JP2019158631A - 電流センサの補正方法及び電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】線形補正及び干渉補正を精度よく行うことが可能な電流センサの補正方法及び電流センサを提供する。【解決手段】三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバ２と、３本のバスバ２を厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板４１及び第２シールド板４２と、各バスバ２と第１シールド板４１との間にそれぞれ配置され、対応するバスバ２を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子３と、を備えた電流センサ１の補正方法であって、３本のバスバ２に三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、３つの磁気検出素子３の出力電圧を測定し、当該測定結果を基に線形補正係数及び干渉補正係数を導出し、導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用いて、出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、磁気検出素子を用いた電流センサの補正方法及び電流センサに関する。

従来、電流センサとして、測定対象となる電流により発生する磁界の強度を検出する磁気検出素子を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。磁気検出素子により磁界の強度を検出することで、その磁界の強度を基に、電流を演算により求めることが可能である。

ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子等の磁気検出素子では、バスバを流れる電流（バスバ電流という）に対する磁気検出素子の出力電圧の関係が線形とならず、特にバスバ電流が大きい領域においてはその傾向が顕著となる。そのため、バスバ電流に対して線形となるように、磁気検出素子の出力電圧を補正する線形補正が行われている。

特開２０１５−７８８７２号公報

上述の線形補正は、通常、単相通電時の測定結果を基に行われる。しかし、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバを、厚さ方向に一括して挟み込むようにシールド板を設けた電流センサにおいては、単相通電時と、実際に使用される三相通電時において、シールド板での磁界の状態が大きく異なるため、補正が適正になされない場合があった。

特許文献１では、周囲の電流の影響を考慮して電流検出値を補正する干渉補正について記載されているが、干渉補正と線形補正の両方を行う点について記載されていない。そのため、干渉補正と線形補正の両方を精度よく行うことが可能な電流センサの補正方法が望まれる。

そこで、本発明は、線形補正及び干渉補正を精度よく行うことが可能な電流センサの補正方法及び電流センサを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバと、前記３本のバスバを、前記板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板及び第２シールド板と、前記各バスバと前記第１シールド板との間にそれぞれ配置され、対応する前記バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子と、を備えた電流センサの補正方法であって、前記３本のバスバに三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、前記３つの磁気検出素子の出力電圧を測定し、当該測定結果を基に線形補正係数及び干渉補正係数を導出し、導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用いて、前記出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う、電流センサの補正方法を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバと、前記３本のバスバを、前記板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板及び第２シールド板と、前記各バスバと前記第１シールド板との間にそれぞれ配置され、対応する前記バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子と、前記３つの磁気検出素子の出力電圧を補正する補正部と、を備え、前記補正部は、前記３本のバスバに三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、前記３つの磁気検出素子の出力電圧を測定した結果を基に導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用い、前記出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う、電流センサを提供する。

本発明によれば、線形補正及び干渉補正を精度よく行うことが可能な電流センサの補正方法及び電流センサを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る電流センサを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は三相交流の各相の電流の時間変化を示すグラフ図、（ｂ）はＶ相の電流のみを流した場合のシールド板内の磁束密度を模式的に示す図、（ｃ）は三相全ての電流を流した場合のシールド板内の磁束密度を模式的に示す図である。 図３は、本実施の形態に係る電流センサの補正方法における補正係数の導出手順を示すフロー図である。 Ｖ相の電流と、Ｖ相のＧＭＲ出力電圧との関係の一例を示すグラフ図である。 （ａ）は図４の電流センサにおいて、Ｖ相の電流と、Ｖ相の線形補正後の出力電圧との関係の一例を示すグラフ図であり、（ｂ）は、Ｖ相の電流と、Ｖ相の補正後の出力電圧との関係の一例を示すグラフ図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

（電流センサの全体構成）
図１は、本実施の形態に係る電流センサを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、電流センサ１は、板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバ２と、３本のバスバ２を、板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板４１及び第２シールド板４２と、各バスバ２と第１シールド板４１との間にそれぞれ配置され、対応するバスバ２を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子３と、を備えている。

バスバ２は、銅やアルミニウム等の電気良導体からなる板状の導体であり、電流を流す電流路となるものである。バスバ２は、例えば電気自動車やハイブリッド車におけるモータとインバータ間の電源ラインとして用いられるものである。本実施の形態では、三相交流のＵ相、Ｖ相、及びＷ相に対応した３本のバスバ２ａ〜２ｃを用いる場合を説明する。バスバ２ａにはＵ相、バスバ２ｂにはＶ相、バスバ２ｃにはＷ相の電流が流れている。

