JP2003232814A - Current detection device and current detection device for inverter - Google Patents

Current detection device and current detection device for inverter

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JP2003232814A
JP2003232814A JP2002029472A JP2002029472A JP2003232814A JP 2003232814 A JP2003232814 A JP 2003232814A JP 2002029472 A JP2002029472 A JP 2002029472A JP 2002029472 A JP2002029472 A JP 2002029472A JP 2003232814 A JP2003232814 A JP 2003232814A
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JP
Japan
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current
shunt resistor
wiring pattern
potential difference
detected
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Application number
JP2002029472A
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Japanese (ja)
Inventor
Masami Hirata
雅己 平田
Isao Kishimoto
功 岸本
Haruhiko Ishihara
治彦 石原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detection accuracy of a current detection device wherein a motor loaded on an automobile or the like is used for an inverter device driven by using a low-voltage battery as a power source. <P>SOLUTION: A potential difference taking-out wiring pattern for taking out a potential difference between both ends of a shunt resistance mounted or provided on a printed circuit board is drawn out from a spot where a current to be detected hardly flows on a shunt resistance mounting land. Otherwise, the wiring pattern for taking out the potential difference between both ends of the shunt resistance is drawn out from a land fringe part positioned on the prolonged line of a wiring pattern for the current to be detected connected to the shunt resistance mounting land. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電流検出装置、特に
自動車等に搭載されたモータを、低電圧バッテリーを電
源として駆動するインバータ装置に適した電流検出装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current detecting device, and more particularly to a current detecting device suitable for an inverter device for driving a motor mounted on an automobile or the like using a low voltage battery as a power source.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車等に搭載されて使用される
モータの制御には、可変速性、耐環境性、メンテナンス
の容易性等の要求から、永久磁石モータを回転子位置セ
ンサを用いることなく、電圧形PWMインバータ回路に
よりベクトル制御する位置センサレスベクトル制御方式
が採用される例が増えてきている。この位置センサレス
ベクトル制御方式にはさまざまな方式が提案されている
が多くは、固定子座標系または回転子座標系でモータを
モデル化し、電圧や電流の推定誤差を用いて回転子位置
を推定するものである。その回転子位置の推定計算には
モータの電流と電圧が必要とされ、モータ電流としては
実測値が、モータ電圧としては実測値又は電圧形インバ
ータへの指令電圧が用いられることが多い。このモータ
電流の検出精度はモータの制御性に大きく影響し、また
その精度が悪い場合にはモータに振動や騒音が発生する
原因となるため、高精度に検出することが望まれる。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to control a motor mounted on an automobile or the like, it is necessary to use a permanent magnet motor with a rotor position sensor because of requirements such as variable speed, environmental resistance, and ease of maintenance. Instead, an increasing number of examples are adopting a position sensorless vector control method in which vector control is performed by a voltage type PWM inverter circuit. Although various methods have been proposed for this position sensorless vector control method, most of them model the motor in a stator coordinate system or a rotor coordinate system, and estimate the rotor position using voltage and current estimation errors. It is a thing. The current and voltage of the motor are required for the estimation calculation of the rotor position, and the measured value is often used as the motor current, and the measured value or the command voltage to the voltage source inverter is often used as the motor voltage. The detection accuracy of the motor current has a great influence on the controllability of the motor, and when the accuracy is low, it causes vibration and noise in the motor, and therefore it is desired to detect with high accuracy.

