JP2020071100A

JP2020071100A - 電流検出方法及び電流検出構造

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Publication number: JP2020071100A
Application number: JP2018204191A
Authority: JP
Inventors: ちひろ大野; Chihiro Ono; 洋貴杉山; Hiroki Sugiyama
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-05-07
Also published as: DE102019214726A1; CN111122937A; US20200132732A1

Abstract

【課題】シールドを用いることなく、外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバに流れる電流による磁界のみを検出することを目的とする。【解決手段】電流検出構造１は、測定対象となる電流が流れる被測定バスバ２と、電流に応じて被測定バスバ２で生じる磁界を検知する素子３，４と、被測定バスバ２を挟んで互いに対向する位置に配置された近接バスバ５，６と、を備える。素子３，４の位置における、近接バスバ５，６のそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、素子３，４に対する近接バスバ５，６の配置、及び近接バスバ５，６に流れる電流の向き及び大きさを設定した。【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出方法及び電流検出構造に関する。

磁気検出素子により電流を検出する電流センサが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。また、特許文献３は、電流信号を通す往路導体及び復路導体を、磁気センサが感知する導体の各々が発生する磁界を相殺するように配置した磁界測定装置を開示する。

実開平５−２５３６９号公報特開２００２−２４３７６６号公報特開２００５−１３４３４３号公報

特許文献１では、シールドによって近接バスバ電流からの磁界を遮蔽し、シールドのギャップ部におかれた素子が被測定バスバ電流からの磁界のみを検知している。しかし、特許文献１においては、シールドが大きく、コストが上がってしまう。

特許文献２では、検知電流に対する出力の絶対値が等しく、かつ出力の極性が逆となるように二つの磁気センサを配置し、二つの素子の出力差を検出することにより、一様な外部磁界の影響をキャンセルしている。しかし、特許文献２では、一様な外部磁界しかキャンセルできず、外部磁界の変動には対処できない。

なお、特許文献３に記載された技術は、携帯機器内部の電流で発生する磁界を抑圧し、地磁気センサが感知しないようにすることで方位角センサの表示の誤差を低減することを目的としている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シールドを用いることなく、外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバに流れる電流による磁界のみを検出することができる電流検出方法及び電流検出構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流検出方法及び電流検出構造は、下記（１）〜（６）を特徴としている。
（１）測定対象となる電流が流れる被測定バスバと、
前記電流に応じて前記被測定バスバで生じる磁界を検知する素子と、
前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置に配置された第一近接バスバ及び第二近接バスバと、を備える電流検出構造において、
前記素子の位置における、前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバのそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、前記素子に対する前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバの配置、及び前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバに流れる電流の向き及び大きさを設定した
ことを特徴とする電流検出方法。
（２）前記第一近接バスバと前記第二近接バスバとは一体である
ことを特徴とする上記（１）に記載の電流検出方法。
（３）前記素子は、前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置された
ことを特徴とする請求項（１）又は（２）に記載の電流検出方法。
（４）測定対象となる電流が流れる被測定バスバと、
前記電流に応じて前記被測定バスバで生じる磁界を検知する素子と、
前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置に配置された第一近接バスバ及び第二近接バスバと、を備える電流検出構造であって、
前記素子の位置における、前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバのそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、前記素子に対する前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバの配置、及び前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバに流れる電流の向き及び大きさを設定した
ことを特徴とする電流検出構造。
（５）
前記第一近接バスバと前記第二近接バスバとは一体である
ことを特徴とする上記（４）に記載の電流検出構造。
（６）前記素子は、前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置された
ことを特徴とする上記（４）又は（５）に記載の電流検出構造。

上記（１）の構成の電流検出方法によれば、シールドを用いることなく、第一及び第二近接バスバが発生する外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバに流れる電流による磁界のみを検出することができる。

