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JP2014181981A - Current sensor - Google Patents

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JP2014181981A
JP2014181981A JP2013056098A JP2013056098A JP2014181981A JP 2014181981 A JP2014181981 A JP 2014181981A JP 2013056098 A JP2013056098 A JP 2013056098A JP 2013056098 A JP2013056098 A JP 2013056098A JP 2014181981 A JP2014181981 A JP 2014181981A
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Japan
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wave signal
magnetic field
self
circuit
sensor element
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JP2013056098A
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Japanese (ja)
Inventor
Kosuke Nomura
江介 野村
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor allowing self diagnosis without using two sensor elements.SOLUTION: A current sensor 10 includes a bias magnet 30 that generates a bias magnetic field Bb in a vertical direction to a current magnetic field Bi generated by the flowing of a detected current I. The current sensor 10 includes a sensor element 40 that outputs a sine wave signal containing a sine value and a cosine wave signal containing a cosine value according to an angle θ formed by the bias magnetic field Bb and a synthetic magnetic field Bs composed of the current magnetic field Bi and the bias magnetic field Bb, on the basis of changes in resistance values of each of a plurality of magnetic resistance elements 41-48 when the plurality of magnetic resistance elements 41-48 are affected by an external magnetic field. The current sensor 10 further includes a self-diagnostic circuit 55 that receives the sine wave signal and the cosine wave signal from the sensor element 40 and performs failure determination of the sensor element 40 on the basis of the sine wave signal and the cosine wave signal.

Description

本発明は、自己診断回路を備えた電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor provided with a self-diagnosis circuit.

従来より、故障診断機能を備えた電流検出器が、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、磁性体コアの一つのギャップに二つの感磁素子が配置され、各感磁素子に対して同じ構成の信号処理回路が備えられており、各信号処理回路の出力を比較することにより故障を判定する電流検出器の構成が提案されている。すなわち、電流検出器には、感磁素子と信号処理回路とで構成された回路が2つ設けられている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 has proposed a current detector having a failure diagnosis function. Specifically, in Patent Document 1, two magnetosensitive elements are arranged in one gap of a magnetic core, and a signal processing circuit having the same configuration is provided for each magnetosensitive element. There has been proposed a configuration of a current detector that determines a failure by comparing outputs. That is, the current detector is provided with two circuits each including a magnetosensitive element and a signal processing circuit.

特開2000−275279号公報JP 2000-275279 A

しかしながら、上記従来の技術では、電流検出器の故障を診断するために電流を検出するための回路と全く同じ構成の故障診断用の回路が別個に設けられている。このため、電流検出器の全体構成が煩雑になると共に故障診断を行うためのコストが高くなるという問題がある。   However, in the above conventional technique, a fault diagnosis circuit having the same configuration as that of a circuit for detecting a current is separately provided in order to diagnose a fault of the current detector. For this reason, there exists a problem that the whole structure of an electric current detector becomes complicated, and the cost for performing a failure diagnosis becomes high.

本発明は上記点に鑑み、磁気を検出するセンサ素子を用いて電流を検出する電流センサにおいて、センサ素子を2個用いなくても自己診断を可能とすることを目的とする。   An object of the present invention is to enable self-diagnosis without using two sensor elements in a current sensor that detects current using a sensor element that detects magnetism.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電流センサは、被検出電流経路(80)に被検出電流が流れることによって生じる第1磁界(Bi)に対して垂直方向に第2磁界(Bb)を発生させる磁界発生手段(30)を備えている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the current sensor has a second direction perpendicular to the first magnetic field (Bi) generated by the detected current flowing through the detected current path (80). Magnetic field generating means (30) for generating a magnetic field (Bb) is provided.

電流センサは、複数の磁気抵抗素子(41〜48)を有し、複数の磁気抵抗素子(41〜48)が外部の磁場の影響を受けたときの複数の磁気抵抗素子(41〜48)の抵抗値の変化に基づいて、第2磁界(Bb)と、第1磁界(Bi)及び第2磁界(Bb)で構成される合成磁界(Bs)と、の成す角度θに応じた正弦値を含む正弦波信号及び余弦値を含む余弦波信号を出力するセンサ素子(40)を備えている。   The current sensor has a plurality of magnetoresistive elements (41 to 48), and a plurality of magnetoresistive elements (41 to 48) when the plurality of magnetoresistive elements (41 to 48) are affected by an external magnetic field. Based on the change in resistance value, a sine value corresponding to the angle θ formed by the second magnetic field (Bb) and the combined magnetic field (Bs) composed of the first magnetic field (Bi) and the second magnetic field (Bb) is obtained. The sensor element (40) which outputs the sine wave signal containing and the cosine wave signal containing a cosine value is provided.

また、電流センサは、センサ素子(40)から正弦波信号及び余弦波信号を入力し、正弦波信号及び余弦波信号に対して所定の演算を行うことにより被検出電流の大きさに対応したセンサ信号を出力する出力演算回路(54)を備えている。   The current sensor receives a sine wave signal and a cosine wave signal from the sensor element (40), and performs a predetermined calculation on the sine wave signal and the cosine wave signal to correspond to the magnitude of the detected current. An output arithmetic circuit (54) for outputting a signal is provided.

さらに、電流センサは、センサ素子(40)から正弦波信号及び余弦波信号を入力すると共に、正弦波信号及び余弦波信号に基づいてセンサ素子(40)の故障判定を行う自己診断回路(55)を備えていることを特徴とする。   Furthermore, the current sensor receives a sine wave signal and a cosine wave signal from the sensor element (40), and also makes a self-diagnosis circuit (55) for determining a failure of the sensor element (40) based on the sine wave signal and the cosine wave signal. It is characterized by having.

このように、センサ素子(40)が出力する正弦波信号及び余弦波信号の2つの信号に基づいて故障診断を行う自己診断回路(55)を備えているので、故障診断のためのセンサ素子(40)及び出力演算回路(54)を別途設ける必要がない。したがって、1つのセンサ素子(40)及び1つの出力演算回路(54)を備えた電流センサにおいて自己診断を可能とすることができる。   As described above, since the self-diagnosis circuit (55) for performing the failure diagnosis based on the two signals of the sine wave signal and the cosine wave signal output from the sensor element (40) is provided, the sensor element ( 40) and an output arithmetic circuit (54) need not be provided separately. Therefore, a self-diagnosis can be enabled in the current sensor including one sensor element (40) and one output arithmetic circuit (54).