【0003】図5は、電圧形インバータの主回路構成の
一例である。図におけるインバータ回路100は、永久
磁石モータ116に3相交流を供給する回路であり、ス
イッチング素子101〜106、フリーホイールダイオ
ード107〜112で主回路が構成されている。本回路
では、モータ116の各相に流れる電流は、インバータ
100から各コイルへの配線途中にホール素子や変流器
を設けて検出するのではなく、下アームのスイッチング
素子104〜106とバッテリー電源117の負側直流
母線118との間にシャント抵抗113〜115を接続
し、これら各シャント抵抗両端の電位差を検出すること
により、モータの各相電流を算出する方式を採用してい
る。この算出方法については、例えば特開昭61−26
2084に開示されている。
FIG. 5 shows an example of the main circuit configuration of a voltage type inverter. The inverter circuit 100 in the figure is a circuit that supplies a three-phase alternating current to the permanent magnet motor 116, and the main circuit is configured by the switching elements 101 to 106 and the freewheel diodes 107 to 112. In the present circuit, the current flowing in each phase of the motor 116 is not detected by providing a hall element or a current transformer in the middle of wiring from the inverter 100 to each coil, but is detected by the lower arm switching elements 104 to 106 and the battery power source. The shunt resistors 113 to 115 are connected between the negative side DC bus 118 of 117 and the potential difference across the shunt resistors is detected to calculate the phase current of each motor. This calculation method is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-26.
2084.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このようなシャント抵
抗を用いる電流検出装置は、従来のホール電流検出器や
変流器を用いる装置に比べて検出器が小型で安価になる
利点がある。反面、装置を小型化するためにシャント抵
抗をプリント基板に取り付けた場合、シャント抵抗を流
れる大きなモータ電流のために、シャント抵抗の発熱に
よる抵抗値の変化、被検出電流が流れる配線パターン部
での電圧降下の増大等の問題が生じて、正確な電流値の
検出に困難が生ずるようになる。特に自動車等に搭載さ
れ、低電圧バッテリーを電源としてモータを駆動するイ
ンバータ装置の場合には、低電圧大電流出力となるため
正確な電流検出には一層の困難が伴う。本発明はかかる
場合の問題を軽減するために考案されたもので、その目
的は、大きな電流がシャント抵抗に流れる場合において
も、正確に電流検出できる装置を提供しようとするもの
である。
The current detecting device using such a shunt resistor has an advantage that the detector is smaller and less expensive than the device using the conventional Hall current detector or current transformer. On the other hand, when a shunt resistor is mounted on the printed circuit board to reduce the size of the device, the large motor current flowing through the shunt resistor causes the resistance value to change due to the heat generated by the shunt resistor, and the wiring pattern part where the detected current flows Problems such as an increase in voltage drop occur, making it difficult to accurately detect the current value. In particular, in the case of an inverter device mounted on an automobile or the like and driving a motor with a low-voltage battery as a power source, a low-voltage, large-current output is produced, which makes further difficulty in accurate current detection. The present invention has been devised in order to reduce the problem in such a case, and an object thereof is to provide a device capable of accurately detecting a current even when a large current flows through a shunt resistor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の電流検出
装置は、プリント基板上に配線パターンにより形成した
被検出電流通路の途中にシャント抵抗を取付け、該シャ
ント抵抗両端の電位差を検出することにより前記電流通
路を流れる電流の大きさを検出する電流検出装置におい
て、前記シャント抵抗両端の電位差を取り出すための配
線パターンを、シャント抵抗取付け用ランド部にあって
被検出電流が殆ど流れない外縁部から引き出すようにし
たものである。このような引き出し方をしたことによ
り、シャント抵抗に接続された配線パターンの抵抗や、
ランド部の抵抗に起因して発生する電位差の影響を最小
限に抑えてシャント抵抗両端の電位差を正確に検出する
ことができ、被検出電流の検出精度を向上させることが
できる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a current detecting device, wherein a shunt resistor is attached in the middle of a current path to be detected formed by a wiring pattern on a printed circuit board, and a potential difference across the shunt resistor is detected. In the current detecting device for detecting the magnitude of the current flowing through the current passage, the wiring pattern for extracting the potential difference between the both ends of the shunt resistor is provided at the outer edge portion in the land for mounting the shunt resistor where almost no detected current flows. It was designed to be pulled out from. By pulling out like this, the resistance of the wiring pattern connected to the shunt resistor,
The influence of the potential difference generated due to the resistance of the land portion can be minimized, and the potential difference across the shunt resistor can be accurately detected, and the detection accuracy of the detected current can be improved.

【0006】請求項2記載の電流検出装置は、前記シャ
ント抵抗両端の電位差を取り出すための配線パターン
を、前記シャント抵抗取付け用ランドにつながれた被検
出電流用配線パターンの延長線上に位置するランド外縁
部から引き出すようにしたものである。このようなラン
ド外縁部は、ランドから流れ出る被検出電流がランドや
配線パターンの抵抗に起因して発生する電位差の影響を
受けにくい個所であるため、それらの影響を殆ど受けず
にシャント抵抗両端の電位差を検出でき、被検出電流の
検出精度を向上させることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the outer edge of the land, the wiring pattern for extracting the potential difference between both ends of the shunt resistor is located on the extension line of the wiring pattern for the detected current connected to the land for mounting the shunt resistor. It is designed to be pulled out from the department. Such an outer edge portion of the land is a portion where the current to be detected flowing out from the land is not easily affected by the potential difference generated due to the resistance of the land and the wiring pattern, and thus is hardly affected by the potential difference, and the both ends of the shunt resistor are not affected. The potential difference can be detected, and the detection accuracy of the detected current can be improved.

【0007】請求項3記載の電流検出装置は、シャント
抵抗取付け用ランド及び被検出電流用配線パターンを、
金属ベースプリント基板または熱伝導性の良いセラミッ
クスベース基板上に設けたものである。放熱性が改善さ
れることによりシャント抵抗の温度上昇が少なくなり、
温度上昇に伴う抵抗値の変化が少なくなって電流検出精
度が向上する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a shunt resistor mounting land and a detected current wiring pattern.
It is provided on a metal-based printed board or a ceramics-based board having good thermal conductivity. Improved heat dissipation reduces the temperature rise of the shunt resistance,
The change in resistance value with temperature rise is reduced, and the current detection accuracy is improved.