上記（２）の構成の電流検出方法によれば、第一近接バスバ及び第二近接バスバが発生する外部磁界の変動が同じになるため、外部磁界の影響を相殺できる。また、第一近接バスバ及び第二近接バスバを流れる電流の大きさが常に等しくなるため、第一近接バスバを流れる電流と第二近接バスバを流れる電流とを等しくするための複雑な構成や制御を必要とすることなく、簡単な構成で電流検出構造を実現できる。

上記（３）の構成の電流検出方法によれば、二つの素子で磁界を測定することにより、測定精度が向上する。

上記（４）の構成の電流検出構造によれば、シールドを用いることなく、第一及び第二近接バスバが発生する外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバに流れる電流による磁界のみを検出することができる。

上記（５）の構成の電流検出構造によれば、第一近接バスバ及び第二近接バスバが発生する外部磁界の変動が同じになるため、外部磁界の影響を相殺できる。また、第一近接バスバ及び第二近接バスバを流れる電流の大きさが常に等しくなるため、第一近接バスバを流れる電流と第二近接バスバを流れる電流とを等しくするための複雑な構成や制御を必要とすることなく、簡単な構成で電流検出構造を実現できる。

上記（６）の構成の電流検出構造によれば、二つの素子で磁界を測定することにより、測定精度が向上する。

本発明によれば、シールドを用いることなく、第一及び第二近接バスバが発生する外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバに流れる電流による磁界のみを検出することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の一実施形態に係る電流検出方法及び電流検出構造を説明するための図である。図２は、本発明の一実施形態に係る電流検出構造の例を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る電流検出構造の他の例を示す図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電流検出方法及び電流検出構造を説明するための図である。図１に示す電流検出構造１は、測定対象となる電流が流れる被測定バスバ２と、被測定バスバ２を流れる電流に応じて被測定バスバ２の周囲に生じる磁界を検知する素子３，４と、被測定バスバ２の長手方向（図１のｙ軸方向）の中心線に沿った鉛直面（図１のｚｙ平面）に対して反対側に位置する近接バスバ５，６（第一近接バスバ、第二近接バスバ）と、を備える。すなわち、近接バスバ５，６は、被測定バスバ２を挟んで互いに対向する位置に配置される。本実施形態では、被測定バスバ２の長手方向の中心線と、近接バスバ５，６の長手方向（図１のｙ軸方向）の中心線とが、同一平面（図１のｘｙ平面）内において平行となっている。素子３，４は、感磁軸が被測定バスバ２及び近接バスバ５，６の配列方向（図１のｘ方向）と平行、かつ各バスバの長手方向の中心線と垂直になるように配置される。素子３，４は、電流センサの一部を構成し、検知した磁界の大きさに応じた信号を出力する。電流検出構造１において、素子３，４の各位置における、近接バスバ５及び近接バスバ６のそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、素子３，４に対する近接バスバ５及び近接バスバ６の配置、及び近接バスバ５及び近接バスバ６に流れる電流の向き及び大きさを設定する。素子３，４は、被測定バスバ２の長手方向の中心線を通りこの中心線に沿った鉛直面に垂直な面（図１のｘｙ平面）に対して、互いに反対側に位置する。すなわち、素子３，４は、被測定バスバ２を挟んで互いに対向する位置に配置される。電流検出構造１において、近接バスバ５，６に流す電流の方向を反対方向にすることで、近接バスバ５，６が発生する外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合うことができる。よって、電流検出構造１によれば、シールドを用いることなく、変動する外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバ２に流れる電流による磁界のみを検出することができる。