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態における電流センサをバスバーに取り付けたときの模式図である。It is a schematic diagram when the current sensor in 1st Embodiment of this invention is attached to the bus-bar. 図1に示す電流センサの断面図である。It is sectional drawing of the current sensor shown in FIG. 図1に示す電流センサの回路図である。It is a circuit diagram of the current sensor shown in FIG. 自己診断結果が正常の場合の電流値とVs2+Vc2との関係を示した図である。Self-diagnosis result is a diagram showing the relationship between the current value and Vs 2 + Vc 2 in the case of normal. Vsにオフセット変動が生じた場合の電流値とVs2+Vc2との関係を示した図である。It is a graph showing a relationship between a current value and Vs 2 + Vc 2 when the offset fluctuation occurs in Vs. Vcにオフセット変動が生じた場合の電流値とVs2+Vc2との関係を示した図である。It is a graph showing a relationship between a current value and Vs 2 + Vc 2 when the offset fluctuation occurs in Vc. 自己診断回路からダイアグ端子を介して出力される出力電圧を示した図である。It is the figure which showed the output voltage output via a diagnostic terminal from a self-diagnosis circuit. 本発明の第2実施形態に係る自己診断回路が描いた正常なリサージュ波形を示した図である。It is the figure which showed the normal Lissajous waveform which the self-diagnosis circuit based on 2nd Embodiment of this invention drew. 第2実施形態において、Vsにオフセット変動が生じた場合に自己診断回路が描いたリサージュ波形を示した図である。In 2nd Embodiment, when the offset fluctuation | variation arises in Vs, it is the figure which showed the Lissajous waveform which the self-diagnosis circuit drew. 第2実施形態において、Vcにオフセット変動が生じた場合に自己診断回路が描いたリサージュ波形を示した図である。In 2nd Embodiment, when the offset fluctuation | variation arises in Vc, it is the figure which showed the Lissajous waveform which the self-diagnosis circuit drew. 本発明の第4実施形態に係る電流センサの回路図である。It is a circuit diagram of the current sensor which concerns on 4th Embodiment of this invention. 第4実施形態において、出力端子を介して出力される出力電圧を示した図である。In 4th Embodiment, it is the figure which showed the output voltage output via an output terminal.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る電流センサは、例えば、車載バッテリ等に接続されるバスバーに流れる被検出電流を検出するものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The current sensor according to the present embodiment detects, for example, a detected current flowing in a bus bar connected to an in-vehicle battery or the like.

図1及び図2に示されるように、電流センサ10は、基板20、バイアス磁石30、センサ素子40、回路チップ50、リード60、及びモールド樹脂70を備えて構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the current sensor 10 includes a substrate 20, a bias magnet 30, a sensor element 40, a circuit chip 50, leads 60, and a mold resin 70.

バイアス磁石30は、検出対象であるバスバー80に被検出電流Iが流れることによって生じる電流磁界Biに対して垂直方向にバイアス磁界Bbを発生させるものである。バイアス磁石30は、基板20の一面21に設置されている。バイアス磁石30は、このバイアス磁界Bbをセンサ素子40に印加する役割を果たす。   The bias magnet 30 generates a bias magnetic field Bb in a direction perpendicular to the current magnetic field Bi generated when the detected current I flows through the bus bar 80 to be detected. The bias magnet 30 is installed on one surface 21 of the substrate 20. The bias magnet 30 plays a role of applying the bias magnetic field Bb to the sensor element 40.

センサ素子40は、外部の磁場の影響を受けたときに抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を有する板状のチップ部品である。図2に示されるように、センサ素子40はバイアス磁石30の上に配置されている。このため、例えば、センサ素子40が矩形状のバイアス磁石30の角部近傍等に配置される場合と比較して、各磁気抵抗素子に影響するバイアス磁界Bbの角度のばらつきが抑制される。   The sensor element 40 is a plate-shaped chip component having a plurality of magnetoresistive elements whose resistance values change when affected by an external magnetic field. As shown in FIG. 2, the sensor element 40 is disposed on the bias magnet 30. For this reason, for example, the variation in the angle of the bias magnetic field Bb affecting each magnetoresistive element is suppressed as compared with the case where the sensor element 40 is disposed near the corner of the rectangular bias magnet 30 or the like.

回路チップ50は、センサ素子40から入力した信号に対して予め設定された演算を行うための信号処理回路を備えている。回路チップ50は、基板20の一面21に設置されている。   The circuit chip 50 includes a signal processing circuit for performing a preset operation on the signal input from the sensor element 40. The circuit chip 50 is installed on the one surface 21 of the substrate 20.

リード60は、外部と電流センサ10とを電気的に接続するための接続部品である。本実施形態では、複数のリード60が当該リード60の長手方向に垂直な方向に並べられている。そして、各リード60が図示しないワイヤを介して回路チップ50と電気的に接続されている。   The lead 60 is a connection component for electrically connecting the outside and the current sensor 10. In the present embodiment, the plurality of leads 60 are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the leads 60. Each lead 60 is electrically connected to the circuit chip 50 via a wire (not shown).

モールド樹脂70は、基板20、バイアス磁石30、センサ素子40、回路チップ50、及びリード60の一部を封止した封止部材である。具体的には、モールド樹脂70は、リード60のうち基板20側とは反対側の部分すなわちアウターリードの部分が露出するように、各部品20、30、40、50、60を封止している。これにより、電流センサ10はモールドIC化されている。モールド樹脂70の材料として、例えばエポキシ樹脂等が採用される。   The mold resin 70 is a sealing member that seals a part of the substrate 20, the bias magnet 30, the sensor element 40, the circuit chip 50, and the lead 60. Specifically, the mold resin 70 seals each component 20, 30, 40, 50, 60 so that the portion of the lead 60 opposite to the substrate 20, that is, the outer lead portion is exposed. Yes. Thereby, the current sensor 10 is formed as a mold IC. As a material of the mold resin 70, for example, an epoxy resin or the like is employed.

