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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-24
(54)【発明の名称】プリント回路基板用の電流センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 15/18 20060101AFI20240717BHJP
【ＦＩ】
G01R15/18 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024502568
(86)(22)【出願日】2022-06-23
(85)【翻訳文提出日】2024-03-15
(86)【国際出願番号】 EP2022067197
(87)【国際公開番号】W WO2023001482
(87)【国際公開日】2023-01-26
(31)【優先権主張番号】2150966-6
(32)【優先日】2021-07-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522034789
【氏名又は名称】アルストム・ホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100118843
【弁理士】
【氏名又は名称】赤岡 明
(72)【発明者】
【氏名】マルティン、リンダール
【テーマコード（参考）】
2G025
【Ｆターム（参考）】
2G025AA05
2G025AB14
2G025AC01
(57)【要約】
プリント回路基板（ＰＣＢ）（１０２）に組み込まれ、第１導電路（１０６）を流れる電流（１０４）を検知する電流センサ（１００）。電流センサ（１００）は、ＰＣＢ（１０２）の平面において開形状（１１２）を形成する第１導電巻線（１１０）を備えており、開形状（１１２）は、第１端部（１１４ａ）および第２端部（１１４ｂ）を有し、ＰＣＢ（１０２）の平面における検知領域（１１６）であって、検知領域（１１６）内に配置された第１導電路（１０６）を流れる電流（１０４）を検知するための、検知領域（１１６）を画定する。第１導電巻線（１１０）は、ＰＣＢ（１０２）の厚み（ｄ）にわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成され、第１導電巻線（１１０）は、ＰＣＢ（１０２）内の障害物（１０８）から、少なくとも第１端部（１１４ａ）から障害物（１０８）までの絶縁距離（１１８）だけ離間している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれ、第１導電路を流れる電流を検知する電流センサであって、前記ＰＣＢの平面において開形状を形成する第１導電巻線を備えており、
前記開形状は、第１端部および第２端部を有し、前記ＰＣＢの前記平面における検知領域であって、前記検知領域内に配置された前記第１導電路を流れる前記電流を検知するための、検知領域を画定し、
前記第１導電巻線は、前記ＰＣＢの厚みにわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成され、
前記第１導電巻線は、前記ＰＣＢ内の障害物から、少なくとも前記第１端部から前記障害物までの距離だけ離間している、電流センサ。
【請求項2】
前記開形状は、楕円弧、円弧、Ｕ字形状を有する弧、または開放多角形である、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項3】
前記第１端部から前記障害物までの前記距離は、前記第２端部から前記障害物までの距離に等しい、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項4】
前記第１端部から前記障害物までの前記距離に沿った絶縁部は、前記第１導電巻線と前記障害物との間に配置されたＰＣＢ材料、
空気、および
絶縁材料
のうち少なくとも１つにより提供される、請求項１～３のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項5】
前記複数の巻きは、４～１００の範囲内の巻きを備える、請求項１～４のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項6】
前記複数の巻きは、８～３２の範囲内の巻きを備える、請求項１～５のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項7】
前記第１導電巻線は、前記第１導電路内の前記電流を示す出力電圧信号を生成する積分回路に電気的に接続されている、請求項１～６のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項8】
前記障害物は、前記第１導電路の電位と異なる電位を有する第２導電路であり、前記第１端部から前記障害物までの前記距離は、前記第２導電路と前記第１導電巻線との間の電気的干渉を抑制するため、前記第２導電路からの距離に対応している、請求項１～７のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項9】
前記第１端部および前記第２端部は、前記第１端部および前記第２端部を通過する開きの軸と、前記第１端部と前記第２端部との間の前記軸上の中点とを規定し、前記第１端部および前記第２端部は、前記開きの軸に垂直であり前記中点を通過する軸が前記第２導電路の位置と合致するように、前記第２導電路に対して配置されている、請求項８に記載の電流センサ。
【請求項10】
前記導電部は、第１電気端子および第２電気端子を備え、前記第１電気端子および前記第２電気端子は、前記第１端部または前記第２端部に一緒に配置されている、請求項１～９のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項11】
前記第１導電路内の前記電流以外の電磁放射源から前記第１導電巻線を少なくとも部分的に遮蔽するように配置された遮蔽材料をさらに備える、請求項１～１０のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項12】
前記遮蔽材料は、前記第１電気端子から前記第２電気端子への電気的な戻りの少なくとも一部を形成する、請求項１０および１１に記載の電流センサ。
【請求項13】
前記第１導電路は、電子デバイスのピンからなる、請求項１～１２のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項14】
前記電子デバイスは、半導体トランジスタであり、前記半導体トランジスタは、シリコントランジスタ、シリコンカーバイドトランジスタまたは高出力半導体トランジスタのいずれかである、請求項１３に記載の電流センサ。
【請求項15】
第１導電路を流れる電流を検知する電流センサを、プリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込む方法であって、前記ＰＣＢの平面において第１導電巻線を開形状に配置することを備えており、
前記開形状は、第１端部および第２端部を有し、前記ＰＣＢの前記平面における検知領域であって、前記検知領域内に配置された前記第１導電路を流れる前記電流を検知するための、検知領域を規定し、