【0008】請求項4記載の電流検出装置はシャント抵
抗を、プリント基板上に設けたつづら折れ形配線パター
ンにより形成したものである。このようにすれば、シャ
ント抵抗用に特別の部品を必要とせず、部品取付けの手
間も省ける。
According to another aspect of the current detecting device of the present invention, the shunt resistor is formed by a meandering wiring pattern provided on the printed circuit board. In this way, no special component is needed for the shunt resistor, and the labor for mounting the component can be saved.

【0009】請求項5記載の電流検出装置は、前記シャ
ント抵抗を平板状のチップ形状にしたものである。この
ようにすることで、実装密度が上がりプリント基板の高
さも低くなって装置を小型化できる。
According to a fifth aspect of the current detecting device of the present invention, the shunt resistor is formed in a flat chip shape. By doing so, the mounting density is increased and the height of the printed circuit board is lowered, so that the device can be downsized.

【0010】請求項6記載の電流検出装置は、前記シャ
ント抵抗の近くに温度検出素子を取り付けて温度を検出
し、前記シャント抵抗の抵抗値の温度補正を行うように
したものである。シャント抵抗には大きな電流が流れる
ため、抵抗値を低くしてもかなり発熱して温度が上昇す
るが、抵抗値を温度補正して補正後の抵抗値を使用して
電流計算することより、電流の検出精度を向上させるこ
とができる。
According to the sixth aspect of the present invention, a temperature detecting element is attached near the shunt resistor to detect the temperature, and the resistance value of the shunt resistor is temperature-corrected. A large current flows through the shunt resistor, so even if the resistance value is lowered, it will generate considerable heat and the temperature will rise, but the current value can be calculated by correcting the resistance value and using the corrected resistance value to calculate the current. It is possible to improve the detection accuracy of.

【0011】請求項7記載の電流検出装置は、前記つづ
ら折れ形配線パターンにより形成したシャント抵抗の近
くに温度検出素子を取り付けて温度を検出し、前記シャ
ント抵抗の抵抗値の温度補正を行うようにしたものであ
る。この場合も温度補正後の抵抗値を使用することによ
り電流検出精度を向上させることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, a current detecting device is provided near the shunt resistor formed by the zigzag wiring pattern to attach a temperature detecting element to detect the temperature and correct the resistance value of the shunt resistor. It is the one. Also in this case, the current detection accuracy can be improved by using the resistance value after temperature correction.

【0012】請求項8記載の電流検出装置は、請求項1
ないし7の何れかに記載の電流検出装置を用いたインバ
ータ装置であって、電流検出精度の向上により負荷電流
の制御精度を向上させることができる。
An electric current detection device according to claim 8 is the electric current detection device according to claim 1.
In an inverter device using the current detection device according to any one of 1 to 7, it is possible to improve load current control accuracy by improving current detection accuracy.

【0013】請求項9記載の電流検出装置は、請求1項
ないし7の何れかに記載の電流検出装置を用いたモータ
のベクトル制御用インバータ装置であって、電流検出精
度が向上することにより、モータの速度制御、トルク制
御の精度を向上させることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a current detecting device which is an inverter device for vector control of a motor, which uses the current detecting device according to any one of the first to seventh aspects. It is possible to improve the accuracy of motor speed control and torque control.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、プリント基板上に形成した
被検出電流通路の途中にシャント抵抗を取付け、そのシ
ャント抵抗両端の電位差を取り出す本発明の電流検出装
置のプリント基板上の配線パターンの第1の実施形態を
示すものである。図中、1は被検出電流を電圧に変換す
るためのシャント抵抗である。被検出電流が低電圧バッ
テリーを電源とするモータに流れる電流のような場合、
電流値が大きく発熱が多くなるため、例えばAl製で抵
抗値が数十mΩ以下と低く、平板なチップ形状をしたシ
ャント抵抗を用いる。このシャント抵抗1は、プリント
基板上に設けた2つのランド(端子領域)2a、2bに
端子部をハンダ付けして固定される。図中、シャント抵
抗1の両端部の斜線で示した部分3a、3bは、シャン
ト抵抗1の端子部分とランド2a、2bの接触面であっ
てハンダ付けされる部分を表している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a wiring pattern on a printed circuit board of a current detection device of the present invention in which a shunt resistor is attached in the middle of a current path to be detected formed on the printed circuit board and a potential difference across the shunt resistor is taken out. It is shown. In the figure, 1 is a shunt resistor for converting the current to be detected into a voltage. If the current to be detected is a current flowing through a motor powered by a low voltage battery,
Since the current value is large and the amount of heat generated is large, for example, a shunt resistor made of Al and having a low resistance value of tens of mΩ or less and having a flat chip shape is used. The shunt resistor 1 is fixed by soldering a terminal portion to two lands (terminal regions) 2a and 2b provided on the printed board. In the figure, shaded portions 3a and 3b at both ends of the shunt resistor 1 represent contact portions between the terminal portion of the shunt resistor 1 and the lands 2a and 2b which are to be soldered.

