電流傳感器制造技術

本發明專利技術提供一種能夠兼具遍及大測量范圍的高精度的測量以及省電化，而且能夠謀求省空間化的電流傳感器。本發明專利技術的電流傳感器的特征在于，具有：磁平衡式傳感器，包含配置在由于施加來自被測量電流的感應磁場而特性發生變化的磁傳感器元件的附近的、產生抵消上述感應磁場的抵消磁場的反饋線圈（111）；以及開關電路（123），切換以電壓差作為傳感器輸出的磁比例式檢測以及以通過電壓差向反饋線圈（111）通電并達到感應磁場與抵消磁場相抵消的平衡狀態時的、反饋線圈（111）內流動的電流為傳感器的輸出的磁平衡式檢測。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及遍及大測量范圍的、高精度的、并且低耗電量的電流傳感器。
技術介紹
例如，通過電流傳感器測量電動汽車的發動機驅動用的電流的大小。作為此電流傳感器，有磁比例式電流傳感器和磁平衡式電流傳感器。在磁比例式電流傳感器中，通過磁體磁芯中產生的磁力線，與被測量電流成比例的磁場穿過磁芯空隙,磁檢測元件將此磁場變換為電壓信號，從而產生與被測量電流成比例的輸出電壓。另一方面，在磁平衡式電流傳感器中，如果被測量電流流動，則通過電流所對應的磁場在磁檢測元件中產生輸出電壓，從該磁檢測元件輸出的電壓信號被變換為電流并反饋到反饋線圈，由該反饋線圈產生的磁場(抵消磁場)與由被測量電流產生的磁場相互抵消，以磁場總是為O的方式工作，使這時反饋線圈內流動的反饋電流電壓變換，并作為輸出取出。使用例如霍爾元件或GMR (Giant Magneto Resistance :巨磁電阻效應)元件等磁 例式電流傳感器中，如果擴展測量范圍，則當被測量電流小的時候分辨率下降，在使用霍爾元件作為磁檢測元件的磁平衡式電流傳感器中，不能完全抵消大電流產生的磁場。因此，作為彌補兩者的缺陷的方法，在專利文獻I中，公開了配置了使用霍爾元件的磁比例式電流傳感器和使用霍爾元件的磁平衡式電流傳感器，根據被測量電流的大小切換使用上述兩種電流傳感器的方法。現有技術文獻(專利文獻)專利文獻I :日本特開2007-78416號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題在專利文獻I公開的技術中，必須分別準備兩種電流傳感器。因此，不能謀求省空間化，另外，制造流程也變得復雜。并且，在專利文獻I公開的技術中，當被測量電流大時，未使用的磁平衡式電流傳感器內的磁平衡崩潰，因此當使用GMR元件作為磁檢測元件時會引起磁飽和。因此，在專利文獻I公開的技術中，通過磁檢測元件不能實現高精度地測量遍及大測量范圍。本專利技術是為了解決上述問題而做出的，目的在于提供一種能夠兼具遍及大測量范圍的高精度的測量以及省電化，而且能夠謀求省空間化的電流傳感器。用于解決課題的手段本專利技術的電流傳感器的特征在于，具有磁平衡式傳感器，包括反饋線圈，上述反饋線圈配置在特性根據來自被測量電流的感應磁場而發生變化的磁傳感器元件附近，并產生抵消上述感應磁場的抵消磁場；以及切換單元，對磁比例式檢測及磁平衡式檢測進行切換，上述磁比例式檢測以電壓差為傳感器的輸出，上述磁平衡式檢測將通過上述電壓差向上述反饋線圈通電并達到上述感應磁場與上述抵消磁場相抵消的平衡狀態時的、在上述反饋線圈內流動的電流為傳感器的輸出。通過此結構，由于在單一的電流傳感器中切換磁比例式檢測以及磁平衡式檢測，所以能夠兼具磁平衡式的大測量范圍和省電化。特別地，本專利技術是使用磁阻效應元件的電流傳感器，在反饋線圈接近的結構中是有效的。較為理想的是，在本專利技術的電流傳感器中，夾著導通上述被測量電流的導體配置有上述兩個電流傳感器，上述兩個電流傳感器的各自的磁傳感器元件的靈敏度軸方向相同。通過此結構，根據兩個磁平衡式傳感器的差動輸出消除地磁等外部磁場的影響，能夠更高精度地測量電流。較為理想的是，在本專利技術的電流傳感器中，上述切換單元根據外部信號切換上述磁比例式檢測和上述磁平衡式檢測。通過此結構，在休眠模式等用戶想要省電的時候，能夠抑制電流傳感器的耗電量。 較為理想的是，在本專利技術的電流傳感器中，在維持上述磁阻效應元件的磁特性的線性的被測量電流的區域，切換為上述磁比例式檢測。