DE112015002438T5

DE112015002438T5 - Sammelschienenmodul, das mit Stromsensoren ausgerüstet ist

Info

Publication number: DE112015002438T5
Application number: DE112015002438.7T
Authority: DE
Inventors: Naohisa HARADA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US10267826B2; WO2015178478A1; JP6477089B2; JP2016001168A; US20170082659A1; CN106415280A; CN106415280B

Abstract

Ein Sammelschienenmodul, das mit Stromsensoren ausgerüstet ist, ist bereitgestellt, wodurch ein Temperaturanstieg der Stromsensoren unterdrückt werden kann und Stromwerte in den Sammelschienen genau gemessen werden können. Das Modul weist eine Vielzahl von Sammelschienen 2 (2a, 2b und 2c), einen Stromsensor 4 und Abschirmplatten 5 auf. Der Stromsensor 4 ist durch ein magnetoresistives Element gebildet. Die Vielzahl der Sammelschienen 2 (2a bis 2c) sind entlang einer Breitenrichtung (X-Richtung) der Sammelschienen 2 aufgereiht, die rechtwinklig zu sowohl der Dickenrichtung (Z-Richtung) als auch der Erstreckungsrichtung (Y-Richtung) der Sammelschienen 2 ist. Der Stromsensor 4 ist derart angeordnet, dass er von den Sammelschienen 2 beabstandet ist, wohingegen er benachbart zu den Sammelschienen 2 in der Z-Richtung ist. Die Sammelschienen 2 und der Stromsensor 4 sind von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die Abschirmplatten 5 abgedeckt.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Prioritäten aus der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-106982 , die am 23. Mai 2014 eingereicht worden ist, und der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-57092 , die am 20. März 2015 eingereicht worden ist, wobei deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul mit einer Vielzahl von Sammelschienen und einem Stromsensor zum Messen von Stromwerten in den Sammelschienen.
[Stand der Technik]
Es ist ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul bekannt, das eine Vielzahl von Sammelschienen und Stromsensoren zum Messen von Werten des Stroms in den Sammelschienen aufweist (siehe nachstehende PTL 1). Ein derartiges mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul wird in elektronischen Geräten wie elektrischen Leistungswandlern usw. verwendet.
Ein Hall-Element kann beispielsweise als der Stromsensor verwendet werden. Wenn ein Strom durch eine Sammelschiene fließt, wird ein Magnetfeld um die Sammelschiene erzeugt. Es wird gewährleistet, dass die Stärke des Magnetfeldes mittels des Hall-Elements erfasst wird, und diese wird zur Berechnung des Werts des Stroms verwendet. Die Empfindlichkeit eines Hall-Elements gegenüber dem Magnetfeld ist relativ niedrig. Aus diesem Grund ist ein Magnetflusskonzentrationskern vorgesehen, der die Sammelschiene umgibt, und das Hall-Element ist innerhalb eines Spalts angeordnet, der in dem Magnetflusskonzentrationskern geformt ist (siehe 20 und 21). Auf diese Weise wird gewährleistet, dass ein starkes Magnetfeld auf das Hall-Element einwirkt.
Außerdem ist das Hall-Element, damit Kompaktheit des Magnetflusskonzentrationskerns erzielt wird und eine hohe Empfindlichkeit erhalten wird usw., nahe an der Sammelschiene angeordnet. Das Hall-Element ist in vielen Fällen in Kontakt mit der Sammelschiene angeordnet.
Wenn ein Wechselstrom in der Sammelschiene fließt, wird ein magnetisches Wechselfeld um die Sammelschiene erzeugt. Als Ergebnis können durch das magnetische Wechselfeld Wirbelströme in dem Magnetflusskonzentrationskern erzeugt werden, so dass eine Erwärmung auftreten kann. Somit gibt es ein Problem dahingehend, dass, wenn ein Magnetflusskonzentrationskern verwendet wird, Wärme aus dem Magnetflusskonzentrationskern auf das Hall-Element übertragen werden kann, was leicht einen Temperaturanstieg des Hall-Elements verursachen kann. Wenn weiterhin das Hall-Element in Kontakt mit dem Magnetflusskonzentrationskern angeordnet ist, kann eine Widerstandswärme, die von der Sammelschiene erzeugt wird, leicht auf das Hall-Element übertragen werden. Auf diese Weise gibt es, da die von der Sammelschiene oder dem Magnetflusskonzentrationskern übertragene Wärme einen Temperaturanstieg des Sensors bewirkt, ein Problem dahingehend, dass die Betriebslebensdauer des Stromsensors dazu tendieren wird, kurz zu werden, wenn ein Hall-Element als Stromsensor verwendet wird.
[Zitierungsliste]
[Patentliteratur]

[PTL 1] JP-A-2014-006118

[Zusammenfassung der Erfindung]
Da magnetoresistive Elemente wie GMR-Elemente und TMR-Elemente usw. eine hohe Empfindlichkeit aufweisen, können diese Strom ohne Verwendung eines Magnetflusskonzentrationskerns messen. Durch Verwendung eines Stromsensors, der keinen Magnetflusskonzentrationskern benötigt, kann der Stromsensor an einer Position angeordnet werden, die von den Sammelschienen getrennt ist, so dass die von einem Magnetflusskonzentrationskern und den Sammelschienen übertragene Wärme reduziert werden kann, und die Betriebslebensdauer des Stromsensors lang gemacht werden kann.
Da jedoch die Empfindlichkeit eines magnetoresistiven Elements hoch ist, wird, wenn eine derartige Vorrichtung als Stromsensor verwendet wird, der Stromsensor leicht durch Magnetfelder beeinträchtigt, die durch Ströme erzeugt werden, die in Sammelschienen fließen, die Nachbarn der Sammelschiene sind, deren Strom gemessen wird, so dass es ein Problem dahingehend gibt, dass es schwierig ist, eine hohe Genauigkeit beim Messen des Werts des Stroms zu erzielen.
Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Hintergrund weist die vorliegende Erfindung eine Hauptaufgabe auf, ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Temperaturanstieg des Stromsensors zu verhindern und den Sammelschienenstrom mit hoher Genauigkeit zu messen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul dadurch gekennzeichnet, dass das Modul aufweist: eine Vielzahl von Sammelschienen, in denen Ströme fließen; einen Stromsensor, der einen Wert eines Stroms in zumindest einem Teil aus der Vielzahl der Sammelschienen misst; und eine Abschirmplatte, die Magnetfelder, die um die Sammelschienen erzeugt werden, abschirmt. In dem Modul weist der Stromsensor ein magnetoresistives Element auf und misst den Wert des Stroms in einer Sammelschiene durch Erfassen einer Stärke des Magnetfeldes, das um die Sammelschiene durch den Fluss des Stroms in der Sammelschiene erzeugt wird; die Vielzahl der Sammelschienen sind entlang einer Breitenrichtung aufgereiht, die rechtwinklig zu einer Erstreckungsrichtung der Sammelschienen und einer Dickenrichtung der Sammelschienen ist; der Stromsensor ist benachbart zu den Sammelschienen in der Dickenrichtung angeordnet und von den Sammelschienen beabstandet; und der Stromsensor und die Sammelschienen sind von beiden Seiten in der Dickenrichtung durch die Abschirmplatte abgedeckt.
Weiterhin ist, gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul dadurch gekennzeichnet, dass das Modul aufweist: eine Vielzahl von Sammelschienen, in denen Ströme fließen; ein Vergussteil, durch das die Vielzahl der Sammelschienen vergossen sind, um einen einstückigen Körper zu formen; und einen Stromsensor, der einen Wert eines Stroms in zumindest einem Teil aus der Vielzahl der Sammelschienen misst. In dem Modul weist der Stromsensor ein magnetoresistives Element auf und misst den Wert des Stroms in einer Sammelschiene durch Erfassen einer Stärke des Magnetfeldes, das um die Sammelschiene durch den Fluss des Stroms in der Sammelschiene erzeugt wird; die Vielzahl der Sammelschienen sind entlang einer Breitenrichtung aufgereiht, die rechtwinklig zu einer Erstreckungsrichtung der Sammelschienen und einer Dickenrichtung der Sammelschienen ist; der Stromsensor ist benachbart zu den Sammelschienen in der Dickenrichtung angeordnet und von den Sammelschienen beabstandet; und zumindest ein Paar von Abschirmplatten sind vorgesehen, die den Stromsensor und die Sammelschienen in der Dickenrichtung sandwichartig umgeben, um das Magnetfeld abzuschirmen.
Gemäß den ersten und zweiten Ausgestaltungen des mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls ist ein Stromsensor als ein magnetoresistives Element konfiguriert. Da die Empfindlichkeit eines magnetoresistiven Elements hoch ist, ist es unnötig, einen Magnetflusskonzentrationskern zu verwenden. Dies verhindert die herkömmlichen Probleme, dass Wärme aufgrund von in dem Magnetflusskonzentrationskern fließenden Wirbelströmen erzeugt wird, und dass Wärme auf den Stromsensor übertragen wird.
Da weiterhin der Stromsensor des mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls separat von den Sammelschienen angeordnet werden kann, wird verhindert, dass Widerstandswärme auf den Stromsensor übertragen wird. Da ein Stromsensor, der ein magnetoresistives Element verwendet, eine hohe Empfindlichkeit aufweist, kann das Magnetfeld einer Sammelschiene erfasst werden, wenn der Stromsensor von der Sammelschiene beabstandet ist.
Auf diese Weise kann das mit einem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul die Übertragung von Wärme von einem Magnetflusskonzentrationskern oder einer Sammelschiene auf den Stromsensor unterdrücken. Als Ergebnis kann das Problem des Temperaturanstiegs und der Verkürzung der Betriebslebensdauer des Stromsensors verhindert werden.
Weiterhin sind bei dem vorstehend beschriebenen mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmodul eine Vielzahl von Sammelschienen entlang der Breitenrichtung aufgereiht. Außerdem ist ein Stromsensor an einer Position benachbart zu einer Sammelschiene in der Dickenrichtung angeordnet (siehe 1). Aus diesem Grund ist der Stromsensor nicht länger zwischen einem Paar von Sammelschienen angeordnet, sondern kann an einer Position mit einer ausreichenden Trennung von benachbarten Sammelschienen angeordnet werden. Somit wird der Stromsensor nicht leicht durch die Magnetfelder beeinträchtigt, die durch benachbarte Sammelschienen erzeugt werden.
Wenn weiterhin ein Magnetfeld, das durch eine benachbarte Sammelschiene erzeugt wird, auf einen Stromsensor übertragen wird, kann das Magnetfeld durch die Abschirmungsplatten abgeschirmt werden. Somit können die Effekte von Magnetfeldern auf den Stromsensor, die durch benachbarte Sammelschienen erzeugt werden, reduziert werden, und kann der Wert eines Stroms in einer Sammelschiene durch Verwendung des Stromsensors genau gemessen werden.
Weiterhin sind gemäß der zweiten Ausgestaltung der Stromsensor und die Sammelschienen zwischen einem Paar von Abschirmplatten in der Dickenrichtung angeordnet.
Das heißt, dass das Paar der Abschirmplatten separat angeordnet ist, so dass sie nicht miteinander verbunden sind. Wie es nachstehend beschrieben ist, kann das Paar der Abschirmplatten zusammen verbunden sein, jedoch würden in diesem Fall Probleme auftreten, wie dass die Menge von Metall, die zum Formen der Abschirmplatten erforderlich ist, groß werden würde, so dass die Herstellungskosten des mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls erhöht würden, und das Gewicht hoch würde. Wenn jedoch ein Paar von Abschirmplatten vorgesehen sind, ist es unwahrscheinlich, dass ein derartiges Problem auftritt.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, stellt die vorliegende Offenbarung ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul bereit, wodurch ein Temperaturanstieg des Stromsensors unterdrückt werden kann, und wodurch der Wert eines in einer Sammelschiene fließenden Stroms genau gemessen werden kann.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die in einer Ebene I-I genommen ist, die in 2 angegeben ist.
2 zeigt eine Querschnittsansicht, die in einer in 1 angegebenen Ebene II-II genommen ist.
3 zeigt eine Querschnittsansicht, die in einer in 1 angegebenen Ebene III-III genommen ist.
4 zeigt einen vergrößerten Hauptteil von 1.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektrischen Leistungswandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Ansicht in einer in 6 angegebenen Ebene V-V genommen ist.
6 zeigt eine Querschnittsansicht, die in einer in 5 angegebenen Ebene VI-VI genommen ist.
7 zeigt eine Querschnittsansicht, die in einer in 5 angegebenen Ebene VII-VII genommen ist.
