CN109416376B - 电流测定装置 - Google Patents

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Abstract

一种电流测定装置，具有：第一布线部件，由导电性金属形成；以及第二布线部件，由导电性金属形成，在局部具有电阻体金属，所述第一布线部件和所述第二布线部件至少在具有所述电阻体金属的部位隔着绝缘体平行设置。

Description

电流测定装置
技术领域
本发明涉及一种电流测定装置，尤其涉及逆变器电路等功率模块的电流测定装置。
背景技术
已知有通过逆变器装置驱动电动马达的技术。逆变器装置通过开关元件的开关动作将来自电源(电池)侧的直流电流转换为交流电流。
在这种逆变器装置中，搭载有半导体开关元件、用于将电流平滑化的电解电容器。作为这种逆变器装置，例如可列举专利文献1的马达控制模块。在该马达控制模块中，在印刷基板上设有：第一温度检测元件，测量电解电容器的温度；以及第二温度检测元件，测量FET(开关元件)的温度。另外，电解电容器的一端子与第一温度检测元件连接，FET的一端子与第二温度检测元件相连接。因此，电解电容器的一端子与第一温度检测元件的温度几乎相同，FET的个端子与第二温度检测元件的温度几乎相同。
并且，通过温度测量电路来检测第一及第二温度检测端子的电阻值，从而能够测量电解电容器及FET的温度。当根据所测量的温度电解电容器及FET的温度超过预定温度时，由马达的控制单元进行降低马达的最大输出等控制，从而使得电解电容器和FET得到保护。
另外，在专利文献2中公开了如下技术：搭载有进行开关动作的开关元件(IGBT、FET等)，搭载有构成LC滤波器的电解电容器，将分流电阻器用作电流检测元件来检测交流马达的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-96848号公报
专利文献2：日本特开2011-217463号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
图6为示出带有普通逆变器电路的电流测定装置X的一构成例的电路图。如图6所示，当通过电源P驱动马达M时，在从主电路电容器101到逆变器桥103的布线105、107中，因开关元件的接通、断开所产生的浪涌电压将成为问题(参照图7)。
降低浪涌电压是逆变器装置等的设计中质量方面的重要课题。一般而言，如果不减小布线105、107中的布线电感，则浪涌电压增大。
本发明作为在逆变器电路等的功率模块中所使用的电流测定装置尤其有用，其目的在于降低在将分流电阻器用作电流检测元件时的布线的电感。
用于解决技术问题的手段
根据本发明的一个观点，提供一种电流测定装置，具备：第一布线部件，由导电性金属形成；以及第二布线部件，由导电性金属形成，在局部具有电阻体金属，所述第一布线部件和所述第二布线部件至少在具有所述电阻体金属的部位隔着绝缘体平行设置。
由此，在例如逆变器电路中，当在从电容器到功率模块的直流布线路径中设置包括分流电阻器的电流检测器时，能够减小形成电流环路的面积。因此，能够降低布线的电感，抑制施加于功率模块的浪涌电压。
优选的是，所述第一布线部件和所述第二布线部件为板状，所述第一布线部件与所述第二布线部件以宽面彼此相对的方式平行设置。
也可以是，在具有所述电阻体金属的部位设置有电流检测部，所述电流检测部内置有被输入电压信号的电路。
优选的是，所述电流测定装置还具备功率模块，所述功率模块用于进行功率控制，并具有用于与电源连接的第一端子和第二端子，所述第一布线部件连接于所述第一端子，所述第二布线部件连接于所述第二端子。
此时，优选的是，所述电流测定装置还具备电容器(capacitor)，所述第一布线部件和所述第二布线部件连接于所述电容器(capacitor)。
本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本国专利申请号2016-138468号中的公开内容。
发明效果
