WO2023149082A1

WO2023149082A1 - 電流センサ

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Publication number: WO2023149082A1
Application number: PCT/JP2022/045525
Authority: WO
Inventors: 学田村; 千亜紀植田
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
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Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2023-08-10
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Abstract

本発明は、一態様において、電流が流れるバスバ１２と、バスバ１２の一方の板面１２ａに対向して配置された磁気センサ１３と、他方の板面１２ｂに対向して配置されたシールド１４とを有するユニット１１を複数備える電流センサ１０を提供する。電流センサ１０において、複数のユニット１１は、大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとを有しており、バスバ１２の板面１２ａ、１２ｂの法線方向（Ｙ軸方向）における、バスバ１２と磁気センサ１３との間の第１の距離Ｌ１は、大電流用ユニット１１Ａの距離Ｌ１Ａと小電流用ユニット１１Ｂの距離Ｌ１Ｂとで同じであり、バスバ１２とシールド１４の基部１４ａとの間の第２の距離Ｌ２は、大電流用ユニット１１ＡのＬ２Ａが小電流用ユニット１１ＢのＬ２Ｂよりも大きいため、大電流用ユニットの測定範囲を広くし、シールドの磁気飽和による測定誤差を抑えることができる。

Description

電流センサ

　本発明はバスバに流れる被測定電流を磁気に基づいて測定する電流センサに関する。

　近年、脱炭素化への要求の高まりに伴い、自動車走行時のＣＯ₂排出量を抑制するためにエンジンからモータへのシフト、すなわち脱ガソリン車／電動化（ＥＶシフト）が進んでいる。電動自動車／ハイブリッド自動車（ＥＶ／ＨＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ／　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）等において複数モータ搭載に対応したインバータや昇圧コンバータを一体化したインバータ＝パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）が実用化されている。このように、異なる容量のモータ電流や昇圧部の電流などの測定に用いられる、異なる大きさの電流を測定する電流センサが必要である。

　ＰＣＵを小型化するためには、複数ある検出ユニットを一体化する必要がある。しかし、検出ユニットごとに異なる大きさの被測定電流を流した場合、大電流を流した検出ユニットにおいて磁気センサの測定範囲外になったり、検出ユニットの備えるシールドの磁気飽和や他の検出ユニットの影響などにより誤差が生じたりする問題が発生することがあった。

　特許文献１には、入力電流の広いダイナミックレンジが得られる電流センサを提供することを目的として、電流によって発生する磁気を検出する電流センサにおいて、電流中心からの距離が異なる位置に磁気抵抗素子を複数個設けることが記載されている。

特開２０１６－１１６８号公報

　特許文献１に記載の電流センサでは、広いダイナミックレンジを有する電流センサの電流検出部を構成するために、大電流用磁気抵抗素子と小電流用磁気抵抗素子とを設け、導体に対する位置を設計している。しかし、大電流用と小電流用とで異なる磁気抵抗素子を用いると、電流センサの構成が複雑になるという問題がある。
　本発明の目的は、大電流が流れる大電流用ユニットと小電流が流れる小電流用ユニットとが一体になった電流センサにおいて、大電流用ユニットの測定範囲が広く、シールドの磁気飽和や他の検出ユニットの影響などによる測定誤差が抑えられた電流センサを提供することにある。

　本発明は上述した課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
　電流が流れる平板状でかつ第１方向へ延設されたバスバと、前記バスバの一方の板面に対向して配置された磁気センサと、前記バスバの他方の板面に対向して配置された平板状の基部を備えたシールドとを有するユニットを複数備え、複数の前記ユニットが一体に形成された電流センサであって、複数の前記ユニットは、前記バスバに相対的に大きな電流が流れる大電流用ユニットと、前記バスバに相対的に小さな電流が流れる小電流用ユニットとを有しており、前記バスバの前記板面の法線方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたときに、前記第２方向における、前記バスバと前記磁気センサとの間の第１の距離は、前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとで同じであり、前記第２方向における、前記バスバと前記基部との間の第２の距離は、前記大電流用ユニットが前記小電流用ユニットよりも大きいことを特徴とする。
　第２の距離を大きくすることで、バスバに流れる電流によって生じた磁気を増強するシールドの機能が小さくなるため、大電流用ユニットにより測定可能な電流の範囲を大きくすることができる。また、バスバからの磁気によってシールドが磁気飽和することを抑えて、電流センサの測定誤差を小さくすることができる。

　前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとは、前記バスバ、前記磁気センサおよび前記シールドが同じであってもよい。
　大電流用ユニットと小電流用ユニットにおいて共通する部材を用いることにより、電流センサの製造費用を抑えることができる。

　前記シールドは、前記基部の前記第３方向における両端に、前記第２方向における前記バスバおよび前記磁気センサが配置されている側へ延設された立設部をそれぞれ有してもよい。
　また、前記シールドの端部が、前記第２方向における、前記磁気センサと前記バスバとの間に位置してもよい。
　上記の構成により、バスバに流れる電流により生じた磁気をシールドで増強する効果を調整して、大電流用ユニットおよび小電流ユニットの測定可能な電流の範囲を調整することができる。それにより、ノイズ耐性の改善が可能となる。