上記の構成を有する電流センサ10は、図1に示されるように、バスバー80に組み付けられる。具体的には、電流センサ10は、バスバー80に流れる電流方向すなわちバスバー80の長手方向とバイアス磁界Bbとが平行になるように、バスバー80に組み付けられる。言い換えると、電流センサ10は、バスバー80に流れる被検出電流Iによって生成される電流磁界Biとバイアス磁界Bbとが垂直となるように、バスバー80に組み付けられる。そして、センサ素子40には、バイアス磁界Bb及び電流磁界Biで構成される合成磁界Bsが印加されるようになっている。   The current sensor 10 having the above configuration is assembled to the bus bar 80 as shown in FIG. Specifically, the current sensor 10 is assembled to the bus bar 80 so that the direction of the current flowing through the bus bar 80, that is, the longitudinal direction of the bus bar 80 and the bias magnetic field Bb are parallel to each other. In other words, the current sensor 10 is assembled to the bus bar 80 so that the current magnetic field Bi generated by the detected current I flowing in the bus bar 80 and the bias magnetic field Bb are perpendicular to each other. The sensor element 40 is applied with a synthetic magnetic field Bs composed of a bias magnetic field Bb and a current magnetic field Bi.

次に、電流センサ10におけるセンサ素子40と回路チップ50の回路構成について説明する。図3に示されるように、センサ素子40は、第1検出部40aと、第2検出部40bと、を有している。第1検出部40aは、4つの磁気抵抗素子41〜44がブリッジ回路を形成するように構成されている。また、第2検出部40bは、4つの磁気抵抗素子45〜48がブリッジ回路を形成するように構成されている。   Next, the circuit configuration of the sensor element 40 and the circuit chip 50 in the current sensor 10 will be described. As shown in FIG. 3, the sensor element 40 includes a first detection unit 40a and a second detection unit 40b. The first detection unit 40a is configured such that the four magnetoresistive elements 41 to 44 form a bridge circuit. The second detection unit 40b is configured such that the four magnetoresistive elements 45 to 48 form a bridge circuit.

磁気抵抗素子41〜48は、図示しないが、下部電極の上にピン磁性層、トンネル層、フリー磁性層、及び上部電極が順に形成されたTMR素子として構成されている。ピン磁性層は磁化の向きが固定された強磁性金属層である。トンネル層はトンネル効果によりフリー磁性層からピン磁性層に電流を流すための絶縁層である。フリー磁性層は、外部の磁場の影響を受けて磁化の向きが変化する強磁性金属層である。   Although not shown, the magnetoresistive elements 41 to 48 are configured as TMR elements in which a pin magnetic layer, a tunnel layer, a free magnetic layer, and an upper electrode are sequentially formed on the lower electrode. The pinned magnetic layer is a ferromagnetic metal layer whose magnetization direction is fixed. The tunnel layer is an insulating layer for allowing a current to flow from the free magnetic layer to the pinned magnetic layer by the tunnel effect. The free magnetic layer is a ferromagnetic metal layer whose magnetization direction changes under the influence of an external magnetic field.

ここで、第1検出部40aを構成する各磁気抵抗素子41〜44はそれぞれピン磁性層の磁化方向が互いに平行とされている。また、第2検出部40bを構成する各磁気抵抗素子45〜48のピン磁性層の磁化方向は、第1検出部40aを構成する各磁気抵抗素子41〜44のピン磁性層の磁化方向に対して垂直とされている。   Here, as for each magnetoresistive element 41-44 which comprises the 1st detection part 40a, the magnetization direction of a pin magnetic layer is made mutually parallel, respectively. Moreover, the magnetization direction of the pin magnetic layer of each magnetoresistive element 45-48 which comprises the 2nd detection part 40b is with respect to the magnetization direction of the pin magnetic layer of each magnetoresistive element 41-44 which comprises the 1st detection part 40a. And vertical.

そして、センサ素子40は、第1検出部40aの各磁気抵抗素子41〜44の磁化方向がバイアス磁界Bbと垂直となると共に、第2検出部40bの各磁気抵抗素子45〜48の磁化方向がバイアス磁界Bbと平行となるようにバイアス磁石30の上に設置される。このため、図1に示されるように、バイアス磁界Bbと合成磁界Bsとの成す角度をθとすると、第1検出部40aから出力される電圧信号Vs+、Vs−は、正弦値すなわちsinθを含む信号(SIN出力)となる。一方、第2検出部40bから出力される電圧信号Vc+、Vc−は余弦値すなわちcosθを含む信号(COS出力)となる。   In the sensor element 40, the magnetization directions of the magnetoresistive elements 41 to 44 of the first detection unit 40a are perpendicular to the bias magnetic field Bb, and the magnetization directions of the magnetoresistive elements 45 to 48 of the second detection unit 40b are It is installed on the bias magnet 30 so as to be parallel to the bias magnetic field Bb. Therefore, as shown in FIG. 1, when the angle formed by the bias magnetic field Bb and the combined magnetic field Bs is θ, the voltage signals Vs + and Vs− output from the first detection unit 40a include sine values, that is, sin θ. Signal (SIN output). On the other hand, the voltage signals Vc + and Vc− output from the second detection unit 40b are signals including a cosine value, that is, cos θ (COS output).

したがって、センサ素子40は、複数の磁気抵抗素子41〜48が外部の磁場の影響を受けたときの複数の磁気抵抗素子41〜48の抵抗値の変化に基づいて、バイアス磁界Bbと合成磁界Bsとの成す角度θに応じた電圧信号を出力する。   Therefore, the sensor element 40 includes the bias magnetic field Bb and the combined magnetic field Bs based on the change in the resistance value of the plurality of magnetoresistance elements 41 to 48 when the plurality of magnetoresistance elements 41 to 48 are affected by the external magnetic field. A voltage signal corresponding to the angle θ formed by is output.

回路チップ50は、電源回路51、第1増幅回路52、第2増幅回路53、出力演算回路54、及び自己診断回路55を有している。さらに、回路チップ50は、電源端子56(V)、出力端子57(Vout)、ダイアグ端子58(Diag)、及びグランド端子59(GND)を備えている。   The circuit chip 50 includes a power supply circuit 51, a first amplifier circuit 52, a second amplifier circuit 53, an output arithmetic circuit 54, and a self-diagnosis circuit 55. Further, the circuit chip 50 includes a power supply terminal 56 (V), an output terminal 57 (Vout), a diagnosis terminal 58 (Diag), and a ground terminal 59 (GND).

