output. Therefore, the control signal that passes the output of the first low pass filter in the selection unit is immediately output from the second logic gate.
  • the output of the first magnetic sensor delayed by the first low pass filter is compared with the third threshold. Therefore, when the measured current sharply decreases from a large current to a small current, a signal indicating that the level of the measured current becomes smaller than the threshold current corresponding to the third threshold is the third comparison. Not immediately output from the device, and a delay occurs in the output of the signal. Therefore, the control signal that passes the output of the second low pass filter in the selection unit is delayed and output from the second logic gate.
  • the distance from the current path to the second magnetic sensor may be shorter than the distance from the current path through which the current to be measured flows to the first magnetic sensor.
  • the first magnetic sensor and the second magnetic sensor can be elements having the same characteristics.
  • the sensitivity of the second magnetic sensor may be higher than the sensitivity of the first magnetic sensor.
  • the distance from the current path through which the current to be measured flows to the first magnetic sensor can be made equal to the distance from the current path to the second magnetic sensor.
  • the measurement range is set by a sharp increase in the measured current when measurement is performed in the measurement range for a small current. Even when switching from low current use to high current use, measurement errors can be made less likely to occur.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of a magnetic sensor used for the current sensor.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which the comparator is constituted by a digital circuit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating changes in drive current of a general motor.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing another configuration example of the current sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of a magnetic sensor used for the current sensor.
  • FIG. 3 is a diagram
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the current sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the characteristics of a magnetic current sensor.
  • FIG. 13 is a diagram showing an output of the magnetic sensor when the current to be measured gradually increases.
  • FIG. 14 is a diagram showing the output of the magnetic sensor when the current to be measured increases sharply.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a current sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • This current sensor is a magnetic current sensor that detects a magnetic field generated according to the measured current I flowing through the current path 9 by the magnetic sensor (1, 2), and has two magnetic sensors (1 Switch 2) according to the measurement range.
  • the current sensor shown in FIG. 1 includes a first magnetic sensor 1 and a second magnetic sensor 2 for measuring a magnetic field generated according to the current to be measured I, and a first low pass through which an output of the first magnetic sensor 1 passes.
  • the filter 11, the second low pass filter 12 through which the output of the second magnetic sensor 2 passes, the output of the first magnetic sensor 1 before passing through the first low pass filter 11, and the first threshold Vref1 It has a comparator 3 to be compared, and a selection unit 4 for passing either one of the output of the first low pass filter 11 and the output of the second low pass filter 12 according to the control signal S3 from the comparator 3 .
  • the first magnetic sensor 1 and the second magnetic sensor 2 are sensors for measuring the magnetic field generated according to the measured current I flowing through the current path 9, and may be, for example, a Hall element or a magnetoresistive element (GMR element, TMR, etc. ), Current transformers, etc., and includes any of various sensor elements that convert a magnetic field into an electrical signal.
  • the second magnetic sensor 2 measures the magnetic field generated according to the measured current I with higher sensitivity than the first magnetic sensor 1.
  • the maximum value of the measured current I capable of measuring the magnetic field (for example, the maximum value of the measured current I under the condition that magnetic saturation does not occur due to the magnetic field of the measured current I) It is smaller than 1 magnetic sensor 2.
  • the distance from the current path 9 to the second magnetic sensor 2 is shorter than the distance from the current path 9 to the first magnetic sensor 1. That is, the second magnetic sensor 2 is arranged at a position where the magnetic field by the current to be measured I is larger than that of the first magnetic sensor 1.
  • the first magnetic sensor 1 and the second magnetic sensor 2 are elements having the same characteristics. Since the second magnetic sensor 2 is at a position where the magnetic field by the current to be measured I is larger than that of the first magnetic sensor 1, the first magnetic sensor 2 has the same characteristics as the first magnetic sensor 1.
  • the measurement sensitivity to the current to be measured I is higher than that of the magnetic sensor 1, and the current value of the current to be measured I starting to cause magnetic saturation becomes smaller than that of the first magnetic sensor 1.
  • the first magnetic sensor 1 and the second magnetic sensor 2 may not be elements having the same characteristics.
  • FIG. 2 is an example of two magnetic sensors having different sensitivities.
  • FIG. 2A shows a configuration example of the first magnetic sensor 1
  • FIG. 2B shows a configuration example of the second magnetic sensor 2.
  • the magnetic shield 1E is provided on the magnetoresistance effect element 1A disposed on the substrate 1B via the insulating layer 1D, and the insulating layer 1C is formed on the magnetic shield 1E. It is done.
  • the insulating layer 2C is formed on the magnetoresistance effect element 2A disposed on the substrate 2B, but the magnetic shield is not provided.
  • the first magnetic sensor 1 having the magnetic shield 1E is relatively insensitive to the magnetic field
  • the second magnetic sensor 2 not having the magnetic shield is relatively sensitive to the magnetic field. If there is such a difference in sensitivity, the distance from the current path 9 to the first magnetic sensor 1 and the distance from the current path 9 to the second magnetic sensor 2 may be the same. Since the second magnetic sensor 2 has higher sensitivity to the same magnetic field strength than the first magnetic sensor 1, the measured current is obtained even if the distance from the current path 9 is the same as the first magnetic sensor 1.
  • the measurement sensitivity to I is higher than that of the first magnetic sensor 1, and the current value of the measured current I that starts to generate magnetic saturation becomes smaller than that of the first magnetic sensor 1.
  • the device size can be reduced by making the distance from the current path 9 to the first magnetic sensor 1 the same as the distance from the current path 9 to the second magnetic sensor 2.
  • the sensitivities of the first magnetic sensor 1 and the second magnetic sensor 2 to the magnetic field of the measured current I can be made different. is there.
  • the first low pass filter 11 attenuates high frequency components included in the output of the first magnetic sensor 1.
  • the second low pass filter 12 attenuates high frequency components included in the output of the second magnetic sensor 2.
  • the first low pass filter 11 and the second low pass filter 12 can be realized by an analog circuit or a digital circuit.
  • the comparator 3 compares the output of the first magnetic sensor 1 before passing through the first low pass filter 11 with the first threshold Vref1, and outputs a control signal S3 according to the comparison result. When the level of the current to be measured I is larger than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1, the comparator 3 outputs the control signal S3 that passes the output of the first low pass filter 11 in the selection unit 4 to be measured When the level of the current I is smaller than the threshold current, the selection unit 4 outputs a control signal S3 that passes the output of the second magnetic sensor 2.
  • the comparator 3 may use a general comparator, or may use one operational amplifier that does not apply negative feedback.
  • the comparator can be configured with a simple configuration, and the circuit size can be reduced. Further, by using a hysteresis comparator as the comparator 3, it is possible to suppress frequent change of the control signal S3 due to minute noise near the first threshold value Vref1.
  • the comparator 3 can also be configured by a digital circuit as shown in FIG.
  • the A / D converter 51 converts the output of the first low pass filter 11 into a digital signal.
  • the processor 52 compares the output of the first low pass filter 11 converted into a digital signal by the A / D converter 51 with the first threshold Vref1 stored in advance, and outputs a control signal S3 according to the comparison result. Do.
  • the first threshold Vref1 is set to a value that indicates a magnetic field smaller than the magnetic field at which the output of the second magnetic sensor 2 is distorted due to magnetic saturation.
  • the threshold current of the measured current I corresponding to the first threshold Vref1 indicates the maximum value of the measured current I under the condition that magnetic saturation does not occur in the second magnetic sensor 2.
  • the comparator 3 indicates that the measured current I is larger than the maximum value.
  • the control signal S3 is output.
  • the comparator 3 indicates that the measured current I is smaller than the maximum value.
  • the control signal S3 of the level is output.
  • selection unit 4 When the control signal S3 of high level is output from the comparator 3, the selection unit 4 selects and passes the output of the first low pass filter 11, and the control signal S3 of low level is output from the comparator 3 In this case, the output of the second low pass filter 12 is selected and passed.
  • the selection unit 4 is configured of, for example, an SPDT (Single Pole, Dual Throw) switch.
  • the comparator 3 When the measured current I is smaller than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1, the comparator 3 outputs a low level control signal S3. In this case, the selection unit 4 selects the output of the second magnetic sensor 2 that has passed through the second low pass filter 12 and outputs it as the output signal Sout.
  • the comparator 3 when the measured current I is larger than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1, the comparator 3 outputs the control signal S3 of high level.
  • the selection unit 4 selects the output of the first magnetic sensor 1 that has passed through the first magnetic sensor 1 and outputs the selected output as an output signal Sout. That is, when the measured current I is larger than the maximum value (the threshold current corresponding to the first threshold Vref1) that does not cause magnetic saturation of the second magnetic sensor 2, the output of the second magnetic sensor 2 is magnetically saturated The selection unit 4 selects the output of the first magnetic sensor 1 because of the possibility of distortion.
  • the first current before passing through the first low-pass filter 11 The output of the magnetic sensor 1 of 1 also changes without substantially delaying the change of the measured current I, and becomes larger than the first threshold Vref1. Therefore, when the measured current I rapidly increases from a small current to a large current, the control signal S3 output from the comparator 3 immediately changes from the low level to the high level, and the signal passing through the selection unit 4 is the second The output of the low pass filter 12 is immediately switched to the output of the first low pass filter 11.
  • the comparator 3 compares the output of the first magnetic sensor 1 not causing a delay due to the low pass filter with the first threshold Vref1. Therefore, when the current to be measured I rapidly increases from a small current to a large current, the comparator 3 immediately detects that the level of the current to be measured I has become larger than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1. The output of the first low pass filter 11 is immediately selected by the selection unit 4. Therefore, in the state where the output of the second magnetic sensor 2 is distorted due to magnetic saturation, the output of the second low pass filter 12 will not continue to be selected in the selection unit 4 and the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout is suppressed it can.
  • TH1 is the first threshold Vref1
  • SL is the output of the first magnetic sensor 1
  • SLa is the output of the first low pass filter 11
  • SH is the second magnetic sensor.
  • the output signal Sout of the selection unit 4 is from the output of the second low pass filter 12 to the output of the first low pass filter 11. Switch to As a result, the output of the second low-pass filter 12 causing a measurement error after time t2 is not selected in the selection unit 4, and therefore, it is possible to effectively suppress the decrease in the accuracy of the output signal Sout.