　複数の前記大電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ１で配置された大電流用ユニット群と、複数の前記小電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ２で配置された小電流用ユニット群と、を有しており、隣り合う前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとの間隔が間隔ｂであり、前記大電流用ユニット群は前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、前記平面Ａと前記平面Ｂとは同一平面であり、前記間隔ｂが前記間隔ａ１より大きく、前記間隔ｂが前記間隔ａ２より大きくてもよい。

　複数の前記大電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ１で配置された大電流用ユニット群と、複数の前記小電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ２で配置された小電流用ユニット群と、を有しており、隣り合う前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとの間隔が間隔ｂであり、前記大電流用ユニット群は前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、前記平面Ａと前記平面Ｂとは異なる平面であり、前記間隔ｂが前記間隔ａ１以上であり、前記間隔ｂが前記間隔ａ２以上であってもよい。
　大電流用ユニットと小電流用ユニットとの間隔ｂを、同一の電流用ユニット間の間隔ａ１、ａ２よりも大きくすることで、大電流用ユニットのバスバに流れる電流に起因する磁気による、当該大電流用ユニットに隣接する小電流用ユニットへの影響を抑制できる。
　平面Ａと平面Ｂとを同じ平面にすれば、第２の方向の電流センサのサイズを小さくすることができ、平面Ａと平面Ｂとを異なる平面にすれば、第３の方向の電流センサのサイズを小さくすることができる。

　複数の前記ユニットが前記第３方向に並べて配置され、隣り合う前記ユニットの前記バスバに流れる電流の大きさが異なる場合、隣り合う前記ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されており、隣り合う前記ユニットの前記バスバに流れる電流の大きさが同じ場合、隣り合う前記ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されていなくてもよい。
　この構成により、大電流用ユニットのバスバに流れる電流に起因する磁気が当該大電流用ユニットに隣接する小電流用ユニットの磁気センサに及ぼす影響を、シールドによって抑えることができる。

　複数の前記大電流用ユニットを有する大電流用ユニット群と、複数の前記小電流用ユニットを有する小電流用ユニット群と、を有しており、前記大電流用ユニット群は前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、前記平面Ａと前記平面Ｂとは同一平面であり、前記大電流用ユニット群において、隣り合う前記大電流用ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されておらず、前記小電流用ユニット群において、隣り合う前記小電流用ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されておらず、隣接する前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとは、前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されていてもよい。

　複数の前記小電流用ユニットを有する小電流用ユニット群と、前記大電流用ユニットと、を有しており、前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、前記平面Ａと前記平面Ｂとは同一平面であり、前記小電流用ユニット群における、隣り合う前記小電流用ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されておらず、隣接する前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとは、前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されていてもよい。
　上記の構成により、第３方向におけるユニット間の距離を小さくして、電流センサを小型化することができる。

　前記大電流用ユニットに流れる電流の電流値と、前記小電流用ユニットに流れる電流の電流値との間の大きさの電流値の電流が流れる中電流用ユニットをさらに備えていてもよい。

　第２の距離を大きくすることで、大電流用ユニットにより測定可能な電流の範囲を広げ、電流に起因する磁気によるシールドの飽和を抑えることができる。したがって、測定可能な電流の範囲が広く、測定誤差の小さい、大電流用ユニットと小電流用ユニットとが一体になった電流センサを提供することができる。

第１の実施形態に係る電流センサの要部を模式的に示す平面図である。第１の実施形態に係る電流センサの要部を模式的に示す断面図である。変形例に係る電流センサの要部を模式的に示す平面図である。変形例に係る電流センサの要部を模式的に示す断面図である。第２の実施形態に係る電流センサユニットの要部の位置関係を模式的に示す断面図である。変形例に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す断面図である。第３の実施形態に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す平面図である。第３の実施形態に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す断面図である。変形例に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す平面図である。変形例に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す断面図である。変形例に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す平面図である。変形例に係る電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す断面図である。実施例１の電流センサユニットの要部の位置関係および電流値を示す断面図である。実施例１の電流センサユニットの要部の位置関係および電流値を示す断面図である。実施例１の電流センサユニットの要部の位置関係および電流値を示す断面図である。実施例１の結果を示すグラフである。実施例３の電流センサユニットにおける要部の位置関係を模式的に示す平面図である。

　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。各図面において同じ部材には同じ番号を付して、適宜、説明を省略する。各図には、基準座標として、Ｘ－Ｙ－Ｚ座標を示す。
［第１の実施形態］
　図１Ａおよび図１Ｂは、本実施形態に係る電流センサ１０の要部を模式的に示す平面図および断面図である。同図に示すように、電流センサ１０は、ユニット１１を複数備え、複数のユニット１１が一体に形成されてなるものである。複数のユニット１１はそれぞれ、バスバ１２と、磁気センサ１３と、シールド１４とを有している。本発明では、バスバ１２の延設方向（第１方向）をＸ軸方向、バスバ１２の板面１２ａ、１２ｂの法線方向（第２方向）をＹ軸方向、第１方向および第２方向に直交する方向（第３方向）をＺ軸方向とする。