電源回路51は、電源端子56を介して外部の電源から印加される電源電圧Vに基づいて一定の電圧を生成する定電圧回路である。具体的には、電源回路51は、電源電圧Vから生成した定電圧Vccをセンサ素子40の第1検出部40aの磁気抵抗素子41、44の中点、及び第2検出部40bの磁気抵抗素子45、48の中点に印加する。また、電源回路51は、各増幅回路52、53、出力演算回路54、及び自己診断回路55を動作させるための電圧を生成してそれぞれに印加する。   The power supply circuit 51 is a constant voltage circuit that generates a constant voltage based on a power supply voltage V applied from an external power supply via a power supply terminal 56. Specifically, the power supply circuit 51 uses the constant voltage Vcc generated from the power supply voltage V as the midpoint of the magnetoresistive elements 41 and 44 of the first detection unit 40a of the sensor element 40 and the magnetoresistive element of the second detection unit 40b. Apply to the midpoint of 45,48. The power supply circuit 51 generates and applies voltages for operating the amplifier circuits 52 and 53, the output arithmetic circuit 54, and the self-diagnosis circuit 55, respectively.

第1増幅回路52は、センサ素子40の第1検出部40aから入力した電圧信号Vs+、Vs−を増幅して正弦値すなわちsinθを含む正弦波信号Vsを出力する回路である。第1増幅回路52は、例えば差動増幅回路として構成されている。この場合、第1増幅回路52の一方の入力端子が第1検出部40aの磁気抵抗素子43、44の中点に接続され、当該入力端子に電圧信号Vs+が入力される。また、第1増幅回路52の他方の入力端子が磁気抵抗素子41、42の中点に接続され、当該入力端子に電圧信号Vs−が入力される。したがって、第1増幅回路52は、入力された電圧信号Vs+、Vs−を差動増幅して出力演算回路54に正弦波信号Vsを出力する。   The first amplification circuit 52 is a circuit that amplifies the voltage signals Vs + and Vs− input from the first detection unit 40a of the sensor element 40 and outputs a sine wave signal Vs including a sine value, that is, sin θ. The first amplifier circuit 52 is configured as a differential amplifier circuit, for example. In this case, one input terminal of the first amplifier circuit 52 is connected to the midpoint of the magnetoresistive elements 43 and 44 of the first detection unit 40a, and the voltage signal Vs + is input to the input terminal. The other input terminal of the first amplifier circuit 52 is connected to the midpoint of the magnetoresistive elements 41 and 42, and the voltage signal Vs− is input to the input terminal. Accordingly, the first amplifier circuit 52 differentially amplifies the input voltage signals Vs + and Vs− and outputs a sine wave signal Vs to the output arithmetic circuit 54.

第2増幅回路53は、センサ素子40の第2検出部40bから入力した電圧信号Vc+、Vc−を増幅して余弦値すなわちcosθを含む余弦波信号Vcを出力する回路である。第2増幅回路53は、第1増幅回路52と同様に差動増幅回路として構成されている。この場合、第2増幅回路53の一方の入力端子が第2検出部40bの磁気抵抗素子47、48の中点に接続され、当該入力端子に電圧信号Vc+が入力される。また、第2増幅回路53の他方の入力端子が磁気抵抗素子45、46の中点に接続され、当該入力端子に電圧信号Vc−が入力される。したがって、第2増幅回路53は、入力された電圧信号Vc+、Vc−を差動増幅して出力演算回路54に余弦波信号Vcを出力する。   The second amplifier circuit 53 is a circuit that amplifies the voltage signals Vc + and Vc− input from the second detection unit 40b of the sensor element 40 and outputs a cosine wave signal Vc including a cosine value, that is, cos θ. Similar to the first amplifier circuit 52, the second amplifier circuit 53 is configured as a differential amplifier circuit. In this case, one input terminal of the second amplifier circuit 53 is connected to the midpoint of the magnetoresistive elements 47 and 48 of the second detection unit 40b, and the voltage signal Vc + is input to the input terminal. The other input terminal of the second amplifier circuit 53 is connected to the midpoint of the magnetoresistive elements 45 and 46, and the voltage signal Vc− is input to the input terminal. Therefore, the second amplifier circuit 53 differentially amplifies the input voltage signals Vc + and Vc− and outputs a cosine wave signal Vc to the output arithmetic circuit 54.

上記の正弦波信号Vsは、例えばVs=A・sinθとして表される。また、余弦波信号Vcは、例えばVc=A・cosθとして表される。ここで、各増幅回路52、53は同じ構成であるので、増幅率は同じ値となる。また、各検出部40a、40bは、ピン磁性層の磁化方向以外は同じ構成とされている磁気抵抗素子41〜48にて構成されているので、温度特性も同じ値となる。したがって、「A」は正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcで共通のパラメータである。   The sine wave signal Vs is expressed as Vs = A · sin θ, for example. The cosine wave signal Vc is expressed as Vc = A · cos θ, for example. Here, since each amplifier circuit 52 and 53 is the same structure, an amplification factor becomes the same value. Moreover, since each detection part 40a, 40b is comprised by the magnetoresistive elements 41-48 made into the same structure except the magnetization direction of a pin magnetic layer, a temperature characteristic also becomes the same value. Therefore, “A” is a parameter common to the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc.

出力演算回路54は、センサ素子40から正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcを入力し、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcに対して所定の演算を行うことにより被検出電流Iの大きさに対応したセンサ信号を出力する回路である。具体的には、出力演算回路54は、各増幅回路52、53から入力した正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcを用いてバイアス磁界Bbと合成磁界Bsとの成す角度θにおける正接値(tanθ)を演算し、この正接値に対応する信号をセンサ信号として出力端子57を介して外部に出力する。すなわち、出力演算回路54は、正弦波信号Vsを余弦波信号Vcで除算して正接値(tanθ)を取得する演算を行い、この演算結果に対応する信号をセンサ信号として出力する。   The output calculation circuit 54 receives the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc from the sensor element 40, and performs a predetermined calculation on the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc to obtain the magnitude of the detected current I. It is a circuit that outputs a corresponding sensor signal. Specifically, the output arithmetic circuit 54 uses the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc input from the amplifier circuits 52 and 53, and the tangent value (tan θ) at the angle θ between the bias magnetic field Bb and the combined magnetic field Bs. And outputs a signal corresponding to the tangent value to the outside through the output terminal 57 as a sensor signal. That is, the output calculation circuit 54 performs a calculation of dividing the sine wave signal Vs by the cosine wave signal Vc to obtain a tangent value (tan θ), and outputs a signal corresponding to the calculation result as a sensor signal.