較為理想的是，在本專利技術的電流傳感器中，在相對低的被測量電流的區域，切換為上述磁比例式檢測。較為理想的是，在本專利技術的電流傳感器中，向外部輸出表示是上述磁比例式檢測狀態或上述磁平衡式檢測狀態的信號。通過此結構，能夠確認電流傳感器當前是哪種模式。較為理想的是，在本專利技術的電流傳感器中，上述磁傳感器元件是磁阻效應元件。通過此結構，易于在與設置電流傳感器的基板面平行的方向配置靈敏度軸，能夠使用平面線圈。本專利技術的電池的特征在于，具有電池主體，裝備了電流線；以及上述電流傳感器，安裝在上述電流線上。專利技術的效果通過本專利技術的電流傳感器，具有磁平衡式傳感器，包括反饋線圈，該反饋線圈配置在特性由于來自被測量電流的感應磁場而發生變化的磁傳感器元件的附近，并產生抵消上述感應磁場的抵消磁場；以及切換單元，對磁比例式檢測和磁平衡式檢測進行切換，該磁比例式檢測以電壓差為傳感器的輸出，該磁平衡式檢測以通過上述電壓差向上述反饋線圈通電并達到上述感應磁場與上述抵消磁場相抵消的平衡狀態時的、上述反饋線圈內流動的電流為出為傳感器的輸出，用單一的電流傳感器進行磁比例式檢測以及磁平衡式檢測。因此，能夠兼具遍及大測量范圍的高精度的測量以及省電化，而且能夠謀求省空間化。附圖說明圖I是表示本專利技術的實施方式I涉及的電流傳感器的圖。圖2是表示磁比例式電流傳感器和磁平衡式電流傳感器的耗電量例子的圖。圖3是表示本專利技術的實施方式涉及的電流傳感器的耗電量例子的圖。圖4是表示本專利技術的實施方式涉及的電流傳感器的耗電量例子的圖。圖5是表示本專利技術的實施方式2涉及的電流傳感器的配置狀態的圖。圖6是表示本專利技術的實施方式2涉及的電流傳感器的圖。圖7是說明將本專利技術的實施方式涉及的電流傳感器應用到電池時的電池的使用范圍的圖。具體實施例方式使用GMR元件的磁比例式電流傳感器，能夠用低耗電量高精度地測量比較小的被測量電流。但是，使用GMR元件的磁比例式電流傳感器在被測量電流大時，GMR元件由于其磁場而磁飽和，之后的輸出值不準，因此不能使用，被測量電流的測量范圍變窄。另一方面，使用GMR元件的磁平衡式電流傳感器的結構比磁比例式電流傳感器的復雜，但仍然能夠高精度、在大測量范圍內測量被測量電流。但是，由于需要電流在反饋線圈持續流動，當被測量電流小時，與分流電阻等其他方式相比，耗電量變大。本專利技術者們著眼于上述問題，為了盡可能降低耗電量而切換磁平衡式檢測和磁比例式檢測來利用，從而發現能夠以高精度、在大范圍內測量被測量電流，而且發現能夠實現省電化、省空間化，而實現了本專利技術。特別的，通過構成為在測量相對小的電流時使用磁比 例式檢測，能夠減小耗電量。S卩，本專利技術的要點在于，通過具備磁平衡式傳感器以及切換單元的電流傳感器，兼具遍及大測量范圍的高精度的測量以及省電化，而且謀求省空間化，其中，該磁平衡式傳感器配置在特性根據來自被測量電流的感應磁場而發生變化的磁傳感器元件的附近，包含產生抵消上述感應磁場的抵消磁場的反饋線圈，該切換單元對磁比例式檢測和磁平衡式檢測進行切換，該磁比例式檢測以電壓差為傳感器的輸出，該磁平衡式檢測以通過上述電壓差向上述反饋線圈通電并達到上述感應磁場與上述抵消磁場相抵消的平衡狀態時的、上述反饋線圈內流動的電流為傳感器的輸出。以下，參照附圖詳細說明本專利技術的實施方式。(實施方式I)圖I是表示本專利技術的實施方式I涉及的電流傳感器的圖。在本實施方式中，圖I所示的電流傳感器I設置在被測量電流流動的電流線的附近。電流傳感器I主要包括傳感器部11和控制部12。傳感器部11包括反饋線圈111，為了能夠產生消除由被測量電流產生的磁場的方向的磁場而配置；以及電橋電路112，由作為磁檢測元件的兩個磁阻效應元件和兩個固定電阻元件組成。控制部12包含差動放大器121，放大電橋電路112的差動輸出；電流放大器124，控制反饋線本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：野村雅俊，田村學，三之谷真司，蛇口廣行，
申請(專利權)人：阿爾卑斯綠色器件株式會社，
類型：發明
國別省市：