【0015】このランド2a、2bには、被検出電流を
シャント抵抗1に導く電流通路としての配線パターン4
a、4bが接続されている。配線パターン4a、4b内
およびシャント抵抗1内に印した矢印は、後の説明のた
めに電流の流れる方向を便宜的に決めて示したものであ
る。本図は、配線パターン4a、4bが、シャント抵抗
1内を流れる電流の流れ方向の延長線方向にランド2
a、2bから引き出されているレイアウトの場合であ
る。ランド2a、2bと配線パターン4a、4bの境界
に印した破線は、ランドと呼ぶ部分と配線パターンと呼
ぶ部分との境界を明らかにしておくために仮に引いたも
ので、この境界部分に特別の構造がある訳ではない。
On the lands 2a and 2b, a wiring pattern 4 as a current path for guiding the detected current to the shunt resistor 1 is formed.
a and 4b are connected. The arrows marked in the wiring patterns 4a and 4b and in the shunt resistor 1 indicate the direction of current flow for convenience of description later. In this figure, the wiring patterns 4a and 4b are arranged such that the land 2 extends in the extension direction of the flow direction of the current flowing through the shunt resistor 1.
This is the case of the layout drawn from a and 2b. The broken lines marked on the boundaries between the lands 2a and 2b and the wiring patterns 4a and 4b are temporarily drawn in order to clarify the boundaries between the portions called lands and the portions called wiring patterns. There is no structure.

【0016】モータ等の被検出電流は、配線ケーブルに
よりプリント基板上の図示しない入出力用ランドに流れ
込み、次いで配線パターン4a、4bを通ってシャント
抵抗1が接続されたランド2a、2bに導かれる。そし
てシャント抵抗1を流れることによって、その両端に電
流の大きさに比例した電位差を生じさせる。
A current to be detected by a motor or the like flows into an input / output land (not shown) on a printed circuit board by a wiring cable, and then is guided to lands 2a and 2b to which the shunt resistor 1 is connected through wiring patterns 4a and 4b. . Then, by flowing through the shunt resistor 1, a potential difference proportional to the magnitude of the current is generated across the shunt resistor 1.

【0017】発生した電位差は、ランド2a、2bより
引き出された電位差取り出し用の配線パターン5a、5
bを経由して電位差出力用ランド6a、6bに現れる。
電位差出力用ランド6a、6bに現れた電位差は、配線
ケーブルにより差動増幅器に導かれて増幅され、その後
AD変換されてディジタル量となり、その値をシャント
抵抗1の抵抗値で除算することにより被検出電流値が求
められる。差動増幅器が、シャント抵抗1が取り付けら
れたプリント基板上に取り付けられる場合には、電位差
取り出し用配線パターン5a、5bが、そのまま差動増
幅器の入力端子に接続される。
The generated potential difference is the wiring pattern 5a, 5 for extracting the potential difference extracted from the lands 2a, 2b.
It appears on the potential difference output lands 6a and 6b via b.
The potential difference appearing on the potential difference output lands 6a and 6b is guided to a differential amplifier by a wiring cable, amplified, and then AD-converted into a digital amount, which is divided by the resistance value of the shunt resistor 1 to obtain the target value. The detected current value is obtained. When the differential amplifier is mounted on the printed circuit board to which the shunt resistor 1 is mounted, the potential difference extracting wiring patterns 5a and 5b are directly connected to the input terminals of the differential amplifier.

【0018】ここで、配線パターン4a、4bおよびラ
ンド2a、2b上を流れる被検出電流の電流経路につい
て考えると、図1に示したように配線パターン4a、4
bがシャント抵抗1上の電流の流れ方向の延長線方向に
ランド2a、2bから伸びている場合には、およそ図2
中に細線のついた矢印線7a〜7e等で示したような電
流流路を通って、シャント抵抗端子部のプリント基板へ
のハンダ付け面3a、3bに流れ込む。この場合におい
て、配線パターン4a、4bやランド2a、2bを形成
している導体は抵抗を有するため、モータ電流のような
大電流が流れる場合にはその電流流路に沿って電界、す
なわち電位の勾配が生ずる。
Now, considering the current paths of the detected currents flowing on the wiring patterns 4a and 4b and the lands 2a and 2b, as shown in FIG.
When b extends from the lands 2a and 2b in the extension direction of the current flow direction on the shunt resistor 1, approximately 2
The shunt resistor terminals flow into the soldering surfaces 3a and 3b of the printed circuit board through the current flow paths as indicated by the arrowed lines 7a to 7e with thin lines. In this case, since the conductors forming the wiring patterns 4a and 4b and the lands 2a and 2b have resistance, when a large current such as a motor current flows, an electric field, that is, a potential, is generated along the current flow path. A gradient is created.