前記第１導電巻線は、前記ＰＣＢの厚みにわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成され、
前記第１導電巻線は、前記ＰＣＢ内の障害物から、少なくとも前記第１端部から前記障害物までの距離だけ離間している、方法。
【請求項16】
前記配置することの前に、前記第１導電路を流れる前記電流の大きさ、
前記障害物のサイズ、
前記第１導電巻線と前記障害物との間の電位差、
前記第１導電巻線と前記第１導電路との間の電位差、
前記第１導電路と前記障害物との間の電位差、および／または
絶縁材料を構成する材料
のうち少なくとも一部に基づいて、絶縁距離を決定することをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記電流センサからセンサ信号を受け取ることと、信号処理モジュールによって、前記センサ信号の少なくとも一部に基づいて、前記電流の電流測定値を測定することと、
をさらに備える、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項18】
第１プリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれ、第１導電路を流れる第１電流を検知する第１電流センサと、第２ＰＣＢに組み込まれ、第２導電路を流れる第２電流を検知する第２電流センサと、
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサからのセンサ信号を処理する信号処理モジュールと、
を備えており、
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの各々は、請求項１～１４のいずれかに記載の電流センサであり、
前記信号処理モジュールは、前記第２電流センサからのセンサ信号の少なくとも一部に基づいて、前記第１電流の電流測定値を生成するように構成されているシステム。
【請求項19】
前記第１電流センサの第１検知領域は、前記第１電流により誘導された第１磁束、および前記第２電流により誘導された第２磁束を集めるように配置されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記第２導電路を流れる前記第２電流は、制御信号によって制御され、前記信号処理モジュールは、前記制御信号の少なくとも一部に基づいて、前記第１電流の電流測定値を生成するようにさらに構成されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
第１の前記障害物および第２の前記障害物は、同一の障害物である、請求項１８～２０のいずれかに記載のシステム。
【請求項22】
前記第１ＰＣＢおよび前記第２ＰＣＢは、同一のＰＣＢの一部分である、請求項１８～２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項23】
前記第１導電路は、第１電子デバイスのピンであり、前記第２導電路は、第２電子デバイスのピンであり、
前記第１電子デバイスおよび前記第２電子デバイスは、前記ＰＣＢ上の同一の電気回路の一部である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項24】
前記第１電流センサおよび前記第２電流センサは、対称に配置されている、請求項１８～２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項25】
前記第１ＰＣＢおよび前記第２ＰＣＢは平行平面に配置され、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサは、前記第１ＰＣＢおよび前記第２ＰＣＢに平行な平面に関して対称に配置されている、または前記第１ＰＣＢおよび前記第２ＰＣＢは同一のＰＣＢの一部分であり、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサは、前記ＰＣＢに垂直な平面に関して対称に配置されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項26】
鉄道車両の駆動系のためのモータコンバータであって、それぞれが少なくとも１つのピンを有する１または複数のトランジスタと、
前記１または複数のトランジスタの前記少なくとも１つのピンを流れる電流を検知する、少なくとも１つの請求項１～１４のいずれかに記載の電流センサと、
を備える、モータコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電流センサとも呼ばれる、電流を検知または測定するセンサに関する。特に、本発明は、プリント回路基板（printed circuit board：ＰＣＢ）への組み込み用の電流センサに関する。
【背景技術】
【0002】
電流センサは、導電路を流れる電流を測定することが望まれる様々な電子的な状況において使用される。電流に対する望ましい特徴は、いくつか例を挙げれば、高い検知性および正確性、広い範囲の動作周波数（「広い帯域幅（bandwidth）」とも呼ばれる）、ならびに環境的な干渉への高い耐性を含んでもよい。
【0003】
電流を検知するための２つの先行技術、すなわちシャント抵抗器および磁場センサが存在する。
【0004】
シャント抵抗器センサは、電流測定が望まれる電気回路の一部分に電気的に接続され、一般的に「シャント」と呼ばれる既知抵抗値の抵抗器を含む。オームの法則を利用すれば、シャントを跨いで測定された電圧降下は、そこを流れる電流の指標として用いることができる。しかし、高電流においては、高い電力消費によるシャントの加熱が大きく、電流センサの正確性を低下させる可能性がある。また、電力消費それ自体が損失であり、そのため望ましくない。
【0005】
磁場センサは、導電路を流れる電流が当該電流に比例した磁場を生成するため、電流センサとして用いることができる。このようなセンサは、誘導された磁場を検知する際に、ファラデーの法則またはホール効果を利用することができる。シャント抵抗器と異なり、その電流が測定されている部品に、磁気に基づいた電流センサを電気的に接続する必要が無い。よって、それは、例えば部品間の電気的な独立が必要な状況、または高電流の用途において望ましい。
【0006】
密集した、または過密の環境に取り付けられた電子部品は、一般的に、その周囲に従来型の電流センサを取り付けるために必要な空間を有していない可能性がある。電気端子、ＰＣＢ内のネジ、および／または他の部品などの障害物は、これらの障害物の近くの部品に電流センサを取り付けることを難しくする可能性がある。これは、ＰＣＢへ電流センサを組み込む状況にとって、特に真実である。
【0007】
プリント回路基板（ＰＣＢ）に電流センサを組み込むいくつかの試みが存在する。ＰＣＢは一般に小さいサイズであるが、技術が進歩し、機能密度（functional density）に対する人間の努力が増加するに従って、より小さくなりつつあるため、ＰＣＢへ部品を組み込む場合、部品の小型化が考慮される必要がある。
【0008】