　バスバ１２は、平板状でかつ第１方向（Ｘ軸方向）へ延設され、検出対象である電流が流れるものであり、銅、真鍮、アルミなどで構成される。なお、バスバ１２は、磁気センサ１３及びシールド１４と対向する箇所以外の箇所において、曲げ加工などがされ平板状になっていなくてもよい。

　磁気センサ１３は、バスバ１２の一方（Ｙ軸方向Ｙ１側）の板面１２ａに対向して配置され、図示しない基板に実装されて、バスバ１２に流れる被測定電流に起因して生じる磁気を検出する。磁気センサ１３として、例えば、外部磁場によって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ素子やＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子などが用いられる。

　シールド１４は、バスバ１２の他方（Ｙ軸方向Ｙ２側）の板面１２ｂに対向して配置された平板状の基部１４ａを備えている。また、シールド１４は、第３方向（Ｚ軸方向）における、基部１４ａの両側の端１４ｃから第２方向（Ｙ軸方向）における一方側へ延設された立設部１４ｂを有している。なお、第２方向における一方側とは、ユニット１１としてシールド１４が組み込まれたときに、基部１４ａからみてバスバ１２および磁気センサ１３が配置されている側である。シールド１４は、バスバ１２に起因する電磁干渉を抑制する。例えば、同一形状の金属製の板状体を複数枚重ねることにより、シールド１４が構成される。

　複数のユニット１１は、バスバ１２に相対的に大きな電流が流れる大電流用ユニット１１Ａと、バスバ１２に相対的に小さな電流が流れる小電流用ユニット１１Ｂとを含んでいる。大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとを区別しない場合、適宜、ユニット１１と記す。

　なお、本実施形態においては、電流センサ１０の大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとは、バスバ１２、磁気センサ１３およびシールド１４として同じものを用いている。各ユニット１１に同じ部材を用いることで、電流センサ１０の製造コストを抑えることができる。本実施形態の説明において、バスバ１２が同じとは、第２方向（Ｙ軸方向）において磁気センサ１３およびシールド１４に重なる部分が同じという意味である。このため、バスバ１２は、第１方向（Ｘ軸方向）における、長さや端部形状が異なっていてもよい。

　第２方向における、バスバ１２と磁気センサ１３との間の距離（第１の距離）Ｌ１は、大電流用ユニット１１Ａにおける距離Ｌ１Ａと、小電流用ユニット１１Ｂにおける距離Ｌ１Ｂとが同じである。対して、第２方向における、バスバ１２とシールド１４の基部１４ａとの間の距離（第２の距離）Ｌ２は、大電流用ユニット１１Ａにおける距離Ｌ２Ａのほうが、小電流用ユニット１１Ｂにおける距離Ｌ２Ｂよりも大きい。また、第２方向における、シールド１４（立設部１４ｂ）の端部１４ｅと磁気センサ１３との間の距離（第３の距離）Ｌ３は、大電流用ユニット１１Ａにおける距離Ｌ３Ａのほうが、小電流用ユニット１１Ｂにおける距離Ｌ３Ｂよりも大きい。なお、図１Ａでは距離Ｌ３Ａが０になっている。本発明において、各部材間の距離Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、第２方向における各部材の中心の距離をいう。

　シールド１４は、バスバ１２に流れる電流により生じる磁気（誘導磁界）のヨークとしても機能し、シールド１４の端部１４ｅから出た磁気が磁気センサ１３によって測定される。このため、距離Ｌ２および距離Ｌ３によって、磁気センサ１３に測定されるバスバ１２の電流に起因する磁気の大きさを調整することができる。すなわち、距離Ｌ２および距離Ｌ３を大きくすれば、バスバ１２の電流による磁気を増強するシールド１４の効果を抑えて、磁気センサ１３に到達する磁気を小さくすることができる。

　大電流用ユニット１１Ａ用のシールド１４と小電流用ユニット１１Ｂ用のシールド１４とを異なる形状にすることで、大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとで距離Ｌ２および距離Ｌ３に差を設けることができる。しかしながら、本願においては大電流用ユニット１１Ａ用のシールド１４と小電流用ユニット１１Ｂ用のシールド１４とは同じ部品で構成されている。

　すなわち、距離Ｌ２に差をつけることで、磁気センサ１３とシールド１４の端部１４ｅとの距離Ｌ３にも差が生じるため、同じシールド１４を用いて、バスバ１２の電流により生じた磁気を増強する効果を異ならせることができる。距離Ｌ２を大きくすれば距離Ｌ３が大きくなるため、大電流用ユニット１１Ａにおけるシールド１４の磁気を増強する効果を抑えることができる。距離Ｌ２および距離Ｌ３を大きくすることにより、バスバ１２に大きな電流を流した場合において磁気センサ１３に到達する磁気を小さくすることができる。したがって、大電流用ユニット１１Ａにより測定可能なバスバ１２に流れる電流の範囲を広げることが可能である。