図1に示されるように、tanθ=(電流磁界Bi)/(バイアス磁界Bb)となることと、バイアス磁界Bbはバイアス磁石30により構成されるもので一定であることにより、センサ信号はバスバー80に流れる被検出電流Iが生成する電流磁界Biに比例する信号となる。つまり、センサ信号はバスバー80に流れる被検出電流Iに対してリニアに変化する信号となる。出力演算回路54はこのtanθに対応する信号をセンサ信号として出力する。   As shown in FIG. 1, tan θ = (current magnetic field Bi) / (bias magnetic field Bb), and the bias magnetic field Bb is constituted by the bias magnet 30 and is constant. Is a signal proportional to the current magnetic field Bi generated by the current I to be detected flowing through the. That is, the sensor signal is a signal that changes linearly with respect to the detected current I flowing through the bus bar 80. The output calculation circuit 54 outputs a signal corresponding to tan θ as a sensor signal.

なお、「正接値に対応する信号をセンサ信号として出力する」とは、演算した正接値に対して所定のオフセットを付加した値をセンサ信号として出力したり、演算した正接値をそのままセンサ信号として出力したりすることである。本実施形態では演算した正接値をそのまま出力する。   Note that “output a signal corresponding to a tangent value as a sensor signal” means that a value obtained by adding a predetermined offset to the calculated tangent value is output as a sensor signal, or the calculated tangent value is directly used as a sensor signal. Or output. In this embodiment, the calculated tangent value is output as it is.

自己診断回路55は、センサ素子40から正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcを入力すると共に、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcに基づいてセンサ素子40もしくは各増幅回路52、53の故障判定を行う回路である。正弦波信号Vsや余弦波信号Vcはセンサ素子40及び各増幅回路52、53を経由して得られた信号であるので、自己診断回路55はセンサ素子40及び各増幅回路52、53のいずれかに故障の可能性があることを診断することとなる。   The self-diagnosis circuit 55 inputs the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc from the sensor element 40, and determines the failure of the sensor element 40 or each of the amplification circuits 52 and 53 based on the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc. It is a circuit to perform. Since the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc are signals obtained via the sensor element 40 and the amplifier circuits 52 and 53, the self-diagnosis circuit 55 is one of the sensor element 40 and the amplifier circuits 52 and 53. It is diagnosed that there is a possibility of failure.

具体的に、自己診断回路55は、Vs2とVc2との和を演算し、この演算結果と予め設定された故障判定値とを比較することにより、センサ素子40の故障判定を行う。故障判定値は、Vs2+Vc2の正常値の範囲と異常値の範囲との境界値すなわち閾値であり、製品出荷時に自己診断回路55に設けられた記憶手段に記憶される。 Specifically, the self-diagnosis circuit 55 calculates the sum of Vs 2 and Vc 2, and compares the calculation result with a preset failure determination value to determine a failure of the sensor element 40. The failure determination value is a boundary value, that is, a threshold value between a normal value range and an abnormal value range of Vs 2 + Vc 2 , and is stored in a storage unit provided in the self-diagnosis circuit 55 at the time of product shipment.

そして、センサ素子40が正常に動作している場合、上述のように、正弦波信号VsはVs=A・sinθで表され、余弦波信号VcはVc=A・cosθで表される。したがって、Vs2とVc2との和は、Vs2+Vc2=A2(sin2θ+cos2θ)=A2となる。すなわち、Vs2とVc2との和は、図4に示されるように、被検出電流Iの電流値に関らず一定の値となる。このような場合、自己診断回路55はA2と故障判定値とを比較し、演算結果であるA2が正常範囲に含まれていると判定すると共にセンサ素子40や各増幅回路52、53は正常であると判定する。 When the sensor element 40 is operating normally, as described above, the sine wave signal Vs is represented by Vs = A · sin θ, and the cosine wave signal Vc is represented by Vc = A · cos θ. Therefore, the sum of Vs 2 and Vc 2 is Vs 2 + Vc 2 = A 2 (sin 2 θ + cos 2 θ) = A 2 . That is, the sum of Vs 2 and Vc 2 is a constant value regardless of the current value of the detected current I, as shown in FIG. In such a case, the self-diagnosis circuit 55 compares the failure determination value and A 2, the sensor element 40 and the amplifier circuits 52 and 53 as well as determined that the operation result A 2 is included in the normal range Determined to be normal.

一方、センサ素子40が劣化等したことにより、異常が発生した場合、正弦波信号Vsや余弦波信号Vcに故障の成分が含まれる。例えば、正弦波信号Vsにオフセット変動が生じた場合、正弦波信号VsはVs=A・sinθ+Voffsで表される。このため、Vs2とVc2との和にはVoffsの成分やsinθの成分が含まれる。したがって、図5に示されるように、Vs2とVc2との和は電流値に対して一定にならない。 On the other hand, when an abnormality occurs due to deterioration of the sensor element 40, a failure component is included in the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc. For example, when an offset variation occurs in the sine wave signal Vs, the sine wave signal Vs is expressed by Vs = A · sin θ + Voffs. For this reason, the sum of Vs 2 and Vc 2 includes a component of Voffs and a component of sin θ. Therefore, as shown in FIG. 5, the sum of Vs 2 and Vc 2 is not constant with respect to the current value.

また、余弦波信号Vcにオフセット変動が生じた場合、余弦波信号VcはVc=A・cosθ+Voffcで表される。このため、Vs2とVc2との和にはVoffcの成分やcosθの成分が含まれる。したがって、図6に示されるように、Vs2とVc2との和は電流値に対して一定にならない。 When an offset variation occurs in the cosine wave signal Vc, the cosine wave signal Vc is expressed by Vc = A · cos θ + Voffc. Therefore, the sum of Vs 2 and Vc 2 includes a component of Voffc and a component of cos θ. Therefore, as shown in FIG. 6, the sum of Vs 2 and Vc 2 is not constant with respect to the current value.

このように、Vs2とVc2との和が電流値に対して一定にならない場合、Vs2とVc2との和は、正常範囲を超えてしまう。したがって、自己診断回路55はVs2とVc2との和と故障判定値とを比較し、演算結果が異常であると判定すると共にセンサ素子40や各増幅回路52、53のいずれかに異常が発生していると判定する。 Thus, when the sum of Vs 2 and Vc 2 is not constant with respect to the current value, the sum of Vs 2 and Vc 2 exceeds the normal range. Accordingly, the self-diagnosis circuit 55 compares the sum of Vs 2 and Vc 2 with the failure determination value, determines that the calculation result is abnormal, and abnormalities are detected in either the sensor element 40 or each of the amplifier circuits 52 and 53. It is determined that it has occurred.