【0019】この配線パターン4a、4bを形成する導
体の抵抗は、例えば35μm厚さの銅箔の場合には、幅
1mm、長さ1mmで約0.5mΩとなり、シャント抵抗1
の抵抗値が数十mΩ以下の低い値である場合には無視で
きない数値となる。従って、大きな被検出電流を低抵抗
値のシャント抵抗に流してその両端の電位差を検出する
場合には、電位差を検出するための電位差取り出し用配
線パターン5a、5bは、被検出電流が流れる配線パタ
ーン4a、4bおよびランド2a、2b内の電流流路に
沿って生する電位差の影響を受けずに、シャント抵抗1
の両端の電位差のみを正確に取り出すことができる位置
から引き出すことが重要である。
The resistance of the conductor forming the wiring patterns 4a and 4b is, for example, about 0.5 mΩ for a width of 1 mm and a length of 1 mm in the case of a copper foil having a thickness of 35 μm.
When the resistance value of is a low value of several tens of mΩ or less, the value cannot be ignored. Therefore, when a large current to be detected is passed through a shunt resistor having a low resistance value to detect the potential difference across the shunt resistor, the potential difference extracting wiring patterns 5a and 5b for detecting the potential difference are wiring patterns through which the current to be detected flows. The shunt resistor 1 is not affected by the potential difference generated along the current flow paths in the lands 4a and 4b and the lands 2a and 2b.
It is important to pull out from the position where only the potential difference between the two ends can be accurately taken out.

【0020】図2は、シャント抵抗1と被検出電流用配
線パターン4a、4bとが図1のようなレイアウト関係
にある場合の、シャント抵抗1の端子付近における代表
的な電流流路を表したものである。被検出電流がシャン
ト抵抗1に流れ込む上側端子部3a付近について言え
ば、配線パターン4aからそのまま直線的にシャント抵
抗1の端子部3aに流れ込む流路7a、端子部3aを迂
回して方向を約90°変えて端子部3aに横方向から流
れこむ流路7b、7c、大きく迂回して背面部分からほ
ぼ逆向きに端子部3aに流れる流路7d、7eが代表的
である。これらの流路に沿っては、前述したように電位
差が存在しているため、それら流路の途中から電位差取
り出し用配線パターン5a、5bを引き出すのは好まし
くない。
FIG. 2 shows a typical current flow path in the vicinity of the terminals of the shunt resistor 1 when the shunt resistor 1 and the detected current wiring patterns 4a and 4b have a layout relationship as shown in FIG. It is a thing. As for the vicinity of the upper terminal portion 3a where the detected current flows into the shunt resistor 1, the flow path 7a and the terminal portion 3a that flow straight from the wiring pattern 4a to the terminal portion 3a of the shunt resistor 1 bypass the terminal portion 3a, and the direction is about 90. The flow paths 7b and 7c which are changed to flow laterally into the terminal portion 3a, and the flow paths 7d and 7e which largely bypass and flow from the back surface portion to the terminal portion 3a in the substantially opposite direction are representative. Since there is a potential difference along these flow paths as described above, it is not preferable to draw out the potential difference extracting wiring patterns 5a and 5b from the middle of these flow paths.

【0021】これに対して図2中、電位差引き出し用配
線パターン5aが接続されているランド2aの外縁部
分、すなわち被検出電流を流す配線パターン4aの延長
線上に位置するランド外縁部8a付近は、レイアウトの
対称性から、配線パターン4a中に太い矢印で示した被
検出電流の流れ方向と直角な向きの電流成分はゼロであ
る。またこの外縁部8aよりシャント抵抗1の端子部3
aに向かって流れる電流成分は、ゼロではないものの、
その電流密度は他の流路を通る電流よりも遥かに低い。
すなわち前記ランド外縁部8a付近は、ランド2aを流
れる電流によって発生し、シャント抵抗1の両端の電位
差に対して誤差電圧として作用する電位差が最も少なく
検出される個所である。
On the other hand, in FIG. 2, the outer edge portion of the land 2a to which the potential difference extracting wiring pattern 5a is connected, that is, the land outer edge portion 8a located on the extension line of the wiring pattern 4a through which the detected current flows is Due to the symmetry of the layout, the current component in the direction orthogonal to the flow direction of the current to be detected indicated by the thick arrow in the wiring pattern 4a is zero. In addition, the terminal portion 3 of the shunt resistor 1 is connected to the outer edge 8a
The current component flowing toward a is not zero,
Its current density is much lower than the current passing through the other channels.
That is, the vicinity of the land outer edge portion 8a is a portion where the potential difference which is generated by the current flowing through the land 2a and acts as an error voltage with respect to the potential difference across the shunt resistor 1 is detected.