いくつかの部品の物理的特性は、当該部品が小型化されると変化する可能性があり、そのため、小型化は、部品の各要素をより小さくすることほど単純ではない可能性がある。さらに、小型化された部品を有するＰＣＢの使用を要求する一定の用途は、これらの部品のその動作範囲の全体にわたる適切な機能をもたらさない可能性がある。１つの例は、シリコンカーバイドに基づいた半導体を用いたり、この種の材料の速いスイッチング特性を利用したりする際の高帯域幅の電流検知に対する需要の増加である。よって、広い範囲の用途に実装される際に、小型化された部品の適切な機能を確保するため、電流センサのさらなる変化が必要とされるだろう。
【0009】
「配線抵抗検知（trace resistance sensing）」などの技術が電流センサの空間節約的な構成として用いられ、それによって、シャント抵抗器は、既知の固有の抵抗値を有するＰＣＢ内の配線（例えば銅）によって置換される。このようなセンサの動作は、絶縁型の増幅器（isolation amplifier）の使用、または他の後処理技術を通じて向上される可能性がある。
【発明の概要】
【0010】
本開示は、正確性および高帯域幅の点で改良された、ＰＣＢ内の導電路を流れる電流を検知する電流センサを提供する。
【0011】
第１態様によれば、プリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれ、第１導電路を流れる電流を検知する電流センサが提供される。当該電流センサは、ＰＣＢの平面において開形状を形成する第１導電巻線を備えており、開形状は、第１端部および第２端部を有し、ＰＣＢの平面における検知領域であって、検知領域内に配置された第１導電路を流れる電流を検知するための、検知領域を画定する。第１導電巻線は、ＰＣＢの厚みにわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成され、第１導電巻線は、ＰＣＢ内の障害物から、少なくとも第１端部から障害物までの絶縁距離だけ離間している。
【0012】
導電路は、接続線、ＰＣＢ内の電気部品の導電部分、または検知が望まれる電流を流す類似の部品であってもよい。例えば、第１導電路は、半導体トランジスタ（すなわち、シリコントランジスタ、シリコンカーバイドトランジスタ、または高出力半導体トランジスタなど）のような電子デバイスのピンまたは端子であってもよい。
【0013】
第１導電巻線は、ＰＣＢの厚みにわたって延在する複数の巻きを有するといった形で曲折する配線（銅、アルミニウムまたはいくつかの他の導電材料）としての導電部から形成される。複数の巻きは、電流センサの帯域幅および周波数応答をさらに増加できるように、４～１００の範囲内の巻き、あるいは、好ましくは、８～３２の巻きを備えてもよい。
【0014】
導電路は、そこから放射する円形（またはほぼ円形）の磁力線を有することになるため、導電巻線の巻きは、ＰＣＢ内でこれらの磁力線の少なくとも一部分を囲むように配置される。つまり、導電巻線の長手に垂直な（すなわち、巻線の開形状の２つの端部の間に延在する）断面からみて、導電巻線の巻きは、磁束を集め、起電力（electromotive force：ＥＭＦ）が第１導電路内の電流によって（すなわち、ファラデーの電磁誘導の法則によって）第１導電巻線内に生成されるように配置される。
【0015】
導電巻線内に生成された起電力は、次に、導電巻線が形成された導電部にわたる電圧信号として現れる。いくつかの例において、第１導電巻線は、第１導電路内の電流を示す出力電圧信号を生成する積分回路に電気的に接続される。積分回路の電気的接続は、例えば導電巻線が形成された導電部の一方の端部における電気端子に跨がってもよい。追加的または代替的に、導電巻線からの電圧信号は、ソフトウェア手段による積分を行うことができる処理モジュールに提供されてもよい。積分された電圧が電流、すなわち導電路を流れる電流の電流量（current value）の測定値に比例するため、電圧信号の積分値は、電流量を決定することを可能にする。
【0016】
いくつかの例によれば、導電巻線が形成された導電部は、例えば導電部の長手のいずれかの先端に、第１電気端子および第２電気端子を備えてもよい。これら２つの電気端子は、有利には、（ＰＣＢの平面視で）導電巻線の開形状の第１端部または第２端部に一緒に配置されてもよい。これにより、電気端子は、他の部品（例えば上述したような積分回路）に容易に電気的に接続できる。
【0017】
これを実現するため、第２電気端子は、導電巻線の形状に沿って第１端子と同一の端部に戻されてもよい。これにより、電流センサは、その構造において密集して保たれ、端子間の電気的な接続が必要とされる際に、Ｚ方向における磁場（すなわち、干渉）を打ち消しつつ、障害物を避けることができる。
【0018】
第１導電巻線は、ＰＣＢの平面において、第１端部および第２端部を有する開形状を形成する。開形状は、導電路を囲む検知領域を画定しつつ、少なくとも第１端部からＰＣＢ内の障害物までの絶縁距離を許容するのに適した任意の開形状であってよい。例えば、開形状は、楕円弧、円弧（すなわち、完全な円もしくは楕円から取り出された円もしくは楕円の任意の部分）、もしくは（曲がった底部もしくは平らな底部を伴う）Ｕ字形状などの弧、または開いた四角形もしくは八角形などの開放多角形（区分直線形状と呼ばれてもよい）であってよい。開形状は、少なくとも、ＰＣＢの上方または下方からみた際に開形状を形成するように配置された軸を第１導電巻線が（例えば、その長手に沿って）有するという意味で、ＰＣＢの平面において形成されている。開形状は、さらに、ＰＣＢの平面における（例えば、当該形状の幅または厚みとしての）延長部を通じて、例えば弧の場合、上方または下方からみた際に円環の領域を形成するように形成されてもよい。つまり、この開形状は、第１導電巻線の内部構造とは無関係に、例えばＰＣＢの厚みにわたって延在する巻きとは無関係に、ＰＣＢの平面において形成される。開形状は、最大の磁束収集、組み立ての容易さ、障害物の回避、および／または他の望ましい特徴のために最適化されてもよい。
【0019】
第１導電巻線の開形状によって画定される検知領域は、電流が通過して起電力を生成することが可能な領域、すなわち導電路を流れる電流が検知されることが可能な領域である。電流センサは、そこを流れる電流が検知されることが可能であるように、導電路の十分近くに配置される。好ましくは、電流センサの導電巻線は、電流により生成される磁束の収集を最大化する形状である。
【0020】
電流センサは、有利には、ＰＣＢ内の障害物から離間する（すなわち、障害物を避ける）ことが可能であるような開形状を有する。いくつかの例によれば、障害物は、ＰＣＢ上の固定点もしくは結合点（ネジ、くぎ、固定具など）、またはＰＣＢにおける端部もしくは開口部（例えば、ＰＣＢに機械形成された間隙もしくは貫通孔、もしくは単なるその端部の境界）などの機械的な障害物であってよい。
【0021】
いくつかの例によれば、障害物は、第１導電路の電位と異なる電位を有する第２導電路であってよい。これらの例では、絶縁距離は、第２導電路と第１導電巻線との間の電気的干渉を抑制するため、第１端部から第２導電路までの距離に対応してよい。電流センサの正確性は電流によって生成される磁束を集める導電巻線の性能に依存するため、磁束又は他の電磁信号が導電巻線内で電気的干渉を起こさないことが好ましく、なぜなら、これが出力電圧信号に影響し、そのため測定された電流の正確性に影響しうるからである。さらに、第２導電路が第１導電路と異なる電位を有する場合、潜在的な電気アークの危険性が存在する。電気的干渉の他の形態は、電流センサの寿命を通じた漏れ電流および／または材料の劣化を含む。