各バスバ２ａ〜２ｃの幅方向の中央部には、各バスバ２ａ〜２ｃを厚さ方向に貫通する貫通孔５がそれぞれ形成されている。ここでは、矩形状の貫通孔５を形成する場合を示しているが、貫通孔５の形状は特に限定されない。貫通孔５を形成することで、貫通孔５の両側に電流路６が形成されることになる。貫通孔５内では、両電流路６で発生した磁界が互いに打ち消し合うので、貫通孔５内や貫通孔５の近傍における磁界の強度を小さくすることができる。その結果、大電流を検出する用途においても、磁気検出素子３で検出される磁界の強度を小さくして高感度の磁気検出素子３を使用することが可能になり、電流検出精度の向上に寄与する。なお、貫通孔５は必須ではなく、省略可能である。

以下、図１（ａ）における上下方向を厚さ方向、左奥から右手前方向を長さ方向、左手前から右奥方向を幅方向と呼称する。各バスバ２ａ〜２ｃは、幅方向に並ぶように等間隔に整列配置されており、互いに平行に配置されている。

磁気検出素子３は、検出軸Ｄに沿った方向の磁界の強度（磁束密度）に応じた電圧の出力信号を出力するように構成されている。磁気検出素子３としては、例えば、ホール素子やＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）素子、ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）素子等を用いることができる。本実施の形態では、磁気検出素子３として、高い感度を有するＧＭＲ素子を用いた。

電流センサ１では、各バスバ２ａ〜２ｃに対応するように合計３つの磁気検出素子３ａ〜３ｃが設けられている。各磁気検出素子３ａ〜３ｃは、厚さ方向から見た平面視で貫通孔５と重なる位置に配置される。これら各磁気検出素子３ａ〜３ｃは、図示しない基板に実装されており、基板を第１シールド板４１とバスバ２との間に挿入することで、所定の位置に配置されている。ここでは、磁気検出素子３ａ〜３ｃの一部が貫通孔５内に配置されているが、磁気検出素子３ａ〜３ｃはその全体が貫通孔５外に配置されていてもよい。磁気検出素子３ａ〜３ｃは、バスバ２ａ〜２ｃに最大の電流が流れた際に磁気検出素子３ａ〜３ｃで検出される磁界強度が、磁気検出素子３ａ〜３ｃで検出可能な最大の磁界強度と略等しくなる位置に配置されるとよい。

本実施の形態では、各磁気検出素子３ａ〜３ｃは、その感磁位置（磁界の強度の検出位置）がバスバ２の厚さ方向における中心位置Ｏよりも第１シールド板４１側にずれるように配置されている。つまり、各磁気検出素子３ａ〜３ｃは、第２シールド板４２よりも第１シールド板４１に近付くように配置されている。

第１シールド板４１及び第２シールド板４２は、外部からの磁界が磁気検出素子３の検出結果に影響を及ぼさないように、外部からの磁界を遮蔽するためのものである。第１シールド板４１及び第２シールド板４２は、幅方向に対向する２つの辺と、長さ方向に対向する２つの辺とを有する矩形の板状に形成されている。

第１シールド板４１及び第２シールド板４２は、バスバ２を厚さ方向から挟み込むようにバスバ２と離間して配置されている。また、第１シールド板４１及び第２シールド板４２は、その表面がバスバ２の表面に対して平行となるように（第１シールド板４１及び第２シールド板４２の厚さ方向とバスバ２の厚さ方向とが一致するように）配置されている。

この電流センサ１では、第１シールド板４１及び第２シールド板４２のバスバ２からの距離（厚さ方向に沿った距離）ａ，ｂが等しくなっている。つまり、電流センサ１では、第１シールド板４１と第２シールド板４２間の中間位置（第１シールド板４１及び第２シールド板４２との距離が等しくなる位置）と、バスバ２の厚さ方向における中心位置Ｏとが一致している。

図示していないが、両シールド板４１，４２の間には、モールド樹脂が充填され、両シールド板４１，４２と磁気検出素子３とバスバ２とが、モールド樹脂により一体に構成されている。モールド樹脂は、磁気検出素子３、バスバ２、および両シールド板４１，４２の位置関係を一定に保ち振動等による検出誤差を抑制する役割と、シールド板４１，４２間に異物が侵入することによる検出誤差を抑制する役割とを兼ねている。