  • the first threshold Vref1 of the comparator 3 is set to a value indicating a magnetic field smaller than a magnetic field in which distortion occurs in the output of the second magnetic sensor 2 due to magnetic saturation. ing.
  • the measurement range is rapidly switched even when the current to be measured I sharply decreases from a large current to a small current. Therefore, when the current I to be measured decreases rapidly, the output is selected by the selection unit 4 while the influence of the magnetic saturation of the second magnetic sensor 2 remains in the output of the second low pass filter 12.
  • the current sensor according to the present embodiment is particularly effective when the increase of the measured current I is rapid while the decrease of the measured current I is relatively slow. For example, the current flowing to a battery such as an electric car or a hybrid car rapidly increases during regenerative brake operation, but the reduction in current becomes relatively gentle. Further, as shown in FIG. 4, the drive current of a general motor rapidly increases at the time of start-up, but the change during operation is relatively gradual. Therefore, the current sensor according to the present embodiment can accurately measure the measured current I in these applications.
  • the selection unit 4 is controlled according to the result of comparing the output of the first magnetic sensor 1 having low sensitivity to the current I to be measured and the first threshold Vref1.
  • the selection unit 4 is controlled according to the result of comparing the output of the second magnetic sensor 2 having high sensitivity to the current I to be measured and the second threshold Vref2.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the second embodiment.
  • the current sensor shown in FIG. 5 is obtained by replacing the comparator 3 in the current sensor shown in FIG. 1 with a comparator 3A, and the other configuration is the same as the current sensor shown in FIG.
  • the comparator 3A compares the output of the second magnetic sensor 2 before passing through the second low pass filter 12 with the second threshold Vref2, and outputs a control signal S3 according to the comparison result.
  • the comparator 3A outputs the control signal S3 that passes the output of the first low pass filter 11 in the selection unit 4
  • the selection unit 4 outputs a control signal S3 that passes the output of the second magnetic sensor 2.
  • the comparator 3A is configured using a general comparator, one operational amplifier that does not apply negative feedback, a hysteresis comparator, and the like.
  • the comparator 3A can be realized by an analog circuit or a digital circuit.
  • the second threshold Vref2 is set to a value that indicates a magnetic field smaller than the magnetic field at which the output of the second magnetic sensor 2 is distorted due to magnetic saturation.
  • the threshold current of the measured current I corresponding to the second threshold Vref2 indicates the maximum value of the measured current I under the condition that magnetic saturation does not occur in the second magnetic sensor 2.
  • the comparator 3A indicates that the measured current I is larger than the threshold current.
  • the control signal S3 is output.
  • the comparator 3A when the output of the second magnetic sensor 2 before passing through the second low pass filter 12 is smaller than the second threshold Vref2, the comparator 3A outputs a low signal indicating that the current I to be measured is smaller than the threshold current.
  • the control signal S3 of the level is output.
  • the current to be measured I sharply increases from a small current to a large current, the level of the current to be measured I becomes larger than the threshold current corresponding to the second threshold Vref2.
  • the output of the first low pass filter 11 is immediately selected in the selection unit 4 as it is immediately detected in the comparator 3A. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout.
  • the second magnetic sensor 2 is higher in sensitivity to the current to be measured I than the first magnetic sensor 1, when comparing the same current value of the current to be measured I, the first of the comparator 3A
  • the threshold Vref2 has a larger value than the first threshold Vref1 of the comparator 3. Therefore, in the current sensor shown in FIG. 5, the comparator 3A can compare the output of the second magnetic sensor 2 with the second threshold Vref2 with high accuracy. Further, since the accuracy of the comparison operation of the comparator 3A is high, the maximum value of the measured current I under the condition that the magnetic saturation of the second magnetic sensor 2 does not occur is set to a higher value than the comparator 3. Is possible. Thereby, in the current sensor shown in FIG. 5, the measurement range of the second magnetic sensor 2 can be expanded.
  • the selection unit 4 is controlled based on the result of comparing the output of one of the two magnetic sensors with the threshold, but the current sensor according to the present embodiment Then, the selector 4 is controlled based on the result of comparing the outputs of the two magnetic sensors with the threshold.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the third embodiment.
  • the current sensor shown in FIG. 6 is obtained by replacing the comparator 3 in the current sensor shown in FIG. 1 with the comparator 3B, and the other configuration is the same as the current sensor shown in FIG.
  • the comparator 3B passes the first low pass filter 12 and the first comparator 31 that compares the output of the first magnetic sensor 1 before passing the first low pass filter 11 with the first threshold Vref1. And the output of the first comparator 31 and the output of the second comparator 32 are input.
  • the second comparator 32 compares the output of the second magnetic sensor 2 with the second threshold value Vref2.
  • a first logic gate 34 The first comparator 31 and the first threshold Vref1 correspond to the comparator 3 and the first threshold Vref1 in FIG.
  • the second comparator 32 and the second threshold Vref2 correspond to the comparator 3A and the second threshold Vref2 in FIG.
  • the first logic gate 34 is a circuit that performs a logical sum operation, and outputs the control signal S3 at high level when the output of either the first comparator 31 or the second comparator 32 is at high level. When both the outputs of the first comparator 31 and the first comparator 31 are at low level, the control signal S3 at low level is output.
  • the level of the measured current I becomes larger than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1.
  • the control signal S3 of high level is output from the first logic gate 34, and the output of the first low pass filter 11 is immediately selected in the selection unit 4. Therefore, similarly to the above-described embodiments, it is possible to suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout.
  • the measured current I is a threshold current (either magnetic saturation occurs in the second magnetic sensor 2) in any one of the first comparator 31 and the second comparator 32.
  • the output of the first magnetic sensor 1 is selected in the selection unit 4. Therefore, even if there is a variation in the comparison accuracy between the threshold value and the sensor output in each of the first comparator 31 and the second comparator 32, the output of the second magnetic sensor 2 in which distortion due to magnetic saturation occurs is The selection by the selection unit 4 can be more reliably prevented.
  • FIG. 7 shows an example.
  • the current sensor shown in FIG. 7 is provided with a first logic gate 35 which performs an AND operation on the outputs of the first comparator 31 and the second comparator 32.
  • the measured current I at both the first comparator 31 and the second comparator 32 is the threshold current (measured under the condition that magnetic saturation does not occur in the second magnetic sensor 2)
  • the output of the first magnetic sensor 1 is selected in the selection unit 4 only when the comparison result of larger than the maximum value of the current I is obtained.
  • the output of the first magnetic sensor 1 is selected in the selection unit 4. Therefore, as compared with the current sensor shown in FIG. 6, the measurement range of high sensitivity by the second magnetic sensor 2 can be broadened.
  • a logic gate performing a logical operation on the outputs of the first comparator 31 and the second comparator 32
  • the logical operation of NOT OR or NOT is performed.
  • a logic gate may be provided (however, in this case, the selection operation of the selection unit 4 with respect to the logic level of the control signal S3 is reversed from the example of FIGS. 6 and 7).
  • the number of transistors included in the logic gate can be reduced.
  • the measurement range is immediately switched to the small current side.
  • the output is selected in the selection unit 4.
  • the current sensor according to the present embodiment is configured to delay the switching of the measurement range as compared to the above-described embodiment when the measurement range rapidly decreases from a large current to a small current.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the fourth embodiment.
  • the current sensor shown in FIG. 8 is obtained by replacing the comparator 3 in the current sensor shown in FIG. 1 with a comparator 3C, and the other configuration is the same as the current sensor shown in FIG.
  • the comparator 3C passes the first low pass filter 11 and the first comparator 31 that compares the output of the first magnetic sensor 1 before passing the first low pass filter 11 with the first threshold Vref1.
  • Comparator 33 for comparing the output of the first magnetic sensor 1 with the third threshold Vref3 and the output of the first comparator 31 and the third comparator 33 Logic gate 36 of FIG.
  • the first comparator 31 and the first threshold Vref1 correspond to the comparator 3 and the first threshold Vref1 in FIG.
  • the third comparator 33 sets a threshold corresponding to the third threshold Vref3 according to the comparison result of the output of the first magnetic sensor 1 after passing through the first low pass filter 11 and the third threshold Vref3. A signal indicating whether the measured current I is larger than the current is output. Specifically, the third comparator 33 corresponds to the third threshold Vref3 when the output of the first magnetic sensor 1 after passing through the first low pass filter 11 is larger than the third threshold Vref3. It outputs a high level signal indicating that the measured current I is larger than the threshold current, and when the output of the first magnetic sensor 1 is smaller than the third threshold Vref3, corresponds to the third threshold Vref3. Outputs a low level signal indicating that the measured current I is smaller than the threshold current.
  • the third comparator 33 is configured using a general comparator, one operational amplifier that does not apply negative feedback, a hysteresis comparator, and the like.
  • the third comparator 33 can be realized by an analog circuit or a digital circuit.
  • the third threshold Vref3 is set to a value that indicates a magnetic field smaller than the magnetic field at which the output of the second magnetic sensor 2 is distorted due to magnetic saturation.
  • the third threshold Vref3 may be the same as the first threshold Vref1.
  • the second logic gate 36 inputs from the first comparator 31 a signal (high level) indicating that the level of the current to be measured I is greater than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1, or When a signal (high level) indicating that the level of the measurement current I is larger than the threshold current corresponding to the third threshold Vref3 is input from the third comparator 33, the output of the first low pass filter 11 in the selection unit 4 And outputs a control signal S3 (high level) for passing the signal.
  • the second logic gate 36 inputs from the first comparator 31 a signal (low level) indicating that the level of the measured current I is smaller than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1, and
  • a signal (low level) indicating that the level of the current to be measured I is smaller than the threshold current corresponding to the third threshold Vref 3 is input from the third comparator 33, the selector 4 selects the second low-pass filter 12.
  • a control signal S3 (low level) for passing the output is output.
  • the second logic gate 36 is configured of a circuit that performs an OR operation.