自己診断回路55は、上記のように故障判定を行った後、ダイアグ端子58を介して故障診断結果を外部に出力する。具体的には、図7に示されるように、自己診断結果が正常の場合、自己診断回路55は通常動作時の出力電圧を自己診断正常時の出力電圧として出力する。すなわち、自己診断正常時、自己診断回路55はダイアグ端子58に印加する電圧を変化させない。   The self-diagnosis circuit 55 outputs a failure diagnosis result to the outside via the diagnosis terminal 58 after making the failure determination as described above. Specifically, as shown in FIG. 7, when the self-diagnosis result is normal, the self-diagnosis circuit 55 outputs the output voltage during normal operation as the output voltage during normal self-diagnosis. That is, the self-diagnosis circuit 55 does not change the voltage applied to the diagnosis terminal 58 when the self-diagnosis is normal.

一方、自己診断結果が異常の場合、自己診断回路55は通常動作時よりも高い出力電圧を出力する。すなわち、自己診断異常時、自己診断回路55はダイアグ端子58に印加する電圧を変化させる。このようにして、自己診断回路55は外部に異常を伝える。   On the other hand, when the self-diagnosis result is abnormal, the self-diagnosis circuit 55 outputs a higher output voltage than during normal operation. That is, when the self-diagnosis is abnormal, the self-diagnosis circuit 55 changes the voltage applied to the diagnosis terminal 58. In this way, the self-diagnosis circuit 55 transmits an abnormality to the outside.

以上説明したように、本実施形態では、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcの2つの信号に基づいて故障診断を行う自己診断回路55を備えていることが特徴となっている。また、自己診断回路55は、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcの角度成分を利用して故障診断を行っているので、故障診断のためのセンサ素子40及び出力演算回路54の別途の構成を不要とすることができる。したがって、電流センサ10に備えられた1つのセンサ素子40及び1つの出力演算回路54によって自己診断を可能とすることができる。   As described above, the present embodiment is characterized by including the self-diagnosis circuit 55 that performs failure diagnosis based on the two signals of the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc. Further, since the self-diagnosis circuit 55 performs failure diagnosis using the angle components of the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc, separate configurations of the sensor element 40 and the output arithmetic circuit 54 for failure diagnosis are provided. It can be unnecessary. Therefore, the self-diagnosis can be enabled by one sensor element 40 and one output arithmetic circuit 54 provided in the current sensor 10.

ここで、バスバー80に流れる被検出電流Iは常に一定の値ではない。このような「電流」という測定対象に対して電流センサ10は電流値の平均値やピーク値を検出することになる。したがって、電流センサ10が検出した電流値が本当に正しい値であるかを確かめるためには、従来は全く同じ構成の電流検出部を設けて両者の値を比較しなければならなかった。しかしながら、本実施形態に係る電流センサ10は、故障の成分が含まれた正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcを用いて故障判定を行っている。したがって、センサ素子40の出力と、全く同じ構成の他のセンサ素子の出力と、の比較を行う必要がなく、自己診断回路55を設けるだけで電流センサ10の自己診断機能を実現することができる。   Here, the detected current I flowing through the bus bar 80 is not always a constant value. The current sensor 10 detects an average value or a peak value of the current value for such a measurement object “current”. Therefore, in order to confirm whether or not the current value detected by the current sensor 10 is a really correct value, conventionally, it has been necessary to provide a current detection unit having exactly the same configuration and compare both values. However, the current sensor 10 according to the present embodiment performs failure determination using the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc including the failure component. Therefore, it is not necessary to compare the output of the sensor element 40 with the output of another sensor element having the same configuration, and the self-diagnosis function of the current sensor 10 can be realized only by providing the self-diagnosis circuit 55. .

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、電流磁界Biが特許請求の範囲の「第1磁界」に対応し、バイアス磁界Bbが特許請求の範囲の「第2磁界」に対応する。また、バイアス磁石30が特許請求の範囲の「磁界発生手段」に対応し、バスバー80が特許請求の範囲の「被検出電流経路」に対応する。   As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the current magnetic field Bi corresponds to the “first magnetic field” of the claims, and the bias magnetic field Bb corresponds to the “first” of the claims. Corresponds to “two magnetic fields”. The bias magnet 30 corresponds to “magnetic field generating means” in the claims, and the bus bar 80 corresponds to “detected current path” in the claims.

(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、自己診断回路55は、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcによって描かれるリサージュ波形に基づいて故障判定を行う。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the present embodiment, the self-diagnosis circuit 55 performs failure determination based on the Lissajous waveform drawn by the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc.

すなわち、自己診断回路55は各増幅回路52、53から入力した正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcによってリサージュ波形を描く。リサージュ波形は、図8に示されるように、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcの二つの単振動を合成して直交座標上に描かれる平面図形である。図8は、例えば製品出荷時の正常なリサージュ波形である。   That is, the self-diagnosis circuit 55 draws a Lissajous waveform by the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc input from the amplifier circuits 52 and 53. As shown in FIG. 8, the Lissajous waveform is a plane figure drawn on orthogonal coordinates by synthesizing two simple vibrations of the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc. FIG. 8 shows a normal Lissajous waveform at the time of product shipment, for example.

そして、正弦波信号Vsにオフセット変動が生じた場合、図9に示されるように、リサージュ波形は正常時からsinθ軸方向に移動する。一方、余弦波信号Vcにオフセット変動が生じた場合、図10に示されるように、リサージュ波形は正常時からcosθ軸方向に移動する。   When the offset fluctuation occurs in the sine wave signal Vs, the Lissajous waveform moves in the sin θ-axis direction from the normal time as shown in FIG. On the other hand, when an offset variation occurs in the cosine wave signal Vc, the Lissajous waveform moves in the cos θ axis direction from the normal time as shown in FIG.

したがって、自己診断回路55は、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcによって描かれたリサージュ波形と、予め設定された製品出荷時のリサージュ波形に基づく故障判定値と、を比較することにより、センサ素子40の故障判定を行う。すなわち、自己診断回路55は、製品出荷時の円波形から所定量だけ外れたか否かを判定する。以上のように、リサージュ波形を描くことにより、故障を視覚的に容易に判定することができる。   Therefore, the self-diagnosis circuit 55 compares the Lissajous waveform drawn by the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc with a failure determination value based on a preset Lissajous waveform at the time of product shipment, thereby obtaining a sensor element. 40 failure determinations are made. That is, the self-diagnosis circuit 55 determines whether or not a predetermined amount has deviated from the circular waveform at the time of product shipment. As described above, the failure can be easily visually determined by drawing the Lissajous waveform.