また、電流センサ１は、３つの磁気検出素子の出力電圧を補正する補正部７と、補正部による補正後の出力電圧を基に、バスバ２に流れている電流を演算するバスバ電流演算部８と、を備えている。補正部７及びバスバ電流演算部８は、ＣＰＵ等の演算素子、メモリ、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせて実現される。補正部７及びバスバ電流演算部８は、例えば、磁気検出素子３を実装する基板に搭載されていてもよいし、専用の演算ユニット、あるいはパーソナルコンピュータ等の演算装置等に搭載されていてもよい。補正部７及びバスバ電流演算部８の詳細については後述する。

（他相の電流の影響）
ここで、他相の電流の影響について説明する。三相交流の各相の電流の時間変化は、図２（ａ）のようになる。ここで、Ｕ相の電流：Ｖ相の電流：Ｗ相の電流＝１：−２：１となる条件（図２（ａ）に白抜き矢印で示す条件）におけるシールド板４１，４２の磁界の状態を検討する。

図２（ｂ）に示すように、三相全てのバスバ２に電流が流れる上記の条件（図２（ａ）に白抜き矢印で示す条件）においては、Ｕ相とＷ相にはＶ相と逆方向の電流が流れることになる。図２（ｂ）においては、Ｕ相とＷ相には紙面方向奥から手前へと電流が流れ、Ｖ相には紙面方向手前から奥へと電流が流れる。そのため、Ｕ相とＷ相を流れる電流により生じる磁界の方向は、Ｖ相を流れる電流により生じる磁界の方向と反対方向になる。よって、シールド板４１，４２中でＵ相とＷ相を流れる電流により生じる磁界と、Ｖ相を流れる電流により生じる磁界とが打ち消し合い、シールド板４１，４２中の磁束密度が小さくなり、両シールド板４１，４２の透磁率も低下し難くなる。そのため、バスバに大電流を通電した場合もＶ相のバスバ２ｂに流した電流と、この電流により生じる磁界を検出して磁気検出素子３が出力する出力電圧の比例関係が保たれることになる。

これに対して、図２（ｃ）に示すように、Ｕ相とＷ相には電流が流れておらず、Ｖ相には紙面方向手前から奥へと電流が流れる場合を考える。幅方向中央に配置されたＶ相のバスバ２ｂにのみ電流を流す場合、シールド板４１，４２は、Ｖ相のバスバ２ｂを流れる電流により生じる磁界の影響のみを受ける。この生じた磁界の影響が大きい場合、両シールド板４１，４２中の磁束密度が飽和に近づき両シールド板４１，４２の透磁率が低下する。そうすると、両シールド板４１，４２がバスバ２ｂから生じた磁界を集磁する効果も低下し、シールド板４１，４２に磁界が集まらない。そのため、第１シールド板４１と第２シールド板４２とに囲まれた領域内、すなわち磁気検出素子３周辺に、集磁効果が低下した分も加算されて磁界が流れるようになる。その結果、バスバ２ｂに流した電流と、この電流により生じる磁界を検出して磁気検出素子３が出力する出力電圧の比例関係が、大電流領域において崩れてしまう（傾き（比例係数）が変わる）。なお、図２（ｂ），（ｃ）では、シールド板４１，４２中の磁界の向きを白抜き矢印の向きで表しており、当該白抜き矢印の大きさで磁界の大きさを模式的に表している。

つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１相のみの電流を流した場合と、三相全てのバスバ２に電流が流れる実際の使用時（三相通電時）とでは、バスバ２に同じ電流を流した場合でも、このバスバ２に対応する磁気検出素子３周辺における磁界強度が違っており、特に最大計測電流に近づくにつれて検出精度が低下してしまう。そこで、本実施の形態では、三相全てのバスバ２に電流が流れている状態で測定を行い、その測定結果を基に補正係数の導出を行う。以下、本実施の形態に係る電流センサの補正方法について、詳細に説明する。

（電流センサの補正方法）
図３は、本実施の形態に係る電流センサの補正方法における補正係数の導出手順を示すフロー図である。本実施の形態では、最終的に、下式（１）
Ｖ_ｏｕｔ＝Ｍ×Ｉ＋Ｎ ・・・（１）
の関係が成り立つように、各磁気検出素子３の出力電圧の補正を行う。式（１）において、Ｍはゲイン設定値、Ｎはオフセット出力電圧設定値である。これらＭ，Ｎの値は、予め適宜設定しておく。