  • the level of the measured current I becomes larger than the threshold current corresponding to the second threshold Vref2. It is detected immediately in the one comparator 31. Thereby, when the output signal of the first comparator 31 becomes high level, the output signal (control signal S3) of the second logic gate 36 becomes high level immediately, and the output of the first low pass filter 11 becomes the selection unit 4 Is selected. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout.
  • the level of the measured current I becomes smaller than the threshold current corresponding to the second threshold Vref2. This is immediately detected in the first comparator 31, and the output signal of the first comparator 31 changes from high level to low level.
  • the output signal of the first magnetic sensor 1 delayed by the first low pass filter 11 is input to the third comparator 33, the measured current I is rapidly reduced from the large current to the small current.
  • the fact that the level of the measured current I has become smaller than the threshold current corresponding to the third threshold Vref3 is not immediately detected in the third comparator 33.
  • the output signal of the third comparator 33 becomes high for a while, and the selection unit 4 outputs the first low pass filter 11. Continue to be selected.
  • the output signal of the third comparator 33 goes low after this delay time, the output of the second low pass filter 12 is selected in the selection unit 4 and the measurement range is switched from the large current side to the small current side.
  • the output signal Sout when the measurement range is switched to the small current side The measurement error is smaller than in the above-described embodiments. Therefore, in the case where the current to be measured I rapidly decreases from the large current to the small current, it is possible to effectively suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout due to the influence of the magnetic saturation of the second magnetic sensor 2.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the fifth embodiment.
  • the current sensor shown in FIG. 9 is obtained by replacing the comparator 3A in the current sensor shown in FIG. 5 with a comparator 3D, and the other configuration is the same as the current sensor shown in FIG.
  • the comparator 3D passes through the first low pass filter 11 and the second comparator 32 that compares the output of the second magnetic sensor 2 before passing through the second low pass filter 12 with the second threshold Vref2.
  • Comparator 33 for comparing the output of the first magnetic sensor 1 with the third threshold Vref3 and the second comparator 32 and the second comparator 33 to which the output of the second magnetic sensor 1 is input.
  • Logic gate 36 of FIG. The second comparator 32 and the second threshold Vref2 correspond to the comparator 3A and the second threshold Vref2 in FIG.
  • the third comparator 33 and the third threshold Vref3 are the same as constituent elements with the same reference numerals in the current sensor (FIG. 8) according to the fourth embodiment.
  • the second logic gate 36 inputs from the second comparator 32 a signal (high level) indicating that the level of the current to be measured I is greater than the threshold current corresponding to the second threshold Vref2, or When a signal (high level) indicating that the level of the measurement current I is larger than the threshold current corresponding to the third threshold Vref3 is input from the third comparator 33, the output of the first low pass filter 11 in the selection unit 4 And outputs a control signal S3 (high level) for passing the signal.
  • the second logic gate 36 receives, from the second comparator 32, a signal (low level) indicating that the level of the measured current I is smaller than the threshold current corresponding to the second threshold Vref2, and When a signal (low level) indicating that the level of the current to be measured I is smaller than the threshold current corresponding to the third threshold Vref 3 is input from the third comparator 33, the selector 4 selects the second low-pass filter 12. A control signal S3 (low level) for passing the output is output.
  • the second logic gate 36 is constituted by a logical sum operation circuit.
  • the output of the first low pass filter 11 is immediately selected in the selection unit 4 when the measured current I increases rapidly from a small current to a large current. Therefore, similarly to the current sensor shown in FIG. 5, it is possible to suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout due to the influence of the magnetic saturation of the second magnetic sensor 2.
  • the output of the third comparator 33 changes from high level to low level with delay of the first low pass filter 11. Since the output of the second low pass filter 12 is selected with delay in the selection unit 4, the measurement accuracy of the output signal Sout due to the influence of the magnetic saturation of the second magnetic sensor 2 is the same as the current sensor shown in FIG. It is possible to suppress the decline.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the current sensor according to the sixth embodiment.
  • the current sensor shown in FIG. 10 is obtained by replacing the comparator 3B in the current sensor shown in FIG. 6 with a comparator 3E, and the other configuration is the same as the current sensor shown in FIG.
  • the comparator 3E has a configuration similar to that of the comparator 3B (FIG. 6) and has a third comparator 33 and a second logic gate 36.
  • the third comparator 33 and the third threshold Vref3 are the same as constituent elements of the same reference numerals in the current sensor (FIGS. 8 and 9) according to the fourth and fifth embodiments.
  • the second logic gate 36 generates a signal (high level) indicating that the level of the measured current I is larger than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1 or the threshold current corresponding to the second threshold Vref2.
  • a signal (high level) indicating that the level of the measured current I is larger than the threshold current corresponding to the third threshold Vref3 (high level) is input from the third comparator 33
  • the selection unit 4 outputs a control signal S3 (high level) that passes the output of the first low pass filter 11.
  • the second logic gate 36 is a signal (low level) indicating that the level of the measured current I is smaller than the threshold current corresponding to the first threshold Vref1 and the threshold current corresponding to the second threshold Vref2.
  • the selection unit 4 outputs a control signal S3 (low level) that passes the output of the second low pass filter 12.
  • the second logic gate 36 is constituted by a logical sum operation circuit.