　また、距離Ｌ２を大きくすることにより、バスバ１２からの磁気によりシールド１４が磁気的に飽和することを抑制できる。したがって、シールド１４の磁気を防ぐ機能を維持して、電流の検出誤差が小さい電流センサ１０とすることが可能になる。

　また、シールド１４（立設部１４ｂ）の端部１４ｅは、第２方向における、磁気センサ１３とバスバ１２との間に位置しているため、バスバ１２に流れる電流により生じた磁気をシールド１４により増強することができる。第２方向における、磁気センサ１３とバスバ１２との間に端部１４ｅが位置するとは、第２方向における、磁気センサ１３の中心点とバスバ１２の中心点との間に端部１４ｅがあることをいう。このため、図１Ｂに示すように、磁気センサ１３の中心点と端部１４ｅとが、第２方向において同じ位置にある場合も含む。シールド１４の端部１４ｅとは、シールド１４のＺ軸方向における両側の端１４ｃではなく、立設部１４ｂにおけるＹ軸方向におけるＹ１側の末端をいう。

　電流センサ１０では、第２方向（Ｙ軸方向）における磁気センサ１３とシールド１４の端部１４ｅとの距離Ｌ３について、大電流用ユニット１１Ａの距離Ｌ３Ａが小電流用ユニット１１Ｂの距離Ｌ３Ｂよりも大きい。この構成により、同じシールド１４を用いて、大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとにおける、バスバ１２に流れる電流によって生じた磁気を増強する効果を異ならせている。大電流用ユニット１１Ａにおけるシールド１４の磁気を増強する効果を、小電流用ユニット１１Ｂにおけるシールド１４よりも小さくすることで、大電流用ユニット１１Ａにより測定可能な電流の範囲が広くなる。

［変形例］
　図２Ａは変形例に係る電流センサ２０の要部を模式的に示す平面図であり、図２Ｂは断面図である。これらの図に示すように、電流センサ２０の大電流用ユニット２１Ａおよび小電流用ユニット２１Ｂ（ユニット２１）は、立設部１４ｂを備えたシールド１４に変えて、基部２４ａのみからなる平板状のシールド２４を備えている。この構成において、電流センサ２０は電流センサ１０と異なっている。

　電流センサ２０は、各ユニット２１が、ＹＺ平面の断面がＵ字型のシールド１４に代えて、平板状のシールド２４を備えている。この場合も、第２方向におけるバスバ１２と磁気センサ１３との間の距離Ｌ１は、大電流用ユニット２１Ａにおける距離Ｌ１Ａと、小電流用ユニット２１Ｂにおける距離Ｌ１Ｂとが同じである。また、第２方向における、バスバ１２とシールド２４の基部２４ａとの間の距離Ｌ２は、大電流用ユニット２１Ａにおける距離Ｌ２Ａのほうが、小電流用ユニット２１Ｂにおける距離Ｌ２Ｂよりも大きい。そして、磁気センサ１３とシールド２４の端部２４ｅとの距離Ｌ３は、大電流用ユニット２１Ａにおける距離Ｌ３Ａのほうが、小電流用ユニット２１Ｂにおける距離Ｌ３Ｂよりも大きい。これにより、電流センサ１０同様、電流センサ２０の大電流用ユニット２１Ａにより測定可能な電流の範囲を広げ、電流の検出誤差の小さくすることができる。

　また、図２では、各ユニット２１の構成として、バスバ１２を挟んで磁気センサ１３の反対側にシールド２４が配置された構成を示したが、第２方向（Ｙ軸方向）に沿って対向するように配置された一対のシールド２４の間にバスバ１２と磁気センサ１３とを配置する構成であってもよい。

［第２の実施形態］
　図３は、電流センサ３０の要部の位置関係を模式的に示す断面図である。電流センサ３０は、第３方向において隣り合って配置された大電流用ユニット群３１と小電流用ユニット群３２と、を有している。大電流用ユニット群３１は複数の大電流用ユニット１１Ａが第３方向（Ｚ軸方向）に間隔ａ１で配置されている。小電流用ユニット群３２は複数の小電流用ユニット１１Ｂが第３方向に間隔ａ２で配置されている。また、隣り合う大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂ、すなわち、大電流用ユニット群３１を構成する複数の大電流用ユニット１１Ａのうち隣り合って配置された小電流用ユニット群３２に最も近い位置に配置された大電流用ユニット１１Ａと、小電流用ユニット群３２を構成する複数の小電流用ユニット１１Ｂのうち隣り合って配置された大電流用ユニット群３１に最も近い位置に配置された小電流用ユニット１１Ｂとが、第３方向に間隔ｂで配置されている。

　より具体的には、図３において第３方向であるＺ軸方向の最もＺ１側端に配置された大電流用ユニット１１ＡとＺ軸方向の最もＺ２側端に配置された小電流用ユニット１１Ｂとが、第３方向に間隔ｂで配置されている。間隔とは、第３方向において隣り合って配置された各ユニット１１の中心点と中心点との間の距離をいう。