図３に示すように、まず、ステップＳ１において、各バスバ２ａ〜２ｃに電流を流し（三相通電）、各磁気検出素子３ａ〜３ｃの出力電圧（ＧＭＲ出力電圧という）を測定する。Ｕ相の電流をＩ_ｕ、Ｖ相の電流をＩ_ｖ、Ｗ相の電流をＩ_ｗとする。また、Ｕ相の磁気検出素子３ａのＧＭＲ出力電圧をＶ_ｍ＿ｕ、Ｖ相の磁気検出素子３ｂのＧＭＲ出力電圧をＶ_ｍ＿ｖ、Ｗ相の磁気検出素子３ｃのＧＭＲ出力電圧をＶ_ｍ＿ｗとする。

本実施の形態では、以下の４つの条件でステップＳ１の測定を行う。
第１条件 Ｉ_ｕ：Ｉ_ｖ：Ｉ_ｗ＝２：−１：−１
第２条件 Ｉ_ｕ：Ｉ_ｖ：Ｉ_ｗ＝−１：１：−１
第３条件 Ｉ_ｕ：Ｉ_ｖ：Ｉ_ｗ＝−１：−１：２
第４条件 Ｉ_ｕ：Ｉ_ｖ：Ｉ_ｗ＝−１：２：−１
この４つの条件のうち、第１、第３及び第４条件は、三相交流時の電流比である。第１条件は、Ｉ_ｕが最大となる三相交流時の電流比、第３条件は、Ｉ_ｗが最大となる三相交流時の電流比、第４条件は、Ｉ_ｖが最大となる三相交流時の電流比である。第２条件は、三相交流時に含まれない電流比の条件である。このように、本実施の形態では、３本のバスバ２ａ〜２ｃに三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、３つの磁気検出素子３ａ〜３ｂの出力電圧を測定する。

三相交流時に含まれない電流比の条件を含めるのは、後述する干渉補正係数の導出時に、三相交流時の電流比の３条件（第１、第３及び第４条件）のみで演算を行った場合、各条件が相互に独立の関係ではなくなり、干渉補正係数を導出できなくなるためである。干渉補正係数の導出手順については、後に説明する。

その後、ステップＳ２〜Ｓ５にて、線形補正係数の導出を行う。ステップＳ２では、ステップＳ１の測定結果を任意のフィッティング式に適用し、当該フィッティング式に設定された諸係数（フィッティング係数という）を求める。ここでは、磁気検出素子３としてＧＭＲ素子を用いていることから、Ｕ相については［数１］に示す式（２），（３）のフィッティング式を用いた。この式（２）、（３）において、Ｖ_ｏｆｆ、Ｖ_ｓａｔ、Ｂ_ｂｉａｓ／ｋ、φ、θ、ｂ_ｕ１、及びｂ_ｕ２は、フィッティング係数であり、これらのフィッティング係数を、最小二乗法等を用いて算出する。

Ｖ相については、［数２］に示す式（４），（５）のフィッティング式を用いた。なお、ｂ_ｖ１、及びｂ_ｖ２は、フィッティング係数である。

同様に、Ｗ相については、［数３］に示す式（６），（７）のフィッティング式を用いた。なお、ｂ_ｗ１、及びｂ_ｗ２は、フィッティング係数である。

その後、ステップＳ３にて、式（２）のフィッティング式に各フィッティング式を代入すると共に、ステップＳ１で測定したＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｕを代入し、Ｉ_{ｄｅｔ＿ｕ}を求める。この求めたＩ_{ｄｅｔ＿ｕ}を、仮想的な出力電圧Ｖ_Ｌ＿ｕとする（変数の置き換えを行う）。同様に、式（４），（６）のフィッティング式に各フィッティング式を代入すると共に、ステップＳ１で測定したＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｖ，Ｖ_ｍ＿ｗを代入し、Ｉ_{ｄｅｔ＿ｖ}，Ｉ_{ｄｅｔ＿ｗ}をそれぞれ求め、仮想的な出力Ｖ_Ｌ＿ｖ，Ｖ_Ｌ＿ｗとする。

その後、ステップＳ４にて、式（３）からＩ_{ｄｅｔ＿ｕ}を求めると共に、このＩ_{ｄｅｔ＿ｕ}と、ステップＳ３で求めた仮想的な出力Ｖ_Ｌ＿ｕとの関係を線形近似により求める。すなわち、式（２）から得た仮想的な出力Ｖ_Ｌ＿ｕと、式（３）から得たＩ_{ｄｅｔ＿ｕ}を基に、最小二乗法等により、下式（８）
Ｖ_Ｌ＿ｕ＝ｍ’_ｕ×Ｉ_{ｄｅｔ＿ｕ}＋ｎ’_ｕ ・・・（８）
における係数ｍ’_ｕ，ｎ’_ｕを求める。