  • the threshold current corresponding to the first threshold Vref1 or the second threshold Vref2 When the current to be measured I rapidly increases from a small current to a large current, the threshold current corresponding to the first threshold Vref1 or the second threshold Vref2 The second comparator 32 immediately detects that it has become larger than the threshold current corresponding to. As a result, a high level signal is output from the first logic gate 34, and a high level control signal S3 is output from the second logic gate 36. Therefore, the output of the first low pass filter 11 is It will be selected immediately. Therefore, similarly to the current sensor shown in FIG. 6, it is possible to suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout due to the influence of the magnetic saturation of the second magnetic sensor 2.
  • the output of the third comparator 33 is delayed by the delay of the first low pass filter 11. Since the output of the second low-pass filter 12 is selected after being delayed from the high level to the low level and the selection unit 4 selects the output of the second low-pass filter 12, the second magnetic sensor 2 is the same as the current sensor shown in FIGS. It is possible to suppress the decrease in the measurement accuracy of the output signal Sout due to the influence of the magnetic saturation.
  • FIG. 11 shows an example. Similar to the current sensor shown in FIG. 7, the current sensor shown in FIG. 11 is provided with a first logic gate 35 which performs an AND operation on the outputs of the first comparator 31 and the second comparator 32. It is a thing. According to such a configuration, when the current to be measured I rapidly increases from a small current to a large current, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the output signal Sout, as in the current sensor shown in FIG. .
  • a logic gate that performs a logical operation of NOT OR or NOT as a logic gate that performs a logic operation on the outputs of the first comparator 31 and the second comparator 32. May be provided.
  • the current path 9 the first magnetic sensor 1, the second magnetic sensor 2, the first low pass filter 11, and the second low pass filter 12 are modularized, and the comparator 3 and the selection unit 4 are integrated with the circuit of the subsequent stage. May be
  • the present invention is applicable to on-vehicle current sensors and the like.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

ローパスフィルタによる遅延を生じていない第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とが比較器３で比較される。そのため、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より大きくなったことが比較器３において直ちに検出され、第１のローパスフィルタ１１の出力が選択部４において直ちに選択される。

Description

電流センサ
　本発明は、磁気センサを用いて電流を検出する電流センサに係り、特に、検出可能な電流の範囲が異なる複数の測定レンジを切り換えることが可能な電流センサに関するものである。
　電流センサの測定レンジを広げる方法として、検出可能な電流の範囲が異なる複数の測定レンジを切り換える方法が一般的に知られている。下記の特許文献に記載される感度切換型センサ回路では、シャント抵抗の電圧が高ゲインの小電流用アンプと低ゲインの大電流用アンプとにおいてそれぞれ増幅される。各アンプの出力信号は、ローパスフィルタによって低周波成分を抽出された後、Ａ／Ｄコンバータにおいてそれぞれデジタル値の検出データｘ，ｙに変換されて、マイクロコンピュータに取り込まれる。マイクロコンピュータでは、小電流用アンプの検出データｘがしきい値ｉＬより小さい場合、検出データｘに基づいて電流値が算出され、大電流用アンプの検出データｙがしきい値ｉＨ（＞ｉＬ）より大きい場合、データｙに基づいて電流値が算出される。
特開２００６－２６６７３８号公報
　上記特許文献１では、電流検出素子としてシャント抵抗が使用されているが、磁電変換素子やカレントトランスなどの磁気センサを用いても、同様な回路を実現可能である。磁気センサは、特に測定系を被測定系から絶縁することが要求される用途、例えば電気自動車・ハイブリッド自動車等の高電圧回路において多く使用されている。
　一般に磁気センサは磁性材料を含んでおり、大電流による高い磁場を受けると磁性材料が磁気飽和を生じるため、検出結果に誤差が生じる。図１２は、磁気式の電流センサの特性を示す図である。横軸は電流Ｉを示し、縦軸は磁気センサの出力信号Ｓｏｕｔを示す。図１２の例では、電流値Ｉｓを超える電流が流れると、磁気センサの感度が磁気飽和によって低下し、電流Ｉに対する出力信号Ｓｏｕｔのリニアリティが劣化する。通常は、感度（出力信号レベル／電流）が大きいほど小さな電流で磁気飽和が生じるので、大電流用には低感度の磁気センサ、小電流用には高感度の磁気センサを用いることが好ましい。
　従って、上記特許文献１と同様な回路を磁気センサで実現する場合、低感度の磁気センサと高感度の磁気センサを２つ用意して、小電流用アンプに高感度の磁気センサを接続し、大電流用アンプに低感度の磁気センサを接続する方式が考えられる。これにより、大電流用アンプと小電流用アンプを同一の磁気センサに接続する方式に比べて、小電流の測定レンジにおけるＳ／Ｎ比やリニアリティを向上できる。
　ところで、上記特許文献１の回路では、ローパスフィルタで高周波成分を除去した検出データｘ，ｙに基づいて測定レンジ（大電流／小電流）の切り換えが行われている。すなわち、高周波成分が除去された検出データｘ，ｙを適当なしきい値と比較することにより、レンジ切り換えの判定が行われている。電流検出素子として低感度と高感度の磁気センサを用いる場合、このしきい値は、高感度の磁気センサにおいて磁気飽和が始まる値「Ｖｓ」より若干小さい値「Ｖｒ」に設定される（図１２）。もし検出対象の電流の変化が緩やかであれば、高感度の磁気センサにおいて磁気飽和が始まる前の「Ｖｒ」において、測定レンジを確実に低感度の磁気センサへ切り換えることが可能である。
　しかしながら、例えば電気自動車等の用途では、回生ブレーキ作動時や急発進時、モータ始動時などにおいて、被測定電流が急激に大きくなる場合がある。小電流の測定レンジで測定している時に被測定電流が急激に大きくなると、測定レンジが切り換わる前に高感度の磁気センサが磁気飽和するため、次に述べるように測定誤差が大きくなる。
　図１３は、被測定電流が緩やかに増大する場合における磁気センサの出力を示す図である。
　図１３において、「ＳＬ」は大電流用の低感度な磁気センサの出力信号を示し、「ＳＨ」は小電流用の高感度な磁気センサの出力信号を示す。「ＳＬａ」は出力信号ＳＬのローパスフィルタ通過後の信号を示し、「ＳＨａ」は出力信号ＳＨのローパスフィルタ通過後の信号を示す。「ＴＨ１」は低感度の磁気センサにおいて磁気飽和が生じ始める出力信号ＳＬの閾値を示し、「ＴＨ２」は高感度の磁気センサにおいて磁気飽和が生じ始める出力信号ＳＨの閾値を示す。
　なお、以下の説明では、ローパスフィルタ通過後の低感度磁気センサの出力信号ＳＬａが閾値ＴＨ１を超えた場合に、測定レンジを小電流用から大電流用へ切り換えるものとする。
　被測定電流が緩やかに増大する場合、図１３において示すように、ローパスフィルタ通過前の信号（ＳＬ，ＳＨ）に対するローパスフィルタ通過後の信号（ＳＬａ，ＳＨａ）の遅延は比較的小さい。すなわち、ローパスフィルタ通過前の信号ＳＬが閾値ＴＨ１を超える時刻は、ローパスフィルタ通過後の信号ＳＬａが閾値ＴＨ１を超える時刻ｔ１（レンジ切り換え時刻）に比較的近い。そのため、小電流用から大電流用へのレンジ切り換え（時刻ｔ１）の直前において、高感度磁気センサは極端に磁気飽和しておらず、出力信号ＳＨの歪みは小さい。従って、時刻ｔ１の直前におけるローパスフィルタ通過後の信号ＳＨａは実際の被測定電流に近似しており、測定誤差は比較的小さい。
　一方、図１４は、被測定電流が急激に増大する場合における磁気センサの出力を示す図である。被測定電流が急激に変化すると、図１４に示すように、ローパスフィルタ通過前の信号（ＳＬ，ＳＨ）に対するローパスフィルタ通過後の信号（ＳＬａ，ＳＨａ）の遅延が大きくなる。すなわち、ローパスフィルタ通過前の信号ＳＬが閾値ＴＨ１を超える時刻ｔ２と、ローパスフィルタ通過後の信号ＳＬａが閾値ＴＨ１を超える時刻ｔ３（レンジ切り換え時刻）との時間差が顕著に大きくなる。レンジ切り換え直前の期間（ｔ２～ｔ３）において、高感度磁気センサが磁気飽和を起こすため、出力信号ＳＨは著しく歪む。従って、レンジ切り換え直前の期間（ｔ２～ｔ３）において、ローパスフィルタ通過後の信号ＳＨａは実際の被測定電流より小さい値を表すようになり、測定誤差が大きくなる。
　上記の問題を避けるため、例えば、レンジ切り換えの閾値ＴＨ１を高感度の磁気センサの磁気飽和が始まる値より十分に低く設定することが考えられる。しかしながら、閾値ＴＨ１をあまり低く設定してしまうと、特に変化の緩やかな被測定電流が流れる場合において小電流用の測定レンジが不必要に狭くなり、小電流を高感度に測定できないという問題が生じる。
　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小電流時の測定感度が高く、ダイナミックレンジの広い電流センサにおいて、小電流用の測定レンジで測定をしている時に、被測定電流が急激に増大したことによって測定レンジを小電流用から大電流用へ切り換える場合でも、測定誤差を生じ難くすることである。
　上述した従来技術の問題を解決し、上述した目的を達成するために、本発明に係る電流センサは、被測定電流に応じて生じる磁場を測定する第１の磁気センサと、前記被測定電流に応じて生じる磁場を前記第１の磁気センサより高感度に測定し、当該磁場の測定が可能な前記被測定電流の最大値が前記第１の磁気センサよりも小さい第２の磁気センサと、前記第１の磁気センサの出力が通過する第１のローパスフィルタと、前記第２の磁気センサの出力が通過する第２のローパスフィルタと、入力される制御信号に応じて、前記第１のローパスフィルタの出力及び前記第２のローパスフィルタの出力のうち何れか一方の出力を通過させる選択部と、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力、又は、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と閾値とを比較し、当該比較の結果に応じて、前記被測定電流のレベルが前記閾値に対応する閾電流より大きい場合には、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力し、前記被測定電流のレベルが前記閾電流より小さい場合には、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力する比較器とを有する。
　上記の構成によれば、前記比較器の比較結果に応じて、前記被測定電流のレベルが前記閾値に対応する閾電流より大きい場合には、前記第１のローパスフィルタの出力が通過するように前記選択部が制御され、前記被測定電流のレベルが前記閾電流より小さい場合には、前記第２のローパスフィルタの出力が通過するように前記選択部が制御される。また、前記比較器では、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力、又は、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と前記閾値とが比較される。すなわち、前記比較器では、ローパスフィルタによる遅延を生じていない前記第１の磁気センサの出力又は前記第２の磁気センサの出力が、前記閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が小電流から大電流へ急激に増大した場合、前記被測定電流のレベルが前記閾値に対応する閾電流より大きくなったことが前記比較器において直ちに検出され、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号が直ちに出力される。
　好適に、前記比較器は、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と前記閾値とを比較してよい。あるいは、前記比較器は、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と前記閾値とを比較してもよい。
　また、前記比較器は、負帰還をかけない１つのオペアンプからなるものでもよい。
　好適に、前記閾値は、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値であってよい。
　これにより、前記第２の磁気センサの歪んだ出力が前記選択部において選択され難くなる。
　好適に、前記比較器は、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器と、前記第１の比較器の出力及び前記第２の比較器の出力が入力される第１の論理ゲートとを含んでよい。この場合、前記第１の論理ゲートは、論理和ゲート又は論理積ゲートのどちらかであってよい。また、この場合、前記第１の閾値と、前記第２の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値であってよい。