【0022】同様に電流がシャント抵抗1から流出する
図2の下側端子部3b付近について言えば、この場合も
被検出電流を流出させる配線パターン4bの延長線上に
位置するランド外縁部8b付近が、誤差電圧の影響を最
も受けにくい個所である。このように本実施形態では、
シャント抵抗1を取り付けるランド2a、2bのパター
ンにあって、被検出電流が殆ど流れない個所から、シャ
ント抵抗1の両端電位差を検出するための電位差取り出
し用配線パターン5a、5bを引き出しているので、シ
ャント抵抗1の両端電位差を正確に検出することができ
る。従ってその値から計算される被検出電流の値の精度
も向上する効果がある。
Similarly, regarding the vicinity of the lower terminal portion 3b in FIG. 2 where the current flows out from the shunt resistor 1, also in this case, the vicinity of the land outer edge portion 8b located on the extension line of the wiring pattern 4b through which the detected current flows is This is the part that is most unlikely to be affected by the error voltage. Thus, in this embodiment,
Since the wiring patterns 5a and 5b for extracting the potential difference for detecting the potential difference between both ends of the shunt resistor 1 are drawn from the location of the land 2a and 2b to which the shunt resistor 1 is attached, where the detected current hardly flows. It is possible to accurately detect the potential difference across the shunt resistor 1. Therefore, there is an effect that the accuracy of the value of the detected current calculated from that value is also improved.

【0023】次に図3により第2の実施形態を説明す
る。本図は、被検出電流を流す配線パターン4a、4b
がシャント抵抗1内を流れる電流の流路に対し直角で、
且つ同じ方向にランド2a、2bから引き出されている
レイアウトの場合である。この場合、ランド2a、2b
上で被検出電流が殆ど流れない個所は、被検出電流を流
す配線パターン4a、4bの延長線上に位置するランド
外縁部9a、9b付近であるので、この部分から電位差
を検出するための電位差取り出し用配線パターン5a、
5bを引き出している。このような個所から引き出すこ
とより、第1の実施形態の場合と同様に、ランド2a、
2b内を流れる電流による誤差電圧の影響を最小限に抑
えることができ、被検出電流の値を精度良く検出するこ
とができる。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This figure shows wiring patterns 4a and 4b through which detected current flows.
Is at a right angle to the flow path of the current flowing in the shunt resistor 1,
Further, this is the case of the layout in which the lands 2a and 2b are drawn out in the same direction. In this case, the lands 2a, 2b
The above-mentioned portion where the detected current hardly flows is near the land outer edge portions 9a and 9b located on the extension lines of the wiring patterns 4a and 4b through which the detected current flows, and therefore, the potential difference extraction for detecting the potential difference from this portion is performed. Wiring pattern 5a,
5b is pulled out. By pulling out from such a place, as in the case of the first embodiment, the lands 2a,
The influence of the error voltage due to the current flowing in 2b can be minimized, and the value of the detected current can be detected with high accuracy.

【0024】図4は、第3の実施形態を示したものであ
る。この実施形態は、シャント抵抗として、チップ形状
等のシャント抵抗をプリント基板にハンダ付けするので
はなく、プリント基板の銅箔等の積層導体で図のような
つづら折れ形配線パターン10を形成し、この配線パタ
ーンが有する抵抗をシャント抵抗として利用するもので
ある。配線パターンを形成する導体の抵抗値は高くない
が、つづら折れ配線パターン10の長さをある程度長く
形成することにより、被検出電流が大きい場合にはその
両端に十分な電位差を得ることができる。このように、
配線パターンでもってシャント抵抗を形成すれば、チッ
プ形状シャント抵抗等の部品が必要でなくなり、またそ
れらをプリント基板に取り付ける手間も省略できる効果
がある。
FIG. 4 shows a third embodiment. In this embodiment, as a shunt resistor, a shunt resistor having a chip shape or the like is not soldered to a printed circuit board, but a zigzag folded wiring pattern 10 as shown in the figure is formed by a laminated conductor such as a copper foil of the printed circuit board. The resistance of this wiring pattern is used as a shunt resistance. Although the resistance value of the conductor forming the wiring pattern is not high, by forming the length of the zigzag wiring pattern 10 to some extent, a sufficient potential difference can be obtained at both ends thereof when the detected current is large. in this way,
If the shunt resistor is formed by the wiring pattern, parts such as a chip-shaped shunt resistor are not needed, and the labor for attaching them to the printed circuit board can be omitted.