また、式（４）から得た仮想的な出力Ｖ_Ｌ＿ｖと、式（５）から得たＩ_{ｄｅｔ＿ｖ}を基に、最小二乗法等により、下式（９）
Ｖ_Ｌ＿ｖ＝ｍ’_ｖ×Ｉ_{ｄｅｔ＿ｖ}＋ｎ’_ｖ ・・・（９）
における係数ｍ’_ｖ，ｎ’_ｖを求める。

同様に、式（６）から得た仮想的な出力Ｖ_Ｌ＿ｗと、式（７）から得たＩ_{ｄｅｔ＿ｗ}を基に、最小二乗法等により、下式（１０）
Ｖ_Ｌ＿ｗ＝ｍ’_ｗ×Ｉ_{ｄｅｔ＿ｗ}＋ｎ’_ｗ ・・・（１０）
における係数ｍ’_ｗ，ｎ’_ｗを求める。

その後、ステップＳ５にて、式（８）〜（１０）の関係を基に、線形補正係数の導出と線形補正後の出力電圧の演算を行う。具体的には、Ｕ相については、下式（１１），（１２）
ｍ_ｕ＝Ｍ／ｍ’_ｕ ・・・（１１）
ｎ_ｕ＝Ｍ×ｎ’_ｕ／ｍ’_ｕ ・・・（１２）
により、線形補正係数ｍ_ｕ，ｎ_ｕを導出する。ここで、Ｍは上記式（１）のゲイン設定値である。これら線形補正係数ｍ_ｕ，ｎ_ｕを用いて、下式（１３）
Ｖ_ＬＣ＿ｕ＝ｍ_ｕ×Ｖ_Ｌ＿ｕ＋ｎ_ｕ ・・・（１３）
により、線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｕを演算する。なお、この式（１３）に上記式（８），（１１），（１２）を代入すると、下式
Ｖ_ＬＣ＿ｕ＝Ｍ×Ｉ_{ｄｅｔ＿ｕ}
で表されることになる。

Ｖ相については、下式（１４），（１５）
ｍ_ｖ＝Ｍ／ｍ’_ｖ ・・・（１４）
ｎ_ｖ＝Ｍ×ｎ’_ｖ／ｍ’_ｖ ・・・（１５）
により、線形補正係数ｍ_ｖ，ｎ_ｖを導出する。また、下式（１６）
Ｖ_ＬＣ＿ｖ＝ｍ_ｖ×Ｖ_Ｌ＿ｖ＋ｎ_ｖ ・・・（１６）
により、線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｖを演算する。

同様に、Ｗ相については、下式（１７），（１８）
ｍ_ｗ＝Ｍ／ｍ’_ｗ ・・・（１７）
ｎ_ｗ＝Ｍ×ｎ’_ｗ／ｍ’_ｗ （１８）
により、線形補正係数ｍ_ｗ，ｎ_ｗを導出する。また、下式（１９）
Ｖ_ＬＣ＿ｗ＝ｍ_ｗ×Ｖ_Ｌ＿ｗ＋ｎ_ｗ ・・・（１９）
により、線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｗを演算する。

その後、ステップＳ６〜Ｓ９にて、ステップＳ５で得た線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｕ，Ｖ_ＬＣ＿ｖ，Ｖ_ＬＣ＿ｗを用い、干渉補正係数の導出を行う。ステップＳ６では、上記の式（３），（５），（７）を基に、［３］に示す式（２０）により、仮の干渉補正係数Ａ’ （ａ’_ｕｕ，・・・，ａ’_ｗｗ）を求める。

この仮の干渉補正係数Ａ’は、三相交流時以外の条件（第２条件）を含むため、誤差を含んでいる。そのため、本実施の形態では、以下のステップＳ７〜Ｓ９にて、干渉補正係数の調整を行っている。なお、線形補正時に、三相交流時に含まれない電流比となる条件（第２条件）を用いず、三相交流時の電流比となる条件（第１，第３，及び第４条件）のみの測定結果を用いることも考えられる。しかし、この場合、第１条件と第３条件から、自ずと第４条件が求められることから、互いに独立な３つの条件ではなくなる。そのため、三相交流時の電流比となる条件のみとした場合には、仮の干渉補正係数Ａ’には逆行列が存在しなくなり、干渉補正係数の演算が困難となる。本実施の形態のように、線形補正時に、三相交流時の電流比となる２条件（第１及び第３条件）、及び三相交流時に含まれない電流比となる１条件（第２条件）での測定結果を用いて、線形補正係数の導出を行うことで、干渉補正係数の演算が可能になる。