　好適に、前記比較器は、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、前記第１のローパスフィルタを通過した後の前記第１の磁気センサの出力と第３の閾値とを比較する第３の比較器と、前記第１の比較器の出力及び前記第３の比較器の出力が入力される第２の論理ゲートとを含んでよい。前記第２の論理ゲートは、前記被測定電流のレベルが前記第１の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第１の比較器から入力するか、又は、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力してよい。また、前記第２の論理ゲートは、前記被測定電流のレベルが前記第１の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第１の比較器から入力し、かつ、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力してよい。前記第１の閾値と、前記第３の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値であってよい。
　上記の構成によれば、前記第１の比較器において、前記第１のローパスフィルタによる遅延を生じていない前記第１の磁気センサの出力が前記第１の閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が小電流から大電流へ急激に増大した場合、前記被測定電流のレベルが前記第１の閾値に対応する閾電流より大きくなったことを示す信号が前記第１の比較器から直ちに出力される。従って、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号が前記第２の論理ゲートから直ちに出力される。
　また、上記の構成によれば、前記第３の比較器において、前記第１のローパスフィルタによる遅延を生じた前記第１の磁気センサの出力が前記第３の閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が大電流から小電流へ急激に減少した場合、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さくなったことを示す信号が前記第３の比較器から直ちに出力されず、当該信号の出力に遅延が生じる。従って、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号は、前記第２の論理ゲートから遅延して出力される。
　好適に、前記比較器は、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器と、前記第１のローパスフィルタを通過した後の前記第１の磁気センサの出力と第３の閾値とを比較する第３の比較器と、前記第２の比較器の出力及び前記第３の比較器の出力が入力される第２の論理ゲートとを含んでよい。前記第２の論理ゲートは、前記被測定電流のレベルが前記第２の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第２の比較器から入力するか、又は、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力してよい。また、前記第２の論理ゲートは、前記被測定電流のレベルが前記第２の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第２の比較器から入力し、かつ、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力してよい。前記第２の閾値と、前記第３の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値であってよい。
　上記の構成によれば、前記第２の比較器において、前記第２のローパスフィルタによる遅延を生じていない前記第２の磁気センサの出力が前記第２の閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が小電流から大電流へ急激に増大した場合、前記被測定電流のレベルが前記第２の閾値に対応する閾電流より大きくなったことを示す信号が前記第２の比較器から直ちに出力される。従って、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号が前記第２の論理ゲートから直ちに出力される。
　また、上記の構成によれば、前記第３の比較器において、前記第１のローパスフィルタによる遅延を生じた前記第１の磁気センサの出力が前記第３の閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が大電流から小電流へ急激に減少した場合、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さくなったことを示す信号が前記第３の比較器から直ちに出力されず、当該信号の出力に遅延が生じる。従って、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号は、前記第２の論理ゲートから遅延して出力される。
　好適に、前記比較器は、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器と、前記第１のローパスフィルタを通過した後の前記第１の磁気センサの出力と第３の閾値とを比較する第３の比較器と、前記第１の比較器の出力及び前記第２の比較器の出力が入力される第１の論理ゲートと、前記第１の論理ゲートの出力及び前記第３の比較器の出力が入力される第２の論理ゲートとを含んでよい。前記第１の論理ゲートは、論理和ゲート又は論理積ゲートのどちらかであってよい。前記第２の論理ゲートは、前記第１の閾値に対応する閾電流、及び／又は、前記第２の閾値に対応する閾電流より前記被測定電流のレベルが大きいことを示す信号を前記第１の論理ゲートから入力するか、又は、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力してよい。また、前記第２の論理ゲートは、前記第１の閾値に対応する閾電流、及び／又は、前記第２の閾値に対応する閾電流より前記被測定電流のレベルが小さいことを示す信号を前記第１の論理ゲートから入力し、かつ、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力してよい。前記第１の閾値と、前記第２の閾値と、前記第３の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値であってよい。
　上記の構成によれば、前記第１の比較器において、前記第１のローパスフィルタによる遅延を生じていない前記第１の磁気センサの出力が前記第１の閾値と比較され、前記第２の比較器において、前記第２のローパスフィルタによる遅延を生じていない前記第２の磁気センサの出力が前記第２の閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が小電流から大電流へ急激に増大した場合、前記被測定電流のレベルが前記第１の閾値に対応する閾電流より大きくなったことを示す信号が前記第１の比較器から直ちに出力され、前記被測定電流のレベルが前記第２の閾値に対応する閾電流より大きくなったことを示す信号が前記第２の比較器から直ちに出力される。これにより、前記第１の閾値に対応する閾電流、及び／又は、前記第２の閾値に対応する閾電流より前記被測定電流のレベルが大きいことを示す信号が前記第１の論理ゲートから直ちに出力される。従って、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号が前記第２の論理ゲートから直ちに出力される。
　また、上記の構成によれば、前記第３の比較器において、前記第１のローパスフィルタによる遅延を生じた前記第１の磁気センサの出力が前記第３の閾値と比較される。そのため、前記被測定電流が大電流から小電流へ急激に減少した場合、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さくなったことを示す信号が前記第３の比較器から直ちに出力されず、当該信号の出力に遅延が生じる。従って、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号は、前記第２の論理ゲートから遅延して出力される。
　好適に、前記被測定電流が流れる電流路から前記第１の磁気センサ迄の距離より、前記電流路から前記第２の磁気センサ迄の距離が短くてよい。
　これにより、前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサとを同一特性の素子にすることが可能となる。
　好適に、前記第１の磁気センサの感度より、前記第２の磁気センサの感度が高くてよい。
　これにより、前記被測定電流が流れる電流路から前記第１の磁気センサ迄の距離と、前記電流路から前記第２の磁気センサ迄の距離を同じにすることが可能となる。
　本発明によれば、小電流時の測定感度が高く、ダイナミックレンジの広い電流センサにおいて、小電流用の測定レンジで測定をしている時に、被測定電流が急激に増大したことによって測定レンジを小電流用から大電流用へ切り換える場合でも、測定誤差を生じ難くすることができる。
図１は、第１の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。 図２は、電流センサに用いられる磁気センサの構成の一例を示す図である。 図３は、比較器がデジタル回路で構成された例を示す図である。 図４は、一般的なモータの駆動電流の変化を例示する図である。 図５は、第２の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。 図６は、第３の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。 図７は、第３の実施形態に係る電流センサの他の構成例を示す図である。 図８は、第４の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。 図９は、第５の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。 図１０は、第６の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。 図１１は、第６の実施形態に係る電流センサの他の構成例を示す図である。 図１２は、磁気式の電流センサの特性を示す図である。 図１３は、被測定電流が緩やかに増大する場合における磁気センサの出力を示す図である。 図１４は、被測定電流が急激に増大する場合における磁気センサの出力を示す図である。
　以下、本発明の実施形態に係る電流センサについて説明する。
＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。この電流センサは、電流路９に流れる被測定電流Ｉに応じて生じる磁場を磁気センサ（１，２）によって検出する磁気式の電流センサであり、電流Ｉに対する感度が異なる２つの磁気センサ（１，２）を測定レンジに応じて切り換えて使用する。
　図１に示す電流センサは、被測定電流Ｉに応じて生じる磁場を測定する第１の磁気センサ１及び第２の磁気センサ２と、第１の磁気センサ１の出力が通過する第１のローパスフィルタ１１と、第２の磁気センサ２の出力が通過する第２のローパスフィルタ１２と、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とを比較する比較器３と、比較器３からの制御信号Ｓ３に応じて、第１のローパスフィルタ１１の出力及び第２のローパスフィルタ１２の出力のうち何れか一方を通過させる選択部４とを有する。
［第１の磁気センサ１及び第２の磁気センサ２］
　第１の磁気センサ１及び第２の磁気センサ２は、電流路９に流れる被測定電流Ｉに応じて生じる磁場を測定するセンサであり、例えばホール素子や磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子，ＴＭＲ等）、カレントトランスなど、磁場を電気的な信号に変換する種々のセンサ素子の何れかを含んで構成される。第２の磁気センサ２は、被測定電流Ｉに応じて生じる磁場を第１の磁気センサ１よりも高感度に測定する。また、第２の磁気センサ２は、磁場の測定が可能な被測定電流Ｉの最大値（例えば、被測定電流Ｉの磁場によって磁気飽和を生じない条件における被測定電流Ｉの最大値）が第１の磁気センサ２に比べて小さい。
　本実施形態では、例えば図１に示すように、電流路９から第１の磁気センサ１までの距離に比べて、電流路９から第２の磁気センサ２までの距離が短い。すなわち、第２の磁気センサ２は、第１の磁気センサ１に比べて被測定電流Ｉによる磁場が大きい位置に配置される。また、第１の磁気センサ１と第２の磁気センサ２とは、同一特性を持った素子である。
　第２の磁気センサ２は、第１の磁気センサ１に比べて被測定電流Ｉによる磁場が大きい位置にあるため、第１の磁気センサ１と同一の特性を有していても、第１の磁気センサ１に比べて被測定電流Ｉに対する測定感度が高くなるとともに、磁気飽和を生じ始める被測定電流Ｉの電流値が第１の磁気センサ１より小さくなる。
　第１の磁気センサ１及び第２の磁気センサ２を同一特性の素子にすることで、部品の種類を少なくすることができる。
　なお、本実施形態の他の例においては、第１の磁気センサ１と第２の磁気センサ２とが同一特性の素子でなくとも良い。例えば、図２は、感度の異なる２つの磁気センサの例である。図２Ａは第１の磁気センサ１の構成例を示し、図２Ｂは第２の磁気センサ２の構成例を示す。図２Ａに示す第１の磁気センサ１は、基板１Ｂに配置された磁気抵抗効果素子１Ａの上に絶縁層１Ｄを介して磁気シールド１Ｅが設けられ、磁気シールド１Ｅの上に絶縁層１Ｃが形成されている。他方、図２Ｂに示す第２の磁気センサ２は、基板２Ｂに配置された磁気抵抗効果素子２Ａの上に絶縁層２Ｃが形成されているが、磁気シールドは設けられていない。磁気シールド１Ｅを有する第１の磁気センサ１は磁場に対する感度が相対的に低く、磁気シールドを持たない第２の磁気センサ２は磁場に対する感度が相対的に高い。このような感度の違いがある場合、電流路９から第１の磁気センサ１までの距離と電流路９から第２の磁気センサ２までの距離とが同じでもよい。
　第２の磁気センサ２は、第１の磁気センサ１に比べて同一の磁界強度に対する感度が高いため、電流路９からの距離が第１の磁気センサ１と同じであっても、被測定電流Ｉに対する測定感度は第１の磁気センサ１より高くなるとともに、磁気飽和を生じ始める被測定電流Ｉの電流値が第１の磁気センサ１より小さくなる。
　電流路９から第１の磁気センサ１までの距離と電流路９から第２の磁気センサ２までの距離を同じにすることで、装置サイズを小型化できる。
　また、電流路９の磁場の方向に対する感度軸の角度を変えることにより、被測定電流Ｉの磁場に対する第１の磁気センサ１と第２の磁気センサ２の感度が異なるようにすることも可能である。
［第１のローパスフィルタ１１及び第２のローパスフィルタ１２］
　第１のローパスフィルタ１１は、第１の磁気センサ１の出力に含まれる高周波成分を減衰させる。第２のローパスフィルタ１２は、第２の磁気センサ２の出力に含まれる高周波成分を減衰させる。第１のローパスフィルタ１１及び第２のローパスフィルタ１２は、アナログ回路でもデジタル回路でも実現可能である。
［比較器３］