具体的には、被測定バスバ２の両隣に近接バスバ５，６が配置されている。近接バスバ５，６には被測定バスバ２に流れる電流と平行に電流が流れる。素子３，４は、被測定バスバ２の上下の、被測定バスバ２からの距離が全く同じ位置に設置される。素子３は、被測定バスバ２に流れた電流による磁界φ_３と、近接バスバ５，６に流れた電流による磁界φ_５１，φ_６１の両方を検知する。素子４は、被測定バスバ２に流れた電流による磁界φ_４と、近接バスバ５，６に流れた電流による磁界φ_５２，φ_６２の両方を検知する。二つの素子３，４で磁界を測定することにより、測定精度が向上する。各近接バスバ５，６は、素子３，４から同じ距離に配置される。近接バスバ５，６には、電流値が同じであり、かつ、互いに逆方向の電流が流れる。このため、近接バスバ５，６に流れる電流による磁界５ａ，６ａが素子３，４の位置において打ち消し合い、素子３，４は、被測定バスバ２に流れる電流による磁界のみ検出することができる。詳細に説明すると、素子３は、被測定バスバ２に流れた電流による磁界φ_３と近接バスバ５，６に流れた電流による磁界φ_５１，φ_６１の各ｘ方向成分φ_５１ｘ，φ_６１ｘを検知する。素子３の位置において、図１の式Ｂ１に示すように、磁界φ_５１ｘ，φ_６１ｘは強度が同じで向きが逆であるため互いに打ち消し合い、素子３では被測定バスバ２に流れた電流による磁界φ_３のみが検出される。同様に、素子４は、被測定バスバ２に流れた電流による磁界φ_４と近接バスバ５，６に流れた電流による磁界φ_５２，φ_６２の各ｘ方向成分φ_５２ｘ，φ_６２ｘを検知する。素子４の位置において、図１の式Ｂ２に示すように、磁界φ_５２ｘ，φ_６２ｘは強度が同じで向きが逆であるため互いに打ち消し合い、素子４では被測定バスバ２に流れた電流による磁界φ_４のみが検出される。

図２は、本発明の一実施形態に係る電流検出構造の例を示す図である。図１に示した電流検出構造１は、例えば、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、被測定バスバ２と近接バスバ５，６とが一体であり、一の電流路となるように接続されている。以下、被測定バスバ２及び近接バスバ５，６を流れる電流の上流側、下流側を、単に上流側、下流側と称する。図２（ａ）では、被測定バスバ２の下流側の一端と近接バスバ６の上流側の一端とが接続され、近接バスバ５の上流側の一端と近接バスバ６の下流側の一端とが接続されている。また、図２（ｂ）では、近接バスバ５の下流側の一端と被測定バスバ２の上流側の一端とが接続され、被測定バスバ２の下流側の一端と近接バスバ６の上流側の一端とがコの字状のバスバを介して接続されている。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、近接バスバ５，６と素子３，４との距離が同じであり、近接バスバ５，６を流れる電流の大きさが同じで電流の向きが反対である。

図２（ｂ）において最も右側に位置するバスバ、つまり被測定バスバ２と近接バスバ６とを接続し、被測定バスバ２及び近接バスバ６と平行になっている部分は、発生する磁界が素子３，４の測定結果に影響を与えないよう、被測定バスバ２から十分離隔されている。なお、当該バスバ及び近接バスバ５の合成磁界と、近接バスバ６の磁界とが素子３，４の位置で打ち消しあうように、これらのバスバの被測定バスバ２に対する距離が設定されていてもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係る電流検出構造の他の例を示す図である。図３に示すに電流検出構造１は、被測定バスバ２と近接バスバ５，６とが接続されず、独立した電流路となっている。この場合であっても、近接バスバ５，６と素子３，４との距離が同じであり、近接バスバ５，６を流れる電流の大きさが同じで電流の向きが反対であれば、素子３，４では、近接バスバ５，６を流れる電流による磁界を打ち消し合って、被測定バスバ２に流れる電流による磁界のみを検出できる。なお、近接バスバ５，６は、必ずしも接続されていなくてもよい。