8 zeigt ein Schaltbild des Leistungswandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine Querschnittsansicht, die in einer in 9 angegebenen Ebene X-X genommen ist.
11 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das eine V-Phasen-Sammelschiene und eine W-Phasen-Sammelschiene aufweist, die mit jeweiligen Stromsensoren ausgerüstet sind.
12 zeigt ein Schaltbild eines Leistungswandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
13 zeigt ein Schaltbild eines Leistungswandlers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
14 zeigt ein Schaltbild eines Leistungswandlers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
15 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
16 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel.
17 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls gemäß einem achten Ausführungsbeispiel.
18 zeigt eine Konzeptdarstellung von Stromsensoren und Sammelschienen eines ersten Vergleichsbeispiels.
19 zeigt eine Konzeptdarstellung von Stromsensoren und Sammelschienen eines zweiten Vergleichsbeispiels.
20 zeigt eine Konzeptdarstellung von Stromsensoren und Sammelschienen eines dritten Vergleichsbeispiels.
21 zeigt eine Querschnittsansicht, die in einer in 20 angegebenen Ebene XXI-XXI genommen ist.
[Beschreibung von Ausführungsbeispielen]
Das mit einem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul kann für einen elektrischen Leistungswandler verwendet werden, der eine Umwandlung zwischen elektrischer Gleichstromleistung und elektrischer Wechselstromleistung durchführt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel für das mit einem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul 1 ist unter Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben. Wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, weist das mit einem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Sammelschienen 2 (2a, 2b und 2c), in denen Ströme fließen, Stromsensoren 4 (4a bis 4c) und Abschirmplatten 5 auf. Jeder der Stromsensoren 4 misst den Wert eines Stroms in zumindest einem Teil der Vielzahl von Sammelschienen 2 (2a bis 2c). Die Abschirmplatten 5 schirmen die Magnetfelder ab, die um die Sammelschienen 2 erzeugt werden.
Die Stromsensoren 4 (4a bis 4c) sind jeweils mit einem magnetoresistiven Element versehen, und erfassen die Intensität des um die Sammelschiene 2 erzeugten Magnetfeldes, wenn Strom hindurch fließt.
Die Sammelschienen 2 (2a bis 2c) sind entlang einer Breitenrichtung (X-Richtung), die im rechten Winkel sowohl zu der Dickenrichtung (Z-Richtung) und der Erstreckungsrichtung (Y-Richtung) der Sammelschienen 2 ist, aufgereiht.
Die Stromsensoren 4 sind von den jeweiligen Sammelschienen 2 beabstandet und an Positionen benachbart zu den jeweiligen Sammelschienen 2 in der Z-Richtung angeordnet.
Die Sammelschienen 2 und die Stromsensoren 4 sind von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die Abschirmplatten 5 abgedeckt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Abschirmplatten über einen breiteren Bereich als denjenigen der Sammelschienen 2, wohingegen sie sich mit den jeweiligen Stromsensoren 4, aus der Z-Richtung betrachtet, überlappen.
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, wird das mit einem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für einen elektrischen Leistungswandler 10 verwendet, der eine Leistungsumwandlung zwischen Gleichstromleistung und Wechselstromleistung durchführt. Der elektrische Leistungswandler 10 ist eine fahrzeugeigene Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in einem Fahrzeug wie einem Hybridautomobil oder einem Elektroautomobil installiert ist.
Das mit einem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einem Vergussteil 3 versehen, das die Vielzahl der Sammelschienen 2 abdichtet, um einen einstückigen Körper zu formen. Zusätzlich ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jede der Sammelschienen 2 mit einem Stromsensor 4 versehen. Jede Sammelschiene 2 und der entsprechende Stromsensor 4 sind von beiden Seiten in der Z-Richtung durch ein Paar von Abschirmplatten 5 (5a und 5b) sandwichartig umgeben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Vergussteil 3 aus einem nichtmagnetischen Harzmaterial geformt.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Abschnitt des Vergussteils 3 zwischen jedem Stromsensor 4 und der entsprechenden Sammelschiene 2 angeordnet. Ein Spalt G ist zwischen jedem Stromsensor 4 und dem entsprechenden Vergussteil 3 geformt. Die Stromsensoren 4 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jeweils aus einem magnetoresistiven Element wie einem GMR-(giant magneto-resistive)Element oder einem TMR-(tunnel magneto-resistive)Element aufgebaut.
Die Stromsensoren 4 sind an einer Sensorleiterplatte 7 montiert. Das Vergussteil 3 ist mit Pfostenabschnitten 31 geformt. Der Spitzenteil jedes Pfostenabschnitts 31 ist in eine Durchgangsöffnung 79 eingesetzt, die in der Sensorleiterplatte 7 geformt ist, und ist thermisch verstemmt. Die Sensorleiterplatte 7 ist dadurch fest an die Pfostenabschnitte 31 angebracht.
Andere elektronische Komponenten 70 als die Stromsensoren 4 sind an der Sensorleiterplatte 7 montiert. Die elektronischen Komponenten 70 sind zwischen dem Schaltungssubstrat 7 und dem Vergussteil 3 angeordnet. Die elektronischen Komponenten 70 können jeweils beispielsweise ein Entkopplungskondensator oder eine Filterschaltung sein.
Weiterhin ist eine Aussparung 30 in dem Vergussteil 3 geformt. Die Sensorleiterplatte 7, die Stromsensoren 4 und die elektronischen Komponenten 70 sind innerhalb der Aussparung 30 enthalten. Ein Deckel 6 ist an dem Vergussteil 3 angebracht, um die Öffnung der Aussparung 30 abzudecken. Die Stromsensoren 4 usw. sind dadurch innerhalb der Aussparung 30 eingeschlossen und vergossen.
Eine Abschirmplatte (5a) von jedem Paar der Abschirmplatten 5 (5a und 5b) ist in dem Vergussteil 3 vergossen. Die andere Abdichtplatte (5b) des Paars ist in dem Deckel 6 vergossen.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die drei Sammelschienen der ersten Sammelschiene 2a, der zweiten Sammelschiene 2b und der dritten Sammelschiene 2c durch das Vergussteil 3 vergossen. Der erste Stromsensor 4a ist an einer Position angeordnet, die zu der ersten Sammelschiene 2a in der Z-Richtung benachbart ist, und der zweite Stromsensor 4b ist an einer Position angeordnet, die zu der zweiten Sammelschiene 2b in der Z-Richtung benachbart ist. Zusätzlich ist der dritte Stromsensor 4c an einer Position angeordnet, die zu der dritten Sammelschiene 2c in der Z-Richtung benachbart ist. Die drei Stromsensoren 4a bis 4c sind derart angeordnet, dass die Richtung zur Erfassung eines Magnetfeldes (Magneterfassungsrichtung) mit der X-Richtung übereinstimmt.