　比較器３は、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とを比較し、当該比較の結果に応じた制御信号Ｓ３を出力する。比較器３は、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より大きい場合、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力を通過させる制御信号Ｓ３を出力し、被測定電流Ｉのレベルが当該閾電流より小さい場合には、選択部４において第２の磁気センサ２の出力を通過させる制御信号Ｓ３を出力する。比較器３は、一般的なコンパレータを用いても良いし、負帰還をかけない１つのオペアンプを用いてもよい。負帰還をかけない１つのオペアンプを用いることにより、簡単な構成で比較器を構成でき、回路のサイズを小型化できる。また、比較器３としてヒステリシスコンパレータを用いることにより、第１の閾値Ｖｒｅｆ１付近の微小なノイズによる制御信号Ｓ３の頻繁な変化を抑えることができる。
　また比較器３は、図３において示すようにデジタル回路で構成することも可能である。図３の例では、第１のローパスフィルタ１１の出力を、Ａ／Ｄ変換器５１がデジタル信号に変換する。プロセッサ５２は、Ａ／Ｄ変換器５１によってデジタル信号に変換された第１のローパスフィルタ１１の出力と予め記憶した第１の閾値Ｖｒｅｆ１とを比較し、当該比較結果に応じた制御信号Ｓ３を出力する。
　第１の閾値Ｖｒｅｆ１は、第２の磁気センサ２の出力が磁気飽和によって歪みを生じる磁場よりも小さい磁場を示す値に設定される。例えば、第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する被測定電流Ｉの閾電流は、第２の磁気センサ２において磁気飽和を生じない条件における被測定電流Ｉの最大値を示す。比較器３は、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力が第１の閾値Ｖｒｅｆ１より大きい場合、被測定電流Ｉが当該最大値より大きいことを示すハイレベルの制御信号Ｓ３を出力する。他方、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力が第１の閾値Ｖｒｅｆ１より小さい場合、比較器３は、被測定電流Ｉが当該最大値より小さいことを示すローレベルの制御信号Ｓ３を出力する。
［選択部４］
　選択部４は、比較器３からハイレベルの制御信号Ｓ３が出力される場合、第１のローパスフィルタ１１の出力を選択して通過させ、比較器３からローレベルの制御信号Ｓ３が出力される場合、第２のローパスフィルタ１２の出力を選択して通過させる。選択部４は、例えばＳＰＤＴ（Single Pole, Dual Throw；単極双投）スイッチにより構成される。
　上述した構成を有する電流センサの動作を説明する。
　被測定電流Ｉが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より小さい場合、比較器３からローレベルの制御信号Ｓ３が出力される。この場合、選択部４では、第２のローパスフィルタ１２を通過した第２の磁気センサ２の出力が選択され、出力信号Ｓｏｕｔとして出力される。
　他方、被測定電流Ｉが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より大きい場合、比較器３からハイレベルの制御信号Ｓ３が出力される。この場合、選択部４では、第１の磁気センサ１を通過した第１の磁気センサ１の出力が選択され、出力信号Ｓｏｕｔとして出力される。すなわち、第２の磁気センサ２の磁気飽和を生じない最大値（第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流）に比べて被測定電流Ｉが大きい場合、第２の磁気センサ２の出力は磁気飽和によって歪む可能性があるため、選択部４では第１の磁気センサ１の出力が選択される。
　また、被測定電流Ｉが急激に増大して、第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より小さいレベルから当該閾電流を超えるレベルに変化した場合、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力も、被測定電流Ｉの変化にほぼ遅れることなく変化して、第１の閾値Ｖｒｅｆ１より大きくなる。従って、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大すると、比較器３において出力される制御信号Ｓ３がローレベルからハイレベルへ直ちに変化し、選択部４を通過する信号が第２のローパスフィルタ１２の出力から第１のローパスフィルタ１１の出力へ直ちに切り換わる。
　以上説明したように、本実施形態に係る電流センサによれば、ローパスフィルタによる遅延を生じていない第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とが比較器３で比較される。そのため、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より大きくなったことが比較器３において直ちに検出され、第１のローパスフィルタ１１の出力が選択部４において直ちに選択される。従って、第２の磁気センサ２の出力が磁気飽和によって歪んだ状態で、第２のローパスフィルタ１２の出力が選択部４において選択され続けることがなくなり、出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることできる。
　例えば図１４において、「ＴＨ１」を第１の閾値Ｖｒｅｆ１、「ＳＬ」を第１の磁気センサ１の出力、「ＳＬａ」を第１のローパスフィルタ１１の出力、「ＳＨ」を第２の磁気センサ２の出力、「ＳＨａ」を第２のローパスフィルタ１２の出力とみなした場合、時刻ｔ２において、選択部４の出力信号Ｓｏｕｔが第２のローパスフィルタ１２の出力から第１のローパスフィルタ１１の出力へ切り換わる。これにより、時刻ｔ２以降において測定誤差を生じた第２のローパスフィルタ１２の出力が選択部４において選択されなくなるため、出力信号Ｓｏｕｔの精度の低下を有効に抑制できる。
　また、本実施形態に係る電流センサによれば、比較器３の第１の閾値Ｖｒｅｆ１が、磁気飽和によって第２の磁気センサ２の出力に歪みが生じる磁場よりも小さい磁場を示す値に設定されている。これにより、第２の磁気センサ２に磁気飽和が生じている状態でその出力が選択部４を通過することがないため、第２の磁気センサ２の磁気飽和に起因した出力信号Ｓｏｕｔの精度の低下をより確実に防止できる。
　なお、本実施形態に係る電流センサでは、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少する場合も、測定レンジが速やかに切り換わる。そのため、被測定電流Ｉが急激に減少する場合、第２の磁気センサ２の磁気飽和による影響が第２のローパスフィルタ１２の出力に残存している状態で、その出力が選択部４により選択される可能性がある。従って、本実施形態に係る電流センサは、被測定電流Ｉの増大が急激である一方、被測定電流Ｉの減少が比較的緩やかな場合において特に有効である。例えば、電気自動車やハイブリッド車などのバッテリに流れる電流は、回生ブレーキ作動時において急激に増大するが、電流の減少は比較的なだらかになる。また、図４において示すように、一般的なモータの駆動電流は起動時において急激に増大するが、運転中の変化は比較的緩やかである。従って、本実施形態に係る電流センサは、これらの用途において被測定電流Ｉを精度よく測定することができる。
＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　上述した第１の実施形態に係る電流センサでは、被測定電流Ｉに対する感度が低い第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とを比較した結果に応じて選択部４が制御されるが、本実施形態に係る電流センサでは、被測定電流Ｉに対する感度が高い第２の磁気センサ２の出力と第２の閾値Ｖｒｅｆ２とを比較した結果に応じて選択部４が制御される。
　図５は、第２の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。図５に示す電流センサは、図１に示す電流センサにおける比較器３を比較器３Ａに置き換えたものであり、他の構成は図１に示す電流センサと同じである。
　比較器３Ａは、第２のローパスフィルタ１２を通過する前の第２の磁気センサ２の出力と第２の閾値Ｖｒｅｆ２とを比較し、当該比較の結果に応じた制御信号Ｓ３を出力する。比較器３Ａは、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より大きい場合、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力を通過させる制御信号Ｓ３を出力し、被測定電流Ｉのレベルが当該閾電流より小さい場合には、選択部４において第２の磁気センサ２の出力を通過させる制御信号Ｓ３を出力する。比較器３Ａは、上述した比較器３（図１）と同様に、一般的なコンパレータや、負帰還をかけない１つのオペアンプ、ヒステリシスコンパレータなどを用いて構成される。また比較器３Ａは、アナログ回路でもデジタル回路でも実現可能である。
　第２の閾値Ｖｒｅｆ２は、第２の磁気センサ２の出力が磁気飽和によって歪みを生じる磁場よりも小さい磁場を示す値に設定される。例えば、第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する被測定電流Ｉの閾電流は、第２の磁気センサ２において磁気飽和を生じない条件における被測定電流Ｉの最大値を示す。比較器３Ａは、第２のローパスフィルタ１２を通過する前の第２の磁気センサ２の出力が第２の閾値Ｖｒｅｆ２より大きい場合、被測定電流Ｉが当該閾電流より大きいことを示すハイレベルの制御信号Ｓ３を出力する。他方、第２のローパスフィルタ１２を通過する前の第２の磁気センサ２の出力が第２の閾値Ｖｒｅｆ２より小さい場合、比較器３Ａは、被測定電流Ｉが当該閾電流より小さいことを示すローレベルの制御信号Ｓ３を出力する。
　本実施形態に係る電流センサにおいても、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より大きくなったことが比較器３Ａにおいて直ちに検出され、第１のローパスフィルタ１１の出力が選択部４において直ちに選択される。従って、第１の実施形態と同様に、出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　また、第２の磁気センサ２は第１の磁気センサ１に比べて被測定電流Ｉに対する感度が高いことから、被測定電流Ｉの同一の電流値について比べた場合、比較器３Ａの第１の閾値Ｖｒｅｆ２は比較器３の第１の閾値Ｖｒｅｆ１に比べて大きな値となる。そのため、図５に示す電流センサでは、比較器３Ａにおいて第２の磁気センサ２の出力と第２の閾値Ｖｒｅｆ２との比較を精度良く行うことができる。また、比較器３Ａの比較動作の精度が高いことから、第２の磁気センサ２の磁気飽和を生じない条件における被測定電流Ｉの最大値を、比較器３に比べて高い値に設定することが可能である。これにより、図５に示す電流センサでは、第２の磁気センサ２の測定レンジを広げることができる。
＜第３の実施形態＞
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
　上述した第１，第２の実施形態に係る電流センサでは、２つの磁気センサにおける一方の出力と閾値とを比較した結果に基づいて選択部４が制御されるが、本実施形態に係る電流センサでは、２つの磁気センサにおける両方の出力と閾値とをそれぞれ比較した結果に基づいて選択部４が制御される。
　図６は、第３の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。図６に示す電流センサは、図１に示す電流センサにおける比較器３を比較器３Ｂに置き換えたものであり、他の構成は図１に示す電流センサと同じである。
　比較器３Ｂは、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とを比較する第１の比較器３１と、第２のローパスフィルタ１２を通過する前の第２の磁気センサ２の出力と第２の閾値Ｖｒｅｆ２とを比較する第２の比較器３２と、第１の比較器３１の出力及び第２の比較器３２の出力が入力される第１の論理ゲート３４とを有する。第１の比較器３１と第１の閾値Ｖｒｅｆ１は、図１における比較器３と第１の閾値Ｖｒｅｆ１に相当する。また、第２の比較器３２と第２の閾値Ｖｒｅｆ２は、図５における比較器３Ａと第２の閾値Ｖｒｅｆ２に相当する。第１の論理ゲート３４は、論理和演算を行う回路であり、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の何れか一方の出力がハイレベルの場合にハイレベルの制御信号Ｓ３を出力し、第１の比較器３１及び第１の比較器３１の出力が共にローレベルの場合はローレベルの制御信号Ｓ３を出力する。
　本実施形態に係る電流センサによれば、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より大きくなったことが第１の比較器３１において直ちに検出され、また、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より大きくなったことが第２の比較器３２において直ちに検出される。これにより、第１の論理ゲート３４からハイレベルの制御信号Ｓ３が出力され、第１のローパスフィルタ１１の出力が選択部４において直ちに選択される。従って、上述した各実施形態と同様に、出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　また、本実施形態に係る電流センサによれば、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の何れか一方において被測定電流Ｉが閾電流（第２の磁気センサ２において磁気飽和が生じない条件における被測定電流Ｉの最大値）より大きいとの比較結果が得られた場合、選択部４において第１の磁気センサ１の出力が選択される。そのため、第１の比較器３１及び第２の比較器３２のそれぞれにおいて閾値とセンサ出力との比較精度にばらつきが存在する場合でも、磁気飽和による歪みが生じた第２の磁気センサ２の出力が選択部４において選択されることをより確実に防止できる。
　なお、図６の例に示す電流センサでは、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の出力に対して論理和演算が行われているが、本実施形態の他の例では、論理和演算の代わりに他の論理演算を行ってもよい。図７はその一例を示す。図７に示す電流センサは、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の出力に対して論理積演算を行う第１の論理ゲート３５を設けたものである。図７に示す電流センサによれば、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の両方で被測定電流Ｉが閾電流（第２の磁気センサ２において磁気飽和が生じない条件における被測定電流Ｉの最大値）より大きいとの比較結果が得られた場合にのみ、選択部４において第１の磁気センサ１の出力が選択される。すなわち、被測定電流Ｉが最大値を超えたことがより確実となった場合に第１の磁気センサ１の出力が選択部４において選択される。そのため、図６に示す電流センサに比べて、第２の磁気センサ２による高感度の測定レンジを広くすることができる。
　また、本実施形態の更に他の例では、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の出力に対して論理演算を行う論理ゲートとして、否定論理和や否定論理積の論理演算を行う論理ゲートを設けてもよい（ただし、この場合、制御信号Ｓ３の論理レベルに対する選択部４の選択動作を図６，図７の例とは逆にする）。これにより、論理ゲートに含まれるトランジスタの数を少なくすることができる。
＜第４の実施形態＞
　次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