仮の干渉補正係数Ａ’を求めた後、ステップＳ７にて、仮の干渉補正係数Ａ’で干渉補正を行った場合の仮の干渉補正後の出力電圧を求める。具体的には、［数５］に示す式（２１）により、仮の干渉補正後の出力電圧Ｖ’_{ＩＣ＿ｕ１}，Ｖ’_{ＩＣ＿ｖ４}，Ｖ’_{ＩＣ＿ｗ３}を求める。なお、式（２１）では、各電圧（仮の干渉補正後の出力電圧、及び線形補正後の出力電圧）の変数の最後に、何番目の条件であるかを数字１桁で示している。例えば、Ｖ_{ＬＣ＿ｕ１}は、第１条件におけるＵ相の線形補正後の出力電圧であることを表しており、Ｖ’_{ＩＣ＿ｕ１}は、第１条件での演算結果（Ｖ_{ＬＣ＿ｕ１}、Ｖ_{ＬＣ＿ｖ１}、及びＶ_{ＬＣ＿ｗ１}）を用いて演算されるＵ相の仮の干渉補正後の出力電圧であることを表している。

このように、本実施の形態では、Ｕ相の仮の干渉補正後の出力電圧Ｖ’_ＩＣ＿ｕについては、Ｕ相の電流が最大となる第１条件での演算結果（Ｖ_{ＬＣ＿ｕ１}，Ｖ_{ＬＣ＿ｖ１}，Ｖ_{ＬＣ＿ｗ１}）を用いて演算する。Ｖ相の仮の干渉補正後の出力電圧Ｖ’_ＩＣ＿ｖについては、Ｖ相の電流が最大となる第４条件での演算結果（Ｖ_{ＬＣ＿ｕ４}，Ｖ_{ＬＣ＿ｖ４}，Ｖ_{ＬＣ＿ｗ４}）を用いて演算する。同様に、Ｗ相の仮の干渉補正後の出力電圧Ｖ’_ＩＣ＿ｗについては、Ｗ相の電流が最大となる第３条件での演算結果（Ｖ_{ＬＣ＿ｕ３}，Ｖ_{ＬＣ＿ｖ３}，Ｖ_{ＬＣ＿ｗ３}）を用いて演算する。

つまり、本実施の形態では、三相交流時の電流比となり、かつ、Ｕ相、Ｖ相、或いはＷ相の電流が最大となる３条件（第１，第３，及び第４条件）で求めた線形補正後の出力電圧を基に、干渉補正係数を導出している。これにより、Ｕ相、Ｖ相、或いはＷ相の電流が最大の条件下でゲイン誤差が最小となるため、出力誤差を小さくすることができる。

その後、ステップＳ８にて、ステップＳ７で求めた仮の干渉補正後の出力電圧Ｖ’_{ＩＣ＿ｕ１}，Ｖ’_{ＩＣ＿ｖ４}，Ｖ’_{ＩＣ＿ｗ３}と、各バスバ２を流れる電流Ｉ_ｕ１（第１条件でのＵ相の電流Ｉ_ｕ），Ｉ_ｖ４（第４条件でのＶ相の電流Ｉ_ｖ），Ｉ_ｗ３（第３条件でのＷ相の電流Ｉ_ｗ）との関係を、線形近似により求める。すなわち、［数６］に示す（２２）における、係数ｍ’’_ｕ、ｍ’’_ｖ、ｍ’’_ｗを、最小二乗法等により求める。

ステップＳ７で求めた各係数ｍ’’_ｕ、ｍ’’_ｖ、ｍ’’_ｗを基に、［数７］に示す式（２３）により、干渉補正係数Ａ（ａ_ｕｕ，・・・，ａ_ｗｗ）を求める。以上により、仮の干渉補正係数Ａ’に調整を行った干渉補正係数Ａが導出される。

この干渉補正係数Ａを用い、［数８］に示す式（２４）の関係式を用いることで、線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｕ，Ｖ_ＬＣ＿ｖ，Ｖ_ＬＣ＿ｗから、補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ_ｕ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}を得ることができる。なお、式（２４）におけるＮは、上記式（１）のオフセット出力電圧設定値である。

さらに、式（２４）で得られた補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ_ｕ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}から、上記の式（１）を用いて、バスバ２を流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを求めることができる。なお、上記の式（１）は、三相交流の各相に適用すると、下式（２５）〜（２７）で表すことができる。
Ｖ_{ｏｕｔ＿ｕ}＝Ｍ×Ｉ_ｕ＋Ｎ ・・・（２５）
Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}＝Ｍ×Ｉ_ｖ＋Ｎ ・・・（２６）
Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}＝Ｍ×Ｉ_ｗ＋Ｎ ・・・（２７）