Die erste Sammelschiene 2a und der erste Stromsensor 4a sind zwischen einem ersten Paar von Abschirmplatten 51 angeordnet, und die zweite Sammelschiene 2b und der zweite Stromsensor 4b sind zwischen einem zweiten Paar von Abschirmplatten 52 angeordnet. Zusätzlich sind die dritte Sammelschiene 2c und der dritte Stromsensor 4c zwischen einem dritten Paar von Abschirmplatten 53 angeordnet.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird, wenn ein Wechselstrom durch die erste Sammelschiene 2a fließt, ein Magnetfeld um die erste Sammelschiene 2a erzeugt. Der erste Stromsensor 4a misst die Intensität des Magnetfeldes Ha. Gleichermaßen wird das um die zweite Sammelschiene 2b erzeugte Magnetfeld durch den zweiten Stromsensor 4b gemessen, und wird das um die dritte Sammelschiene 2c erzeugte Magnetfeld durch den dritten Stromsensor 4c gemessen.
Die Sensorleiterplatte 7 ist mit einer nachstehend beschriebenen Steuerungsleiterplatte 85 des Leistungswandlers 10 verbunden (siehe 5). Die Sensorleiterplatte 7 sendet den gemessenen Wert des Stroms von jeder der Sammelschienen 2 (2a bis 2c) zu der Steuerungsleiterplatte 85. Die Steuerungsleiterplatte 85 führt die gemessenen Werte zur Verwendung in einer Betriebssteuerung usw. der Leistungsumwandlungsvorrichtung 10 zurück.
Wie es in 4 gezeigt ist, sind die erste Sammelschiene 2a und der erste Stromsensor 4a von beiden Seiten in der Z-Richtung durch ein Paar von Abschirmplatten 5a und 5b (erstes Abschirmplattenpaar 51) abgedeckt. Die zweite Sammelschiene 2b und die dritte Sammelschiene 2c sind gleichermaßen konfiguriert. Die Abschirmplatten 5a und 5b schirmen das von den Sammelschienen 2 erzeugte Magnetfeld H ab, so dass es nicht übermäßig nach außen herausdringt. Jedoch wird in einigen Fällen das Magnetfeld H nicht notwendigerweise vollständig durch die Abschirmplatten 5a und 5b abgeschirmt. Beispielsweise kann ein Teil eines durch die zweite Sammelschiene 2b erzeugten Magnetfeldes Hb (Magnetfeld Hb‘) aus dem zweiten Paar der Abschirmplatten 52 herausdringen. In diesem Fall wird das Magnetfeld Hb‘ durch das erste Paar der Abschirmplatten 51 abgeschirmt, so dass der erste Stromsensor 4a nicht stark durch das Magnetfeld Hb' beeinträchtigt wird.
Gleichermaßen wird, da der zweite Stromsensor 4b zwischen dem zweiten Abschirmplattenpaar 52 angeordnet ist, falls es ein Herausdringen der Magnetfelder aus den benachbarten Sammelschienen 2 (den ersten und dritten Sammelschienen 2a und 2c) gibt, das Magnetfeld durch das zweite Abschirmplattenpaar 52 abgeschirmt. Somit wird der zweite Stromsensor 4b nicht stark durch die Magnetfelder aus diesen benachbarten Sammelschienen 2 beeinträchtigt werden. Dies gilt gleichermaßen für den dritten Stromsensor 4c.
Die Konfiguration des Leistungswandlers 10 ist nachstehend beschrieben. Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, weist der Leistungswandler 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Halbleitermodulen 8 und eine Vielzahl von Kühlrohren 87 zum Kühlen der Halbleitermodule 8 auf. Die Halbleitermodule 8 und die Kühlrohre 87 sind abwechselnd geschichtet, um eine geschichtete Einheit 11 zu bilden.
Jedes Halbleitermodul 8 weist einen Hauptkörper 81, der Halbleitervorrichtungen 82 enthält (siehe 8), Leistungsanschlüsse 83, die von dem Hauptkörper 81 vorspringen, und Steuerungsanschlüsse 84 auf. Die Leistungsanschlüsse 83 weisen einen positiven Anschluss 83a und einen negativen Anschluss 83b, an die eine Gleichspannung angelegt wird, sowie einen Wechselstromanschluss 83c auf, der mit einer Wechselstromlast 892 (siehe 8) verbunden ist. Die Sammelschienen 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mit den Wechselstromanschlüssen 83c verbunden. Das Gehäuse 12 des Leistungswandlers 10 ist mit einer Verbindereinsetzöffnung 121 zum Einsetzen eines nicht gezeigten Verbinders geformt. Wenn der Verbinder in die Einsetzöffnung 121 zur Verbindung mit den Sammelschienen 2 eingesetzt wird, ist gewährleistet, dass die Sammelschienen 2 elektrisch mit der Wechselstromlast 892 verbunden sind.
Der positive Anschluss 83a und der negative Anschluss 83b sind jeweils mit einem Kondensator 86 über eine positivseitige Metallplatte 88a und eine negativseitige Metallplatte 88b verbunden. Die Steuerungsanschlüsse 84 sind mit der Steuerungsleiterplatte 85 verbunden. Die Steuerungsleiterplatte 85 steuert einen Ein-Aus-Betrieb von jedem Haltleitermodul 8. Somit wird die an den positiven Anschluss 83a und den negativen Anschluss 83b des Halbleitermoduls angelegte Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewandelt, die aus den Sammelschienen 2 (2a bis 2c) ausgegeben wird.
Die Steuerungsleiterplatte 85 ist durch eine nicht gezeigte Verbindungsleitung mit der Sensorleiterplatte 7 (siehe 1) in dem mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmodul 1 verbunden. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sendet die Sensorleiterplatte 7 gemessene Werte des in jeder der Sammelschienen 2 (2a bis 2c) fließenden Stroms zu der Steuerungsleiterplatte 85. Die Steuerungsleiterplatte 85 verwendet die gemessenen Werte zur Regelung der Halbleitermodule 8 usw.