　大電流用ユニット群３１は大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２が平面Ａ上に配置されている。小電流用ユニット群３２は小電流用ユニット１１Ｂのバスバ１２が平面Ｂ上に配置されている。平面Ａと平面Ｂとは同一平面であり、いずれもＸＺ平面上に位置している。図３に示した、大電流用ユニット群３１および小電流用ユニット群３２はそれぞれ、大電流用ユニット１１Ａおよび小電流用ユニット１１Ｂをそれぞれ３つ備えているが、１、２または４以上であってもよい。

　隣接する大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとの間隔ｂは、大電流用ユニット１１Ａの間隔ａ１よりも大きく、かつ、小電流用ユニット１１Ｂの間隔ａ２より大きい。すなわち、大電流用ユニット群３１と小電流用ユニット群３２との境界を挟んで隣り合う、大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１Ｂとの間隔ｂを、同じユニット群に属するユニット１１の間隔ａ１、ａ２よりも広くしている。この構成により、異なるユニット群に属する隣接するユニット１１のバスバ１２に流れる電流により生じる磁気が、他のユニット１１の磁気センサ１３に及ぼす影響を抑えることができる。したがって、隣接するユニット１１からの影響、特に、大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２に流れる電流に起因する磁気による、隣接する小電流用ユニット１１Ｂの磁気センサ１３への影響を抑えて、電流の検出誤差を小さくすることができる。

［変形例］
　図４は変形例に係る電流センサ４０における要部の位置関係を模式的に示す断面図である。電流センサ４０は、大電流用ユニット群３１と、小電流用ユニット群３２と、を有している。大電流用ユニット１１ＡのＺ軸方向の間隔ａ１、小電流用ユニット１１ＢのＺ軸方向の間隔ａ２および、隣り合う大電流用ユニット１１Ａと小電流用ユニット１１ＢとのＺ軸方向の間隔ｂの大小関係は、電流センサ３０と同じである。大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２が配置された平面Ａと、小電流用ユニット１１Ｂのバスバ１２が平面Ｂ上に配置された平面Ｂとは異なる平面である構成において、電流センサ３０と異なっている。

　図４に示した電流センサ４０は、間隔ｂが間隔ａ１および間隔ａ２のいずれよりも大きい。しかし、間隔ｂは間隔ａ１および間隔ａ２のいずれか一方または両方と等しくてもよい。また、Ｙ軸方向における平面Ａと平面Ｂとの位置は、図４とは逆であってもよい。

　Ｙ軸方向における、大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２が配置された平面Ａは、図４に示すように、小電流用ユニット１１Ｂのバスバ１２が配置された平面Ｂに対して、小電流用ユニット１１Ｂの磁気センサ１３とは反対側（Ｙ２側）に位置することが好ましい。小電流用ユニット１１Ｂの磁気センサ１３とは反対側に大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２を配置することにより、大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２と小電流用ユニット１１Ｂの磁気センサ１３との距離を大きくすることができる。したがって、大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２の磁気による、隣接する小電流用ユニット１１Ｂへの影響を抑えることができる。

［第３の実施形態］
　図５Ａは第３の実施形態に係る電流センサ５０における要部の位置関係を模式的に示す平面図であり、図５Ｂは断面図である。これらの図では、ユニット１１を区別するために、Ｚ軸方向のＺ１側からＺ２側に向かって、大電流用ユニット１１Ａを１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ａ３とし、小電流用ユニット１１Ｂを１１Ｂ１、１１Ｂ２、１１Ｂ３として示す。

　Ｚ軸方向（第３方向）に並べて配置された大電流用ユニット１１Ａ１、１１Ａ２および１１Ａ３において、隣り合う大電流用ユニット１１Ａ１と１１Ａ２、隣り合う大電流用ユニット１１Ａ２と１１Ａ３は、いずれも同一の直線上に配置されていない。同一の直線とはＺ軸方向（第３方向）に平行な直線である。両側の大電流用ユニット１１Ａ１および１１Ａ３はＺ軸と平行な直線Ｃ上に配置されており、大電流用ユニット１１Ａ１と１１Ａ３との間に配置された大電流用ユニット１１Ａ２は、直線Ｃと平行な直線Ｄ上に配置されている。

　Ｚ軸方向に並べて配置された小電流用ユニット１１Ｂ１、１１Ｂ２および１１Ｂ３も同様に、隣り合う小電流用ユニット１１Ｂ１と１１Ｂ２、隣り合う小電流用ユニット１１Ｂ２と１１Ｂ３が同一の直線上に配置されていない。両側の小電流用ユニット１１Ｂ１および１１Ｂ３はＺ軸と平行な直線Ｃ上に配置されており、その間の小電流用ユニット１１Ｂ２は、直線Ｃと平行な直線Ｄ上に配置されている。

　大電流用ユニット群５１および小電流用ユニット群５２のいずれにおいても、隣り合うユニット１１のバスバ１２に流れる電流の大きさが同じ場合、隣り合うユニット１１はＺ軸方向に延びる同一の直線上に配置されていない。この構成により、大電流用ユニット群５１および小電流用ユニット群５２のＺ軸方向のサイズを小さくすることができる。