(第3実施形態)
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、自己診断回路55は、sinθと(1−cos2θ)1/2とを比較するか、または、(1−sin2θ)1/2とcosθとを比較することにより、センサ素子40の故障判定を行う。このように、正弦及び余弦をsinθもしくはcosθで表すことができる。したがって、自己診断回路55は、故障判定値を用いずに、正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcを用いて故障判定を行うこともできる。
(Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described. In the present embodiment, the self-diagnosis circuit 55 compares sin θ with (1-cos 2 θ) 1/2 or compares (1-sin 2 θ) 1/2 with cos θ. The failure determination of the sensor element 40 is performed. Thus, the sine and cosine can be expressed by sin θ or cos θ. Therefore, the self-diagnosis circuit 55 can also perform failure determination using the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc without using the failure determination value.

(第4実施形態)
本実施形態では、第1〜第3実施形態と異なる部分について説明する。図11に示されるように、本実施形態に係る回路チップ50では、自己診断回路55が出力端子57(Vout/Diag)に接続されている。これにより、自己診断回路55は、出力端子57を介して外部に自己診断結果を出力する。言い換えると、出力端子57はセンサ信号と自己診断結果の両方を出力する兼用の端子として機能する。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first to third embodiments will be described. As shown in FIG. 11, in the circuit chip 50 according to the present embodiment, the self-diagnosis circuit 55 is connected to the output terminal 57 (Vout / Diag). As a result, the self-diagnosis circuit 55 outputs the self-diagnosis result to the outside via the output terminal 57. In other words, the output terminal 57 functions as a dual-purpose terminal that outputs both the sensor signal and the self-diagnosis result.

通常、出力演算回路54は、図12に示されるように、一定範囲内の通常状態出力電圧の電圧を出力する。しかしながら、自己診断回路55は、センサ素子40が故障していると判定した場合、出力演算回路54の出力を変化させる。   Normally, as shown in FIG. 12, the output arithmetic circuit 54 outputs a normal state output voltage within a certain range. However, when the self-diagnosis circuit 55 determines that the sensor element 40 has failed, the self-diagnosis circuit 55 changes the output of the output arithmetic circuit 54.

具体的には、自己診断回路55は、一定範囲の通常状態出力電圧を超えた電圧値を出力端子57に印加する。本実施形態では、自己診断回路55は、自己診断異常時、一定範囲の通常状態出力電圧の最大値よりも高い電圧を出力する。このようにして、出力端子57を介して自己診断結果を外部に出力することもできる。また、ダイアグ端子58を不要とすることができ、回路チップ50の構成を簡略化することができる。   Specifically, the self-diagnosis circuit 55 applies a voltage value exceeding the normal state output voltage within a certain range to the output terminal 57. In the present embodiment, the self-diagnosis circuit 55 outputs a voltage higher than the maximum value of the normal state output voltage within a certain range when the self-diagnosis is abnormal. In this way, the self-diagnosis result can also be output to the outside via the output terminal 57. Further, the diagnosis terminal 58 can be omitted, and the configuration of the circuit chip 50 can be simplified.

(他の実施形態)
上記各実施形態で示された電流センサ10の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、バイアス磁石30とセンサ素子40との配置関係については、上述のように各磁気抵抗素子41〜48のピン磁性層の磁化方向とバイアス磁界Bbの方向との関係が維持できれば、どのような配置関係でも良い。
(Other embodiments)
The configuration of the current sensor 10 shown in each of the above embodiments is an example, and the present invention is not limited to the configuration shown above, and other configurations that can realize the present invention can be used. For example, regarding the positional relationship between the bias magnet 30 and the sensor element 40, as long as the relationship between the magnetization direction of the pin magnetic layer of each of the magnetoresistive elements 41 to 48 and the direction of the bias magnetic field Bb can be maintained as described above, An arrangement relationship may be used.

上記各実施形態では、センサ素子40の各磁気抵抗素子41〜48はTMR素子として構成されていたが、GMR素子として構成されていても良い。   In each of the above embodiments, each of the magnetoresistive elements 41 to 48 of the sensor element 40 is configured as a TMR element, but may be configured as a GMR element.

上記各実施形態では、各増幅回路52、53が回路チップ50に設けられていたが、センサ素子40に設けられていても良い。この場合であっても、出力演算回路54は正弦波信号Vs及び余弦波信号Vcに対して所定の演算を行うことになる。   In each of the above embodiments, the amplifier circuits 52 and 53 are provided on the circuit chip 50, but may be provided on the sensor element 40. Even in this case, the output calculation circuit 54 performs a predetermined calculation on the sine wave signal Vs and the cosine wave signal Vc.

第4実施形態では、自己診断回路55は、自己診断異常時、一定範囲の通常状態出力電圧の最大値よりも高い電圧を出力していたが、一定範囲の通常状態出力電圧の最小値よりも低い電圧を出力するようにしても良い。   In the fourth embodiment, the self-diagnosis circuit 55 outputs a voltage higher than the maximum value of the normal state output voltage in a certain range when the self-diagnosis is abnormal. A low voltage may be output.

さらに、上記各実施形態では、電流センサ10は車載バッテリ等に接続されるバスバー80に流れる被検出電流Iを測定するように構成されていたが、これは電流センサ10の適用の一例である。したがって、測定対象は車両用のバスバー80に限られず、他の用途に用いられる配線に電流センサ10を適用しても良い。   Furthermore, in each said embodiment, although the current sensor 10 was comprised so that the to-be-detected current I which flows into the bus-bar 80 connected to a vehicle-mounted battery etc., this is an example of application of the current sensor 10. FIG. Therefore, the measurement target is not limited to the vehicle bus bar 80, and the current sensor 10 may be applied to wiring used for other purposes.