本実施形態によれば、シールドを用いることなく、近接バスバ５，６が発生する外部磁界が変動した場合であっても外部磁界の影響を打ち消し合って、被測定バスバ２に流れる電流による磁界のみを検出することができる。また、近接バスバ５，６が接続されていることにより、近接バスバ５，６が発生する外部磁界の変動が同じになるため、外部磁界の影響を相殺できる。本実施形態では、二つの素子３，４によって磁界を検知する例を説明したが、磁界を検知する素子は一つでもよい。素子が一つの場合であっても、この素子の位置における、近接バスバ５，６のそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、この素子に対する近接バスバ５，６の配置、及び近接バスバ５，６に流れる電流の向き及び大きさを設定することにより、シールドを用いることなく、被測定バスバ２に流れる電流による磁界のみを検出することができる。なお、本実施形態の電流検出方法及び電流検出構造は、例えば、自動車の車載バッテリと車両電装品とを接続するバスバに流れる電流を検出する電流センサとして有用である。

ここで、上述した本発明に係る電流検出方法及び電流検出構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］測定対象となる電流が流れる被測定バスバ（２）と、
前記電流に応じて前記被測定バスバで生じる磁界を検知する素子（３，４）と、
前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置に配置された第一近接バスバ（近接バスバ５）及び第二近接バスバ（近接バスバ６）と、を備える電流検出構造（１）において、
前記素子の位置における、前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバのそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、前記素子に対する前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバの配置、及び前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバに流れる電流の向き及び大きさを設定した
ことを特徴とする電流検出方法。
［２］前記第一近接バスバと前記第二近接バスバとは一体である
ことを特徴とする上記［１］に記載の電流検出方法。
［３］前記素子は、前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置された
ことを特徴とする請求項［１］又は［２］に記載の電流検出方法。
［４］測定対象となる電流が流れる被測定バスバ（２）と、
前記電流に応じて前記被測定バスバで生じる磁界を検知する素子（３，４）と、
前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置に配置された第一近接バスバ（５）及び第二近接バスバ（６）と、を備える電流検出構造（１）であって、
前記素子の位置における、前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバのそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、前記素子に対する前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバの配置、及び前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバに流れる電流の向き及び大きさを設定した
ことを特徴とする電流検出構造。
［５］前記第一近接バスバと前記第二近接バスバとは一体である
ことを特徴とする上記［４］に記載の電流検出構造。
［６］前記素子は、前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置された
ことを特徴とする上記［４］又は［５］に記載の電流検出構造。

１電流検出構造
２被測定バスバ
３素子
４素子
５近接バスバ
５第一近接バスバ
５ａ磁界
６近接バスバ
６第二近接バスバ
６ａ磁界

Claims

測定対象となる電流が流れる被測定バスバと、
前記電流に応じて前記被測定バスバで生じる磁界を検知する素子と、
前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置に配置された第一近接バスバ及び第二近接バスバと、を備える電流検出構造において、
前記素子の位置における、前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバのそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、前記素子に対する前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバの配置、及び前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバに流れる電流の向き及び大きさを設定した
ことを特徴とする電流検出方法。
前記第一近接バスバと前記第二近接バスバとは一体である
ことを特徴とする請求項１に記載の電流検出方法。
前記素子は、前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流検出方法。
測定対象となる電流が流れる被測定バスバと、
前記電流に応じて前記被測定バスバで生じる磁界を検知する素子と、
前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置に配置された第一近接バスバ及び第二近接バスバと、を備える電流検出構造であって、
前記素子の位置における、前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバのそれぞれから発生する磁界の大きさが同じでありかつ向きが逆となるように、前記素子に対する前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバの配置、及び前記第一近接バスバ及び前記第二近接バスバに流れる電流の向き及び大きさを設定した
ことを特徴とする電流検出構造。
前記第一近接バスバと前記第二近接バスバとは一体である
ことを特徴とする請求項４に記載の電流検出構造。
前記素子は、前記被測定バスバを挟んで互いに対向する位置にそれぞれ配置された
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の電流検出構造。