　また、本実施形態においてはあるユニット１１の両隣に配置された二つのユニット１１をＺ軸方向に延びる同一の直線上に配置しているため、大電流用ユニット群５１および小電流用ユニット群５２のＺ軸方向のサイズを小さくするとともに、Ｘ軸方向のサイズも小さくすることができる。

　大電流用ユニット１１Ａ１と小電流用ユニット１１Ｂ３とは、バスバ１２に流れる電流の大きさが異なる、隣り合うユニット１１であり、Ｚ軸方向に延びる同一の直線Ｃ上に配置されている。この構成により、Ｚ方向における、大電流用ユニット１１Ａ１のバスバ１２と小電流用ユニット１１Ｂ３の磁気センサ１３との間に、大電流用ユニット１１Ａ１および小電流用ユニット１１Ｂ３のシールド１４（立設部１４ｂ）が二重に配置される。したがって、大電流用ユニット１１Ａ１のバスバ１２に流れる電流に起因する磁気が小電流用ユニット１１Ｂ３の磁気センサ１３に及ぼす影響をシールド１４によって抑制することができる。

　また、シールド１４が立設部１４ｂを備えない基部１４ａのみからなる平板状のものである場合には、一対のシールド２４（基部１４ａ）の間にバスバ１２と磁気センサ１３とを配置する構成とすることで、大電流用ユニット１１Ａ１のバスバ１２に流れる電流に起因する磁気が小電流用ユニット１１Ｂ３の磁気センサ１３に及ぼす影響を効率よく抑制することができる。

　図５Ｂに示すように、大電流用ユニット群５１の大電流用ユニット１１Ａ１、１１Ａ２および１１Ａ３のバスバ１２は、ＸＺ平面に平行な平面Ａ上に配置されている。小電流用ユニット群５２の小電流用ユニット１１Ｂ１、１１Ｂ２および１１Ｂ３のバスバ１２は、ＸＺ平面に平行な平面Ｂ上に配置されている。平面Ａと平面Ｂとを同一平面とすることで、電流センサ５０のＹ軸方向のサイズを小さくすることができる。ただし、図４に示すように、平面Ａと平面Ｂとは同一平面でなくてもよい。

［変形例］
　図６Ａは、変形例に係る電流センサ６０における要部の位置関係を模式的に示す平面図であり、６Ｂは断面図である。電流センサ６０は、大電流用ユニット群５１に代えて大電流用ユニット１１Ａを備えている構成において、電流センサ５０と異なっている。一つの大電流用ユニット１１Ａを用いる場合も、二つの小電流用ユニット群５２を構成する複数の小電流用ユニット１１Ｂのうち、Ｚ軸方向において、大電流用ユニット１１ＡのＺ１方向側に隣接する小電流用ユニット１１Ｂ３と、Ｚ１方向側に隣接する小電流用ユニット１１Ｂ１および大電流用ユニット１１Ａを、Ｚ軸方向に延びる同一の直線Ｃ上に配置する。この構成により、大電流用ユニット１１Ａのバスバ１２に流れる電流による磁気が小電流用ユニット１１Ｂ３の磁気センサ１３に及ぼす影響を抑えて、測定誤差の少ない電流センサ６０とすることができる。

　図７Ａは他の変形例に係る電流センサ７０における要部の位置関係を模式的に示す平面図であり、図７Ｂは断面図である。電流センサ７０は、大電流用ユニット群５１と小電流用ユニット群５２との間に、中電流用ユニット群５３をさらに備えている構成において、図５の電流センサ５０とは異なっている。中電流用ユニット群５３は、大電流用ユニット１１Ａに流れる電流の電流値と、小電流用ユニット１１Ｂに流れる電流の電流値との間の大きさの電流値の電流が流れる中電流用ユニット１１Ｃで構成される。大電流用ユニット群５１、小電流用ユニット群５２に加えて、中電流用ユニット群５３を備えていることにより測定可能な電流の範囲が広くなるから、用途によっては、中電流用ユニット群５３を備えた電流センサ７０がより適切な場合がある。

　中電流用ユニット１１Ｃは、大電流用ユニット１１Ａおよび小電流用ユニット１１Ｂ同様、バスバ１２、磁気センサ１３およびシールド１４を備えている。中電流用ユニット１１Ｃを構成する各部材の相対的な位置関係も、大電流用ユニット１１Ａおよび小電流用ユニット１１Ｂと同様である。

　中電流用ユニット１１Ｃは、Ｙ軸方向におけるバスバ１２と磁気センサ１３との距離Ｌ１（図１Ｂ参照）が大電流用ユニット１１Ａおよび小電流用ユニット１１Ｂと等しい。中電流用ユニット１１Ｃは、Ｙ軸方向におけるバスバ１２とシールド１４との距離Ｌ２（図１Ｂ参照）が、大電流用ユニット１１Ａよりも小さく、かつ、小電流用ユニット１１Ｂよりも大きい。このように、測定電流範囲に応じて距離Ｌ２を調整することにより、異なる電流範囲を測定する場合であっても、磁気センサ１３が最も精度よく測定できる範囲を用いて電流測定することが実現される。