【0022】
障害物が第２導電路である例では、電流センサは、第２導電路を流れる電流から放射する磁束が電流センサから測定された電流量に実質的に影響を与えないように配置されてもよい。例えば、第１端部および第２端部は、第１端部および第２端部を通過する開きの軸と、第１端部と第２端部との間の当該軸上の中点とを規定してもよい。開きの軸は、導電巻線の開形状の開いた部分に架かる線として考えてよい。開形状の第１端部および第２端部は、開きの軸に垂直であり中点を通過する軸が第２導電路の位置と合致するように、第２導電路に対して配置されてもよい。このようにして、導電巻線の巻きを一方向に通過する（これにより起電力を生じる）磁力線のすべて（またはほとんど）は、実質的に、導電巻線の巻きを（ほぼ）反対方向に通過し、第１起電力を実質的に打ち消すもう１つの起電力を生じる。ただし、「厳密に垂直な」は理想的でもあるため、測定された電流量の正確性を実質的に損なわなければ、厳密な垂直からのいくらかのずれがあってもよいと理解されるだろう。
【0023】
いくつかの例において、導電巻線内の干渉を低減するためのさらなる技術は、遮蔽物を用いて導電巻線を保護することである。例えば、第１導電路内の電流以外の電磁放射源から第１導電巻線を少なくとも部分的に遮蔽するように、遮蔽材料が配置されてもよい。そのため、この方法で電流センサの正確性をさらに向上させることができる。
【0024】
さらにいくつかの例によれば、遮蔽材料は、第１電気端子から第２電気端子への電気的な戻りの少なくとも一部を形成してもよい。すなわち、遮蔽材料は、導電材料であり、第１電気端子および第２電気端子が一緒に配置されることを可能にすることを補助するように、導電巻線の第１電気端子と第２電気端子との間の導電路の一部を形成してもよい。
【0025】
障害物からの絶縁距離は、導電巻線の第１端部（すなわち、導電巻線により形成された形状の第１端部）から障害物までの最小距離である。このように導電巻線の端部を配置することにより、障害物に邪魔されずに、最大の磁束と電流への最接近とが実現できる。そのため、電流センサの改良された正確性が実現できる。第１端部から障害物までの絶縁距離は、第２端部から障害物までの絶縁距離と等しくてもよいし、あるいは異なっていてもよい。
【0026】
絶縁距離は、例えば障害物が電位を有するか、あるいは有しない導電部である場合、障害物から導電巻線を絶縁するために用いることができる。絶縁距離に沿い、十分な空間距離および沿面距離（clearance and creepage distance）を実現する絶縁部は、第１導電巻線と障害物との間に配置されたＰＣＢ材料（すなわち、当該ＰＣＢが形成された材料）、空気、および絶縁材料（コンフォーマルコーティング、プラスチック、ゴムまたは他の絶縁体など）のうち少なくとも１つにより提供される。
【0027】
第２態様によれば、第１導電路を流れる電流を検知する電流センサを、ＰＣＢに組み込む方法が提供される。当該方法は、ＰＣＢの平面において第１導電巻線を開形状に配置することを備えており、開形状は、第１端部および第２端部を有し、ＰＣＢの平面における検知領域であって、検知領域内に配置された第１導電路を流れる電流を検知するための、検知領域を規定する。第１導電巻線は、ＰＣＢの厚みにわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成され、第１導電巻線は、障害物から、少なくとも第１端部から障害物までの絶縁距離だけ離間している。
【0028】
いくつかの例では、当該方法は、当該配置することの前に、第１導電路を流れる電流の大きさ、障害物のサイズ、第１導電巻線と障害物との間の電位差、第１導電巻線と第１導電路との間の電位差、第１導電路と障害物との間の電位差、および／または（上述した）絶縁材料を構成する材料のうち、少なくとも一部に基づいて、絶縁距離を決定することをさらに備える。
【0029】
いくつかの例では、電流センサは電子積分回路を有してもよいし、あるいは信号処理モジュールが代わりに用いられてもよい。この後者の場合、当該方法は、電流センサからセンサ信号を受け取ることと、信号処理モジュールによって、センサ信号の少なくとも一部に基づいて、電流の電流測定値を測定することとをさらに備えてもよい。
【0030】
第３態様によれば、第１電流センサ、第２電流センサおよび信号処理モジュールを備えるシステムが提供される。第１電流センサは、第１ＰＣＢに組み込まれ、第１導電路を流れる第１電流を検知し、第２電流センサは、第２ＰＣＢに組み込まれ、第２導電路を流れる第２電流を検知する。これらの電流センサは、本開示の第１または第２態様について上述したものと同一か、または類似する。信号処理モジュールは、第１電流センサおよび第２電流センサからのセンサ信号を処理するために提供される。信号処理モジュールは、第２電流センサからのセンサ信号の少なくとも一部に基づいて、第１電流の電流測定値を生成するように構成されている。
【0031】
いくつかの例によれば、第１電流センサの第１検知領域は、第１電流により誘導された第１磁束を集めるように配置され、第２電流センサの第２検知領域は、第２電流により誘導された第２磁束を集めるように配置されている。第２電流を起源とする磁束のいくらかは、第１導電巻線によって集められ、総起電力に寄与してもよい（すなわち、それは打ち消さない可能性がある）。このような例では、測定精度を改良するため、第１電流の大きさを測定する際に、第２電流センサからの信号出力を計算に入れてもよい。同じことが、第１電流が第２電流センサに及ぼす影響に対して適用される。いくつかの例において、第２センサからの信号出力を計算に入れることは、第１および第２電流間の既知の距離、または第１もしくは第２センサ信号の誤差などのさらなる考慮を備えてもよい。
【0032】
追加的または代替的に、第２導電路を流れる第２電流は、制御信号によって制御され（すなわち、センサ信号に含まれ）、信号処理モジュールは、当該制御信号の少なくとも一部に基づいて、第１電流の電流測定値を生成するようにさらに構成されてもよい。制御信号は、取り付けられた電流センサを第２導電路が有しない場合にも用いられてよい。
【0033】
上述した２つの段落に記載された２つのシステムの概念は、電流センサの正確性を改良するため、独立にまたは一緒に用いることができる。
【0034】
第２電流によって生じる電磁的干渉から第１電流センサを遮蔽しようとする代わりに、そこから誘導される電圧信号が信号処理モジュールによる計算に入れられ、電流センサが他の電流によって誘導された磁束を正確に補償してもよい。この処理は、一方または両方の電流の既知の特徴を計算に入れてもよいし、あるいは所与の電流センサに関連する電流以外の電流からの寄与を除去するように、電圧信号に対して信号処理方法が適用されてもよい。
【0035】
ただし、「第１」および「第２」という用語が用いられているが、第１の障害物および第２の障害物は同一の障害物であってもよいし、さらに／あるいは、第１ＰＣＢおよび第２ＰＣＢは同一のＰＣＢの一部分であってもよい。
【0036】