【0025】なお、これまで述べてきたシャント抵抗取
り付け用ランドや配線パターンを形成するプリント基板
には、金属ベースのプリント基板や熱電導性の良いセラ
ミックベース基板を採用することが好ましい。このよう
な基板は放熱性が良いため、シャント抵抗の温度上昇が
少なくなり、温度上昇によるシャント抵抗の抵抗値変化
が少なく、電流検出精度を向上させることができる。
It is preferable to use a metal-based printed board or a ceramic base board having good thermal conductivity as the printed board on which the shunt resistor mounting land and the wiring pattern described above are formed. Since such a substrate has a good heat dissipation property, the temperature rise of the shunt resistor is small, the resistance value change of the shunt resistor due to the temperature rise is small, and the current detection accuracy can be improved.

【0026】更に、プリント基板上のシャント抵抗の近
くに測温抵抗体、その他の温度検出素子を取り付けて温
度検出し、検出した温度を基にシャント抵抗の抵抗値の
温度補正を行うことが好ましい。このようにすれば、被
検出電流の検出精度を一層高めることができる。
Further, it is preferable that a resistance temperature detector or other temperature detecting element is attached near the shunt resistor on the printed circuit board to detect the temperature and the temperature of the resistance value of the shunt resistor is corrected based on the detected temperature. . With this configuration, the detection accuracy of the detected current can be further improved.

【0027】更に、第1〜第3の実施形態に示した電流
検出装置は、図5に示したようなインバータ回路の電流
検出用シャント抵抗113〜115部分に採用すること
ができる。そして、そのような電流検出装置を採用した
インバータ装置を用いてモータをベクトル制御すれば、
電流検出精度の向上により、モータの速度制御、トルク
制御の精度を向上させることができる。
Further, the current detecting devices shown in the first to third embodiments can be adopted in the current detecting shunt resistors 113 to 115 of the inverter circuit as shown in FIG. Then, if the motor is vector-controlled using an inverter device that adopts such a current detection device,
By improving the current detection accuracy, it is possible to improve the accuracy of motor speed control and torque control.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電流検出
装置は、プリント基板上に取り付け、または設けたシャ
ント抵抗両端の電位差を取り出すための配線パターン
を、シャント抵抗取付け用ランド部にあって被検出電流
が殆ど流れない個所から引き出すようにしたので、シャ
ント抵抗に配線される配線パターンの抵抗やランド部の
抵抗により発生する電位差の影響を回避してシャント抵
抗両端の電位差を正確に検出でき、被検出電流の検出精
度を向上させることができる。
As described above, according to the current detecting device of the present invention, the wiring pattern for taking out the potential difference between both ends of the shunt resistor, which is attached or provided on the printed circuit board, is provided in the land portion for attaching the shunt resistor. Since the current to be detected is drawn from the point where it hardly flows, the potential difference across the shunt resistor can be accurately detected by avoiding the influence of the potential difference caused by the resistance of the wiring pattern wired to the shunt resistor and the resistance of the land part. The detection accuracy of the current to be detected can be improved.

【0029】そしてこのような電流検出装置をモータの
ベクトル制御用インバータ装置に採用すれば、電流検出
精度が向上することにより、モータの速度制御、トルク
制御の精度を向上させることができる。
If such a current detection device is adopted in the vector control inverter device of the motor, the current detection accuracy is improved, so that the speed control and torque control accuracy of the motor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示すプリント基板上
の配線パターン図
FIG. 1 is a wiring pattern diagram on a printed circuit board showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態における電流流路を示
す図
FIG. 2 is a diagram showing a current flow path according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態を示す図1相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention.