ここで、各補正による効果について説明する。Ｖ相の電流Ｉ_ｖと、Ｖ相のＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｖとの関係の一例を図４に示す。図４に示すように、ＧＭＲ素子の特性及び他相からの干渉の影響を受け、電流Ｉ_ｖとＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｖとの関係は線形関係とはならない。

この電流センサ１における電流Ｉ_ｖと線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｖとの関係は、図５（ａ）のようになる。図５（ａ）に示すように、電流Ｉ_ｖと線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｖとの関係は線形関係に近付いている。しかし、三相交流の電流比によっては、他相からの干渉の影響を受け誤差が生じている。

さらに、この電流センサ１における電流Ｉ_ｖと補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}との関係は、図５（ｂ）のようになる。図５（ｂ）に示すように、線形補正と干渉補正の両方を行うことで、電流Ｉ_ｖと補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}との関係は、三相交流の電流比によらず線形関係となっており、補正による誤差を抑制し高精度な検出が可能となっている。

（補正部７及びバスバ電流演算部８）
補正部７は、図３で導出した線形補正係数ｍ，ｎや干渉補正係数Ａを基に、各磁気検出素子３の出力電圧（ＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｕ，Ｖ_ｍ＿ｖ，Ｖ_ｍ＿ｗ）から、補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ＿ｕ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}を演算するものである。

具体的には、補正部７は、各磁気検出素子３から入力されたＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｕを基に、［数９］に示す式（２８）を用いて、線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｕを求める。同様にして、ＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｖ，Ｖ_ｍ＿ｗを基に、出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｖ，Ｖ_ＬＣ＿ｗを求める。

その後、補正部７は、求めた線形補正後の出力電圧Ｖ_ＬＣ＿ｕ，Ｖ_ＬＣ＿ｖ，Ｖ_ＬＣ＿ｗから、上記式（２４）を用いて、補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ_ｕ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}を求める。補正部７は、求めた補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ_ｕ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}をバスバ電流演算部８に出力する。

バスバ電流演算部８は、補正部７から入力された補正後の出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ_ｕ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}，Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}を基に、上記式（２５）〜（２７）を変形した下式（２９）〜（３１）
Ｉ_ｕ＝（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｕ}―Ｎ）／Ｍ ・・・（２９）
Ｉ_ｖ＝（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｖ}―Ｎ）／Ｍ ・・・（３０）
Ｉ_ｗ＝（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｗ}―Ｎ）／Ｍ ・・・（３１）
用いて、バスバ２を流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを求める。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る電流センサの補正方法では、３本のバスバ２に三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、３つの磁気検出素子３の出力電圧を測定し、当該測定結果を基に線形補正係数及び干渉補正係数を導出し、導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用いて、出力電圧の線形補正及び干渉補正を行っている。

三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバ２を、厚さ方向に一括して挟み込むようにシールド板４１，４２を設けた電流センサ１においては、単相通電時と三相通電時でシールド板４１，４２内での磁束密度の分布が大きく異なるが、本実施の形態では、３本のバスバ２に電流を流した状態での出力電圧の測定結果を用いて補正を行っているため、補正精度が高くなり、高精度な電流計測が可能になる。

また、出力電圧の測定時に、三相交流時の電流比の条件のみならず、三相交流時に含まれない電流比の条件を用いることで、線形補正と干渉補正の両方を精度よく行うことが可能になり、電流計測をより高精度に行うことが可能になる。

（変形例）
上記実施の形態では、温度の影響について言及しなかったが、ジュール熱により磁気検出素子３の温度が大きく変化し、ＧＭＲ出力電圧Ｖ_ｍ＿ｕ，Ｖ_ｍ＿ｖ，Ｖ_ｍ＿ｗが大きく変化する場合には、フィッティング式として温度による影響を考慮したものを用いてもよい。例えば、上記式（２），（４），（６）におけるＶ_ｏｆｆ及びＶ_ｓａｔを、例えば下式（３２），（３３）
Ｖ_ｏｆｆ（Ｔ）＝ｌ_ｏ×Ｔ^２＋ｍ_ｏ×Ｔ＋ｎ_ｏ ・・・（３２）
Ｖ_ｓａｔ（Ｔ）＝ｌ_ｓ×Ｔ^２＋ｍ_ｓ×Ｔ＋ｎ_ｓ ・・・（３３）
で表されるように、温度の関数として定義することで、温度補正も同時に行うことが可能である。なお、式（３２），（３３）におけるｌ_ｏ，ｍ_ｏ，ｎ_ｏ，ｌ_ｓ，ｍ_ｓ，ｎ_ｓは、フィッティング係数である。