上述のように、導電路は、電子デバイスのピンであってもよい。例えば、第１導電路は第１電子デバイスのピンであってもよいし、第２導電路は第２電子デバイスのピンであってもよい。そして、第１ＰＣＢおよび第２ＰＣＢが同一のＰＣＢの一部分である場合、第１電子デバイスおよび第２電子デバイスは、当該ＰＣＢを介して電気的に接続されてもよい。
【0037】
いくつかの例では、第１電流センサおよび第２電流センサは、対称に配置されている。例えば、第１ＰＣＢおよび第２ＰＣＢは平行平面に配置され、第１電流センサおよび第２電流センサは、第１ＰＣＢおよび第２ＰＣＢに平行な平面に関して対称に配置されてもよい。代替的に、第１ＰＣＢおよび第２ＰＣＢは同一のＰＣＢの一部分であり、第１電流センサおよび第２電流センサは、当該ＰＣＢに垂直な平面に関して対称に配置されてもよい。
【0038】
第４態様によれば、それぞれが少なくとも１つのピンを有する１または複数のトランジスタと、１または複数のトランジスタの少なくとも１つのピンを流れる電流を検知する、上述した電流センサと同一または類似の少なくとも１つの電流センサと、を備える鉄道車両の駆動系のためのモータコンバータが提供される。
【0039】
１または複数の実施形態が、一例としてのみ、下記の図面（寸法がその通りであると理解されるべきではない）を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【発明を実施するための形態】
【0041】
本発明は様々な変形および代替的な形式に変更可能であるが、特定の実施形態は、本明細書で詳細に説明する図面において例示の方法によって示されている。しかし、本明細書における詳細な説明および本明細書に添付された図面は、本発明を開示された特定の形式に限定するようには意図されていないと理解されるべきである。むしろ、その意図は、付属の請求項の範囲内に入るすべての変形、均等物、および代替物を包含することである。
【0042】
本明細書における先行技術文献または比較例へのいかなる言及も、そのような先行技術が、広く知られている、または当該分野において周知の一般的な知識の一部を形成するという自認として考慮されるべきではない。
【0043】
本明細書で用いられる、「備える」、「備えている」という語、および同様の語は、排他的または網羅的な意味で解釈されるべきではない。換言すれば、それらは、「含んでいる、しかし限定されない」を意味するように意図されている。
【0044】
本発明は、以下の多くの図示された例によって説明される。これらの例は、図示および例示のみのために提供され、本発明の範囲を制限するようには意図されていないと解釈されるだろう。代わりに、本発明の範囲は、付属の請求項によって規定されるべきである。さらに、各実施形態の形式において例示が存在するが、本発明は、本明細書で説明された実施形態の組み合わせをも包含すると認識されるだろう。
【0045】
図１Ａは、一実施形態に係る、プリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれた電流センサを模式的に示す斜視図である。
【0046】
図１Ａに図示されるように、厚みｄを有するＰＣＢ１０２に組み込まれた電流センサ（一般的に１００として表示される）が示されている。電流センサ１００は、導電路１０６を流れる電流１０４を検知するように配置されている。図示を容易にするため、導電路１０６はＰＣＢ１０２の両側に延在するとして図示されているが、代わりに、導電路１０６は、ＰＣＢ１０２またはその一部分の厚みｄにわたってのみ延在してもよい。
【0047】
導電路１０６が示され、ＰＣＢ１０２内の障害物１０８に近接している。導電路１０６と同様に、障害物１０８はＰＣＢ１０２の両側に延在するとして示されているが、代わりに、障害物１０８は、ＰＣＢ１０２またはその一部分の厚みｄにわたってのみ延在してもよい。本質的に、障害物１０８（妨害するもの、支障があるもの、塞ぐもの等として考えられてもよい）は、電流センサの空間的な配置を制約する。しかし、電流センサ１００、そして特にその導電巻線１１０の形状は、障害物１０８の存在にも関わらず、導電路１０６を流れる電流の測定を可能にする。
【0048】
障害物１０８は、ＰＣＢ１０２内のプラスチック製の結合ネジ、またはＰＣＢ１０２の貫通孔のような機械的な障害物などであって、そのため障害物１０８の近傍に電流センサ１００を取り付ける性能を制約する良性または悪性の（inert or benign）障害物であってもよい。
【0049】
また、障害物１０８は、さらなる導電路（例えば、電子デバイスの隣接するピン、または電流を流し、もしくは流さないＰＣＢ１０２内の接続線もしくは配線など）であってもよい。
【0050】
電流センサ１００は導電巻線１１０を備えており、導電巻線１１０は、図示の目的のため図面では視認できるが、電流センサの上方および／もしくは下方においてＰＣＢ１０２に含まれる１または複数の層、遮蔽材料、ならびに／またはいくつかの他の部品もしくは素子によって見えづらくてもよい。さらに後述するように、導電巻線は、ＰＣＢの厚みｄ（すなわち、厚みｄの全体またはその一部分）にわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成される。
【0051】
図１Ａに示すように、導電巻線１１０は、ＰＣＢ１０２の平面（すなわち、図示された座標軸におけるＸＹ平面）において開形状１１２を形成する。開形状１１２は、導電巻線１１０を境界付ける実線として示されているが、これは純粋に説明のためであり、この輪郭は見えなくてもよい。すなわち、開形状１１２は、導電巻線１１０の配置によって形成される。導電巻線１１０が導電路１０６の周りに楕円弧を形成するように配置されているため、図１Ａの例における開形状１１２は、楕円弧である。しかし、開形状１１２は、以下でより詳細に説明するように、弧、円弧、Ｕ字形状（例えば、曲がったもしくは平らな底部を有する）、直線、開いた四角形もしくは八角形などの開放多角形、またはいくつかの他の開形状などの任意の開形状であってよい。開形状１１２は、例えば弧の場合に上方または下方からみた際に円環の領域を形成するように、ＰＣＢ１０２の平面における延長部（すなわち、幅または厚みを提供する）によってさらに形成されてもよい。
【0052】
開形状１１２は、第１端部１１４ａおよび第２端部１１４ｂを有する（「端部」という用語は、導電巻線１１０を形成する導電部の電気端子とは関係を有さない）。開形状１１２は交わる線分を有さず、開形状１１２は同一の点で開始および終了しない。よって、ＰＣＢ１０２上で、開形状１１２の第１端部１１４ａは、障害物１０８によって分離された開形状１１２の第２端部１１４ｂとは物理的に異なる位置にある。
【0053】
有利には、導電巻線１１０は、障害物１０８に合致するように配置されることが可能な開き（第１端部１１４ａと第２端部１１４ｂとの間の間隔によって規定される）を有する開形状１１２を形成する。図１Ａに示すように、電流センサ１００（特にその導電巻線１１０）は、ＰＣＢ１０２内の障害物１０８から、少なくとも第１端部１１４ａから障害物１０８までの絶縁距離１１８だけ離間している。
【0054】
この配置は、電流センサ１００の導電巻線１１０が、障害物１０８によって課される空間的な制限を考慮に入れつつ、最適な磁束収集、組み立ての容易さ、材料の最小限の使用などに向いた形状となることを可能にする。