能够降低在逆变器电路等的电流测定装置中将分流电阻器用作电流测定元件的情况下的布线的电感。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的电流测定装置的一构成例的图，图1的(a)是俯视图，图1的(b)是侧视图。图1的(c)至图1的(e)是示出沿着图1的(b)的Ib-Ib线的剖面构造的图。
图2的(a)是示出分流电阻器周边的详细构成例的立体图，图2的(b)至图2的(d)是示出分流电阻器的构成例的立体图。
图3是示出本实施方式的带有逆变器电路的电流测定装置的一构成例的电路图。
图4是示出本发明的第二实施方式的电流测定装置的一构成例的图，图4的(a)是俯视图，图4的(b)是侧视图。
图5是示出分流电阻器周边的详细构成例的立体图，且是对应于图2的(a)的图。
图6是示出带有普通逆变器电路的电流测定装置的一构成例的电路图。
图7是示出浪涌电压产生的情况的图。
图8是示出本发明的第三实施方式的分流电阻器周边的详细构成例的立体图，且是对应于图2的(a)的图。
图9A是示出本发明的第四实施方式的分流电阻器周边的详细构成例立体图，且是对应于图2的(a)、图8的图。
图9B是图9A的侧视图，沿着Ia-Ib线的部分是侧视图。
图9C是图9A的分解图。
具体实施方式
在本说明书中，逆变器(电路)是指从直流电电生成交流电(逆变换)的电源电路，或具有这种电路的电转换装置。
以下，参照附图对本发明的实施方式的电流测定装置(电流检测装置)进行详细说明。
(第一实施方式)
首先，对本发明的第一实施方式进行说明。图1是示出本实施方式的电流测定装置的一构成例的图，图1的(a)是俯视图，图1的(b)是侧视图。图1的(c)至图1的(e)是示出沿图1的(b)的Ib-Ib线的剖面构造的例子的图。
另外，图2的(a)是示出分流电阻器周边的详细构成例的图，图2的(b)至图2的(d)是示出分流电阻器的构成例的立体图。
如图1的(a)、图1的(b)所示，本实施方式的电流测定装置A，例如具有：逆变器电路1；第一布线部件11，连接于驱动逆变器电路1的电源(后文利用图5进行叙述)的正端子(+)；第二布线部件15，连接于电源的负端子(－)；以及电容器(capacitor)25。
第一布线部件11由汇流条构成，该汇流条从逆变器电路1的正端子侧朝向电容器25的正端子侧，依次包括第一连接部5a、主体部5c以及第二连接部5b。第一布线部件11(汇流条)能够使用铜等材料。
第二布线部件15从逆变器电路1的负端子侧朝向电容器25的负端子侧，依次包括第一连接部(电极端子)7a、主体部7c、分流式电流检测部17以及第二连接部(电极端子)7b。
进一步，还具有：布线27，将第一布线部件11与电源连接；以及布线31，将第二布线部件15与电源连接。
并且，第一布线部件11与第二布线部件15隔着绝缘体23相邻且平行设置。
绝缘体23例如能够使用由环氧树脂、硅、玻璃纤维等构成的绝缘片(绝缘纸)、氧化膜、氮化膜等薄膜、环氧树脂、玻璃等的覆膜。此外，也可以是第一布线部件11与第二布线部件15保持一定间隔的构造(即，将绝缘体23设为空气)。
如图1的(b)所示，逆变器1和电容器25上被螺纹紧固的部分、即第一连接部5a、第二连接部5b及第一连接部7a、第二连接部(电极端子)7b是水平的。
另一方面，平行设置的主体部5c和主体部7c是相对于各连接部垂直立起的垂直型构造。即，以从逆变器1的表面、电容器25的上表面平行地立起的方式平行设置。并且，主体部5c与主体部7c相对的面相邻，且其间隔狭窄。相对的面优选为宽面。
并且，优选在该相对的面之间设有绝缘体23。本实施方式中，绝缘体23还具有辅助相邻配置的布线部件11、15各自立起的功能。
图1的(c)至图1的(e)示出了绝缘体23的例子。图1的(c)为如下构成的例子，绝缘体23比主体部5c和主体部7c的相对面宽，在图示中，绝缘体23向上下方向(在图1的(a)、(b)中是左右方向)挤出。图1的(d)为如下构造，关于一布线，在本例中通过由绝缘体23覆盖主体部5c从而进行绝缘。图1的(e)为，绝缘体23介于主体部5c和主体部7c之间，并且以覆盖主体部5c上部且覆盖主体部7c下部的方式而成为锁式的构造。由于在第一布线部件11和第二布线部件15中流过大电流，因此为了实现更可靠的绝缘，优选如图1的(c)～图1的(e)所示那样的确保爬电距离的构造。