　上述した実施形態に係る電流センサでは、測定レンジが大電流側のときに被測定電流Ｉが小電流へ急激に減少すると、測定レンジは小電流側へ直ちに切り換わる。この場合、第２の磁気センサ２の磁気飽和による影響が第２のローパスフィルタ１２の出力に多く残っている状態で、その出力が選択部４において選択されてしまう。本実施形態に係る電流センサは、測定レンジが大電流から小電流へ急激に減少する場合、測定レンジの切り換えが上述した実施形態に比べて遅延するように構成される。
　図８は、第４の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。図８に示す電流センサは、図１に示す電流センサにおける比較器３を比較器３Ｃに置き換えたものであり、他の構成は図１に示す電流センサと同じである。
　比較器３Ｃは、第１のローパスフィルタ１１を通過する前の第１の磁気センサ１の出力と第１の閾値Ｖｒｅｆ１とを比較する第１の比較器３１と、第１のローパスフィルタ１１を通過した後の第１の磁気センサ１の出力と第３の閾値Ｖｒｅｆ３とを比較する第３の比較器３３と、第１の比較器３１及び第３の比較器３３の出力が入力される第２の論理ゲート３６とを有する。
　第１の比較器３１と第１の閾値Ｖｒｅｆ１は、図１における比較器３と第１の閾値Ｖｒｅｆ１に相当する。
　第３の比較器３３は、第１のローパスフィルタ１１を通過した後の第１の磁気センサ１の出力と第３の閾値Ｖｒｅｆ３との比較結果に応じて、第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流に比べて被測定電流Ｉが大きいか否かを示す信号を出力する。具体的には、第３の比較器３３は、第１のローパスフィルタ１１を通過した後の第１の磁気センサ１の出力が第３の閾値Ｖｒｅｆ３より大きい場合、第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流に比べて被測定電流Ｉが大きいことを示すハイレベルの信号を出力し、当該第１の磁気センサ１の出力が第３の閾値Ｖｒｅｆ３より小さい場合は、当該第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流に比べて被測定電流Ｉが小さいことを示すローレベルの信号を出力する。第３の比較器３３は、上述した比較器３（図１）と同様に、一般的なコンパレータや、負帰還をかけない１つのオペアンプ、ヒステリシスコンパレータなどを用いて構成される。また、第３の比較器３３は、アナログ回路でもデジタル回路でも実現可能である。
　第３の閾値Ｖｒｅｆ３は、第２の磁気センサ２の出力が磁気飽和によって歪みを生じる磁場よりも小さい磁場を示す値に設定される。例えば第３の閾値Ｖｒｅｆ３は、第１の閾値Ｖｒｅｆ１と同じでもよい。
　第２の論理ゲート３６は、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より大きいことを示す信号（ハイレベル）を第１の比較器３１から入力するか、又は、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より大きいことを示す信号（ハイレベル）を第３の比較器３３から入力した場合、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力を通過させる制御信号Ｓ３（ハイレベル）を出力する。他方、第２の論理ゲート３６は、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流より小さいことを示す信号（ローレベル）を第１の比較器３１から入力し、かつ、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より小さいことを示す信号（ローレベル）を第３の比較器３３から入力した場合、選択部４において第２のローパスフィルタ１２の出力を通過させる制御信号Ｓ３（ローレベル）を出力する。第２の論理ゲート３６は、例えば図８において示すように、論理和演算を行う回路によって構成される。
　本実施形態に係る電流センサにおいて、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より大きくなったことが第１の比較器３１において直ちに検出される。これにより、第１の比較器３１の出力信号がハイレベルになると、第２の論理ゲート３６の出力信号（制御信号Ｓ３）が直ちにハイレベルとなり、第１のローパスフィルタ１１の出力が選択部４において選択される。従って、第１の実施形態と同様に、出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　また、本実施形態に係る電流センサによれば、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少した場合、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より小さくなったことが第１の比較器３１において直ちに検出され、第１の比較器３１の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。ところが、第３の比較器３３には、第１のローパスフィルタ１１によって遅延した第１の磁気センサ１の出力信号が入力されるため、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少しても、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より小さくなったことは、第３の比較器３３において直ちに検出されない。すなわち、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少した後も、第３の比較器３３の出力信号はしばらくの間ハイレベルとなり、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力が選択され続ける。第３の比較器３３の出力信号がこの遅延時間を経てローレベルになると、選択部４において第２のローパスフィルタ１２の出力が選択され、測定レンジが大電流側から小電流側に切り換わる。この遅延時間の間に、第２の磁気センサ２の磁気飽和によって第２のローパスフィルタ１２の出力に残存する誤差は減少するため、測定レンジが小電流側に切り換わったときの出力信号Ｓｏｕｔの測定誤差は、上述した各実施形態に比べて小さくなる。従って、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少する場合において、第２の磁気センサ２の磁気飽和の影響による出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を効果的に抑えることができる。
＜第５の実施形態＞
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
　図９は、第５の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。図９に示す電流センサは、図５に示す電流センサにおける比較器３Ａを比較器３Ｄに置き換えたものであり、他の構成は図５に示す電流センサと同じである。
　比較器３Ｄは、第２のローパスフィルタ１２を通過する前の第２の磁気センサ２の出力と第２の閾値Ｖｒｅｆ２とを比較する第２の比較器３２と、第１のローパスフィルタ１１を通過した後の第１の磁気センサ１の出力と第３の閾値Ｖｒｅｆ３とを比較する第３の比較器３３と、第２の比較器３２及び第３の比較器３３の出力が入力される第２の論理ゲート３６とを有する。
　第２の比較器３２と第２の閾値Ｖｒｅｆ２は、図５における比較器３Ａと第２の閾値Ｖｒｅｆ２に相当する。
　また、第３の比較器３３と第３の閾値Ｖｒｅｆ３は、第４の実施形態に係る電流センサ（図８）における同一符号の構成要素と同じである。
　第２の論理ゲート３６は、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より大きいことを示す信号（ハイレベル）を第２の比較器３２から入力するか、又は、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より大きいことを示す信号（ハイレベル）を第３の比較器３３から入力した場合、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力を通過させる制御信号Ｓ３（ハイレベル）を出力する。他方、第２の論理ゲート３６は、被測定電流Ｉのレベルが第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より小さいことを示す信号（ローレベル）を第２の比較器３２から入力し、かつ、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より小さいことを示す信号（ローレベル）を第３の比較器３３から入力した場合、選択部４において第２のローパスフィルタ１２の出力を通過させる制御信号Ｓ３（ローレベル）を出力する。図９の例において、第２の論理ゲート３６は論理和演算回路により構成される。
　上述した構成を有する本実施形態に係る電流センサにおいても、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合には、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力が直ちに選択されるため、図５に示す電流センサと同様に、第２の磁気センサ２の磁気飽和の影響による出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　また、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少した場合には、第１のローパスフィルタ１１の遅延により、第３の比較器３３の出力がハイレベルからローレベルへ遅れて変化し、選択部４において第２のローパスフィルタ１２の出力が遅れて選択されるため、図８に示す電流センサと同様に、第２の磁気センサ２の磁気飽和の影響による出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
＜第６の実施形態＞
　次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
　図１０は、第６の実施形態に係る電流センサの構成の一例を示す図である。図１０に示す電流センサは、図６に示す電流センサにおける比較器３Ｂを比較器３Ｅに置き換えたものであり、他の構成は図６に示す電流センサと同じである。
　比較器３Ｅは、比較器３Ｂ（図６）と同様の構成を有するとともに、第３の比較器３３と第２の論理ゲート３６を有する。
　第３の比較器３３と第３の閾値Ｖｒｅｆ３は、第４，第５の実施形態に係る電流センサ（図８，図９）における同一符号の構成要素と同じである。
　第２の論理ゲート３６は、第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流又は第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流に比べて被測定電流Ｉのレベルが大きいことを示す信号（ハイレベル）を第１の論理ゲート３４から入力するか、又は、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より大きいことを示す信号（ハイレベル）を第３の比較器３３から入力した場合、選択部４において第１のローパスフィルタ１１の出力を通過させる制御信号Ｓ３（ハイレベル）を出力する。他方、第２の論理ゲート３６は、第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流及び第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流に比べて被測定電流Ｉのレベルが小さいことを示す信号（ローレベル）を第１の論理ゲート３４から入力し、かつ、被測定電流Ｉのレベルが第３の閾値Ｖｒｅｆ３に対応する閾電流より小さいことを示す信号（ローレベル）を第３の比較器３３から入力した場合、選択部４において第２のローパスフィルタ１２の出力を通過させる制御信号Ｓ３（ローレベル）を出力する。図１０の例において、第２の論理ゲート３６は論理和演算回路により構成される。
　図１０に示す電流センサによれば、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大した場合、被測定電流Ｉのレベルが第１の閾値Ｖｒｅｆ１に対応する閾電流又は第２の閾値Ｖｒｅｆ２に対応する閾電流より大きくなったことが第２の比較器３２において直ちに検出される。これにより、第１の論理ゲート３４からハイレベルの信号が出力され、第２の論理ゲート３６からハイレベルの制御信号Ｓ３が出力されるので、第１のローパスフィルタ１１の出力が選択部４において直ちに選択される。従って、図６に示す電流センサと同様に、第２の磁気センサ２の磁気飽和の影響による出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　また、図１０に示す電流センサによれば、被測定電流Ｉが大電流から小電流へ急激に減少した場合には、第１のローパスフィルタ１１の遅延により、第３の比較器３３の出力がハイレベルからローレベルへ遅れて変化し、選択部４において第２のローパスフィルタ１２の出力が遅れて選択されるため、図８，図９に示す電流センサと同様に、第２の磁気センサ２の磁気飽和の影響による出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　なお、図１０に示す電流センサの比較器３Ｅにおいて、第１の論理ゲート３４は論理和演算を行っているが、本実施形態の他の例では、論理和演算の代わりに他の論理演算を行ってもよい。図１１はその一例を示す。図１１に示す電流センサは、図７に示す電流センサと同様に、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の出力に対して論理積演算を行う第１の論理ゲート３５を設けたものである。このような構成によれば、被測定電流Ｉが小電流から大電流へ急激に増大する場合には、図７に示す電流センサと同様に、出力信号Ｓｏｕｔの測定精度の低下を抑えることができる。
　本実施形態の更に他の例では、第１の比較器３１及び第２の比較器３２の出力に対して論理演算を行う論理ゲートとして、否定論理和や否定論理積の論理演算を行う論理ゲートを設けてもよい。
　本発明は上述した実施形態には限定されない。
　すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
　例えば、電流路９、第１の磁気センサ１、第２の磁気センサ２、第１のローパスフィルタ１１及び第２のローパスフィルタ１２をモジュール化し、比較器３と選択部４を後段の回路と一体化しても良い。
　本発明は、車載用の電流センサ等に適用可能である。
１…第１の磁気センサ、２…第２の磁気センサ、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ…比較器、３１…第１の比較器、３２…第２の比較器、３３…第３の比較器、３４，３５…第１の論理ゲート、３６…第２の論理ゲート３６、４…選択部、１１…第１のローパスフィルタ、１２…第２のローパスフィルタ、９…電流路。
 

Claims (15)

  1. 　被測定電流に応じて生じる磁場を測定する第１の磁気センサと、
    　前記被測定電流に応じて生じる磁場を前記第１の磁気センサより高感度に測定し、当該磁場の測定が可能な前記被測定電流の最大値が前記第１の磁気センサよりも小さい第２の磁気センサと、
    　前記第１の磁気センサの出力が通過する第１のローパスフィルタと、
    　前記第２の磁気センサの出力が通過する第２のローパスフィルタと、
    　入力される制御信号に応じて、前記第１のローパスフィルタの出力及び前記第２のローパスフィルタの出力のうち何れか一方の出力を通過させる選択部と、