【図5】インバータ装置の主回路の構成例FIG. 5 is a configuration example of a main circuit of an inverter device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図中、1はシャント抵抗、2a、2bはランド、3a、
3bはシャント抵抗端子部とプリント基板との接触部、
4a、4bは被検出電流を流す配線パターン、5a、5
bは電位差取り出し用配線パターン、6a、6bは電位
差出力用ランド、7a〜7eは代表的な電流流路、8
a、8bは被検出電流の影響が少ないランド外縁部、9
a、9bは被検出電流の影響が少ないランド外縁部、1
0はつづら折れ形配線パターン、100はインバータ回
路、101〜106はスイッチング素子、107〜11
2はフリーホイールダイオード、113〜115はシャ
ント抵抗、116は永久磁石モータ、117はバッテリ
ー、118は負側直流母線を示す。
In the figure, 1 is a shunt resistor, 2a and 2b are lands, 3a,
3b is a contact portion between the shunt resistor terminal portion and the printed circuit board,
4a and 4b are wiring patterns 5a and 5 through which a detected current flows.
b is a wiring pattern for extracting a potential difference, 6a and 6b are lands for outputting a potential difference, 7a to 7e are representative current flow paths, 8
a and 8b are the outer edge of the land, which is less affected by the current to be detected, 9
a and 9b are the outer edge of the land, which is less affected by the detected current, 1
0 is a zigzag wiring pattern, 100 is an inverter circuit, 101 to 106 are switching elements, and 107 to 11
2 is a freewheel diode, 113-115 are shunt resistors, 116 is a permanent magnet motor, 117 is a battery, and 118 is a negative side DC bus.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 治彦 神奈川県横浜市磯子区新磯子33番地株式会 社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 2G025 AA07 AA09 AB05 AC04 2G035 AA03 AA08 AC02 AD10 AD54   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Haruhiko Ishihara             33, Isogo, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Company Toshiba Production Technology Center F-term (reference) 2G025 AA07 AA09 AB05 AC04                 2G035 AA03 AA08 AC02 AD10 AD54

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プリント基板上に配線パターンにより形
成した被検出電流通路の途中にシャント抵抗を取付け、
該シャント抵抗両端の電位差を検出することにより前記
電流通路を流れる電流の大きさ検出する電流検出装置に
おいて、前記シャント抵抗両端の電位差を取り出すため
の配線パターンを、シャント抵抗取付け用ランド部にあ
って被検出電流が殆ど流れない外縁部から引き出すこと
を特徴とする電流検出装置。
1. A shunt resistor is attached in the middle of a detected current path formed by a wiring pattern on a printed circuit board.
In the current detecting device for detecting the magnitude of the current flowing through the current path by detecting the potential difference across the shunt resistor, a wiring pattern for extracting the potential difference across the shunt resistor is provided on the shunt resistor mounting land portion. A current detection device characterized in that the current to be detected is drawn from an outer edge portion where almost no current flows.
【請求項2】 前記シャント抵抗両端の電位差を取り出
すための配線パターンを、前記シャント抵抗取付け用ラ
ンドにつながれた被検出電流用配線パターンの延長線上
に位置するランド外縁部から引き出すことを特徴とする
請求項1記載の電流検出装置。
2. A wiring pattern for extracting a potential difference between both ends of the shunt resistor is drawn from an outer edge portion of a land located on an extension line of the wiring pattern for the detected current connected to the land for mounting the shunt resistor. The current detection device according to claim 1.
【請求項3】 前記シャント抵抗取付け用ランド及び被
検出電流用配線パターンを、金属ベースプリント基板ま
たは熱伝導性の良いセラミックスベース基板上に設けた
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電流検出装
置。
3. The land for mounting the shunt resistor and the wiring pattern for the detected current are provided on a metal base printed board or a ceramic base board having good thermal conductivity. Current detection device.
【請求項4】 前記シャント抵抗を、プリント基板上に
設けたつづら折れ形配線パターンにより形成したことを
特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の電流検出
装置。
4. The current detecting device according to claim 1, wherein the shunt resistor is formed by a meandering wiring pattern provided on a printed circuit board.
【請求項5】 前記シャント抵抗を、平板状のチップ形
状にしたことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに
記載の電流検出装置。
5. The current detecting device according to claim 1, wherein the shunt resistor has a flat chip shape.
【請求項6】 前記シャント抵抗の近くに温度検出素子
を取り付けて温度を検出し、前記シャント抵抗の抵抗値
の温度補正を行うことを特徴とする請求項1ないし5の
何れかに記載の電流検出装置。
6. The current according to claim 1, wherein a temperature detecting element is attached near the shunt resistor to detect the temperature, and the temperature of the resistance value of the shunt resistor is corrected. Detection device.
【請求項7】 前記つづら折れ形配線パターンにより形
成したシャント抵抗の近くに温度検出素子を取り付けて
温度を検出し、前記シャント抵抗の抵抗値の温度補正を
行うことを特徴とする請求項4記載の電流検出装置。
7. A temperature detecting element is mounted near the shunt resistor formed by the zigzag wiring pattern to detect the temperature, and the temperature of the resistance value of the shunt resistor is corrected. Current detection device.
【請求項8】 請求項1ないし7の何れかに記載の電流
検出装置を用いたインバータ装置。
8. An inverter device using the current detection device according to claim 1.
【請求項9】 請求項1ないし7の何れかに記載の電流
検出装置を用いたモータのベクトル制御用インバータ装
置。
9. An inverter device for vector control of a motor, which uses the current detection device according to any one of claims 1 to 7.
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