【0055】
導電巻線１１０によって形成される開形状１１２は、検知領域１１６を画定する。検知領域１１６は、導電路１０６を流れる電流（例えば電流１０４）によって生成される磁束が信頼性高く検知でき、導電路１０６を流れる電流の測定値を生成するような領域である。よって、センサは、電流センサ１００によって電流１０４が検知できるように、検知領域１１６内に位置する導電路１０６を伴うＰＣＢ内に配置される。
【0056】
本明細書の議論はＰＣＢ１０２の平面（すなわち、ＸＹ平面）の状況において行うが、検知領域１１６は、３次元的（３Ｄ）であってもよい。よって、図１Ａに図示された検知領域１１６は、この３Ｄ形状のＰＣＢ１０２の図示された表面への射影された断面図として考えてよい。これは、導電巻線１１０の開形状１１２を議論する際と同じ抽象化である。すなわち、図示された開形状１１２は、導電巻線１１０の境界の射影（導電巻線１１０を延長した軸が沿って配置された形状の図示として考えてもよい）である。しかし、導電巻線１１０の実際の形状は、それがＰＣＢ１０２の厚みｄを通過して延在するという３Ｄであってもよい。
【0057】
本願の議論は直交配置（例えば、導電路および障害物がＺ軸に整列されている）に関するが、本願で開示される技術は、例えば、導電路１０６または障害物１０８がＺ軸に整列されていない配置にも等しく適用できると解釈されるだろう。このような場合、絶縁距離１１８は、もう１つの方向性に沿って、例えば障害物１０８および導電巻線１１０の最接近から決定されてもよい。
【0058】
【0059】
図１Ｂに示すように、第１端部１１４ａと障害物１０８の間の絶縁距離１１８ａは、第２端部１１４ｂから障害物１０８への絶縁距離１１８ｂよりも小さい。しかし、絶縁距離１１８ａは、絶縁距離１１８ｂよりも大きい、または等しくてもよい。
【0060】
電流センサ１００の適切な動作に必要な障害物１０８からのいくらかの最小の間隔が存在する場合、絶縁距離１１８ａを絶縁距離１１８ｂと等しくすることが有利である可能性がある。このようにして、導電巻線１１０の開形状１１２内における導電路１０６の最大の接近が実現でき、そのため、検知性、正確性、および／または電流センサ１００の外部干渉への耐性を増大する。
【0061】
【0062】
上述したように、導電巻線１１０はＰＣＢ１０２の厚みｄにわたって延在する複数の巻き１２０を有する導電部から形成されている。作図上の目的のため、約５つの巻き１２０が示されている。しかし、複数の巻き１２０は、４～１００の範囲内の巻きを備えてもよい。導電巻線１１０におけるより少ない巻き１２０は、電流センサ１００のより大きな帯域幅、および／またはよりよい周波数応答を可能にできるが、より少ない磁束収集の能力しか存在しない。これらの要因の有利なトレードオフは、８～３２の範囲内の複数の巻き１２０を使用することによって実現できる。
【0063】
上述したように、導電巻線１１０の巻き１２０は、それを通る磁力線の通過を可能にするよう、ある場所（すなわち、Ｘ－Ｚ平面内の場所）を囲む。
【0064】
図１Ｃに図示されたＰＣＢ１０２は４つの層（各々は点線で模式的に示されている）を有するが、ＰＣＢ１０２はより多くの、またはより少ない層を有してもよい。導電巻線１１０の巻き１２０は、この図示された例においてＰＣＢ１０２の第２層から第３層に延在し（下から順に数えている）、導電巻線１１０が形成された導電部は、第１電気端子１２２ａおよび第２電気端子１２２ｂを有する。
【0065】
さらに、図示された例では、第２電気端子１２２ｂへの戻りが第１電気端子１２２ａと一緒に配置されるために、ＰＣＢ１０２の第１および第４層間に設けられた電気戻りループ１２４が存在する。いくつかの例では、これらの端子１２２ａおよび１２２ｂは、導電巻線１１０の第１端部１１４ａまたは第２端部１１４ｂに一緒に配置されてもよい。
【0066】
また、図１Ｃには、遮蔽材料（上部遮蔽部分１２６ａおよび下部遮蔽部分１２６ｂとして示されているが、以下の文章では一般に遮蔽材料１２６と呼ぶ）が示されている。遮蔽材料は、導電路１０６内の電流１０４以外の電磁放射源から導電巻線１１０を少なくとも部分的に遮蔽するように設けられている。図示された例では、遮蔽材料１２６は、ＰＣＢ１０２の第１および第４層、すなわち示されたようにＰＣＢ１０２の最上および最下層に配置されている。しかし、他の層が用いられてもよいと解釈されるだろう。さらに、遮蔽材料１２６は、追加的または代替的に、他の方向からの（例えば、Ｘ軸に沿って）導電巻線１１０の遮蔽を提供するように、ＰＣＢ１０２の厚みｄにわたって延在するように配置されてもよいと解釈されるだろう。
【0067】
遮蔽材料１２６は、導電材料であってよく、また、それが無ければ導電巻線１１０に変動を来たし、例えば電流センサ１００からの電流測定値の結果における不正確性を生じさせうる電磁的干渉を仕切る「幕」として考えてもよい。遮蔽材料１２６の遮蔽／仕切り性能を補助するため、遮蔽材料１２６の一部分１２６ａおよび１２６ｂは、互いに、および／またはグランド接続１２８と電気的に接続されてもよい。
【0068】
いくつかの例では、図示されたように、遮蔽材料１２６は、第１電気端子１２２ａから第２電気端子１２２ｂへの電気的な戻りの少なくとも一部を形成してもよい。これは、外部の電磁的干渉への改善された耐性を保ちつつ、より少ない層を有するＰＣＢ１０２に電流センサを取り付けることを有利に可能にできる。このような例では、遮蔽材料１２６は、有利には、導電性を有し、導電巻線１１０と同じ導電部から形成されてもよい。
【0069】
図１Ｄは、図１Ａの導電巻線１１０の代替的な構成を示しており、戻りループ１２４は、導電巻線１１０の最初のループと同様の経路に沿って形成されている。図１Ｃおよび１Ｄに示す戻りループ１２４はＺ方向における磁場（干渉）を打ち消し、図１Ｄに示す構成は、ＰＣＢ１０２において空間的に占めること（例えば、層および／または厚みなど）のさらなる低減を実現できる。
【0070】
図２は、例示的な実装における様々な開形状１１２を示す、ＰＣＢ１０２の平面図である。
【0071】
上述したように、導電巻線１１０の開形状１１２は、ＰＣＢ１０２の平面への射影から（すなわち、ＰＣＢの上方またはＰＣＢの下方から）みた場合、ＰＣＢ１０２におけるその配置の空間的な境界として考えてよい。よって、図２に図示された開形状１１２は、構成要素ではなくてよいが、代わりに、ＰＣＢ１０２の平面における導電巻線１１０の一般的な配置を表示しているといえる。
【0072】
開形状１１２の第１の例は、楕円弧である弧１１２ａである。弧１１２ａは、代わりに、円弧であってもよい。通電する導電路から放射する理想的な磁力線は、円形の経路を有する。よって、円弧は、例えばそこを流れる電流（電流１０４など）を有する同心に配置された導電路（導電路１０６など）からのより大きな量の磁束を有利に集めることができる。
【0073】
開形状１１２のさらなる例は、ある角度（すなわち、直角または何らかの他の角度）で結合された２つの直線として考えることが可能なＬ字形状１１２ｂである。代替的に、開形状１１２は、例えば平らな底部を有し、ある角度で結合された３つの直線として考えることが可能なＵ字形状１１２ｃであってもよい。この構想の拡張は、開形状１１２を形づくるようにそこから除かれた部分を有する矩形の箱形状（すなわち、開いた多角形の一例である開いた矩形）でありうる。代替的に、これらの線のいくつか、またはすべては、曲がっていてもよい。