Wie es in 7 gezeigt ist, sind zwei Kühlrohre 87, die in der X-Richtung benachbart sind, an beiden Enden in der Y-Richtung durch Verbindungsrohre 17 verbunden. Weiterhin ist ein Kühlrohr 87a, das an einem Ende der Vielzahl der Kühlrohre 87 in der X-Richtung positioniert ist, mit einem Einlassrohr 13 zum Einführen eines Kühlmittels 15 und mit einem Ausstoßrohr 14 zum Ausstoßen des Kühlmittels 15 verbunden. Das Kühlmittel 15, das in das Einlassrohr 13 gelangt, fließt durch die Verbindungsrohre 17 und durch alle Kühlrohre 87, und wird dann durch das Ausstoßrohr 14 ausgestoßen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die individuellen Halbleitermodule 8 gekühlt werden.
Weiterhin ist die geschichtete Einheit 11 zwischen einem Paar Wänden 122 und 123 des Gehäuses 12 angeordnet. Ein Presselement 16 (Blattfeder) ist zwischen einer Wand 122 und der geschichteten Einheit 11 angeordnet. Das Presselement 16 drückt die geschichtete Einheit 11 in die X-Richtung, wodurch die geschichtete Einheit 11 gegen die äußere Wand 123 des Gehäuses 12 gepresst gehalten wird. Dies behält einen Kontaktdruck der Haltleitermodule 8 mit den Kühlrohren 87 bei, wodurch die geschichtete Einheit 11 innerhalb des Gehäuses 12 gesichert wird.
Die elektrische Schaltung des Leistungswandlers 10 ist nachstehend beschrieben. Bei diesem Beispiel sind, wie es in 8 gezeigt ist, eine Vielzahl von Halbleiterelementen 82 (IGBT-Elemente), die in den Haltleitermodulen 8 enthalten sind, zum Formen einer Wechselrichterschaltung verwendet. Die aus der Gleichstromleistungsversorgung 891 zugeführte Gleichstromleistung wird durch Ein-/Ausschalten von jeder der Halbleitervorrichtungen 82 in Wechselstromleistung umgewandelt. Die umgewandelte Wechselstromleistung wird zum Antrieb der Wechselstromlast 892 (Drei-Phasen-Wechselstrommotor) verwendet. Das Fahrzeug wird dadurch angetrieben.
Vorteilhafte Wirkungen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind nachstehend beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden magnetoresistive Elemente zum Formen der Stromsensoren 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet. Da magnetoresistive Elemente eine hohe Empfindlichkeit haben, ist es nicht notwendig, einen Magnetflusskonzentrationskern bereitzustellen. Dies beseitigt das herkömmliche Problem, dass das Fließen eines Wirbelstroms durch einen Magnetflusskonzentrationskern bewirkt wird, und dass Wärme auf die Stromsensoren 4 übertragen wird.
Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 1 gezeigt ist, die Stromsensoren 4 an Positionen angeordnet, die von den Sammelschienen 2 beabstandet sind. Dies beseitigt das Problem, dass Widerstandswärme der Sammelschienen 2 auf die Stromsensoren 4 übertragen wird. Die Stromsensoren 4, die magnetoresistive Elemente zum Aufbieten einer hohen Empfindlichkeit verwenden, können die Magnetfelder der Sammelschienen 2 erfassen, selbst wenn sie von den Sammelschienen 2 beabstandet sind.
Somit kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Wärmeübertragung von den Magnetflusskonzentrationskernen oder den Sammelschienen 2 auf die Stromsensoren 4 verhindert werden. Als Ergebnis kann das Problem des Temperaturanstiegs und der Verkürzung der Betriebslebensdauer des Stromsensors verhindert werden.
Das heißt, dass, wie es in 20 und 21 gezeigt ist, wenn jeder Stromsensor 94 ein Hall-Element wie gemäß dem Stand der Technik verwendet, es notwendig ist, einen Magnetflusskonzentrationskern 99 bereitzustellen, da Hall-Elemente eine niedrige Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern aufweisen. Somit fließt aufgrund der Wirkung des um eine Sammelschiene 92 erzeugten Wechselmagnetfeldes ein Wirbelstrom in dem Magnetflusskonzentrationskern 99. Dadurch kann der Magnetflusskonzentrationskern 99 durch den Wirbelstrom erwärmt werden, und die Wärme kann auf den Stromsensor 94 übertragen werden. Außerdem ist aus Gründen der Größenreduktion und der Empfindlichkeitsverbesserung des Magnetflusskonzentrationskerns 99 in einigen Fällen das Hall-Element in Kontakt mit der Sammelschiene angeordnet. Dadurch ist es wahrscheinlich, dass Widerstandswärme, die in der Sammelschiene 92 erzeugt wird, auf das Hall-Element (den Stromsensor) übertragen wird.
Somit wird in dem Fall des Stromsensors 94, der ein Hall-Element verwendet, Wärme leicht von der Sammelschiene 92 und dem Magnetflusskonzentrationskern 99 übertragen, so dass die Temperatur dazu tendiert, anzusteigen. Aus diesem Grund tendiert die Betriebslebensdauer des Stromsensors 94 dazu, abgesenkt zu werden. Da jedoch der Stromsensor 4, der ein magnetoresistives Element wie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet, auf einen Magnetflusskonzentrationskern verzichten kann, wird verhindert, dass Wärme von dem Magnetflusskonzentrationskern auf den Stromsensor 4 übertragen wird. Da weiterhin die Empfindlichkeit des Stromsensors 4, der ein magnetoresistives Element verwendet, hoch ist, kann das Magnetfeld der Sammelschiene 2 erfasst werden, wenn der Stromsensor 4 von der Sammelschiene 2 beabstandet ist.
Durch Trennen des Stromsensors 4 von der Sammelschiene 2 wird verhindert, dass Wärme der Sammelschiene 2 auf den Stromsensor 4 derart übertragen wird, dass die Temperatur sich erhöht.
Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 1 gezeigt ist, die Vielzahl der Sammelschienen 2 entlang der X-Richtung aufgereiht. Jeder Stromsensor 4 ist an einer Position angeordnet, die benachbart zu der entsprechenden Sammelschiene 2 in der Z-Richtung ist. Somit ist kein Stromsensor 4 zwischen den zwei Sammelschienen 2 vorhanden, und jeder Stromsensor 4 kann an einer Position mit einer ausreichenden Trennung von benachbarten Sammelschienen 2 angeordnet werden. Somit ist jeder Stromsensor 4 weniger empfindlich gegenüber Effekten von Magnetfeldern, die von benachbarten Sammelschienen 2 erzeugt werden.