此外外，作为夹在主体部5c和主体部7c之间的绝缘体23，能够使用具有电绝缘性能的绝缘片，并且1mm以下的厚度也容易加工。
图2是示出第二布线部件15侧的详细构成的图。如图2的(a)所示，第一布线部件11的主体部5c和第二布线部件15的主体部7c隔着绝缘体23而固定配置于纵模。
如图2的(b)所示，在具备分流电阻器的布线部分中，在主体部7c例如配置有具备电压信号的输出电路等的电流检测部17，从电流检测部17引出有用于取出电压信号的布线31。
图2的(c)、图2的(d)是示出主体部7c的更加详细的构成例的图。图2的(c)所示的构成具备分流电阻器，该分流电阻器具备电阻41以及与电阻41焊接接合的第一及第二电极43a、43b。电阻41与电极43a、43b的端面彼此抵接并被焊接。将分流电阻器的电极43a、43b分别连接于第一连接部7a、第二连接部7b。相关连接能够通过激光束焊接、电子束焊接等进行焊接、或通过螺纹紧固结构等进行连接。
电阻41能够使用Cu-Ni系、Ni-Cr系、Cu-Mn系等电阻材料。电极43a、电极43b、第一连接部7a、第二连接部7b能够使用铜等材料。
将从第一及第二电极43a、43b立起设置的电压检测端子45a、45b连接于配置在电流检测部17的内部的输出电路，从取出用布线31取出信号。在电流检测部17中，根据需要内置有放大电路、A/D转换电路、微机等。仅在第二布线部件15的与第一布线部件11的相对面相反一侧的面搭载有电流检测部。因此，第一布线部件11与第二布线部件15能够更加靠近地平行设置，因而优选。
图2的(d)是主体部7c的另一构造例。在本例中具备电阻51。电阻51与电阻41同样地为Cu-Ni系等电阻材料。构成与第一连接部7a一体构成的主体部7c的一部分的立起设置部位连接于电阻51。另外，构成与第二连接部7b一体构成的主体部7c的一部分的立起设置部位连接于电阻51。两者的连接除了能够使用电子束、激光束等的焊接以外，还能够使用包层接合、金属纳米粉的钎焊等来形成。
本构造能够将第一布线部件11与第二布线部件15更靠近地平行设置，因而优选。此外，虽然仅在第二布线部件15设置有电流检测部17，但也可以在第一布线部件11设置电流检测部17，或在第一及第二布线部件双发设置电流检测部。
图3是示出本实施方式的带有逆变器电路的电流测定装置A的一构成例的电路图。根据上述构成，能够使虚线部C靠近而缩短。
因此，在逆变器电路中，当在从电容器至功率模块的直流布线路径中设置包括分流电阻器的电流检测器时，能够减小形成电流环路的面积。因此，能够降低布线的电感，抑制施加于功率模块的浪涌电压。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图4是示出本实施方式的电流测定装置B的一构成例的图，图4的(a)是俯视图，图4的(b)是侧视图。
另外，图5是立体图，是对应于图2的(a)的图。
在第二实施方式中，与第一实施方式的不同点在于，在基板面上沿水平方向相对地配置有布线。如所图示的，第一布线部件11的主体部5c(未图示)与第二布线部件15的主体部7c以在上下方向上重叠的方式相对配置。并且，在两者之间夹装有绝缘体23。
通过上述构成，在逆变器电路中，当在从电容器至功率模块的直流布线路径中设置包括分流电阻器的电流检测器时，能够减小形成电流环路的面积。因此，能够降低布线的电感，抑制施加于功率模块的浪涌电压。
另外，在本实施方式中，绝缘体23还具有用于维持上下相邻配置的布线部件5、7之间的间隔的功能。
根据本实施方式，在具备逆变器电路的电流测定装置中，能够降低将电流检测元件用作分流电阻器的情况下的电感。
(第三实施方式)
接着，对本发明的第三实施方式的电流测定装置进行说明。图8是示出本发明的第三实施方式的分流电阻器周边的详细构成例的立体图，是对应于图2的(a)的图。
更具体地来说，将图2的(a)与图8相比较可知，在第一布线部件11的主体部5c与第二布线部件15的主体部7c隔着绝缘体23固定配置于纵模的构造中，第一布线部件11与第二布线部件15相对的区域比图2的(a)所示的构造更宽。即，与图8所示区域的高度h1(相当于图2的(a)所示的相对的区域)相比，布线部件隔着绝缘体23贴合的面积扩大至高度h2(h1＜h2)的宽广区域(比附图标记DL-1靠上的区域部分)。从而，如以下公式(1)可知，能够增大汇流条的电容值。