    　前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力、又は、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と閾値とを比較し、当該比較の結果に応じて、前記被測定電流のレベルが前記閾値に対応する閾電流より大きい場合には、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力し、前記被測定電流のレベルが前記閾電流より小さい場合には、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力する比較器と
    　を有することを特徴とする電流センサ。
  2. 　前記比較器は、前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と前記閾値とを比較する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  3. 　前記比較器は、前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と前記閾値とを比較する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  4. 　前記比較器は、負帰還をかけない１つのオペアンプからなる
    　ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電流センサ。
  5. 　前記閾値は、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値である
    　ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の電流センサ。
  6. 　前記比較器は、
    　　前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、
    　　前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器と、
    　　前記第１の比較器の出力及び前記第２の比較器の出力が入力される第１の論理ゲートと
    　を含み、
    　前記第１の論理ゲートは、論理和ゲート又は論理積ゲートのどちらかである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  7. 　前記第１の閾値と、前記第２の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値である
    　ことを特徴とする請求項６に記載の電流センサ。
  8. 　前記比較器は、
    　　前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、
    　　前記第１のローパスフィルタを通過した後の前記第１の磁気センサの出力と第３の閾値とを比較する第３の比較器と、
    　　前記第１の比較器の出力及び前記第３の比較器の出力が入力される第２の論理ゲートと
    　を含み、
    　前記第２の論理ゲートは、
    　　前記被測定電流のレベルが前記第１の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第１の比較器から入力するか、又は、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力し、
    　　前記被測定電流のレベルが前記第１の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第１の比較器から入力し、かつ、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  9. 　前記第１の閾値と、前記第３の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値である
    　ことを特徴とする請求項８に記載の電流センサ。
  10. 　前記比較器は、
    　　前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器と、
    　　前記第１のローパスフィルタを通過した後の前記第１の磁気センサの出力と第３の閾値とを比較する第３の比較器と、
    　　前記第２の比較器の出力及び前記第３の比較器の出力が入力される第２の論理ゲートと
    　を含み、
    　前記第２の論理ゲートは、
    　　前記被測定電流のレベルが前記第２の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第２の比較器から入力するか、又は、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力し、
    　　前記被測定電流のレベルが前記第２の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第２の比較器から入力し、かつ、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  11. 　前記第２の閾値と、前記第３の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値である
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の電流センサ。
  12. 　前記比較器は、
    　　前記第１のローパスフィルタを通過する前の前記第１の磁気センサの出力と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、
    　　前記第２のローパスフィルタを通過する前の前記第２の磁気センサの出力と第２の閾値とを比較する第２の比較器と、
    　　前記第１のローパスフィルタを通過した後の前記第１の磁気センサの出力と第３の閾値とを比較する第３の比較器と、
    　　前記第１の比較器の出力及び前記第２の比較器の出力が入力される第１の論理ゲートと、
    　　前記第１の論理ゲートの出力及び前記第３の比較器の出力が入力される第２の論理ゲートと
    　を含み、
    　前記第１の論理ゲートは、論理和ゲート又は論理積ゲートのどちらかであり、
    　前記第２の論理ゲートは、
    　　前記第１の閾値に対応する閾電流、及び／又は、前記第２の閾値に対応する閾電流より前記被測定電流のレベルが大きいことを示す信号を前記第１の論理ゲートから入力するか、又は、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より大きいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第１のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力し、
    　　前記第１の閾値に対応する閾電流、及び／又は、前記第２の閾値に対応する閾電流より前記被測定電流のレベルが小さいことを示す信号を前記第１の論理ゲートから入力し、かつ、前記被測定電流のレベルが前記第３の閾値に対応する閾電流より小さいことを示す信号を前記第３の比較器から入力した場合、前記選択部において前記第２のローパスフィルタの出力を通過させる前記制御信号を出力する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
  13. 　　前記第１の閾値と、前記第２の閾値と、前記第３の閾値とは、前記第２の磁気センサの出力が歪む磁場よりも小さい磁場を示す値である
    　ことを特徴とする請求項１２に記載の電流センサ。
  14. 　前記被測定電流が流れる電流路から前記第１の磁気センサ迄の距離より、前記電流路から前記第２の磁気センサ迄の距離が短い
    　ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の電流センサ。
  15. 　前記第１の磁気センサの感度より、前記第２の磁気センサの感度が高い
    　ことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の電流センサ。
     
PCT/JP2015/072034 2014-08-05 2015-08-04 電流センサ WO2016021575A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016540236A JP6192251B2 (ja) 2014-08-05 2015-08-04 電流センサ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014159848 2014-08-05
JP2014-159848 2014-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016021575A1 true WO2016021575A1 (ja) 2016-02-11

Family

ID=55263838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/072034 WO2016021575A1 (ja) 2014-08-05 2015-08-04 電流センサ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6192251B2 (ja)
WO (1) WO2016021575A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165131A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Littelfuse, Inc. Multiple current sensor system
JP7434287B2 (ja) 2018-08-20 2024-02-20 アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー 複数の感度範囲を有する電流センサ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6339890B2 (ja) * 2014-08-05 2018-06-06 アルプス電気株式会社 電流センサ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002350470A (ja) * 2001-05-23 2002-12-04 Yazaki Corp 電流センサ及び電流計測装置
WO2012070337A1 (ja) * 2010-11-26 2012-05-31 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP2012150025A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Hioki Ee Corp 測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002350470A (ja) * 2001-05-23 2002-12-04 Yazaki Corp 電流センサ及び電流計測装置
WO2012070337A1 (ja) * 2010-11-26 2012-05-31 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
JP2012150025A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Hioki Ee Corp 測定装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165131A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Littelfuse, Inc. Multiple current sensor system
CN109075557A (zh) * 2016-03-24 2018-12-21 力特有限公司 多电流传感器系统
EP3433913A4 (en) * 2016-03-24 2019-11-20 Littelfuse, Inc. SENSOR SYSTEM WITH MULTIPLE STREAMS
JP7434287B2 (ja) 2018-08-20 2024-02-20 アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー 複数の感度範囲を有する電流センサ

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016021575A1 (ja) 2017-04-27
JP6192251B2 (ja) 2017-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6190537B2 (ja) 電流センサ
US8030918B2 (en) Magnetic field sensor with automatic sensitivity adjustment
EP3423790B1 (en) Magnetic field sensor with improved response immunity
JP6218159B2 (ja) 電流センサ
JP2019533869A (ja) 診断用フォルト通信
US20180335486A1 (en) Magnetoresistance element with increased operational range
JP5668224B2 (ja) 電流センサ
JP4936030B2 (ja) 磁気センサ
WO2016021575A1 (ja) 電流センサ
US11674791B2 (en) Vector length variance check for functional safety of angle sensors
US8183856B2 (en) System including signal offset estimation
JP6339890B2 (ja) 電流センサ
EP2860541A1 (en) Magnetic sensor
US10180444B2 (en) Slow speed signal detection for ABS sensors with adaptive time watchdog concept for 0Hz capability
US20150369635A1 (en) Rotary speed sensor
JP5531216B2 (ja) 電流センサ
Xie et al. Giant magnetoresistive based galvanically isolated voltage measurement
US11656252B2 (en) Method for measuring current and measurement apparatus
JP7415867B2 (ja) 磁気平衡式電流センサ
JP2005049184A (ja) 電流センサおよび過電流判定装置
JP6339388B2 (ja) センサ閾値決定回路
JP2007228000A (ja) 磁気式スイッチ
JP2010190571A (ja) 磁気検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15829041

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016540236

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15829041

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1