Insbesondere sei ein Beispiel angenommen, wie es in 18 gezeigt ist, bei dem eine Vielzahl von Sammelschienen 92 entlang der Dickenrichtung (Z‘-Richtung) der Sammelschienen 92 aufgereiht sind, wobei die Stromsensoren 94 an Positionen nahe an benachbarten Sammelschienen 92 in der Z‘-Richtung angeordnet sind. Da in diesem Fall jeder Stromsensor 94 nahe an benachbarten Sammelschienen 92 ist, besteht bei dem Stromsensor 94 das Risiko, dass er durch die Magnetfelder dieser benachbarten Sammelschienen 92 beeinträchtigt wird, was eine genaue Messung der elektrischen Stromwerte unmöglich macht.
Weiterhin wird, wenn jeder Stromsensor 94 zwischen einer Sammelschiene 92 und einer Abschirmplatte 95 angeordnet ist, wie es in 19 gezeigt ist, der Stromsensor 94 durch das Magnetfeld Hb‘ einer benachbarten Sammelschiene 92 beeinträchtigt werden, was eine genaue Messung der elektrischen Stromwerte unmöglich macht.
Im Gegensatz dazu können gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 1 gezeigt ist, wenn die Vielzahl der Sammelschienen 2 entlang der Breitenrichtung (X-Richtung) aufgereiht sind und die Stromsensoren 4 an Positionen angeordnet sind, die zu den Sammelschienen 2 in der Dickenrichtung (Z-Richtung) benachbart sind, die Stromsensoren 4 an Positionen angeordnet wer-den, die ausreichend von den benachbarten Sammelschienen 2 getrennt sind. Als Ergebnis sind die Stromsensoren 4 weniger empfindlich gegenüber Magnetfeldern, die von den benachbarten Sammelschienen 2 erzeugt werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stromsensoren 4 und die Sammelschienen 2 von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die Abschirmplatten 5 (5a und 5b) abgedeckt. Somit wird, wie es in 4 gezeigt ist, falls es ein Austreten des Magnetfeldes H, das durch benachbarte Sammelschienen 2 erzeugt wird, gibt, das Magnetfeld H durch die Abschirmplatten 5a und 5b blockiert. Somit können die Effekte des Magnetfeldes H aus den benachbarten Sammelschienen 2 auf einen Stromsensor 4 weiter reduziert werden. Somit kann der Wert des Stroms in einer Sammelschiene 2 durch Verwendung eines Stromsensors 4 genau gemessen werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie es in 1 gezeigt ist, ein Abschnitt des Vergussteils 3 zwischen den Stromsensoren 4 und den jeweiligen Sammelschienen 2 angeordnet.
Da die von den Sammelschienen 2 erzeugte Widerstandswärme durch das Vergussteil 3 abgeschirmt werden kann, kann effektiver verhindert werden, dass Widerstandswärme auf die Stromsensoren 4 übertragen wird. Somit kann ein Temperaturanstieg der Stromsensoren 4 effektiver minimiert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie es in 1 gezeigt ist, ein Spalt G zwischen den Stromsensoren 4 und dem Vergussteil 3 geformt. Das heißt, dass gewährleistet wird, dass ein Kontakt der Stromsensoren 4 mit dem Vergussteil 3 verhindert wird. Somit wird verhindert, dass Wärme, die von den Sammelschienen 2 erzeugt wird, auf das Vergussteil 3 übertragen wird und weiter auf die Stromsensoren 4 übertragen wird. Auf diese Weise kann ein Temperaturanstieg der Stromsensoren 4 effektiver minimiert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Sammelschienen 2 und die Stromsensoren 4 sandwichartig zwischen dem Paar der Abschirmplatten 5 (5a und 5b) in der Z-Richtung angeordnet.
Aus diesem Grund sind die Stromsensoren 4 weniger empfindlich gegenüber den Wirkungen von Magnetfeldern, die von benachbarten Sammelschienen 2 erzeugt werden. Das heißt, dass, wie es in 15 gezeigt ist, ein Stromsensor 4 und eine Sammelschiene 2 in der Z-Richtung mittels einer einzelnen Abschirmplatte 5 eingeschlossen werden können. Jedoch würden in diesem Fall Wirbelströme in der Abschirmplatte 5 durch Wechselmagnetfelder produziert werden, die von der Sammelschiene 2 erzeugt werden, und diese Wirbelströme könnten in einem Verbindungsabschnitt 59 der Abschirmplatte 5 fließen. Aus diesem Grund könnten Wirbelströme in der Nähe des Stromsensors 4 fließen, und könnte der benachbarte Stromsensor 4 durch die durch diese Wirbelströme erzeugten Magnetfelder beeinträchtigt werden. Jedoch wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Paar von Abschirmplatten 5a und 5b ohne Formen von Verbindungsabschnitten 59 verwendet, wodurch verhindert wird, dass Wirbelströme nahe an dem Stromsensor 4 fließen, und verhindert wird, dass Magnetfelder, die durch die Wirbelströme erzeugt werden, den Stromsensor 4 beeinträchtigen.
Weiterhin kann die Verwendung eines Paars der Abschirmplatten 5 (5a, 5b), die nicht verbunden sind, wie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Menge von Metallmaterial reduzieren, das die Abschirmplatten 5 formt. Auf diese Weise können Gewicht und Herstellungskosten des mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls reduziert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie es in 1 gezeigt ist, eine Abschirmplatte 5a eines Paars von Abschirmplatten 5a und 5b in dem Vergussteil 3 vergossen, und ist die andere Abschirmplatte 5b in dem Deckel 6 vergossen.