电容值＝贴合面积×导电率/汇流条间隔 (1)
汇流条的电容值能够根据公式(1)计算，因此，例如能够通过改变贴合面积来将电容值恰当地设计为所期望的值。
或者，通过对汇流条夹入绝缘体并将汇流条的间隙(汇流条间隔)缩窄(通过将绝缘体的厚度减薄)，根据上述公式可知，能够得到较大的电容器组件。
如此，通过将+侧与－侧贴合，能够使汇流条具有电容量(电容器容量)。通过使带有逆变器电路的电流测定装置具有电容器容量，从而发挥针对高速运作时的功率模块降低浪涌电压的效果。其结果，能够使汇流条具有降噪的能力。
如此，在本实施方式中，在带有逆变器电路的电流测定装置中，通过增大形成于汇流条之间的电容，从而对于带有逆变器电路的电流测定装置发挥在高速运作时降低浪涌电压的效果。
(第四实施方式)
接着，对本发明的第四实施方式进行说明。
图9A是示出本发明的第四实施方式的分流电阻器周边的详细构成例的立体图，是与图2的(a)、图8对应的图。图9B是图9A的侧视图，是沿图9A的Ia-Ib线的部分截取的侧截面图。图9C是汇流条(布线部件)的分解图。
如图9A至图9C所示，本发明的第三实施方式的电流检测装置具有一侧的汇流条5a、5b被另一侧的汇流条7a、7b包住的构造。更详细来说，关于在图9C的汇流条的分解图中的汇流条101、103的悬臂，配置成以沿DL21、DL23、DL31、DL33各虚线部分弯折的形状包裹住汇流条102(图9B)。用于实现电绝缘的绝缘体23a介于汇流条101的悬臂与汇流条102之间。另外，用于实现电绝缘的绝缘体23b介于汇流条103的悬臂与汇流条102之间。通过这样的构成，如图9B所示，能够构成以汇流条101、103包住汇流条102的主体部5c的同轴线的构造。
从而，同时有利于电感的降低和电容量的增加。
关于在上述实施方式中附图所图示的构造等，并不限定于此，而是能够在发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。在上述说明中，虽然以逆变器电路为例进行了说明，但是，本发明还能够应用于搭载有晶体管、二极管、FET等功率半导体元件的与功率控制相关的各种功率模块。此外，只要不脱离本发明的目的范畴，则可适当进行变更来实施。
另外，可对本发明的各个构成要素能够任意进行取舍，具备取舍过的构成的发明也包含在本发明中。
产业上的可利用性
本发明能够用于电流测定装置。
附图标记说明：
A...电流测定装置；1...逆变器电路；5a...第一连接部；5b...第二连接部；5c...主体部；7a...第一连接部(电极端子)；7b...第二连接部(电极端子)；7c...主体部；11...第一布线部件；15第二布线部件；17...电流检测部；23...绝缘体；25...电容器；27...正端子侧的布线；31...负端子侧的布线。
本说明书中所引用的所有发行刊物、专利及专利申请通过引用而直接并入本文。

Claims (5)

1.一种电流测定装置，是直流电流的电流测定装置，具备：
第一布线部件，由导电性金属形成；以及
第二布线部件，由导电性金属形成，在局部具有电阻体金属，
所述第一布线部件和所述第二布线部件至少在具有所述电阻体金属的部位相邻且平行设置，并且夹装有绝缘体从而固定所述第一布线部件和所述第二布线部件。
2.根据权利要求1所述的电流测定装置，其中，
所述第一布线部件和所述第二布线部件为板状，
所述第一布线部件与所述第二布线部件以宽面彼此相对的方式平行设置。
3.根据权利要求1所述的电流测定装置，其中，
在具有所述电阻体金属的部位设置有电流检测部，所述电流检测部内置有被输入电压信号的电路。
4.根据权利要求1所述的电流测定装置，其中，
所述电流测定装置还具备功率模块，所述功率模块用于进行功率控制，并具有用于与电源连接的第一端子和第二端子，
所述第一布线部件连接于所述第一端子，
所述第二布线部件连接于所述第二端子。
5.根据权利要求4所述的电流测定装置，其中，
所述电流测定装置还具备电容器，
所述第一布线部件和所述第二布线部件连接于所述电容器。
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