【0074】
開形状１１２は、代わりに、直線１１２ｄまたは２つの直線１１２ｄ（平行に配置された場合に「等号」の配置を形成するような）から形成されてもよい。直線１１２ｄは、単一の電流センサを形成するように、個々に積分回路に接続されてもよいし、および／または接続線もしくは配線（点線によって示されている）によって互いに電気的に接続されてもよい。
【0075】
導電巻線１１０を、直線を含む形状に配置することは、電流センサ１１０の構築を実質的に簡略化できる。それは、さらに直線間の結合角を直角に構築することを簡略化できる。
【0076】
全体的に均一な幅の導電巻線１１０が図示されているが、空間的制約、構築の際の考慮、または他の動機によって、幅を変化させる（すなわち、導電巻線１１０の長手に沿った巻きのサイズを変化させる）必要性があってもよい。
【0077】
図３は、例示的な実装における電流センサ１００ａ－ｇ、導電路１０６および障害物１０８の様々な配置を示す、ＰＣＢ１０２の平面図である。
【0078】
図示の目的のため、電流センサ１００ａ－ｇは、この例の弧において、その導電巻線によって規定される開形状によって表現されている。
【0079】
電流センサ１００ａは、導電路１０６を少なくとも部分的に取り巻くまたは囲むように配置されているが、電流１０４を起源とする磁力線が通過するように導電路１０６が配置されている限り、導電巻線の形状によって画定される検知領域の大きさまたは形状は、このことを要求しなくてもよい。電流センサ１００ａは、障害物１０８に近接している。電流センサ１００ａの開きは、開形状の第１および第２端部がその近接する障害物１０８から等しい絶縁距離を有するように配置されている。図３において、当該開形状が有利に障害物１０８を回避することを見ることができる。
【0080】
電流センサ１００ｂおよび１００ｃは、ＰＣＢ１０２の平面において対称に配置されている。また、電流センサ１００ａおよび１００ｄは、ＰＣＢ１０２の平面において対称に配置されている。
【0081】
また、電流センサ１００ｄおよび１００ｅは、ＰＣＢ１０２の平面において対称に配置され、異なる導電路１０６を流れる電流を測定するように配置されている一方、これらに近接する同一の障害物１０８を有する。
【0082】
また、電流センサ１００ｆおよび１００ｇは、ＰＣＢ１０２の平面において対称に配置され、２つの障害物１０８に相互に近接する一方、同一の導電路１０６を流れる電流を測定するように配置されている。よって、電流センサ１００ｆおよび１００ｇに近接する障害物１０８が完全にまたは取り巻く形状を有する電流センサ１００の取り付けを妨げるが、複数の電流センサ（例えば１００ｆおよび１００ｇ）は、導電路１０６を流れる同一の電流を個々に測定するように配置できる。
【0083】
ＰＣＢ１０２の平面における対称性は、例えば先の図面で規定したようなＸ、ＹおよびＺ方向のいずれかに沿って対称の平面を含むと解釈されるだろう。さらに、電流センサ１００ａ－ｇはすべて同一のＰＣＢ１０２上に取り付けられ／配置されているように示されているが、電流センサ１００ａ－ｇは、代わりに、例えば少なくとも互いに空間的に固定された、分かれたＰＣＢ上に取り付けられ／配置されてもよい。
【0084】
電流センサの対称的な配置（すなわち、導電巻線の形状がＰＣＢの平面に平行または垂直なある平面において実質的に対称である）は、１つの電流センサを通過する導電路からの磁束の、もう１つの電流センサを通過する導電路からの磁束に対する、予測可能または釣り合いの取れた影響を可能にする。よって、他の電流からの干渉は、測定された電流信号／電流量に容易く加えられ、またはそこから取り除かれることができる。
【0085】
いくつかの例において、第１電流センサ（例えば１００ａ）の第１検知領域は、第１電流によって誘導された第１磁束を集めるように配置され、第２電流センサ（例えば１００ｄ）の第２検知領域は、当該第１磁束を集めるように配置される。そして、信号処理モジュールは、電流センサ１００ａに関係する導電路を流れる電流の量／信号値を生成する、およびその逆をするように、電流センサ１００ａおよび１００ｄの両方からの信号を処理するように用いられてもよい。
【0086】
さらなる例によれば、第１導電路１０６を流れる第１電流は、制御信号に従って制御されてもよい。例えば、第１導電路は、半導体トランジスタのピンであってもよい。これは、半導体トランジスタがゲートピン上の電圧によって制御されるスイッチとして使用される例示的な状況を表現する。このような場合、半導体トランジスタのスイッチングからの結果の電流が測定できるように、トランジスタの主電流を流すピン（ドレイン、ソース、コレクタ、エミッタ、またはトランジスタの種類に依存する同様のもの）を流れる電流が測定されることが有利である。
【0087】
この具体例において、信号処理モジュールが第１電流に対する制御信号の少なくとも一部に基づいて第２電流（例えば隣接するトランジスタスイッチのピン）の電流測定値を生成するようにさらに構成されるように、制御信号が信号処理モジュールに供給されてもよい。例えば、近くの電流の磁気的干渉が少なくとも当該制御信号に基づいて推定されてもよく、あるいは、第１電流がオフである（すなわち、第１導電路に電流が流れていない）と制御信号が表示する際に第２電流の電流測定値を取得することがタイミング付けられてもよく、これにより、電流測定値に電磁的干渉が存在しないことが期待される。
【0088】
また、電流センサを導電路１０６の近くに対して配置して、そこからの干渉を軽減するような干渉磁場が生成されることを期待し、よって遮蔽材料の必要性、または干渉を低減するための他の技術（例えば信号処理）を軽減することができる。
【0089】
図４は、例示的な実装における様々な導電路Ａ－Ｃおよび電流センサ（再び弧形状で表示されている）の配置を示す、ＰＣＢ（図示せず）の平面図である。
【0090】
電流センサの開いた（弧）形状は、上記説明のように、第１端部および第２端部を有する。第１端部および第２端部は、第１端部および第２端部を通過する開きの軸１３０ａと、第１端部と第２端部との間の軸１３０ａ上の中点とを規定する。また、開きの軸１３０ａに垂直であり当該中点を通過する軸１３０ｂが図示されている。
【0091】
３つの例示的な導電路Ａ、ＢおよびＣ（紙面奥に向かう）が示されており、点線は、それらの結果生じる磁場である。導電路Ａは実質的に軸１３０ｂに整列されており、導電路Ｂは実質的に軸１３０ａに整列されており、導電路Ｃはこれらの間のどこかにある。
【0092】
図４に示すように、Ａからの磁力線のすべて（Ａと符号付けられている）は、導電巻線に進入し（すなわち、下方から）、かつ導電巻線から退出し（すなわち、上端において）、そのため導電路Ａからの起電力の寄与は打ち消される。
【0093】
Ｂからの磁力線の大部分（Ｂと符号付けられている）は、導電巻線を１回のみ横切り、そのため導電路Ｂからの寄与は打ち消さない。
【0094】