Auf diese Weise kann der Deckel 6 zum Abdecken der Öffnung der Aussparung 30 und ebenfalls zum Sichern der äußeren Abschirmplatte 5b verwendet werden. Somit ist es nicht notwendig, separat ein spezielles Teil zum Anbringen der anderen Abschirmplatte 5b an das Vergussteil 3 bereitzustellen, so dass die Anzahl der erforderlichen Teile reduziert werden kann. Somit können die Herstellungskosten des mit einem Stromsensor ausgerüsteten Sammelschienenmoduls 1 reduziert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 1 gezeigt ist, andere elektronische Komponenten 70 außer den Stromsensoren 4 zwischen der Leiterplatte 7 und dem Vergussteil 3 angeordnet. Somit kann der Raum zwischen der Leiterplatte 7 und dem Vergussteil 3 effektiv zum Unterbringen der elektronischen Komponenten 70 verwendet werden. Somit kann ein verschwendeter Raum reduziert werden, und kann das mit dem Stromsensor ausgerüstete Sammelschienenmodul 1 leicht in der Größe kompakt gemacht werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul bereitgestellt, das in der Lage ist, einen Temperaturanstieg der Stromsensoren zu minimieren und Werte von Strom in den Sammelschienen korrekt zu messen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sind, solange nicht anders angegeben, Elemente, die identisch zu Bestandselementen des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch dieselben Bezugszeichen wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Befestigungspositionen der Stromsensoren 4 geändert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind, wie es in 9 gezeigt ist, von den drei Sammelschienen 2a, 2b und 2c Stromsensoren 4 lediglich für die erste Sammelschiene 2a und die zweite Sammelschiene 2b vorgesehen, und ist kein Stromsensor 4 für die dritte Sammelschiene 2c vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird gewährleistet, dass die Stromwerte lediglich für zwei Sammelschienen 2 (erste und zweite Sammelschienen 2a und 2b) gemessen werden, und wird gewährleistet, dass der Stromwert in der dritten Sammelschiene 2c durch Verwendung der gemessenen Werte berechnet wird. Eine derartige Berechnung ist möglich, da in den drei Sammelschienen 2 Drei-Phasen-Ströme fließen.
Wie es in 10 gezeigt ist, ist die erste Sammelschiene 2a mit zwei ersten Stromsensoren 4a versehen. Somit wird, falls einer der zwei ersten Stromsensoren 4a versagen sollte, gewährleistet, dass der Stromwert in der ersten Sammelschiene 2a durch Verwendung des anderen der ersten Stromsensoren 2a gemessen wird. Die zweite Sammelschiene 2b ist gleichermaßen mit zwei Stromsensoren 4b versehen.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und die vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 10 gezeigt ist, Stromsensoren 4 für die U-Phasen-Sammelschienen 2 (erste Sammelschiene 2a) und die V-Phasen-Sammelschienen 2 (zweite Sammelschiene 2b) vorgesehen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Das heißt, dass, wie es in 11 gezeigt ist, Stromsensoren 4 für die V-Phasen-Sammelschienen 2 (zweite Sammelschiene 2b) und für die W-Phasen-Sammelschienen 2 (dritte Sammelschiene 2c) vorgesehen sein können.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schaltung des Leistungswandlers 10 geändert. Wie es in 12 gezeigt ist, weist der Leistungswandler 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Spule 893 und ein Spannungs-Hochsetz-Halbleitermodul 8b auf. Die Spule 893 und das Spannungs-Hochsetz-Halbleitermodul 8b bilden eine Spannungs-Hochsetz-Schaltung 101. Zusätzlich ist eine Wechselrichterschaltung 102 durch eine Vielzahl von Wechselrichter-Halbleitermodulen 8a aufgebaut. Mit dem Leistungswandler 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird gewährleistet, dass die Spannung einer Gleichstromleistungsquelle 891 durch die Spannungs-Hochsetz-Schaltung 101 angehoben wird, worauf eine Umwandlung der Gleichstromleistung in Wechselstromleistung durch die Wechselrichterschaltung 102 folgt. Stromsensoren 4 sind für die Sammelschienen 2 vorgesehen, die die Wechselrichterschaltung 102 und die Wechselstromlast 892 verbindet.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und die vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Anbringungspositionen der Stromsensoren 4 geändert.
Wie es in 13 gezeigt ist, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Stromsensor 4 an einer Spannungs-Hochsetz-Sammelschiene 2 _L vorgesehen, die das Spannungs-Hochsetz-Halbleitermodul 8b mit der Spule 893 verbindet. Der Stromsensor 4 dient zum Messen des Stroms, der durch die Spannungs-Hochsetz-Sammelschiene 2 _L fließt. Die Steuerungsleiterplatte 85 ist konfiguriert, die Temperatur der Spule 893 durch Verwendung der gemessenen Werte zu berechnen, die von dem Stromsensor 4 hergeleitet sind. Wenn der durch die Hochsetz-Sammelschiene 2 _L fließende Strom einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, beurteilt die Steuerungsleiterplatte 85, dass die Temperatur der Spule 893 übermäßig hoch ist, und begrenzt den Strom.
Die negative Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 891 ist mit den Halbleitermodulen 8 (8a, 8b) durch eine negative Sammelschiene 2n verbunden. Die Spannungs-Hochsetz-Sammelschiene 2 _L und die negative Sammelschiene 2n sind zueinander in der X-Richtung benachbart angeordnet, in einer ähnlichen Weise wie diejenige der Sammelschienen 2a bis 2c gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird gewährleistet, dass die Spannungs-Hochsetz-Sammelschiene 2 _L und der Stromsensor 4 von beiden Seiten in der Z-Richtung durch Abschirmplatten 5 abgedeckt sind.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und die vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anbringungsposition des Stromsensors 4 geändert. Wie es in 14 gezeigt ist, weist, ähnlich wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, der Leistungswandler 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keine Spannungs-Hochsetz-Schaltung, sondern lediglich die Wechselrichterschaltung 102 auf. Die positive Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 891 ist elektrisch mit den Halbleitermodulen 8 durch eine positive Sammelschiene 2p verbunden. Zusätzlich ist die negative Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 891 elektrisch mit den Halbleitermodulen 8 durch eine negative Sammelschiene 2n verbunden. Der Kondensator 86 ist zwischen der positiven Sammelschiene 2p und der negativen Sammelschiene 2n vorgesehen. Ein Stromsensor 4 ist an der positiven Sammelschiene 2p derart installiert, dass er sich innerhalb eines Bereichs befindet, in dem die positive Sammelschiene 2p die Gleichstromleistungsversorgung 891 und den Kondensator 86 verbindet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die positive Sammelschiene 2p und die negative Sammelschiene 2n derart angeordnet, dass sie in der X-Richtung zueinander benachbart sind, ähnlich wie bei den Sammelschienen 2a bis 2c gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die positive Sammelschiene 2p und der Stromsensor 4 sind derart konfiguriert, dass sie von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die Abschirmplatten 5 abgedeckt sind.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der in der Sammelschiene 2p fließende Strom durch den Stromsensor 4 gemessen, und werden die gemessenen Werte durch die Steuerungsleiterplatte 85 zur Berechnung der Temperatur des Kondensators 86 verwendet. Falls der in der positiven Sammelschiene 2p fließende Strom einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, beurteilt die Steuerungsleiterplatte 85, dass die Temperatur des Kondensators 86 übermäßig hoch ist und begrenzt den Strom.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der Abschirmplatte 5 geändert. Wie es in 15 gezeigt ist, ist jede Abschirmplatte 5 in einer Ringform geformt. Eine Sammelschiene 2, ein Stromsensor 4 und eine Sensorleiterplatte 7 sind innerhalb der ringförmigen Abschirmplatte 5 angeordnet.