　この場合も、バスバ１２に流れる電流の電流値が異なるユニット１１をＺ軸方向に延びる同一直線上に配置する。すなわち、Ｚ軸方向において隣接する大電流用ユニット１１Ａと中電流用ユニット１１Ｃとを同一の直線Ｃ上に配置し、Ｚ軸方向において隣接する小電流用ユニット１１Ｂと中電流用ユニット１１Ｃを同一の直線Ｃ上に配置する。この構成により、隣接するユニット１１のバスバ１２に相対的に大きな電流が流れることにより生じる磁気の、相対的に小さい電流を測定する磁気センサ１３への影響をシールド１４により抑えることができる。したがって、測定誤差の少ない電流センサ７０とすることができる。

　本明細書において開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

［実施例１］
　図８Ａ～図８Ｃに示す構成を備えたユニット１１について、Ｙ軸方向における、バスバ１２と磁気センサ１３との距離Ｌ１と、バスバ１２とシールド１４の基部１４ａとの距離Ｌ２が、磁気センサ１３により検出される磁束密度およびシールド１４内磁束密度に及ぼす影響を測定した。実施例１では、立設部１４ｂを備えた断面Ｕ字状のシールド１４を用いた。距離Ｌ１を２．６ｍｍとし、距離Ｌ２を表２に示す大きさにしたユニットのバスバ１２に異なる大きさの電流を流して測定を行った。また、比較例１として、距離Ｌ１を２．６ｍｍとし、距離Ｌ２を１．２ｍｍとしたユニットについても、実施例１と同様にして測定した。表２に実施例１および比較例１について測定、検出された磁束密度およびシールド内磁束密度の結果を示す。

　表１に示すようにバスバ１２とシールド１４との距離Ｌ２を変更することで、バスバ１２で発生する磁気の分布を変えて、表２に示すように磁気センサ１３により検出される磁束密度を７０ｍＴ以下とすることができた。このように、バスバ１２とシールド１４との距離Ｌ２を変更することにより、磁気センサ１３とバスバ１２との間に位置するシールド１４の端部１４ｅから磁気センサ１３までの距離を調整することができる。したがって、同じシールド１４を使用して距離Ｌ２を変更することにより、距離Ｌ２を変更しない場合には検出できない大きさの電流を測定することが可能になる。

　また、バスバ１２とシールド１４との距離Ｌ２を変更することで、シールド１４によってバスバ１２で発生する磁気を集める能力を調整し、シールド１４内の磁束密度を抑えて、シールド１４が磁気的に飽和することを防止できた。

　図９は、実施例１において、バスバ１２において流れる被測定電流の向きを変えて、測定した結果を示すグラフである。同図に示すように、測定された電流値の誤差は、被検出電流の大きさに関わらず同等であった。

［実施例２］
　図５Ａに示す電流センサ５０について、隣接するユニット１１のバスバ１２に流れる電流によって生じる測定誤差を測定した。大電流用ユニット群５１および小電流用ユニット群５２として、以下の構成を備えたものを用いた。
［大電流用ユニット群５１］
　電流：８００Ａ
　距離Ｌ１：２．６ｍｍ、距離Ｌ２：３．５ｍｍ（図１Ｂ参照）
　間隔ａ１：１２．５ｍｍ（図３参照）
［小電流用ユニット群５２］
　電流：３００Ａ
　距離Ｌ１：２．６ｍｍ、距離Ｌ２：１．２ｍｍ（図１Ｂ参照）
　間隔ａ２：１３．５ｍｍ
　隣接する大電流用ユニット１１Ａ１と小電流用ユニット１１Ｂ３との間隔ｂ：１７．５ｍｍ
　直線Ｃと直線ＤとのＸ軸方向における距離７．５ｍｍ（図５Ａ参照）

［実施例３］
　図１０に示す電流センサ８０について、隣接するユニット１１のバスバ１２に流れる電流によって生じる測定誤差を測定した。電流センサ８０は、大電流用ユニット群５１に代えて、大電流用ユニット群８１を備えている点において、実施例２の電流センサ５０と異なっている。
　大電流用ユニット群８１と、大電流用ユニット群５１とは、大電流用ユニット１１Ａの配置のみが異なっている。具体的には、図１０に示すように、両側の大電流用ユニット１１Ａ１および１１Ａ３が直線Ｄ上に配置されており、大電流用ユニット１１Ａ１と１１Ａ３との間の大電流用ユニット１１Ａ２が直線Ｃ上に配置されている。

　実施例２および実施例３についての測定結果を表３に示す。

　隣接する大電流用ユニット１１Ａ１と小電流用ユニット１１Ｂ３とを、図５Ａに示す実施例２のように同一の直線上に配置することにより、図１０に示す実施例３のように異なる直線上に配置した場合よりも測定誤差を小さくすることができた。