導電路ＣはＡとＢの間のどこかにあるが、いくつかの磁力線（例えばＣ１）は打ち消す一方、その他（例えばＣ２）は打ち消さないようにみえる。よって、電流を有する導電路の近くに対する電流センサの開きの有利な配置は、当該開きの端部の間のおおよそ半分の位置にある軸に沿うことであるといえ、すなわち、第１端部および第２端部は、開きの軸１３０ａに垂直であり当該中点を通過する軸１３０ｂが導電路Ａの位置と合致するように、導電路Ａの近くに対して配置される。
【0095】
図５は、本発明の一実施形態に係る、電流センサをＰＣＢに組み込むための方法５００を模式的に示す図である。
【0096】
方法５００は、ブロック５１０によって表示された、ＰＣＢの平面において第１導電巻線を開形状に配置することを含む。
【0097】
この方法５００によれば、開形状は、第１端部および第２端部を有し、ＰＣＢの平面における検知領域であって、検知領域内に配置された第１導電路を流れる電流を検知するための、検知領域を規定する。さらに、第１導電巻線は、ＰＣＢの厚みにわたって延在する複数の巻きを有する導電部から形成され、第１導電巻線は、ＰＣＢ内の障害物から、少なくとも第１端部から障害物までの絶縁距離だけ離間している。
【0098】
方法５００は、当該配置することの前に、例えば絶縁距離を最小にする、および／または電流から放射する磁束を集める電流センサの能力を最大にするという視点から、絶縁距離を決定することをさらに含んでもよい。
【0099】
当該決定は、導電路を流れる電流の大きさに基づいてもよく、なぜなら、例えばこれが、導電路からどのくらい離れていれば導電巻線がそこから放射する磁場を依然として検知可能であるか（すなわち、検知領域と導電路の重複）に影響する可能性があるからである。
【0100】
当該絶縁距離の決定は、例えばＰＣＢにおける導電巻線の設置（取り付け／組み込み）の機械的な限界に影響しうる障害物のサイズに基づいてもよい。さらに、障害物が導電路である場合、当該サイズ（すなわち、サイズまたは形状）は、その電磁的性質に影響する可能性がある。
【0101】
当該決定は、追加的または代替的に、第１導電巻線と障害物との間の電位差に基づいてもよく、なぜなら、これが、例えば導電巻線と障害物との間の電気アークの傾向に影響するからである。
【0102】
当該決定は、追加的または代替的に、第１導電巻線と第１導電路との間の電位差に基づいてもよく、なぜなら、これが、例えば導電巻線と導電路との間の電気アークの傾向に影響するからである。
【0103】
当該決定は、追加的または代替的に、第１導電路と障害物との間の電位差に基づいてもよく、なぜなら、これが、例えば導電路と障害物との間の電気アークの傾向に影響するからである。
【0104】
追加的または代替的に、絶縁部の決定は、絶縁材料を構成する材料に基づいてもよい。例えば、絶縁材料（すなわち、絶縁距離に沿って絶縁部を提供する材料）がよい絶縁性を有する場合、絶縁距離は低減できる。これは、電流センサがその構成において、よりいっそう密集であることを可能にする。
【0105】
図６は、一実施形態に係る、電流センサ１００Ｌおよび１００Ｒ、ならびに信号処理モジュール１３４を備えるシステム６００を模式的に示す図である。
【0106】
図６に示すように、第１ＰＣＢ１０２ａに組み込まれ、第１障害物１０８ａに近接して位置する第１導電路１０６ａを流れる第１電流を検知する第１電流センサ１００Ｌが存在する。この電流センサ１００Ｌは、上述したものと同一または類似であってよい。システム６００は、さらに、第２ＰＣＢ１０２ｂに組み込まれ、第２障害物１０８ｂに近接して位置する第２導電路１０６ｂを流れる第２電流を検知する第２電流センサ１００Ｒを備える。物理的な配置は図３を参照して上述したように一般的でよいため、図６は、ＰＣＢ１０２ａおよび１０２ｂの物理的な配置を示すように意図されていない。
【0107】
第１電流センサ１００Ｌはブロック１３２ａで表現された第１センサ信号を出力し、第２電流センサ１００Ｒはブロック１３２ｂで表現された第２センサ信号を出力する。
【0108】
図示されたシステムは、さらに、第１電流センサ１００Ｌおよび第２電流センサ１００Ｒからのセンサ信号１３２ａおよび１３２ｂを処理する信号処理モジュール１３４を備える。
【0109】
信号処理モジュール１３４は、第２電流センサ１００Ｒからのセンサ信号の少なくとも一部に基づいて、第１電流（すなわち、導電路１０６ａを流れる電流）の電流測定値を生成するように構成されている。よって、第１導電路１０６ａから放射する磁束は、第１電流センサ１００Ｌおよび第２電流センサ１００Ｒの導電巻線によって集められ、信号処理モジュール１３４によって生成された第１導電路１０６ａを流れる電流の電流測定値に寄与するために用いられてもよい。一般的に、電流センサ１００Ｒは１または複数の電流センサであってよく、すべてが既知の制御信号に従って制御される。第１電流（すなわち、第１導電路１０６ａを流れる電流）は、電流センサ１００Ｒで例示される１または複数のこれらの電流センサからのセンサ信号の少なくとも一部に基づいてもよい。
【0110】
いくつかの例において、既知の制御信号は、第１電流の電流測定値の生成において用いられてもよい。すなわち、第２導電路１０６ｂを流れる第２電流の制御信号は、第２電流が一時停止したことを表示してもよく、これは、第１電流センサ１００Ｌから測定された第１導電路１０６ａの電流が隣接する１０６ｂを流れる電流からの寄与によって過度に影響されないということを確認するために用いられてもよい。同様の方法で、第２電流からの影響は、制御信号に基づいて推定され、従って第１電流の電流測定値を生成する際に信号処理モジュール１３４によって計算に入れられてもよい。
【0111】
図７は、一実施形態に係る、電気鉄道の駆動系のためのモータコンバータ１３６を模式的に示す図である。
【0112】
モータコンバータ１３６は、例えばモータコンバータの１３６の動作を制御するトランジスタ１３８を有してもよい。トランジスタ１３８は、上記説明で説明された電流センサと同一または類似であり、トランジスタ１３８のピン１４０を流れる電流を検知するように配置された電流センサ１００を有するピン１４０を有する。
【0113】
トランジスタ１３８は、ドレインまたはソースピン（もしくはコレクタ、エミッタ、またはトランジスタの種類に依存する類似のもの）などのピンを有してもよい。一例として、電流センサ１００がドレインピン（そして上述のように導電路である）を流れる電流を測定してもよく、よって、ソースピンは、上記説明で説明された障害物１０８の意味における障害物として考えてもよい。よって、電流センサ１００は、ドレインピン１４０（トランジスタ１３８の主電流を流す）を流れる電流を測定するように配置できることに加え、トランジスタ１３８の他のピンから離間することもできる。
【0114】
トランジスタは技術が進歩するにつれてより近くに詰め込まれるため、本発明は、高い正確性、高い帯域幅、上述した干渉への耐性の優位性を維持しつつ、増加する密集した電子環境における電流の測定を有利に提供できる。
【0115】
明示的に表明された場合を除いて、異なる図面において示された例は、組み合わせることができ、異なる図面において似通った参照番号を有する要素は、互いに同一または類似であってもよいと解釈されるだろう。いかなる事件においても、上記説明は本発明の範囲を限定するものではないし、本発明は下記の請求項の範囲によってのみ規定されると意図されている。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】