Jede Abschirmplatte 5 weist zwei Hauptplattenabschnitte 58 und zwei Verbindungsabschnitte 59 auf. Die Verbindungsabschnitte 59 verbinden die zwei Hauptplattenabschnitte 58 miteinander. Die Sammelschiene 2 und der Stromsensor 4 sind von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die zwei Hauptplattenabschnitte 58 abgedeckt.
Die vorteilhaften Wirkungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind wie nachstehend beschrieben. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration sind die Sammelschiene 2 und der Stromsensor 4 an vier Seiten durch die ringförmige Abschirmplatte 5 umgeben. Dementsprechend kann das von der Sammelschiene 2 erzeugte Magnetfeld effektiver abgeschirmt werden.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der Abschirmplatte 5 geändert. Wie es in 16 gezeigt ist, weist eine Abschirmplatte 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Hauptplattenabschnitte 58 und einen Verbindungsabschnitt 59 auf. Der einzelne Verbindungsabschnitt 59 verbindet die zwei Hauptplattenabschnitte 58. Eine Sammelschiene 2 und ein Stromsensor 4 sind von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die zwei Hauptplattenabschnitte 58 abgedeckt.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und die vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der Abschirmplatte 5 geändert. Wie es in 17 gezeigt ist, ist eine Abschirmplatte 5 in einer zylindrischen Form geformt. Eine Sammelschiene 2, ein Stromsensor 4 und eine Sensorleiterplatte 7 sind innerhalb der zylindrischen Abschirmplatte 5 angeordnet. Die Sammelschiene 2 und der Stromsensor 4 sind von beiden Seiten in der Z-Richtung durch die zylindrische Abschirmplatte 5 abgedeckt.
In anderer Hinsicht sind die Anordnung und die vorteilhaften Wirkungen dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bezugszeichenliste

1: mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul
2: Sammelschiene
3: Vergussteil
4: Stromsensor
5: Abschirmplatte

Claims

Mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Modul aufweist: eine Vielzahl von Sammelschienen (2), in denen Ströme fließen; einen Stromsensor (4), der einen Wert eines Stroms in zumindest einem Teil aus der Vielzahl der Sammelschienen (2) misst; und eine Abschirmplatte (5), die Magnetfelder, die um die Sammelschienen (2) erzeugt werden, abschirmt, wobei: der Stromsensor (4) ein magnetoresistives Element aufweist und den Wert des Stroms in einer Sammelschiene (2) durch Erfassen einer Stärke des Magnetfeldes misst, das um die Sammelschiene (2) durch den Fluss des Stroms in der Sammelschiene (2) erzeugt wird; die Vielzahl der Sammelschienen (2) entlang einer Breitenrichtung aufgereiht sind, die rechtwinklig zu einer Erstreckungsrichtung der Sammelschienen (2) und einer Dickenrichtung der Sammelschienen (2) ist; der Stromsensor (4) benachbart zu den Sammelschienen (2) in der Dickenrichtung angeordnet ist und von den Sammelschienen (2) beabstandet ist; und der Stromsensor (4) und die Sammelschienen (2) von beiden Seiten in der Dickenrichtung durch die Abschirmplatte (5) abgedeckt sind.
Mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Modul aufweist: eine Vielzahl von Sammelschienen (2), in denen Ströme fließen; ein Vergussteil (3), durch das die Vielzahl der Sammelschienen (2) vergossen sind, um einen einstückigen Körper zu formen; und einen Stromsensor (4), der einen Wert eines Stroms in zumindest einem Teil aus der Vielzahl der Sammelschienen (2) misst, wobei: der Stromsensor (4) ein magnetoresistives Element aufweist und den Wert des Stroms in einer Sammelschiene (2) durch Erfassen einer Stärke des Magnetfeldes misst, das um die Sammelschiene (2) durch den Fluss des Stroms in der Sammelschiene (2) erzeugt wird; die Vielzahl der Sammelschienen (2) entlang einer Breitenrichtung aufgereiht sind, die rechtwinklig zu einer Erstreckungsrichtung der Sammelschienen (2) und einer Dickenrichtung der Sammelschienen (2) ist; der Stromsensor (4) benachbart zu den Sammelschienen (2) in der Dickenrichtung angeordnet ist und von den Sammelschienen (2) beabstandet ist; und zumindest ein Paar von Abschirmplatten (5a und 5b) vorgesehen sind, die den Stromsensor (4) und die Sammelschienen (2) in der Dickenrichtung sandwichartig umgeben, um das Magnetfeld abzuschirmen.
Mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul ein Vergussteil (3) aufweist, durch das die Vielzahl der Sammelschienen (2) vergossen sind, um einen einstückigen Körper zu bilden, wobei ein Teil des Vergussteils (3) zwischen dem Stromsensor (4) und den Sammelschienen (2) angeordnet ist.
Mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (G) zwischen dem Stromsensor (4) und dem Vergussteil (3) geformt ist.
Mit einem Stromsensor ausgerüstetes Sammelschienenmodul (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar der Abschirmplatten (5a und 5b) an Positionen angeordnet sind, die den Stromsensor (4) und die Sammelschienen (2) in der Dickenrichtung sandwichartig umgeben, eine Aussparung (30) in dem Vergussteil (3) geformt ist, wobei der Stromsensor (4) innerhalb der Aussparung (3) enthalten ist, ein Deckel (6) an das Vergussteil (3) zum Abdecken einer Öffnung der Aussparung (30) angebracht ist, eine Abschirmplatte (5a) des Paars der Abschirmplatten (5a und 5b) in dem Vergussteil (3) vergossen ist, und die andere Abschirmplatte (5b) des Paars der Abschirmplatten (5a und 5b) in dem Deckel (6) vergossen ist.