また、磁気検出素子３として、ホールＩＣ等の線形補正を必要としないものを用いる場合には、フィッティング式として、下式（３４）
Ｖ_ｍ＝Ｖ_ｇａｉｎ×Ｉ_ｄｅｔ＋Ｖ_ｏｆｆ ・・・（３４）
で表されるような単純な一次方程式を用いることも可能である。なお、式（３４）におけるＶ_ｇａｉｎ，Ｖ_ｏｆｆは、フィッティング係数である。

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

［１］板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバ（２）と、前記３本のバスバ（２）を、前記板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板（４１）及び第２シールド板（４２）と、前記各バスバ（２）と前記第１シールド板（４１）との間にそれぞれ配置され、対応する前記バスバ（２）を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子（３）と、を備えた電流センサ（１）の補正方法であって、前記３本のバスバ（２）に三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、前記３つの磁気検出素子（３）の出力電圧を測定し、当該測定結果を基に線形補正係数及び干渉補正係数を導出し、導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用いて、前記出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う、電流センサの補正方法。

［２］三相交流時の電流比となる２条件、及び三相交流時に含まれない電流比となる１条件での測定結果を用いて、前記線形補正係数の導出を行い、線形補正後の出力電圧に干渉補正を行うことで、補正後の出力を得る、［１］に記載の電流センサの補正方法。

［３］三相交流時の電流比となり、かつ、Ｕ相、Ｖ相、或いはＷ相の電流が最大となる３条件で求めた線形補正後の出力電圧を基に、干渉補正係数を導出する、［２］に記載の電流センサの補正方法。

［４］板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバ（２）と、前記３本のバスバ（２）を、前記板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板（４１）及び第２シールド板（４２）と、前記各バスバ（２）と前記第１シールド板（４１）との間にそれぞれ配置され、対応する前記バスバ（２）を流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子（３）と、前記３つの磁気検出素子の出力電圧を補正する補正部（７）と、を備え、前記補正部（７）は、前記３本のバスバ（２）に三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、前記３つの磁気検出素子（３）の出力電圧を測定した結果を基に導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用い、前記出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う、電流センサ（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…電流センサ
２…バスバ
３…磁気検出素子
４１…第１シールド板
４２…第２シールド板
７…補正部

Claims (4)

1. 板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバと、
   前記３本のバスバを、前記板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板及び第２シールド板と、
   前記各バスバと前記第１シールド板との間にそれぞれ配置され、対応する前記バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子と、を備えた電流センサの補正方法であって、
   前記３本のバスバに三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、前記３つの磁気検出素子の出力電圧を測定し、当該測定結果を基に線形補正係数及び干渉補正係数を導出し、
   導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用いて、前記出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う、
   電流センサの補正方法。
2. 三相交流時の電流比となる２条件、及び三相交流時に含まれない電流比となる１条件での測定結果を用いて、前記線形補正係数の導出を行い、
   線形補正後の出力電圧に干渉補正を行うことで、補正後の出力を得る、
   請求項１に記載の電流センサの補正方法。
3. 三相交流時の電流比となり、かつ、Ｕ相、Ｖ相、或いはＷ相の電流が最大となる３条件で求めた線形補正後の出力電圧を基に、干渉補正係数を導出する、
   請求項２に記載の電流センサの補正方法。
4. 板状に形成されると共に、その板幅方向に離間して整列配置されており、三相交流における各相の電流が流れる３本のバスバと、
   前記３本のバスバを、前記板幅方向と垂直な厚さ方向に一括して挟み込むように配置されている磁性材料からなる第１シールド板及び第２シールド板と、
   前記各バスバと前記第１シールド板との間にそれぞれ配置され、対応する前記バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を検出する３つの磁気検出素子と、
   前記３つの磁気検出素子の出力電圧を補正する補正部と、を備え、
   前記補正部は、前記３本のバスバに三相交流時の電流比、及び三相交流時に含まれない電流比の条件で電流を流した状態で、前記３つの磁気検出素子の出力電圧を測定した結果を基に導出した線形補正係数及び干渉補正係数を用い、前記出力電圧の線形補正及び干渉補正を行う、
   電流センサ。

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