30 バイアス磁石(磁界発生手段)
40 センサ素子
41〜48 磁気抵抗素子
54 出力演算回路
55 自己診断回路
58 ダイアグ端子
80 バスバー(被検出電流経路)
Bi 電流磁界(第1磁界)
Bb バイアス磁界(第2磁界)
30 Bias magnet (magnetic field generating means)
40 Sensor elements 41 to 48 Magnetoresistive elements 54 Output arithmetic circuit 55 Self-diagnosis circuit 58 Diag terminal 80 Bus bar (detected current path)
Bi current magnetic field (first magnetic field)
Bb Bias magnetic field (second magnetic field)

Claims (6)

被検出電流経路(80)に被検出電流が流れることによって生じる第1磁界(Bi)に対して垂直方向に第2磁界(Bb)を発生させる磁界発生手段(30)と、
複数の磁気抵抗素子(41〜48)を有し、前記複数の磁気抵抗素子(41〜48)が外部の磁場の影響を受けたときの前記複数の磁気抵抗素子(41〜48)の抵抗値の変化に基づいて、前記第2磁界(Bb)と、前記第1磁界(Bi)及び前記第2磁界(Bb)で構成される合成磁界(Bs)と、の成す角度θに応じた正弦値を含む正弦波信号及び余弦値を含む余弦波信号を出力するセンサ素子(40)と、
前記センサ素子(40)から前記正弦波信号及び前記余弦波信号を入力し、前記正弦波信号及び前記余弦波信号に対して所定の演算を行うことにより前記被検出電流の大きさに対応したセンサ信号を出力する出力演算回路(54)と、
を備え、さらに、
前記センサ素子(40)から前記正弦波信号及び前記余弦波信号を入力すると共に、前記正弦波信号及び前記余弦波信号に基づいて前記センサ素子(40)の故障判定を行う自己診断回路(55)を備えていることを特徴とする電流センサ。
Magnetic field generating means (30) for generating a second magnetic field (Bb) in a direction perpendicular to the first magnetic field (Bi) generated by flowing of the detected current through the detected current path (80);
Resistance values of the plurality of magnetoresistive elements (41 to 48) when the plurality of magnetoresistive elements (41 to 48) are affected by an external magnetic field. Is a sine value corresponding to an angle θ formed by the second magnetic field (Bb) and the combined magnetic field (Bs) composed of the first magnetic field (Bi) and the second magnetic field (Bb). A sensor element (40) for outputting a sine wave signal including a cosine wave signal including a cosine value;
A sensor corresponding to the magnitude of the detected current by inputting the sine wave signal and the cosine wave signal from the sensor element (40) and performing a predetermined calculation on the sine wave signal and the cosine wave signal. An output arithmetic circuit (54) for outputting a signal;
In addition,
A self-diagnosis circuit (55) for inputting the sine wave signal and the cosine wave signal from the sensor element (40) and determining a failure of the sensor element (40) based on the sine wave signal and the cosine wave signal. A current sensor comprising:
前記正弦波信号をVsとし、前記余弦波信号をVcと定義すると、
前記自己診断回路(55)は、Vs2とVc2との和と、故障判定値と、を比較することにより、前記センサ素子(40)の故障判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
When the sine wave signal is defined as Vs and the cosine wave signal is defined as Vc,
The self-diagnosis circuit (55) includes a sum of Vs 2 and Vc 2, by comparing the failure determination value, and to claim 1, characterized in that the failure determination of the sensor element (40) The current sensor described.
前記自己診断回路(55)は、前記正弦波信号及び前記余弦波信号によって描かれるリサージュ波形と、故障判定値と、を比較することにより、前記センサ素子(40)の故障判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。   The self-diagnosis circuit (55) performs failure determination of the sensor element (40) by comparing a Lissajous waveform drawn by the sine wave signal and the cosine wave signal with a failure determination value. The current sensor according to claim 1. 前記正弦波信号はsinθを含んだ信号であると共に、前記余弦波信号はcosθを含んだ信号であり、
前記自己診断回路(55)は、sinθと(1−cos2θ)1/2とを比較することにより、または、(1−sin2θ)1/2とcosθとを比較することにより、前記センサ素子(40)の故障判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
The sine wave signal is a signal including sin θ, and the cosine wave signal is a signal including cos θ,
The self-diagnosis circuit (55) compares the sin θ with (1-cos 2 θ) 1/2 or compares the (1-sin 2 θ) 1/2 with cos θ. The current sensor according to claim 1, wherein a failure determination of the sensor element is performed.
前記自己診断回路(55)の故障診断結果を外部に出力するダイアグ端子(58)を備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の電流センサ。   The current sensor according to any one of claims 1 to 4, further comprising a diagnosis terminal (58) for outputting a failure diagnosis result of the self-diagnosis circuit (55) to the outside. 前記自己診断回路(55)は、前記センサ素子(40)が故障していると判定した場合、前記出力演算回路(54)の出力を変化させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の電流センサ。   The self-diagnosis circuit (55) changes the output of the output calculation circuit (54) when it is determined that the sensor element (40) is out of order. The current sensor according to one.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021082A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社デンソー Current sensor
WO2020054112A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-19 アルプスアルパイン株式会社 Magnetic sensor and current sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015045529A (en) 2013-08-27 2015-03-12 Tdk株式会社 Revolving magnetic field sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006105932A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Toyota Motor Corp Failure determination device for sensor having bridge circuit and failure determination method thereof
JP2007155399A (en) * 2005-12-01 2007-06-21 Tokai Rika Co Ltd Current sensor and current value calculation system having the same
JP2008134215A (en) * 2006-10-30 2008-06-12 Hitachi Ltd Displacement sensor using GMR element, angle detection sensor using GMR element, and semiconductor device used therefor
JP2012137457A (en) * 2010-12-28 2012-07-19 Hitachi Automotive Systems Ltd Magnetic field angle measuring device, rotation angle measuring device, rotary machine using the rotation angle measuring device, system, vehicle, and vehicle driving device
JP2012149999A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Alps Electric Co Ltd Self-diagnosable electronic circuit and magnetic field detection device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006105932A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Toyota Motor Corp Failure determination device for sensor having bridge circuit and failure determination method thereof
JP2007155399A (en) * 2005-12-01 2007-06-21 Tokai Rika Co Ltd Current sensor and current value calculation system having the same
JP2008134215A (en) * 2006-10-30 2008-06-12 Hitachi Ltd Displacement sensor using GMR element, angle detection sensor using GMR element, and semiconductor device used therefor
JP2012137457A (en) * 2010-12-28 2012-07-19 Hitachi Automotive Systems Ltd Magnetic field angle measuring device, rotation angle measuring device, rotary machine using the rotation angle measuring device, system, vehicle, and vehicle driving device
JP2012149999A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Alps Electric Co Ltd Self-diagnosable electronic circuit and magnetic field detection device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021082A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社デンソー Current sensor
JP2018017553A (en) * 2016-07-26 2018-02-01 株式会社デンソー Current sensor
WO2020054112A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-19 アルプスアルパイン株式会社 Magnetic sensor and current sensor

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