　以上説明したように、本発明は、モータを備えた電気自動車やハイブリッド車において、大きさの異なる電流を測定する電流センサとして有用である。

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０：電流センサ
１１、２１：ユニット
１１Ａ、１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ａ３、２１Ａ：大電流用ユニット
１１Ｂ、１１Ｂ１、１１Ｂ２、１１Ｂ３、２１Ｂ：小電流用ユニット
１１Ｃ　　：中電流用ユニット
１２　　　：バスバ
１２ａ　　：板面（一方の板面）
１２ｂ　　：板面（他方の板面）
１３　　　：磁気センサ
１４、２４：シールド
１４ａ、２４ａ：基部
１４ｂ　　：立設部
１４ｃ　　：端
１４ｅ、２４ｅ：端部
３１、５１、８１：大電流用ユニット群
３２、５２：小電流用ユニット群
５３　　　：中電流用ユニット群
Ａ、Ｂ：平面
Ｃ、Ｄ：直線
Ｌ１、Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂ：距離（第１の距離）
Ｌ２、Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂ：距離（第２の距離）
Ｌ３、Ｌ３Ａ、Ｌ３Ｂ：距離（第３の距離）
ａ１、ａ２、ｂ　：間隔

Claims

　電流が流れる平板状でかつ第１方向へ延設されたバスバと、前記バスバの一方の板面に対向して配置された磁気センサと、前記バスバの他方の板面に対向して配置された平板状の基部を備えたシールドとを有するユニットを複数備え、複数の前記ユニットが一体に形成された電流センサであって、
　複数の前記ユニットは、前記バスバに相対的に大きな電流が流れる大電流用ユニットと、前記バスバに相対的に小さな電流が流れる小電流用ユニットとを有しており、
　前記バスバの前記板面の法線方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたときに、
　前記第２方向における、前記バスバと前記磁気センサとの間の第１の距離は、前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとで同じであり、
　前記第２方向における、前記バスバと前記基部との間の第２の距離は、前記大電流用ユニットが前記小電流用ユニットよりも大きいことを特徴とする、電流センサ。
　前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとは、前記バスバ、前記磁気センサおよび前記シールドが同じである、
請求項１に記載の電流センサ。
　前記シールドは、前記基部の前記第３方向における両端に、前記第２方向における前記バスバおよび前記磁気センサが配置されている側へ延設された立設部をそれぞれ有する、請求項１に記載の電流センサ。
　前記シールドの端部が、前記第２方向における、前記磁気センサと前記バスバとの間に位置する、
請求項３に記載の電流センサ。
　複数の前記大電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ１で配置された大電流用ユニット群と、複数の前記小電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ２で配置された小電流用ユニット群と、を有しており、
　隣り合う前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとの間隔が間隔ｂであり、
　前記大電流用ユニット群は前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、
　前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、
　前記平面Ａと前記平面Ｂとは同一平面であり、
　前記間隔ｂが前記間隔ａ１より大きく、
　前記間隔ｂが前記間隔ａ２より大きい、
請求項１に記載の電流センサ。
　複数の前記大電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ１で配置された大電流用ユニット群と、複数の前記小電流用ユニットが前記第３方向に間隔ａ２で配置された小電流用ユニット群と、を有しており、
　隣り合う前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとの間隔が間隔ｂであり、
　前記大電流用ユニット群は前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、
　前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、
　前記平面Ａと前記平面Ｂとは異なる平面であり、
　前記間隔ｂが前記間隔ａ１以上であり、
　前記間隔ｂが前記間隔ａ２以上である、
請求項１に記載の電流センサ。
　複数の前記ユニットが前記第３方向に並べて配置され、
　隣り合う前記ユニットの前記バスバに流れる電流の大きさが異なる場合、隣り合う前記ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されており、
　隣り合う前記ユニットの前記バスバに流れる電流の大きさが同じ場合、隣り合う前記ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されていない、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
　複数の前記大電流用ユニットを有する大電流用ユニット群と、複数の前記小電流用ユニットを有する小電流用ユニット群と、を有しており、
　前記大電流用ユニット群は前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、
　前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、
　前記平面Ａと前記平面Ｂとは同一平面であり、
　前記大電流用ユニット群において、隣り合う前記大電流用ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されておらず、
　前記小電流用ユニット群において、隣り合う前記小電流用ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されておらず、
　隣接する前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとは、前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されている、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
　複数の前記小電流用ユニットを有する小電流用ユニット群と、前記大電流用ユニットと、を有しており、
　前記大電流用ユニットの前記バスバが平面Ａ上に配置され、
　前記小電流用ユニット群は前記小電流用ユニットの前記バスバが平面Ｂ上に配置され、
　前記平面Ａと前記平面Ｂとは同一平面であり、
　前記小電流用ユニット群における、隣り合う前記小電流用ユニットは前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されておらず、
　隣接する前記大電流用ユニットと前記小電流用ユニットとは、前記第３方向に延びる同一の直線上に配置されている、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
　前記大電流用ユニットに流れる電流の電流値と、前記小電流用ユニットに流れる電流の電流値との間の大きさの電流値の電流が流れる中電流用ユニットをさらに備えている、
請求項１に記載の電流センサ。